kuliah 5- sistem dan imbangan hidrologi

SISTEM HIDROLOGI

KONSEP DAN DEFINISI

KITARAN HIDROLOGI

Pergerakan air dalam semua keadaan asal seperti wap air, cecair, dan pepejal yang bergerak  meninggalkan tanah ke udara dan selanjutnya turun ke tanah dalam bentuk kerpasan

SEJATAN

Sejatan adalah proses penukaran air daripada bentuk cecair kepada wap air. Sejatan merupakan proses asas dalam kitaran hidrologi. Proses ini berlaku secara menegak.

SEJAT-PELUHAN (TRANSPIRASI)

Pepeluhan ialah kehilangan air melalui liang-liang stoma daun.proses ini berlaku kerana tekanan wap pada sel-sel permukaan daun lebih tinggi berbanding dengan tekanan udara dalam atmosfera.

SEJAT-PELUHAN POTENSI

Sejat-peluhan potensi ialah pepeluhan daripada tumbuhan jika tanah itu mengalami lembapan yang optimum.

SEJAT-PELUHAN SEBENAR

Sejat-peluahan sebenar ialah kuantiti air yang sebenarnya disejatkan daripada tanah dan pepeluhan tumbuhan dalam satu jangka masa yang tertentu dibawah keadaan lembapan tanih dan litupan tumbuhan yang berubah-ubah.

PEMELUWAPAN

Pemeluwapan adalah satu proses penukaran wap-wap air kepada cecair seperti hujan atau cairan salji.pemeluwapan terjadi akibat kejatuahn suhu  dalam jisim  udara apabila ia naik semakin tinggi ke atmosfera.

KERPASAN

Kerpasan  didefinisikan sebagai lembapan yang terpeluwapdan jatuh semula ke permukaan bumi sebagai cecair atau pepejal yang jatuh ke permukaan bumi yang dianggap sebagai kerpasan ialah sepeti hujan, hujan batu, hujan gerimis, dan juga salji.

PINTASAN ATAU CEGATAN SILARA

Merujuk kepada halangan dari kanopi tumbuhan kepada air hujan yang turun. Halangan ini datangnya dari daun, ranting, dahan, batang, dan dll yang menyebabkan tidak semua air hujan akan menimpa bumi.

AIR LARIAN

Air larian ditakrifkan sebagai baki air hujan  yang mengalir sama ada diata permukaan bumi  sub-permukaan atau dala sunagi setelah jumlah keseluruhan hujan ditolak dengan yang mengalami sejatan, pintasa, susupan dan yang dugunakan oleh tumbuhan.

SUSUPAN AIR BAWAH TANAH (INFILTRASI)

Susupan bererti pergerakan air hujan yabg berlaku secara menegak menerusi liang-liang pori tanah atau menerusi ruang-ruang udara didalam tanah. Kadar susupan atau ketelusan ini bergantung kepada saiz, bentuk dan peratus liang pori yang dimiliki oleh sesuatu jenis tanah.

AIR TANAH

Air tanah ialah  semua air yang terdapat dibawah permukaan bumi. Air yanah merupakan jasad air didapati daripada susupan dan tesimpan di dalam batuan telap ir yang di kenali sebagai akuifer.

AKUIFER

Air hujan yang menyusup masuk ke dalam tanah akan disimpan dalam formasi batuan yang boleh menakung air dan membendung air.formasi geologi yang boleh menyimpan air ini dipanggil sebagai akuifer..

PERGERAKAN AIR TANAH

Edaran air tanah merujuk kepada kepada semua bentuk pergerakan air yang menggunakan tanah sebagai mediumnya.seperti aliran sub-permukaan, susupan dan pergerakan air secara mendatar dalam system akuifer.

IMBANGAN AIR

Keseimbangan antara jumlah air yang diterima dari atmosfera oleh permukaan bumi adalah sama dengan jumlah air yang keluar ke atmosfera.jumlah air yang diterima oleh permukaan bumi dalam bentuk kerpasan adalah sama banyak yang akan dibebaskan semula ke atmosfera menerusi proses sejat-peluhan, sejatan, yang mengalami larian permukaan dan juga yang disimpan  didalam tanah sebagai storan.

IMBANGAN AIR GLOBAL

Input air yang di terima oleh seluruh permukaan bumi datangnya daripada kerpasan . Outputnya pula adalah wap-wap air yang dikeluarkan melalui sejat-peluhan iaitu kombinasi antara sejatan di permukaan air,sejatan dari lembapan tanihdan juga pepeluhan dari tumbuhan disamping air yang diguna oleh manusia dan haiwan. Storannya adalah yang di simpan didalam akuifer sebagai air bawah tanahdan juga simpanan permukaan seperti di dalam tasik,kolam, sungai dan laut.

IMBANGAN AIR TEMPATAN

Imbangan air tempatan meliputi wilayah, negeri, atau kawasan kecil. Input ait datangnya dari kerpasan dan lembangan saliran yang bersebelahan dengannya. Air tersebut akan disimpan di dalam sistem saliran sungai, tasik, paya, empangan, dan dll.Outputnya dikeluarkanoleh proses sejat-peluhan, di guna oleh tumbuhan dan haiwan, diluahkan oleh sungai ke laut dan yang digunakan manusia.

IMBANGAN AIR NEGATIF

Imbangan air negatif ditakrifkan sebagai kekuarangan air yang dialami oleh sesebuah kawasan dalam tempoh masa tertentu. Kadar sejatan melebihi daripada kerpasan yang turun dikawasan berkenaan.

IMBANGAN AIR POSITIF

Imbangan air positif bermaksud jumlah kerpasan melebihi sejatan. Dalam tempoh yang panjang apabila jumlah kerpasan khususnya hujan yang turun ke bumi melebihi daripada kadar sejatan air ke atmosfera, maka ia boleh menyebabkan fenomena banjir.

BANJIR KILAT

Banjir kilat adalah sejenis banjir permukaan yang berlaku dalam jangka masa yang singkat.Akibat curahan huajn yang lebat,menghasilkan aliran permukaan yang banyak dalam jangka masa yang singkat.

KEMOROSOTAN KUALITI SUMBER AIR

Kemerosotan kualiti sumber air bererti pencemaran terhadap sumber air iaitu sumber air bersih sama ada dari sungai, laut, tasik, kolam dan takungan semula jadi, air bawah tanah, dan juga hujan tercemar atau kualitinya semakin rendah.

HIDROLOGI BANDAR

Hidrologi Bandar adalah satu edaran hidrologi  tempatan yang melibatkan tiga medium penting iaitu atmosfera bandar, daratan bandar, dan juga sumber-sumber air di bandar. Ia juga melibatkan semua proses kitaran hidrologi.

PENGURUSAN SUMBER AIR LESTARI

Pengurusan sumber air melibatkan perancangan, analisis, penilaian, penggunaan, impak, dan ramalan terhadap sumber-sumber air secara sistematik, cekap dan optimum, tanpa membazir untuk menjamin bekalan air kepada pengguna sentiasa bersih dan berterusan.

 

IMBANGAN AIR ATAU IMBANGAN HIDROLOGI

Konsep Imbangan Air atau Imbangan Hidrologi

Keseimbangan antara air yang diterima dari atmosfera oleh permukaan bumi adalah sama dengan jumlah air yang keluar ke atmosfera

Formula imbangan air

P = ET + d ST + S di mana;

P        = Jumlah air yang diterima daripada kerpasan

ET      = Jumlah air yang hilang melalui proses sejat peluhan

dST    = Air yang diterima atau hilang dari lapisan-lapisan tanah

S          = Air yang berlebihan atau storan (simpanan) air

INPUT = Jumlah air yang diterima di satu-satu kawasan

OUTPUT        = Air yang dikeluarkan dari kawasan tersebut

STORAN        = Air yang disimpan

Imbangn Air pada Skala Makro: Imbangan Air Global

Input air yang diterima oleh seluruh permukaan bumi datangnya daripada kerpasan seperti hujan, hujan batu, salji & embun

Output pula dalah wap-wap air yang dikeluarkan melalui sejat-peluhan iaitu kombinasi antara:

• Sejatan di permukaan air
• Sejatan dari lembapan tanih
• Perpeluhan daripada tumbuhan
• Air yang digunakan oleh manusia & haiwan

Storan disimpan di dalam akuifer

• Air bawah tanah
• Simpanan permukaan (tasik, sungai & kolam)

Imbangan air sedunia boleh dikira menggunakan formula berikut:

K = S + T + L di mana,

K = Kerpasan

S = Sejatan

T = Tambahan atau kehilangan bersih air dalam sistem ini

L = Air larian (positif sekiranya air larian keluar dari benua dan negatif sekiranya air larian masuk ke dalam laut)

Imbangan Air pada Skala Mikro: Imbangan Air Tempatan

Konsep imbangan air boleh dikaji yang meliputi wilayah, negeri, atau kawasan yang kecil seperti:

• Kawasan lembangan salitan atau
• Kawasan tadahan hujan

* Input air datang dari hujan @ dari lembag saliran yang besebelahan dengannya

* Air disimpan dalam sistem saliran (sungai), tasik, kolam, paya dan empangan

* Output dikeluarkan oleh proses sejat-peluhan

Keseimbanga Dinamik  = keseimbangan air iaitu apabila nilai Input, Storan dan Output telah mencapai kestabilan walaupun nilai-nilainya sentiasa berubah-ubah dalam sesuatu jangka masa tertentu

IMBANGAN AIR NEGATIF DAN FENOMENA KEMARAU

Konsep Imbangan Air Negatif dan Fenomena Kemarau

Kekurangan air yang dialami oleh sesebuah kawasan dalam tempoh masa tertentu. Kadar sejatan melebihi daripada kerpasan (hujan) yang turun di kawasan berkenaan.

Faktor-faktor Berlakunya Imbangan Air Negatif dan Fenomena Kemarau

Faktor semula jadi

• Fenomena cuaca luar biasa seperti El-Nino.
• Kenaikan suhu Lautan Pasifik yang mengubah, melemah dan menghentikan tiupan angin timuran.
• Membawa hujan lebat di Semenanjung Malaysia.
• Hujan ini turun di lautan bukannya di daratan.
• Akibatnya berlaku kemarau melanda Malaysia (1997)
• Suhu yang panas menyebabkan udara menjadi kering.
• Lembapan tanih dan akuifer kekurangn air
• Proses transpirasi tumbuhan berkurangan
• Kebarangkalian hujan turun sangat tipis
• Simpanan air di kawasan tadahan semakin berkurang
• Berlakunya krisis air

Faktor Tindakan Manusia

• Tuntutan pembangunan yang terlalu mendesak
• Hutan di teroka, bukit-bukit digondol untuk petempatan & perindustrian
• Penyahutanan menyebabkan kurangnya bekalan air
• System akuifer bertindak sebagai conduit membolehkan air menuju ke sungai, tasik @ empangan
• Pokok di hutan menjalankan proses transpirasi membebaskan wap-wap air ke udara

Kesan Fenomena Kemarau Terhadap Persekitaran Fizikal & Manusia

Alam sekitar fizikal

• Persekitara menjadi panas dan udara kering
• Kebakaran secara semula jadi
• Cth: 1997 kemarau El-Nino menyebabkan berlakunya kebakaran di Kalimantan dan Sumatera, Indonesia.
• Memusnahkan habitan flora & fauna
• Pembentukan jerebu
• Memjejaskan ekosistem akuatik
• Fenomena penggurunan
• Memjejaskan sumber-sumber air

Alam sekitar manusia

• Memjejaskan produktiviti pertanian
• Masalah kelaparan & kebuluran
• Krisis air

Langkah-langkah mengatasi

• Memajukan sumber air bawah tanah
• Pembenihan awan – menggalakkan pembentkan hujan
• Membina terowong antara kawasan tadahan pemindahan air antara lembangan
• Memproses air dari tasik, kolam dan bekas lombomg
• Pengguna harus lebih bertanggungjawab & menghargai air

IMBANGAN AIR POSITIF DAN FENOMENA BANJIR

Konsep Imbangan Air Positif dan Fenomena Banjir

Jumlah kerpasan melebihi jumlah sejatan.

Banjir ditakrikan keadaan limpahan air @ kenaikan aras air sehingga melebihi daya tampung sesebuah saluran air seperti tasik, sungai dan laut lalu melimpah ke kawasan sekitar khusunya di kawasan tanah rendah.

Kesan-kesan Imbangan Air Posotif

• Meningkatkan simpanan air permukaan seperti sungai, tasik dan kolam seterusnya minjamin keberterusan bekalan air
• Feniomena banjir apabila system saliran tidak dapat menampung curahan hujan
• Kelembapan bandingan sentiasa tinggi kerana wap wap air dalam udara sentiasa tinggi (persekitaran sejuk)

Jenis-jenis banjir

• Banjir sungai
• Banjir laut
• Banjir tasik
• Banjir kilat

Faktor-faktor yang Menyebabkan Berlakunya Banjir

• Hujan

Ø Hujan lebat membekalkan air secara berlebihan

• Pencairan salji

Ø Di Amerika Syarikat dan Kanada, pada musim panas dan musim bunga angin bertiup adalah angin panas.

Ø Angin ini mencairkan padang-padang salji dan menambahkan isi padu air sungai

• Kegiatan manusia

Ø Penyahutanan di kawasan tadahan

Langkah Mengurangkan Fenomena Banjir

• Membina empabagn berkapasiti besar
• Memperluas dan memperdalam salur sungai
• Membina tetambak atau benteng sepanjang sungai
• Mengawal aktiviti penebangan hutan
• Langkah-langkah penyelidikan dan pemantauan banjir yang lebih cekap

KAITAN SISTEM HIDROLOGI DENGAN MANUSIA

Kepentingan dan Kesan Aktiviti Manusia Terhadap Sumber Air dan Sistem Hidrologi

Kegunaan Domestik

• Keperluan seharian
• Jabatan Bekalan Air JBA
• Sesetangah negeri menswastakan pengurusan dan bekalan air seperti PUAS di Selangor

Kegunaan Pertanian

• Empangan membekalkan air ke kawasan pertanian khususnya padi sawah
• Cth: Empangan MUDA (Kedah) dan Empangan KEMUBU (Kelantan)

Kegunaan Industri

• Bahan pencuci untuk pelbagai jenis industri & penyejukan enjin/generator
• Bekalan air bersih beterusan misalnya dalam industry pemprosesan kertas dan pertokimia

Kesan Aktiviti Manusia Terhadap Kitar Hidrologi

Pembalakan dan penyahutanan

• Pemusnahan secara besar-besaran menyebabkan proses transpirasi (perpeluhan) tumbuhan berkurangan dan ini memperngaruhi kelembapan udara sekitar.
• Kitar hidrologi kekurangan air akibat aktiviti pemusnahan tumbuhan semula jadi.

Urbanisasi (aktiviti pembandaran)

• Penurapan bumi sama ada dengan tar, bitumen @ aspalt.
• Liang-liang pori tanah akan tertutup
• Air hujan banyak mengalir di permukaan sebagai larian air permukaan

Perindustrian

• Perindustrian banyak membebaskan bahan pencemar ke udara yang bertindak sebagai nukleus higroskopik
• Nukleus ini mampu bertindak menyerap wap-wap air dalam proses pemeluwapan untuk turun bersama-samanya sebagai hujan
• Kawasan perindustrian kerap berlaku hujan
• Kualiti kitar hidrologi tidak bersih kerana berlakunya hujan asid

Pembinaan Empangan

• Mengurangkan kadar larian air permukaan kerana kawasan cerun bukit telah ditenggelami air menjadi sebuah tasik yang besar
• Menambahkan kadar sejatan dari permukaan tasik

Penghutanan semula

• Meningkatkan kadar perpeluhan seterusnya proses pemeluwapan dalam atmosfera
• Pokok-pokok menjalankan fungsi pintasan untuk membantu proses susupan air ke dalam tanah seterusnya aliran air bawah tanah

BANJIR KILAT

Definisi banjir kilat

Banjir permukaan yang berlaku dalam jangka masa yang singkat (cepat berlaku dan cepat hilang). Kadar larian air permukaan yang tinggi berpunca daripada susupan yang rendah apabila liang pori sesuatu permukaan tanah seperti di bandar sudah ditutup dengan tar, bitumen dan aspalt.

Punca Berlakunya Banjir Kilat

• Kekurangan permukaan telap air/penurapan muka bumi melebihi daya serapan tanih
• Daya tampung sistem saliran yang rendah
• Kekurangan litupan tumbuhan untuk melambatkan pergerakan air
• Penebusgunaan kawasan tanah lembap seperti paya, tasik dan tanah bencah di dalam bandar
• Hujan lebat berterusan atau lebat dalam jangka masa yang singkat
• Kemusnahan kawasan tadahan air
• Aktiviti pembangunan yang melampau di kawasan cerun yang menyebabkan aliran air yang cepat ke kawasan tanah rendah
• Sikap penduduk

Langkah-langkah Mengatasi Masalah Banjir Kilat di Kawasan Bandar

• Langkah perundangan
• Menyelenggara sistem saliran
• Menambahkan kawasan hijau di kawasan bandar
• Melaksanakan kempen kesedaran

KEMEROSOTAN KUALITI SUMBER AIR

Konsep Kemerosotan Kualiti Sumber Air

Pencemaran terhadap sumber-sumber air iaitu sumber air bersih sama ada dari sungai, laut, tasik, kolam dan tankungan semula jadi, air bawah tanah, dan juga air hujan terceat atau kualitinya semakin rendah.

Faktor-faktor Kualiti Sumber Air Merosot

Pembangunan tanah

Pertanian, petempatan, pembandaran dan perindustrian yang melibatkan aktiviti pembalakan dan penyahutanan

Pembangunan pertanian

Penggunaan racub serangga seperti DDT dan penggunaan baja kimia

Sektor penternakan

Penyaliran najis haiwan ke sungai atau pembuanagan sisa-sisa haiwan yang disembelih atau yang mati ke sungai, tasik dan paya

Perindustrian

Pelepasan sisa kilang ke sungai tasik dan paya

Pelancongan

Pelepasan sisa kumbahan dari hotel, resort dan chalet ke laut menyebabkan pencemaran laut

Pengankutan

Pembuangan enap cemar serta perlanggaran sehingga menyebabkan tumpahan minyak oleh kapal-kapal tangki ke laut

Proses pembandaran

Pertambahan penduduk di bandar menambahkan pembuangan sisa domestik seperti sampah sarap dan air kumbahan ke sungai

Pembangunan sumber tenaga

Empangan hidroelektrik mencemarkan sungai dengan kelodak dan bahan ampaian

Perlombongan

Sisa perlombingan bijih timah, emas dan tembaga mencemarkan sungai dan tasik

Langkah-langkah Mengatasi Masalah Kemerosotan Kualiti Sumber Air

• Langkah perundangan
• Mengawal aktiviti pembalakan
• Merawat air yang telah tercemar
• Meningkatkan kerjasama serantau
• Melaksanakan kempen dan pendidikan alam sekitar
• Kos rawatan yang tinggi mesti dikongsi bersama oleh kerajaan mahupun swasta

PEMBANDARAN DAN KESAN TERHADAP SISTEM HIDROLOGI

Konsep Hidrologi Bandar

Satu edaran hidrologi tempatan yang melibatkan 3 medium penting iaitu atmosfera bandar, dataran bandar dan juga sumber-sumber air di bandar

Pembandaran dan Kesan Terhadap Kitaran Hidrologi

• Pengurangan proses perpeluhan (transpirasi) pokok
• Menghapuskan fungsi cdegatab silara pokok (pintasan) tehadapa hujan
• Kehilangan pintasan mendatar oleh akar-akar pokok terhadap pergarakan air permukaan

Pembandaran dan Kesan Terhadap Kuantiti atau Isi Padu Air Sungai

• Pertambahan kawasan permukaan tidak telap air & mengurangkan jumlah air yang menyusup ke dalam tanah
• Kerja pembangunan tanah memendekkan