Siklus Hidrogeologi

Hidrogeologi (hidrologi air tanah) adalah cabang hidrologi yang berhubungan dengan air tanah dan didefinisikan sebagai ilmu tentang keterdapatan, penyebaran dan pergerakan air di bawah permukaan bumi (Chow, 1978). Hidrogeologi mempunyai makna yang sama akan tetapi penekanannya lebih besar dalam aspek ke-geologian (Todd, 1980). Oleh karena itu uraian tentang air tanah tidak akan lepas dari ilmu hidrologi, mulai dari kejadian air tanah, pergerakan air tanah dan sampai mencapai lajur jenuh didalam akifer serta pelepasannya di permukaan tanah.

Siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui proses kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi. Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air mengalami evaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk air hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Air tanah dan air permukaan merupakan sumber air yang mempunyai ketergantungan satu sama lain, air tanah adalah sumber persediaan air yang sangat penting; terutama di daerah-daerah dimana musim kemarau atau kekeringan yang panjang menyebabkan berhentinya aliran sungai. Banyak sungai dipermukaan tanah yang sebagian besar alirannya berasal dari sumber air tanah, sebaliknya juga aliran sungai yang merupakan sumber utama imbuhan air tanah. 

Secara umum terdapat 2 sumber air tanah yang dijelaskan sebagai berikut :

1) Air hujan yang meresap kedalam tanah melalui pori-pori atau retakan dalam formasi batuan dan akhirnya mengalir mencapai permukaan air tanah.

2) Air dari aliran air permukaan diatas tanah seperti danau, sungai, reservoir dan lain sebaginya yang meresap melalui pori-pori tanah masuk kedalam lajur jenuh.

Siklus Hidrologi

Skema Daur Hidrologi Global (Levin, 1985 dalam Todd, 1990)

Secara ringkas dapat dijelaskan bahwa siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu sebagai berikut :

1) Presipitasi

Presipitasi adalah peristiwa jatuhnya cairan dari atmosfer ke permukaan bumi, dapat berupa hujan air, hujan es maupun salju; presipitasi adalah faktor utama yang mengendalikan berlangsungnya daur hidrologi dalam suatu wilayah DAS. Keberlanjutan proses ekologi, geografi dan tata guna lahan dalam suatu wilayah DAS ditentukan oleh berlangsungnya proses hidrologi. Sekaligus juga sebagai pembatas bagi usaha pengelolaan sumber daya air permukaan dan sumber daya air tanah.

Ada beberapa faktor yang berpengaruh terhadap presipitasi :
- Terdapat uap air di atmosfer
- Faktor meteorologi (suhu, kelembaban, awan)
- Lokasi/tempat sehubungan dengan sistem sirkulasi secara umum
- Terdapat rintangan alam (pegunungan, dan lain sebagainya)

2) Evaporasi

Evaporasi/evapotranspirasiadalah peristiwa berubahnya air menjadi uap yang bergerak dari permukaan tanah, air dan tumbuhan ke udara. Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es. Ketika air dipanaskan oleh sinar matahari, permukaan molekul-molekul air memiliki cukup energi untuk melepaskan ikatan molekul air tersebut dan kemudian terlepas dan mengembang sebagai uap air yang tidak terlihat di atmosfir.

Sekitar 95.000 milyar kubik air menguap ke angkasa setiap tahunnya, hampir 80.000 milyar kubik menguapnya dari lautan. Hanya 15.000 milyar kubik berasal dari daratan, danau, sungai, dan lahan yang basah, dan yang paling penting juga berasal dari tranpirasi oleh daun tanaman yang hidup. Proses semuanya itu disebut Evapotranspirasi.

3) Infiltrasi

Infiltrasi/perkolasi adalah fenomena meresapnya air kedalam ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan. Kecepatan infiltrasi cenderung menurun secara eksponensial (Horton, 1933) pada saat hujan meningkat yaitu apabila curah hujan melebihi kapasitas infiltrasinya.

Kecepatan infiltrasi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu :

- Jenis tanaman

- Kondisi permukaan atanah

- Suhu

- Intensitas hujan

- Kualitas air

- Volume simpanan bawah tanah

- Kelembaban tanah dan udara yang terdapat dalam tanah

- Sifat-sifat fisik tanah/struktur tanah

4) Larian Air Permukaan

Larian air permukaan (surface run off) diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. 

Air hujan yang jatuh kebumi akan sampai ke saluran/sungai melalui jalurnya masing-masing (Ward dan Trimble, 2004) : 

- Larian permukaan bebas (surface run off) 

- Aliran antara (interflow/subsurface run off)

- Aliran air tanah (groundwater flow) 

Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah Aliran Sungai (DAS). Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut.