Kerangka dan Ruang Lingkup Penelitian
Pemahaman tentang aliran bawah permukaan terus meningkat dengan adanya International Hydrological Decade IHD. IHD: yakni suatu periode dimana
penelitian tentang hidrologi proses mulai berkembang. Menurut Weiler et al 2005, Hewlett dan Hibbert 1963 melakukan penelitian tentang kondisi kelembaban dan
energi di daerah lereng dan berbatu sloping concrete-walled hillslope, Whipkey 1965 tentang aliran preferensial secara lateral, Dunne dan Black 1970 tentang
aliran bawah permukaan di areal hillslope dan interaksinya dengan area jenuh di dekat sungai. Hasil penelitian terpenting selama IHD yaitu pembingkaian aliran
bawah permukaan dalam konteks ‘konsep beberapa source area’ source area
concept yang dilakukan oleh Hewlett dan Hibbert 1967 di Amerika, Cappus 1960 di Perancis, Tsukamoto 1961 di Jepang. Selanjutnya Anderson dan Burt 1978
menjelaskan tentang peranan cekungan-cekungan dalam menghubungkan aliran bawah permukaan dengan sungai.
Hasil penelitian Mosley 1979, 1982 tentang aliran bawah permukaan di DAS Maimai di New Zealand menunjukkan terdapat persamaan waktu antara debit puncak
aliran di sungai dengan puncak aliran bawah permukaan karena adanya pergerakan air yang cepat secara vertikal dan kemudian mengalir secara lateral ke lereng bagian
bawah. Mosley 1979 mengemukakan bahwa air yang keluar melalui dua pipa pipes flow selama kejadian hujan biasanya terjadi pada dasar horizon B, dimana terdapat
laju outflow yang tinggi. Aliran melalui pori makro merupakan proses pergerakan air dalam tanah organik dan memiliki konduktivitas hidraulik 300 kali lebih besar
daripada yang terukur pada tanah mineral. Hasil penelitian Pearce et al 1986 dan Sklash et al 1986 tentang aliran bawah permukaan dengan menggunakan teknik
isotop di DAS Maimai menunjukkan bahwa: 1 pada umumnya campuran old pre- event dan new event water terjadi di lereng, dan 2 air bawah permukaan dalam
aliran sungai merupakan air yang bercampur sempurna secara isotop. Model perseptual Sklash et al 1986 meniadakan pentingnya transmisi air hujan yang cepat
di lereng bawah melalui pori makro, karena air disimpan sebagai komponen utama debit sungai stream channel selama kejadian hujan.
Menurut McDonnell 1990 air yang terinfiltrasi bergerak sesuai kedalaman tanah, air berada pada soil-bedrock interface dan disimpan dalam volume yang lebih
besar menjadi aliran dasar baseflow. Woods dan Rowe 1996 dan Brammer et al
1995 dalam McGlynn et al 2002 menunjukkan bahwa kondisi topografi permukaan batuan bedrock merupakan kunci penentu dimana aliran bawah
permukaan terkonsentrasi secara spasial di lereng. Weiler dan McDonnell 2004a menyertakan keragaman kedalaman tanah
kedalam model aliran bawah permukaan dan simulasinya di lereng DAS Panola, Amerika. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa keragaman kedalaman tanah tidak
hanya berpengaruh besar terhadap keragaman aliran bawah permukaan secara spasial tetapi juga sangat mempengaruhi volumenya. Pada beberapa kondisi lingkungan,
aliran bawah permukaan didominasi oleh aliran pori makro secara lateral yaitu dari wilayah lahan basah dan hutan-hutan di daerah kutub sampai hutan hujan tropis dan
lahan kering McGlynn et al 2002. Pori makro pada umumnya disebut soils pipes, dan aliran bawah permukaan
yang berada pada pori makro secara alami disebut pipeflow. Pipeflow secara lateral berperan pada penelitian di lereng Uchida et al 1999, pencucian haranutrient
flushing Buttle et al 2001, serta pendistribusian aliran ke sungai Freer et al 2002, McDonnell 1990 dan ke zone riparian McGlynn dan McDonnell 2003a.
Karaktersitik pipeflow sudah diuji pada skala lereng di Jepang, Inggeris, Amerika Utara dan Peru. Hasil penelitian menunjukkan bahwa debit maksimum pipeflow
ditentukan terutama oleh diameter pori makro. Beberapa model telah mempelajari perilaku pipeflow pada proses limpasan Faeh et al 1997, Jones and Conelly 2002,
Kosugi et al 2004, Weiler et al 2003. Hubungan antara jumlah presipitasi dengan volume aliran bawah permukaan terdapat kecenderungan hubungan tidak linier antara
keduanya Buttle et al 2004, McDonnell 2003 Hasil penelitian hidrologi di hillslope Mosley 1979 dan Whipkey 1965, dalam
Weiler at al 2005 menunjukkan bahwa ambang batas presipitasi untuk dimulainya aliran bawah permukaan dan pada umumnya berkisar antara 15 dan 35 mm.
Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa ambang batas presipitasi tergantung
pada kondisi kelembaban sebelumnya Guebert dan Gardner 2001, Noguchi et al 2001, Uchida et al 1999. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aliran pori makro
dan aliran matrik memiliki ambang batas yang sangat mirip sekitar 55 mm. Nilai ambang batas presipitasi berhubungan dengan kondisi kelembaban tanah sebelumnya
Meerveld dan McDonnell 2004.