Studi Hidrologi dalam Khazanah Islam

Hidrologi atau ''Ilmu Air'' merupakan cabang ilmu teknik sipil yang mempelajari pergerakan, distribusi, dan kualitas air di seluruh bumi, termasuk siklus hidrologi dan sumber daya air. Di era kejayaan peradaban Islam, para ilmuwan Muslim telah memberikan kontribusi yang besar bagi pengembangan hidrologi.

Salah seorang ilmuwan Muslim yang berjasa mengembangkan studi hidrologi adalah Muhammad al-Karaji, seorang saintis terkemuka dari Karaj, Persia. Lewat Kitab Inbat al-miyah al-Khafiya, al-Karaji mengkaji dan menyumbangkan pemikirannya dalam ilmu ekstraksi air bawah tanah. Berkat kehebatannya, ia bahkan mendapat julukan sebagai pelopor mesin air.

Studi hidrologi dibahas al-Kajari dalam Kitab Inbat al-Miyah al-Khafiya yang ditulisnya sekitar tahun 1000 M. Buku itu membahas cara untuk memperoleh atu mendapatkan  air yang terdapat di bawah tanah. Air tersembunyi itu bisa dimanfaatkan untuk menggerakan roda ekonomi dan kehidupan sosial.

Menurut para sejarawan, al-Karaji, menulis karya matematikanya di Baghdad, namun ia menyusun bukunya secara diam-diam  di perairan di wilayah Jaba, Persia. Di wilayah itu terdapat pengembangan beberapa proyek hidrolik, termasuk qanat.

Inbat al-Miyah al-Khafiya merupakan  satu-satunya buku teknik mesin karya Al-Karaji. Buku tersebut dicetak ulang pada era modern  di Haydarabad  tahun 1940. Edisi lain dikeluarkan pada tahun 1997 oleh Institute of Arabic Manuscripts di Kairo. Buku itu diterjemahkan ke dalam bahasa Persia oleh H  Khadiv-Djam pada 1966.

Buku itu juga dialihbahasakan ke dalam bahasa Prancis oleh Aly Mazaheri pada 1973. Dan muncul baru-baru ini dalam terjemahan bahasa Italia tahun 2007. Tidak ada terjemahan lengkap dalam bahasa Inggris dan bahasa Jerman.  Kitab ini disimpan di perpustakaan Universitas Pennsylvania, Sam Fogg, London, pada Desember 2000.

Dalam pengantar buku itu, al-Karaji mengungkapkan, dirinya terinspirasi membuat buku itu ketika tiba di Baghdad. Di metropolis intelektual dunia itu,  ia melihat  semua orang, dari mulai anak-anak hingga orang tua sangat mencintai ilmu pengetahuan. Hal tersebut mendorongnya untuk mengarang buku matematika, khususnya mengkaji aritmatika dan geometri.

Sekembali dari Baghdad, ia kemudian mulai melakukan penelitian ilmiah. Berbekal dukungan dari penguasa Muslim bernama Abu Ghanim Ma'ruf bin Muhammad, al-Kajari lalu  meneliti dan mencurahkan pikirannya bagi pengembangan hidrologi. Ia lalu memutuskan untuk menulsi buku tentang air yang  tersembunyi di perairan.

Inbat al-Miyah al-Khafiya merupakan  karya manual tentang hidrolik air yang sangat baik. Selain membahas hidrologi, buku ini juga berisi beberapa catatan biografis otomatis, serta diskusi dari serangkaian konsep relatif terhadap geografi dunia. Tak hanya itu, buku ini juga dilengkapi dengan beberapa pertanda dalam fenomena alam, dan memberikan perhatian yang besar untuk survei teknik, terutama hidrologi.

Penulis menjelaskan jumlah instrumen survei, dasar geometris yang ia jelaskan dengan rincian nyata tentang konstruksi dan cara kerja  qanat. Al-Karaji juga menjelaskan terowongan bawah tanah (ia membuat sebuah kiasan untuk  Isfahan) untuk menyediakan air  di tempat gersang.

"Dia juga membahas dasar legalitas pembangunan sumur dan saluran hidrolik. Di sini dia merujuk kepada sekolah fiqh (hukum Islam) dan menunjukkan bahwa dia menyadari hukum dimensi hidrologi, sebagai techno-disiplin ilmu terkait erat dengan masyarakat dan ekonomi," jelas Muhammad Abattouy.

Sebagai risalah ilmiah, buku ini merupakan kontribusi asli dalam hidrologi, survei dan aspek lain dari geologi, dan membuktikan lanjutan kepada pengetahuan tentang tanah sekitar abad ke-10 M di  dunia Islam. Al-Karaji mengungkap secara mendalam dan tentang teori tanah yang terbilang sulit untuk dipahami.  Kontribusinya dalam bidang ini adalah yang tertua yang dikenal dalam bentuk teks pada subjek.

Pengetahuannya tentang air bawah tanah pada umumnya sesuai dengan pemahaman subjek modern.  Walaupun ia tidak pernah menampilkan seluruh siklus seperti yang kita tahu, ia mencatat dalam berbagai petikan dari bukunya masing-masing tahap individu.

Isi buku kira-kira dapat diringkas sebagai berikut. Risalah yang dibagi menjadi 25 bab  dapat dikelompokkan dalam tujuh bagian atau bagian. Bagian pertama adalah sebuah pengenalan risalah, dimulai dengan  basmalah dan penegasan bahwa  buku itu didedikasikan kepada Menteri Abu Ghanim Ma'ruf bin Muhammad..

Pada bagian kedua (bab 2 hingga 11), penulis menjelaskan berbagai pertimbangan alam pada filosofi alami geologi, aspek bumi, air tanah, sumber air, pegunungan, berbagai jenis air, metode untuk membedakan antara air, danpertimbangan tentang tanah. Bagian ini merupakan dasar risalah dalam istilah ilmu pengetahuan karena kontekstual hidrologi yang lebih besar dalam bidang geologi dan ilmu alam.

Sedangkan, pada bagian ketiga (bab 12 hingga 14), terdiri dari risalah hukum konten berdasarkan argumen dari berbagai faham atau aliran Islam tentang hukum mengenai qanat, penggaliannya, karakteristik dan penggunaan. Bagian ini adalah latar belakang sosial dari karya.

Bagian keempat (bab 15 hingga 17), berpusat pada tema teknik dalam hidrologi, terutama yang relevan dengan transportasi air, penggalian qanat, air aqueducts dan keterangan yang diperlukan teknik untuk pemeliharaan mereka.Bagian kelima (bab 18- hingga 19) membahas tentang survei dan instrumen, keterangan selanjutnya dan demonstrasi teorem penggunaannya, pelaksanaan survei teknik di hidrologi.

Pada bagian keenam (bab 20 hingga 24), membahas tentang analisis survei metode dan instrumen lanjutan.  Al-Kajari menjelaskan survei instrumen tradisional dan prosedurnya. "Dalam bab 23, ia menjelaskan beberapa instrumen yang berhasil ditemukannya,'' jelas Donald R Hill, dalam karyanya Islamic Science and Engineering. Bagian ketujuh (bab 25), merupakan pendalaman dari semua bab. Pada bab itu pula, al-Karaji memberikan beberapa nasihat praktis kepada sang menteri yang menyeponsori penulisan buku itu.

Buku al-Karaji merupakan naskah tertua tentang ilmu air bawah tanah. Isinya sangat menakjubkan. Ia telah akrab dengan konsep baru dan prinsip-prinsip yang melekat dengan siklus hidrologis, klasifikasi dari tanah, gambaran aquifers, dan mencari air tanah.

"Banyak dari buku Al-Karaji berkaitan dengan teknik untuk mengeksplorasi tanah, terutama untuk menggali sumur dan qanat. Ia menjelaskan metode yang masih digunakan di banyak negara di Timur Tengah dan Asia," jelas Mehdi Nadji dan Rudolf  Voight dalam karyanya Exploration for Hidden Water by M. Karaji: The Oldest Textbook on Hydrology Groundwater.


Mengenal Qanat Karya al-Karaji

Qanat adalah teknik irigasi yang khusus untuk memanfaatkan air bawah tanah dengan menggunakan pipa.  Pada era keemasan Islam, qanat merupakan salah satu metode yang paling efektif untuk menyediakan air. Teknik itu kemungkinan berasal dari utara Iran pada era kuno, namun tahap sistem pengadaan air ini melalui jarak jauh telah di gunakan secara luas di dunia Muslim di abad pertengahan dan hingga masa modern.

Berdasarkan perkiraan, sekitar 75 persen air yang digunakan di Iran berasal dari qanat yang panjangnya lebih dari 100 ribu mil. Di luar Iran, qanat masih digunakan pada beberapa bagian negara Islam, terutama di tenggara  Semenanjung Arab dan Afrika Utara. Sistem Qanat yang telah digunakan opada era Kekhalifahan Umayyah dan Abbasiyah.

Khalifah al-Mutawakkil (847-866 M) membangun sebuah sistem qanat untuk memasok air ke istana baru di Samarra. Dalam Inbat al-Miyah al-Khafiyya, menurut Muhammad Abattoey, al-Karaji mengungkapkan secara rinci dan baik tentang pembangunan saluran qanat, lapisannya, perlindungan terhadap kerusakan, pembersihan dan pemeliharaannya.

Satu bagian dari buku itu dikhususkan untuk membahas teknik menjelajahi air tanah, terutama untuk menggali qanat di daerah berpasir. Sebagai contoh, ia menjelaskan cara survei tentang kemiringan qanat dan bagaimana bekerja di bawah keadaan yang sulit. Pada keadaan tertentu, al-Karaji menyarakan agar pembangunan qanat dihentikan, karena bisa membahayakan keselamatan.

Kesimpulannya, tampak jelas bahwa Al-Karaji telah akrab dengan dasar hidrologi, geologi, teknik dan prinsip-prinsip yang berkaitan dengan tanah air, yang dikenal saat ini. Al-Karaji memamerkan keterampilan dan keahlian yang luas  dalam diskusi tentang  pembangunan qanat, klasifikasi tanah,  mencari air tawar/jernih, dan pengetahuan dalam berbagai jenis aquifers dan karakteristik hidrolis. Al-Karaji pun dikenal sebagai pelopor karya struktur geologi pada penggunaan tanaman tumbuh sebagai indikator dari tanah air waduk (aquifers).