1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sumberdaya air merupakan kebutuhan pokok bagi kelangsungan hidup

makhluk hidup. Sumber air permukaan adalah semua air yang terdapat di

permukaan tanah (Hatmoko, dkk., 2012). Sumber air permukaan di antaranya

sungai, danau, waduk, dan rawa. Danau merupakan salah satu sumber air

permukaan yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam kegiatan antara lain

irigasi. Pemanfaatan air danau untuk irigasi bergantung pada ketersediaan air

danau. Ketersediaan air danau dapat diketahui dengan menghitung neraca air

danau, yaitu mengetahui masukan (input) dan keluaran (output). Masukan

(input) danau secara alami berasal dari sungai yang masuk ke danau, hujan yang

jatuh ke permukaan danau, masukan airtanah, limpasan (runoff) dan es yang

mencair. Keluaran (output) air danau meliputi: sungai keluaran,

evapotranspirasi, dan bocoran airtanah, sedangkan keluaran secara buatan dapat

berupa irigasi (Johnson dan Miyanishi, 2007).

Kawasan Dieng mempunyai potensi alam yang melimpah salah satunya

adalah sumberdaya air danau (Sudibyakto, dkk., 2002). Danau Merdada terletak

di Kecamatan Batur, Kabupaten Banjarnegara yang termasuk dalam Kawasan

Dataran Tinggi Dieng. Secara genesa danau ini merupakan danau vulkanik yang

terbentuk dari kawah gunungapi yang terisi air dan tidak memiliki masukan

selain hujan dan rembesan air tanah. Danau Merdada memiliki satu keluaran

(outlet) berupa sungai kecil. Neraca air di danau tersebut secara alami

dipengaruhi oleh curah hujan, masukan dan keluaran airtanah, evapotranspirasi,

debit keluaran sungai, dan limpasan permukaan. Menurut Tim Kerja Pemulihan

Kawasan Dieng (TKPKD) (2012), saat ini Danau Merdada difungsikan sebagai

sumber air bagi lahan pertanian kentang di sekitarnya dan digunakan juga

sebagai objek wisata. Sebagian besar danau di Dataran Tinggi Dieng digunakan

2

sebagai sumber air irigasi lahan pertanian. Namun, Danau Merdada merupakan

danau yang paling banyak diturap airnya dibanding beberapa danau lainnya di

Kawasan Dieng karena digunakan untuk mengairi lahan pertanian seluas kurang

lebih 200 ha (Iswinarno, 2013). Hasil survei lapangan (2014) menunjukkan

intensitas pemompaan dapat mencapai 3-4 jam dengan frekuensi 2-4 kali dalam

seminggu pada saat pergantian musim dan dapat meningkat apabila musim

kemarau hingga 12 jam setiap harinya dari pukul 05.00-17.00 (Gambar 1.1).

Jumlah pompa yang digunakan bervariasi tergantung pada jam-jam pemompaan

dan musim.

Gambar 1.1. Kondisi Danau Merdada (kiri) dan Pemompaan Intensif di

Danau Merdada (kanan)

(Fadlillah, 2014)

Berdasarkan hasil wawancara (2014), Danau Merdada selain digunakan

sebagai irigasi lahan pertanian saat musim kemarau, juga digunakan untuk

memenuhi kebutuhan domestik. Danau ini dahulunya digunakan sebagai sumber

air untuk memenuhi kebutuhan domestik warga. Namun demikian,

perkembangan pertanian yang semakin intensif serta adanya pabrik jamur pada

tahun 90-an menyebabkan kualitas air danau tidak layak dikonsumsi.

Penggunaan air Danau Merdada saat ini yang paling utama adalah sebagai irigasi

lahan pertanian kentang di sekitarnya. Danau Merdada dalam lima tahun terakhir

ini Danau Merdada digunakan kembali untuk memenuhi kebutuhan domestik di

beberapa desa selain digunakan sebagai irigasi lahan pertanian karena sumber air

3

terbatas. Setiap harinya Danau Merdada diturap untuk kebutuhan domestik

dengan sistem kapiler. Air danau dialirkan ke beberapa desa di bawahnya

dengan pipa pralon sebesar 2 inchi. Jumlah pipa pralon yang digunakan untuk

mengalirkan air ke rumah penduduk adalah 10 buah. Penurapan air sistem

kapiler dilakukan pada pukul 06.00 hingga 16.00.

Danau tanpa masukan berupa sungai (inlet), ketersediaan airnya

tergantung pada curah hujan yang jatuh di daerah tangkapan air (DTA). Curah

hujan yang jatuh di DTA dapat berupa hujan jatuh di permukaan danau.

Sebagian besar hujan yang jatuh di DTA terinflitrasi ke dalam tanah dan menjadi

aliran bawah permukaan (subsurface runoff) atau aliran dasar (baseflow) yang

keluar mengisi danau sebagai rembesan airtanah. Hujan yang tidak dapat

terinfiltrasi karena tanah sudah jenuh terlimpas menjadi aliran permukaan

(overland flow) dan mengisi danau. Pengurangan volume saat musim kemarau

terjadi karena berkurangnya curah hujan yang mengisi danau. Apabila penurapan

terjadi secara terus menerus saat musim kemarau, hal tersebut dapat

menyebabkan defisit air danau (Gunawan, 2008). Penurapan air danau secara

intensif mempengaruhi keseimbangan air danau.

Penggunaan sumberdaya air danau untuk irigasi ini merupakan salah satu

komponen yang mempengaruhi keluaran neraca air danau. Saat musim hujan

intensitas pemompaan tidak terlalu intensif dibandingkan dengan pemompaan

pada musim kemarau. Petani memanfaatkan hujan untuk mengairi lahan

pertanian kentang di sekitar danau saat musim hujan. Saat pancaroba petani

mengunakan hujan dan melakukan pemompaan air danau untuk irigasi pada

jam-jam tertentu. Saat musim kemarau sumber irigasi hanya didapatkan dari

Danau Merdada karena supalai hujan yang minim. Pemompaan air danau

mengakibatkan volume air Danau Merdada berkurang secara signifikan. Kondisi

penurunan volume di lapangan dapat diketahui dari penurunan tinggi muka air

danau yang cukup signifikan. Berkurangnya volume simpanan danau ini dapat

berakibat pada terganggunya produktivitas pertanian dan ekosistem danau.

4

Penelitian mengenai neraca air danau ini dibutuhkan untuk mengetahui

ketersediaan air danau, kebutuhan air irigasi, dan potensi danau sebagai sumber

air irigasi. Berdasarkan analisis potensi sumberdaya air danau, dapat diketahui

kelayakan danau sebagai sumber air utama untuk irigasi lahan pertanian di

sekitarnya. Apabila danau tidak dapat digunakan sebagai suplai air irigasi utama

dari tahun ke tahun, maka kebutuhan air irigasi harus disuplai dari sumber

lainnya. Dengan mengetahui potensi neraca air danau dapat dilakukan

pengelolaan air danau untuk irigasi.

1.2. Perumusan Masalah

Danau merupakan sumber air permukaan yang berpotensi untuk irigasi

lahan pertanian. Danau dapat dijadikan sebagai sumber utama irigasi apabila

ketersediaan airnya mencukupi dari tahun ke tahun. Danau Merdada merupakan

danau tanpa masukan (inlet) berupa sungai dan hanya mengandalkan hujan yang

jatuh ke permukaan danau serta rembesan mata air di sekeliling danau. Di sisi

lain, di sekitar Danau Merdada berkembang pertanian intensif yang

mengandalkan hujan dan menggunakan air danau sebagai sumber irigasi utama.

Masukan air yang terbatas terutama saat musim kemarau tidak seimbang dengan

intensitas pemompaan yang dilakukan. Saat musim kemarau intensitas

pemompaan semakin intensif. Kondisi ini dapat berdampak pada terganggunya

keseimbangan air danau, yakni berkurangnya volume air tampungan.

Pengurangan volume danau berakibat pada berkurangnya produktivitas pertanian

serta terganggunya makhluk hidup yang hidup di danau tersebut.

Penelitian mengenai neraca air danau di Danau Merdada selama ini

belum dilakukan. Perhitungan neraca air danau dilakukan untuk mengetahui

ketersediaan air danau, sehingga dapat diketahui potensi danau sebagai sumber

irigasi saat musim kemarau. Neraca air danau dapat digunakan sebagai referensi

dalam menentukan pengelolaan air irigasi secara tepat dan tidak menganggu

keseimbangan air dan ekosistem danau. Berdasarkan uraian tersebut dapat

dirumuskan permasalahan dari penelitian ini sebagai berikut.

5

1. Bagaimana kondisi ketersediaan air Danau Merdada dilihat dari

neraca airnya?

2. Bagaimana kondisi kebutuhan air yang diperlukan untuk irigasi

lahan pertanian berdasarkan perhitungan pemompaan aktual dan

kebutuhan air irigasi?

3. Bagaimana potensi sumberdaya air Danau Merdada sebagai sumber

irigasi utama bagi lahan pertanian di sekitarnya?

Berdasarkan latar belakang dan rumusan masalah yang telah

disampaikan, maka penelitian ini berjudul “Kajian Neraca Air Danau

Merdada di Kecamatan Batur Kabupaten Banjarnegara untuk Irigasi

Lahan Pertanian di Sekitarnya”.

1.3. Tujuan dan Sasaran Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui ketersediaan air Danau Merdada berdasarkan neraca air

danau.

2. Mengetahui kebutuhan air danau untuk irigasi lahan pertanian

berdasarkan perhitungan pemompaan aktual dan kebutuhan air irigasi.

3. Mengkaji potensi sumberdaya air Danau Merdada sebagai sumber

irigasi utama lahan pertanian di sekitarnya

1.4. Manfaat Penelitian

1. Bagi Pemerintah dapat digunakan sebagai saran dalam pengambilan

kebijakan mengenai pengelolaan air di Danau Merdada

2. Bagi masyarakat, neraca air dapat digunakan sebagai acuan dalam

bidang pertanian, contoh: pengelolaan air irigasi

3. Bagi Ilmu Pengetahuan, penelitian ini dapat memberikan informasi

baru dalam bidang limnologi dan keilmuan terkait

6

1.5. Telaah Pustaka dan Penelitian Sebelumnya

1.5.1. Telaah Pustaka

1.5.1.1. Danau

Sumberdaya air merupakan kebutuhan pokok bagi makhluk hidup

untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Air menurut UU No 7 Tahun 2004

adalah semua air yang terdapat pada, di atas, ataupun di bawah permukaan

tanah, termasuk dalam pengertian ini air permukaan, airtanah, air hujan, dan

air laut yang berada di darat. Sumberdaya air permukaan terdiri atas sumber-

sumber air permukaan yang dapat dimanfaatkan, meliputi sungai, danau,

maupun saluran irigasi (Febrianti, 2009). Pengertian sumberdaya air menurut

UU No. 7 tahun 2004 adalah sumberdaya air adalah air, sumber air, dan daya

air yang terkandung di dalamnya.

Danau merupakan salah satu sumber air permukaan. Danau menurut

Timms (1992) adalah tubuh perairan yang luas, tidak bergerak, dan dikelilingi

oleh daratan, baik berisi air tawar maupun air laut. Menurut O’Sulliivan dan

Reynolds (2004), danau merupakan tubuh perairan yang tergenang dalam

cekungan/ basin dan terpisah dari laut. Danau Merdada terletak di Dieng,

Kabupaten Banjarnegara merupakan danau alami yang merupakan bekas

kawah gunungapi dan sekarang difungsikan sebagai objek pariwisata

(Sudibyakto, dkk., 2002). Masyarakat setempat menyebut Danau Merdada

sebagai Telaga Merdada, namun secara genesa Danau Merdada merupakan

danau vulkanik. Bergen, et. al., (2000) menyebutkan bahwa Danau Merdada

merupakan kerucut vulkan (stratocone) yang mempunyai danau kawah.

Danau bekas kawah atau danau vulkanik terjadi karena sedimentasi pada

kawah berlangsung terus-menerus hingga menutup kawah dan menjadi danau

karena terisi air. Tingkat sedimentasi tergantung pada iklim dan aktivitas

vulkanik pada danau tersebut (Newhall, et.al., 1987 dalam Cohen, 2003).

Danau Merdada merupakan danau tanpa masukan (inlet) berupa

sungai dan hanya mendapatkan input dari air hujan dan rembesan air tanah.

7

Hal ini sesuai dengan pernyataan Cohen (2003) yang menyebutkan bahwa

danau bekas kawah merupakan cekungan tertutup yang dikelilingi igir,

sehingga tidak memungkinkan adanya masukan dari sungai. Nathenson, et.al.,

(2007) menyatakan danau kawah secara alami mendapat masukan air yang

berasal dari curah hujan yang jatuh langsung ke permukaan danau dan

masukan airtanah dari dinding kawah, sedangkan kehilangan air berupa

evapotranspirasi dan bocoran.

1.5.1.2. Ketersediaan Air

Potensi air di suatu wilayah dapat dicerminkan dari ketersediaan

sumberdaya air di wilayah tersebut. Danau Merdada merupakan sumber

irigasi bagi lahan pertanian kentang di sekitarnya. Ketersediaan air irigasi

adalah besarnya cadangan air yang tersedia untuk keperluan irigasi (Suripto,

2011). Ketersediaan air permukaan pada umumnya berasal dari sungai,

danau, dan rawa. Ketersediaan air danau dapat diperoleh dari perhitungan

neraca air dengan prinsip menghitung masukan dan keluaran. Neraca air

danau dapat diketahui dengan perhitungan neraca air (Seyhan, 1990):

Input = Output

Qi+Gin+P +Rf± ∆S = Qo+Ep+Gout (1)

Neraca air danau pada prinsipnya menghitung masukan dan keluaran.

Masukan (input) air danau berupa debit masukan sungai (Qi), rembesan air

tanah yang masuk ke danau (Gin), limpasan permukaan (runoff) (Rf), curah

hujan yang jatuh secara langsung ke danau (P), serta perubahan cadangan

(surplus dan defisit) (∆S). Dalam hal ini volume air danau dianggap sebagai

cadangan yang bersifat statis. Parameter runoff tidak termasuk dalam rumus

Seyhan (1990) namun, runoff berpengaruh terhadap masukan air ke danau,

terutama bagi danau tanpa inlet berupa sungai. Keluaran air danau berupa

debit keluaran sungai (Qo), Gout merupakan bocoran air tanah, dan Ep

8

merupakan evapotranspirasi. Perhitungan neraca air disesuaikan dengan

kondisi lapangan. Danau merdada tidak mempunyai inlet sehingga tidak

dilakukan perhitungan debit masukan dari sungai. Keluaran secara buatan

dapat berupa irigasi (Johnson dan Miyanishi, 2007). Berdasarkan kondisi

lapangan, bocoran air tanah dimodelkan karena keterbatasan dalam

pengukuran di lapangan dan data. Bocoran air tanah dapat didekati dengan

permodelan, sehingga rumus yang diaplikasikan dalam perhitungan neraca air

alami ini menurut Dinka, et.al., (2014) (Gambar 1.2) adalah:

(R+P)-(Qout+Ep)± Gnet = ∆V=∆S (2)

Gambar 1.2. Neraca Air Danau

Sumber: Dinka, et.al. (2014)

Berdasarkan rumus tersebut variabel yang digunakan dalam berhitungan

nerac air adalah limpasan permukaan (R), hujan yang jatuh di permukaan

danau (P), keluaran sungai (Qout), evapotranspirasi (Ep), dan Groundwater

Nett (Gnett). Dimana ∆V merupakan perubahan volume danau pada waktu

tertentu. Neraca air danau ditampilkan dalam satuan volume (m3) pada

periode tertentu.

a. Presipitasi

Presipitasi menurut Seyhan (1990) merupakan segala bentuk

kedalaman jeluk cairan yang terakumulasi di atas permukaan bumi dan tidak

mengalami kehilangan, seperti penguapan. Bentuk presipitasi antara lain

hujan, salju, es, kabut, dan embun. Curah hujan merupakan sumber air utama

Gin

P

Gout

RQout

E

9

bagi masukan air danau. Curah hujan yang jatuh ke permukaan danau

dihitung sebagai masukan secara langsung, sedangkan curah hujan yang jatuh

pada daerah tangkapan hujan dialirkan ke danau dalam bentuk rembesan atau

limpasan permukaan (Nathenson, et.al., 2007). Curah hujan merupakan

parameter yang mudah diukur dan relatif akurat hasil pengukurannya, namun

hujan memiliki variasi bahkan untuk daerah yang sempit (Johnson dan

Miyanishi, 2007). Untuk memperkecil kesalahan akibat variasi hujan

dilakukan pendekatan dengan hujan wilayah berdasarkan stasiun terdekat.

Menurut Suyono (2004) metode yang tepat untuk kawasan bergunung seperti

daerah kajian adalah metode isohyet. Pengukuran curah hujan juga dapat

dilakukan dengan metode analisis frekuensi.

b. Evapotranspirasi

Evapotranspirasi merupakan komponen yang penting dalam

perhitungan neraca air di Danau Merdada yang hanya memiliki satu sungai

keluaran. Evapotranspirasi dipengaruhi oleh radiasi matahari karena radiasi

berpengaruh terhadap temperatur di muka bumi (Johnson dan Miyanishi,

2007). Perhitungan evapotranspirasi dapat menggunakan beberapa metode

diantaranya Thornthwaite, Hefner, dan Penman. Metode Thornthwaite

mempertimbangkan faktor temperatur untuk mengestimasi evapotranspirasi.

Evapotranspirasi dengan metode Thornthwaite merupakan evapotranspirasi

potensial. Evapotranspirasi potensial dipengaruhi temperatur dan lama

penyinaran matahari (Triatmodjo, 2010). Penggunaan rumus Thornthwaite

perlu diperhatikan karena rumus tersebut pada hakikatnya bukan alat prediksi

untuk menghitung evapotranspirasi harian maupun bulanan melainkan indeks

iklim sehingga sering terjadi kesalahan (Dunne dan Leopald, 1978; Johnson

dan Miyanishi, 2007). Namun, menurut Rosenberry, et.al. (2004) rumus ini

dapat digunakan di beberapa danau apabila data yang tersedia hanya data

suhu. Xu, et.al. (2001) mengemukaan bahwa kesalahan akurasi dalam metode

Thornthwaite dapat diperkecil dengan melakukan kalibrasi dengan metode

10

lainnya. Metode Thornthwaite mengkorelasikan antara suhu rata-rata bulanan

dengan evapotranspirasi yang ditentukan dari neraca air untuk lembah yang

mana kelembapan airnya cukup untuk mempertahankan proses transpirasi

yang aktif terjadi di daerah tersebut.

c. Rembesan dan Bocoran Air Tanah

Danau hampir selalu terhubung dengan airtanah, sehingga airtanah

mempengaruhi masukan air pada danau dan pelarutan kesetimbangan masa

(mass balance) pada danau (Hayasi dan Rosenberry, 2002 dalam Johnson dan

Miyanishi, 2007). Masukan airtanah ke danau dan keluar danau dipengaruhi

oleh topografi. Masukan airtanah (groundwater inflow) keluar sebagai

rembesan dan mataair yang keluar karena kontak dengan batuan. Rembesan

airtanah dapat dihitung apabila terdapat mataair yang masuk ke dalam danau

dan diketahui debitnya. Kehilangan airtanah atau bocoran airtanah dapat

diketahui apabila flownet di daerah tangkapan dapat dibuat. Flownet dapat

dibuat pada danau yang pada umumnya terletak pada daerah dengan muka air

tanah rendah sehingga memungkinkan adanya sumur atau memungkinkan

pengukuran muka airtanah (watertable).

Danau Merdada berada pada ketinggian ±2000 mdpl. Airtanah di

sekitar danau merupakan airtanah dalam, sehingga pengukuran muka air

tanah, bocoran airtanah (groundwater outflow) maupun masukan air tanah

(groundwater inflow) sangat terbatas. Dinka, et.al., (2014) menerapkan

permodelan airtanah yang masuk dan keluar danau dengan mengasumsikan

sebagai Groundwater net (Gnet), yaitu total debit airtanah yang masuk ke

danau dan keluar dari danau. Menurut Ayenew, et.al., (2007) apabila Gnet

bernilai positif maka masukan airtanah melebihi bocoran airtanah. Nilai ini

dapat dianggap sebagai besarnya masukan airtanah pada neraca air. Namun,

apabila Gnet bernilai negatif maka dapat diasumsikan sebagai bocoran

airtanah.

11

d. Masukan dan Keluaran Sungai

Danau sebagian besar mendapatkan masukan berasal dari sungai dan

masukan lainnya berasal dari berbagai macam masukan di sekitar garis pantai

(shoreline) (Johnson dan Miyanishi, 2007). Danau Merdada tidak mempunyai

masukan berupa sungai (inlet) namun mempunyai keluaran berupa sungai

(outlet). Keluaran sungai dihitung beradasarkan debit keluaran. Debit

merupakan jumlah aliran yang mengalir melalui suatu penampang per satuan

waktu (Suyono, 2004). Debit masukan dan keluaran danau melalui sungai

dapat dihitung dengan menggunakan metode currentmeter atau slope area.

e. Limpasan Permukaan (surface runoff)

Limpasan terdiri dari surface/ overlandflow, subsurface runoff, dan

baseflow. Pada lahan terbuka runoff terjadi dalam bentuk limpasan

permukaan apabila tanah telah jenuh air. Limpasan permukaan merupakan

hujan yang mengalir di atas permukaan tanah dan mengalir ke tempat yang

lebih rendah dan mengisi sungai karena gravitasi (Triatmodjo, 2010).

Limpasan permukaan di Danau Merdada mempengaruhi masukan danau

karena penggunaan lahan sekitar adalah pertanian intensif dan tidak

mempunyai masukan berupa limpasan dari sungai. Sebagian besar air hujan

yang jatuh ke lahan pertanian akan terlimpas masuk ke dalam danau setelah

tanah jenuh air.

Ketidaktersediaan data limpasan permukaan dapat didekati dengan

permodelan SCS-CN (Soil Conservation Service-Curve Number) (Dinka,

et.al., 2014). Metode SCS-CN menurut Arsyad (2010) mengasumsikan

hubungan antara limpasan permukaan dengan curah hujan. Metode ini juga

dapat didekati dengan metode infiltrasi untuk menentukan kelompok tanah

tanah. Hubungan laju infiltrasi dan kelompok tanah menurut Arsyad (2010)

dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1. Laju Infiltrasi Berdasarkan Kelompok Tanah

Kelompok Tanah Laju Infiltrasi minimum (mm/jam)

12

A 8-12

B 4-8

C 1-4

D 0-1

Sumber: Arsyad, 2010

Klasifikasi kelompok tanah menurut Arsyad (2010) dibagi berdasarkan

sifat-sifat tanah menjadi empat kategori, yaitu:

Kelompok A : pasir dalam, loess dalam, debu yang beragregat.

Kelompok B : loess dangkal, lempung berpasir.

Kelompok C : lempung berliat, lempung berpasir dangkal, tanah berkadar

bahan organik rendah, dam tanah dengan kandungan liat

tinggi.

Kelompok D: tanah yang mengembang secara nyata jika basah, liat

berat, plastis, tanah saline.

Curve Number (CN) dipengaruhi oleh tipe tanah, penutup lahan,

kelembapan, pengolahan tanah, dan tata guna lahan. Nilai CN diperhitungkan

berdasarkan kondisi kelembaban atau Antecedent Moisture Condition (AMC).

AMC ditentukan berdasarkan kumulatif curah hujan lima hari sebelum hujan

maksimal pada bulan tersebut. AMC digunakan untuk mengetahui indeks

kelembaban di wilayah tertentu (Gupta, et.al., 2008). Penentuan AMC

berdasarkan curah hujan lima hari sebelum hujan maksimal dapat dilihat pada

Tabel 1.2.

Tabel 1.2. Penentuan Nilai Antecedent Moisture Condition (AMC)

AMC Jumlah Curah Hujan 5 hari

sebelum hujan maksimal (mm) Kelembaban

AMC I <35 Kering. Potensi run-off rendah.

AMC II 35-52.5 Normal

AMC III >52.5 Basah. Potensi run-off tinggi.

Sumber: Gupta, et.al., 2008

13

f. Volume Danau

Volume danau merupakan komponen penting dalam morfometri danau

yang dapat menggambarkan kapasitas tampungan danau. Perhitungan volume

danau dilakukan dengan sounding menggunakan alat fish finder untuk

mengetahui kedalaman danau. Fish finder pada prinsipnya sama seperti

ecoshouder. Fish finder menggunakan sistem SONAR (sound, navigation,

dan ranging) untuk mengetahui dasar danau. Prinsip kerja fish finder adalah

memantulkan gelombang ke dasar danau, kemudian gelombang dipantulkan

kembali dan diterima oler receiver, dan diteruskan ke transducer (Marzuki,

2010). Data yang dihasilkan berupa titik koordinat dan kedalaman. Melalui

titik kedalaman dilakukan pembuatan peta batimetri, yaitu peta titik

kedalaman danau yang selanjutnya dapat dilakukan perhitungan volume

tampungan menggunakan software ArcGIS.

1.5.1.3. Kebutuhan Air Irigasi

Penyediaan dan pengaturan air untuk memenuhi kebutuhan pertanian

disebut sistem irigasi. Sistem irigasi dapat dibagi menjadi sistem irigasi

permukaan dan airtanah. Sistem irigasi permukaan disuplai dari waduk,

danau, rawa, dan sungai, sedangkan irigasi airtanah diperoleh dari airtanah

tertekan maupun airtanah tidak tertekan. Pemenuhan kebutuhan air irigasi

dapat diketahui dengan menganalisis ketersediaan air irigasi di suatu wilayah.

Kebutuhan air irigasi merupakan banyaknya air yang dibutuhkan untuk

pertumbuhan tanaman pertanian dari awal masa persiapan hingga panen.

Kebutuhan air irigasi dihitung untuk mengetahui jadwal tanam dan

perencanaan pola tanam yang tepat sesuai dengan ketersediaan air yang

fluktuatif setiap tahunnya (Suripto, 2011).

Danau Merdada merupakan salah satu bentuk sumber irigasi

permukaan. Kebutuhan air irigasi di Danau Merdada harus dihitung karena

sumberdaya air Danau Merdada hanya digunakan sebagai irigasi dan hampir

tidak digunakan untuk keperluan domestik. Danau dikatakan dapat menjadi

14

sumber utama irigasi apabila ketersediaan dapat mensuplai dari tahun ke

tahun dan tidak terbatas (James, 1988). Sistem irigasi di Danau Merdada

adalah irigasi tertutup menggunakan pompa. Tanaman yang diusahakan

mayoritas adalah kentang dan sebagian kecil berupa cabai dan carica yang

ditanam di tepian lahan pertanian kentang, sehingga dalam perhitungan

kebutuhan air tanaman diasumsikan keseluruhan tanaman adalah kentang.

Kebutuhan air irigasi bergantung pada kapasitas pemompaan,

klimatologi, koefisien tanaman, evapotranspirasi, efisiensi irigasi, dan luas

area irigasi (Triatmodjo, 2010). Kapasitas pemompaan merupakan volume air

per satuan waktu tertentu yang dikeluarkan oleh pipa (James, 1988). Debit

pemompaan aktual merupakan besarnya air yang diturap menggunakan

pompa pralon perbulannya. Kapasitas pemompaan bergantung pada luas area,

lama pemompaan, dan jenis tanaman. Jumlah pompa untuk irigasi dapat

ditentukan berdasarkan kebutuhan irigasi maksimum. Penentuan jumlah

pompa secara tepat penting dilakukan agar kapasitas pompa yang dikeluarkan

sama dengan kebutuhan air irigasi (Prabowo, dkk., 2011). Menurut AOTS-

EBARA-AIT (2003) dalam Prabowo, dkk. (2011), besarnya kapasitas

pemompaan untuk pengairan ladang yang diperlukan dalam sebulan adalah:

Keterangan:

Qp = Kapasitas pemompaan yang diperlukan (m/menit)

V = Kebutuhan air irigasi (m3/hari)

K = Conduit loss factor (1,1)

T = Waktu pengoprasian (jam)

Kebutuhan pompa menurut Prabowo, dkk. (2011), yaitu:

Keterangan :

Np= Qpmax (4)

qp

Qp= K x V (3)

60xT

15

Np = Jumlah pompa (unit)

Qpmax = Debit pemompaan maksimum (m3/bulan)

qp = Debit unit pompa (m3/bulan)

Analisis mengenai kebutuhan air irigasi dapat digunakan untuk

mengetahui kelayakan kondisi sumber air sebagai sumber irigasi. Penilaian

mengenai kebutuhan air irigasi merupakan hal yang penting dalam

pengembangan dan pengelolaan manajemen irigasi serta meningkatkan

efisiensi irigasi. Idealnya sistem irigasi yang dapat diaplikasikan dalam suatu

wilayah adalah keadaan di mana ketersediaan air irigasi dapat memenuhi

keseluruhan area pertanian tanpa kehilangan air (Setegn, et.al., 2011). Hal ini

dapat diketahui berdasarkan perbandingan volume sumber air yang tersedia

yaitu ketersediaan air danau dengan kebutuhan air irigasi. Kelayakan potensi

danau sebagai sumber air dapat di analisis melalui Tabel 1.3.

Tabel 1.3. Pengaruh Kondisi Hidrologi Terhadap Kelayakan Air Permukaan dan Air

Tanah Sebagai Sumber Irigasi

Hubungan

antara SV dan

SIR

Kelayakan Kondisi Hidrologi terhadap sumber air

(Hidrologic Suitability of Water Resource)

SV >SIR Tidak layak kecuali terdapat tambahan air selama periode

kekurangan suplai air

SV<SIR Tidak dapat digunakan sebagai suplai air irigasi dari tahun ke

tahun.

Sumber: James (1988)

Keterangan:

SV = Source Supplay Volume

SIR = Seasonal Irrigation Requirement

16

Source Supply Volume (SV) merupakan hasil pengurangan cadangan

air danau (storage) dalam waktu tertentu dikurangi dengan evapotranspirasi

dan volume minimal pada waktu tertentu. Sedangkam Seasonal irrigation

requirement (SIR) merupakan hasil perhitungan kebutuhan air irigasi tanpa

memperhitungkan faktor luas wilayah pertanian. Selain dengan

membandingkan SV dengan SIR, penentuan potensi sumberdaya air danau

dapat digunakan dengan rumus menurut Overall Consumed Ratio (OCR)

(Bos dan Bastiaanssen, 2004 dalam Setegn, et.al., 2011). Indeks ini

merupakan perbandingan antara kebutuhan air irigasi dengan ketersediaan air

irigasi. Apabila suplai ketersediaan air irigasi dapat memenuhi kebutuhan air

irigasi, nilai OCR mendekati 1. Apabila nilai OCR>1 maka kebutuhan air

irigasi terpenuhi (under irrigation), sedangkan OCR<1 menandakan

ketersediaan air irigasi melebihi kebutuhan air irigasi (over irrigation).

Rumus yang digunakan dalam perhitungan OCR adalah:

OCR= (ETc-Peff)/ I (3)

Di mana ETc merupakan volume evapotranspirasi potensial pada

periode tertentu, Peff merupakan volume hujan efektif pada periode tertentu,

dan I merupakan kebutuhan air irigasi pada periode tertentu. Periode tersebut

dapat berupa bulanan maupun tahunan.

1.5.2. Penelitian Sebelumnya

Indonesia merupakan negara dengan potensi sumber daya air danau

melimpah. Jumlah danau di Indonesia tergolong banyak dengan genesa yang

berbeda-beda. Namun, penelitian mengenai neraca air danau di Indonesia

masih jarang dilakukan. Penelitian tentang neraca air danau berguna untuk

mengetahui potensi kuantitas air danau sebagai sumberdaya air yang dapat

digunakan untuk berbagai macam kegiatan. Beberapa penelitian telah

dilakukan di luar negeri yaitu di Ethiophia dan Amerika. Penelitian di

17

Ethiophia dilakukan di beberapa danau diantaranya Danau Alemaya dan

Danau Basaka.

Penelitian yang dilakukan di kedua danau tersebut serupa, yaitu

mengetahui neraca air danau. Metode yang digunakan pada penelitian terkait

memiliki prinsip serupa, yakni menghitung neraca air dengan mengetahui

keluaran dan masukan danau. Penelitian yang dilakukan di Danau Basaka

adalah untuk mengembangkan ilmu dan konsep mengenai neraca air yang

ditekankan pada permodelan groundwater net, yaitu selisih antara masukan

dan keluaran air tanah ke danau. Penelitian di Danau Alemaya merupakan

aplikasi dari konsep neraca air untuk pengetahui potensi danau air irigasi dan

pengelolaan air danau untuk irigasi.

Penelitian yang dilakukan di Indonesia dengan objek danau banyak

ditemukan mengenai kualitas air danau dan sedimentasi. Berikut disajikan

pada Tabel 1.4 beberapa penelitian terkait danau yang pernah di lakukan di

dalam maupun di luar negeri. Penelitian dengan judul Kajian Neraca Air

Danau Merdada di Kecamatan Batur, Banjarnegara untuk Irigasi Lahan

Pertanian di Sekitarnya ini merupakan penelitian yang difokuskan untuk

mengetahui potensi danau untu irigasi lahan pertanian dilihat dari

perbandingan kebutuhan air danau untuk irigasi dan ketersediaan air danau.

18

Tabel 1.4. Perbandingan Penelitian Sebelumnya dan Penelitian yang akan Dilakukan

No Peneliti Judul Penelitian Tujuan Metode Hasil

1 Yumi Lestari

(1996)

Kajian Karakteristik

Muatan Suspensi pada

Danau Doline di

Kecamatan Ponjong, Kab.

Gunung K idul

Mengetahui karakteristik

suspensi di beberapa danau

doline di kec. Ponjong,

Kab. Gunung Kidul

Kuantitatif, pengukuran

tebal hujan, pengambilan

sampel sedimen,

perhitungan konsentrasi

sedimen, neraca air danau

Morfometri telaga, neraca

air, grafik konsentrasi

sedimen

2 Nathenson, M.,

Bacon, C.R., dan

Ramsey, D.W.

(2007)

Subaqueous geology and

Filling Model for Creater

Lake

Mengetahui waktu

pengisian air danau

berdasarkan kondisi geologi

dan air tanah

Kuantitatif, pemodelan

batimetri danau secara

3D, perhitungan curah

hujan, rembesan air tanah

Pemodelan masukan air

danau, batimetri danau,

neraca air

3 Setegn, S.G.,

Chowdary, V.M.,

Mal, B.C.,

Yohannes, F., dan

Kono, Yasuyuki

(2011)

Water Balance Study and

Irrigation Strategies for

Sustainable Management

of Tropical Ethiophian

Lake: A Case Study of

Lake Alemaya

Mengetahui kondisi neraca

air berdasarkan data trend

tinggi muka air danau

sebagai acuan dalam

penentuan waktu irigasi

yang tepat

Kuatitatif, menghitung

neraca air danau dan

kebutuhan air irigasi

Neraca air danau,

rekomendasi pola tanam

dan jadwal irigasi,

pengelolaan air irigasi

yang optimal

4 Dinka, M.O.,

Loiskandi, W., dan

Ndambuki, J.M.

(2014)

Hydrologic Modelling for

Lake Basaka:

Development and

Application of A

Mengaplikasikan konsep

neraca air di danau Basaka,

Ethiophia dan mengetahui

pengaruh antara air

Kuantitatif, yaitu

pengukuran curah hujan,

evapotranspirasi, runoff,

permodelan air tanah, dan

Neraca air danau dan

rekomendasi pengelolaan

air danau

19

Conceptual Water Budget

Model

permukaan dan air tanah

terhadap neraca air danau.

volume danau.

5 Yihdego, Y., and

Weeb, J.A. (2015)

Use of Conceptual

Hydrological Model and

a Time Variant Water

Budget Analysis to

Determine Controls on

Salinity in Lake

Burrumbeet in Southest

Australia.

Mengetahui pengaruh air

tanah terhadap neraca air

Danau Burrumbeet

Kuatitatif perhitungan

groundwater flux, neraca

air

Perhitungan masukan dan

keluaran airtanah, neraca

air danau, analisis

hidrogelogi terhadap

neraca air

6 Lintang Nur

Fadlillah (2015)

Kajian Neraca Air Danau

Merdada di Kecamatan

Batur, Banjarnegara untuk

Irigasi Lahan Pertanian di

Sekitarnya

Mengetahui ketersedian air

danau, kebutuhan air irigasi,

potensi danau untuk irigasi

berdasarkan neraca air

Kuantitatif, perhitungan

curah hujan,

evapotranspirasi, runoff,

permodelan air tanah,

volume danau, dan

kebutuhan air irigasi

Neraca air danau,

Kebutuhan air irigasi,

Ketersediaan air danau,

grafik hubungan tinggi

muka air dan volume

danau, grafik neraca air

dan kebutuhan air irigasi

20

1.6. Kerangka Pemikiran

Neraca air danau pada prinsipnya menghitung masukan dan keluaran air

danau pada periode tertentu sehingga diketahui selisih berupa surplus maupun

defisit. Masukan pada danau vulkanik dapat berupa sungai, curah hujan,

limpasan permukaan, dan rembesan air tanah. Keluaran pada neraca air dapat

berupa sungai, bocoran airtanah, evapotranspirasi, dan irigasi. Danau vulkanik

sebagian besar tidak mempunyai masukan berupa sungai. Danau vulkanik yang

berasal dari kawah gunung api yang mengalami sedimentasi dan terisi air

disuplai oleh curah hujan berupa hujan, embun, maupun kabut, rembesan air

tanah, dan limpasan permukaan.

Daerah tangkapan air (DTA) danau merupakan igir yang mengelilingi

danau. Hujan yang jatuh pada DTA menjadi masukan danau, yaitu berupa

hujan yang jatuh di permukaan air danau secara langsung. Selain itu hujan

yang jatuh di DTA dialirkan ke danau dalam bentuk limpasan permukaan dan

masukan airtanah. Hujan yang jatuh di DTA terinfiltrasi ke dalam tanah dan

digunakan untuk memenuhi kebutuhan air tanaman dan disimpan dalam bentuk

aliran dasar (baseflow) atau aliran bawah permukaan (subsurface runoff).

Aliran dasar dan aliran bawah permukaan itu dapat mengisi danau yang keluar

dalam bentuk rembesan airtanah (Seepage/ Groundwater in) atau mataair

(spring) di tepian danau. Hal ini dapat terjadi karena danau berada pada elevasi

terendah dibandingkan daerah sekitarnya.

Keluaran danau secara alami berupa bocoran airtanah (Groundwater

out), yaitu kondisi apabila adanya alir yang keluar dari danau dan mengisi

akuifer. Evapotranspirasi merupakan salah satu keluaran yang dipengaruhi oleh

radiasi matahari. Radiasi matahari mempengaruhi temperatur dan secara tidak

langsung mempengaruhi proses evapotranspirasi danau. Pada wilayah

pegunungan atau dataran tinggi, penyinaran dapat terhalangi oleh awan dan

kabut. Kondisi ini berlaku pada danau di pengunungan, di mana proses

evapotranspirasi pada kondisi tersebut tidak terlalu mempengaruhi keluaran

danau. Debit sungai merupakan keluaran yang harus diperhitungkan,

khususnya pada Danau Merdada. Keluaran sungai dihitung pada saat musim

21

hujan, karena pada saat musim kemarau tidak ada keluaran di Danau Merdada.

Tidak adanya keluaran pada musim kemarau dikarenakan letak sungai keluaran

(outlet) yang berada lebih tinggi dari tinggi muka air.

Keluaran danau secara buatan merupakan keluaran yang dipengaruhi

oleh perilaku manusia. Keluaran buatan pada danau umumnya berupa irigasi.

Irigasi dapat berupa irigasi tertutup melalui proses pemompaan. Pemompaan

yang berlangsung terus-menerus akan memicu berkurangnya volume

tampungan danau. Pada musim kemarau, masukan danau relatif menurun dan

minim. Di sisi lain, penggunaan air danau untuk irigasi semakin intensif karena

lahan pertanian tidak mendapatkan suplai yang cukup dari hujan. Kondisi ini

dapat menyebabkan defisit air danau, apabila debit simpanan tidak mencukupi.

Analisis neraca air danau secara alami digunakan untuk mengetahui

ketersediaan air danau. Potensi sumberdaya air danau secara aktual dapat

diketahui dengan membandingkan besarnya ketersediaan air danau berdasarkan

neraca air alami dengan pemompaan aktual, sedangkan untuk mengetahui

potensi danau secara potensial, dapat dibandingkan neraca air danau alami

dengan kebutuhan air irigasi lahan pertanian di sekitarnya. Pada Danau

Merdada, penggunaan sumberdaya air terbesar adalah irigasi lahan pertanian

kentang. Oleh karena itu, diperlukan analisis potensi danau sebagai sumber

irigasi melalui neraca air danau. Dengan mengetahui ketersediaan air serta

kebutuhan air irigasi dapat dianalisis besarnya potensi danau sebagai sumber

air irigasi. Apabila cadangan air danau lebih besar dari keluaran maka danau

baik untuk digunakan sebagai sumber air. Namun apabila cadangan air

terhitung sebagai defisit, maka perlu dilakukan pengelolaan sumberdaya air

danau agar dapat mendukung kegiatan pertanian dan ekosistem di dalamnya.

Secara jelas kerangka pikir dapat dilihat pada Gambar 1.3.

22

Analisis Neraca Air Danau

Masukan alami Keluaran alami

Hujan Airtanah Sungai Evapotranspirasi

Neraca air danau alami

Simpanan danau

Surplus

Potensi danau untuk irigasi utama lahan pertanian

Irigasi

Pertanian intensif

Pemompaan

aktual

Gambar 1.3. Kerangka Pikir Teoritik

Limpasan

permukaan

Kebutuhan Air Irigasi

Pengaruh Manusia

Defisit

Pemenuhan kebutuhan air irigasi

secara potensial

Terpenuhi Tidak Terpenuhi

Keluaran buatan

23

1.7.Batasan Istilah

Daerah tangkapan air (DTA) merupakan suatu wilayah yang dibatasi oleh

faktor alami dimana hujan jatuh di atasnya dalam suatu sistem aliran

permukaan dan danau, sungai, atau waduk, dan dialir ke laut (Chrismada,

dkk., 2011)

Danau adalah tubuh perairan berupa cekungan tertutup yang terisi air, tidak

bergerak, dan terpisah dari lautan (O’Sulliivan dan Reynolds, 2004),

Efisiensi irigasi adalah jumlah air yang dimanfaatkan untuk irigasi dalam

bentuk persen (%) (James, 1988).

Evapotranspirasi adalah total penguapan pada permukaan lahan yang

ditumbuhi tanaman dari air dan lahan (Triatmodjo, 2010)

Groundwater Nett (Gnett) merupakan total debit air tanah yang masuk ke

danau dan keluar dari danau (Dinka, et.al., 2014)

Kebutuhan air irigasi merupakan air yang dibutuhkan dari masa persiapan

hingga panen untuk pertumbuhan tanaman (Suripto, 2011). Menunjukkan

kebutuhan air secara potensial bagi tanaman tertentu.

Ketersediaan air irigasi merupakan besarnya air yang tersedia di danau, sungai,

dan waduk, yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan irigasi

(Suripto, 2011)

Limpasan permukaan merupakan hujan yang mengalir di atas permukaan tanah

dan mengalir ke tempat yang lebih rendah dan mengisi sungai karena

gravitasi (Triatmodjo, 2010)

Luas area irigasi adalah luas lahan pertanian yang akan diairi (Triatmodjo,

2010).

Neraca air danau adalah masukan dan keluaran air di suatu danau dalam

periode waktu tertentu.

Neraca air alami adalah masukan dan keluaran tanpa dipengaruhi oleh keluaran

maupun masukan buatan (pengaruh manusia), misalnya irigasi.

Pemompaan aktual merupakan besarnya air yang diturap menggunakan pompa

dengan efiensi pemompaan tertentu perbulannya.

24

Pemompaan maksimal merupakan besarnya air yang diturap menggunakan

pompa dengan jumlah pompa maksimal (200 unit) dan waktu maksimal

(12 jam).