pengelolaan kualitas air untuk danau...

56
Puslit Limnologi Depok, 17 Juli 2019 www.lipi.go.id Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritas

Upload: others

Post on 26-Dec-2019

24 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Puslit Limnologi

Depok, 17 Juli 2019

www.lipi.go.id

Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritas

Page 2: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Permasalahan Danau

• Pencemaran akibat limbah dari kegiatanantropogenik baik di daerah tangkapan air (DTA) maupun di badan air

• Pendangkalan akibat alih fungsi lahan padaDTA yang memicu erosi dan sedimentasi

• Berkurangnya Keanekaragaman Hayati akibatekploitasi biota dan rusaknya habitat

Page 3: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

15 Danau Prioritas I

• Danau Toba • Danau Maninjau • Danau Singkarak • Danau Kerinci • Danau Tondano • Danau Limboto • Danau Poso • Danau Tempe • Danau Matano • Danau Semayang Melintang Jempang • Danau Sentarum • Danau Sentani • Danau Batur • Danau Rawapening

Page 4: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Danau Maninjau

Page 5: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Danau Maninjau

Danau Maninjau Merupakan salah satu danau besar diSumatera (luas : 97.4 km2 )

Mempunyai fungsi penting sebagai sumber air untukpertanian, rumah tangga, area wisata, perikanan serta untukPLTA

D. Maninjau mengalami berbagai masalah kualitas air,sehingga di tetapkan sebagai danau prioritas untuk usahapemulihan (KLH, 2011)

Meski ditetapkan sebagai danau prioritas, ketersediaan datakualitas air masih sangat terbatas untuk keperluan monitoringdan evaluasi pengelolaan lingkungan danau

5

Page 6: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Kegiatan Monitoring Danau Maninjau 2017 - 2018

Lokasi

BAYUR

MANINJAU

S. BATANG

DM 7

PANDAN

MUKO-MUKO

DM 4

SIGIRAN

Lokasi Monitoring Kualitas Air Danau Maninjau

Deskripsi Lokasi Monitoring Kualitas Air Danau Maninjau

Page 7: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Parameter

In-situOksigen terlarut, pH, Suhu, Konduktivitas, Turbiditas,

Ek-situNitrit, Nitrat, Ammonium, TN, o-PO4, TP, Clorofil-a dan SS serta Plankton

0

10

20

30

40

50

60

Mei'05 Des'05 Mei'06 Agust'06 Nov'06 Mei'07 Jul'07 Agust'08 Des'08 April'09 Agust'09

Nila

i TSI

Car

lso

n's

19

77

Waktu sampling

DM 7

DM 4

DM Bayur

DM Intake

Mesotrofik

Eutrofik

Oligotrofik

Kondisi status trofik Danau Maninjau 2005-2009

Page 8: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

0

10

20

30

40

50

60

70

80N

ilai I

nd

eks

TSI C

arls

on

's (

19

77

)

Bulan

Oligotrofik

Mesotrofik

Eutrofik ringan

Eutrofik sedang

Eutrofik berat

0

10

20

30

40

50

60

70

Jan'18 Aprl'18 Mei'18 Jun'18 Sept'18 Okt'18 Nov'18

Nila

i TSI

Car

lso

n's

Waktu Sampling

Status Trofik Tahun 2018

Oligotrofik

Mesotrofik

Eutrofik ringan

Eutrofik sedang

Page 9: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di
Page 10: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

10

URAIAN KEGIATAN

A. Pemanfaatan Tanaman Air untuk Perbaikan Kualitas Air dengan Integrated Multi-trophic Aquaculture (IMTA)

B. Pengelolaan Kualitas Air melalui Teknologi Lahan BasahC. Pemodelan Hidrodinamika untuk Simulasi Perbaikan Kualitas Air DanauD. Pemodelan Daerah Tangkapan Air untuk Simulasi Perbaikan Kualitas Air DanauE. Pengembangan Environmental Monitoring and Warning System (E-MOST) untuk

Monitoring Kualitas Air Danau

Permasalahan:• Jumlah Keramba Jaring Apung (KJA)• Kualitas air• Kematian ikan

2018 – 2019 Kegiatan Prioritas Nasional Pusat PenelitianLimnologi: Teknologi Penyehatan Danau untuk mendukungbudi daya perikanan dan pariwisata

Sasaran:1. Meningkatkan status perairan dari eutrofik menjadi mesotrofik2. Budi daya perikanan alternatif pengganti KJA3. Restorasi habitat untuk pelestarian ikan asli danau Maninjau

Kegiatan :

Page 11: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Konservasi DTA restorasi sungai

inlet

outletNutrien, organik + karbon organik

Nutrien, organik + karbon organik

Model hidrologiSWAT

Operasional PLTA

CO2 alga zooplankton

CO2, CH4

CO2, CH4

Atmospheric fluxCO2, CH4

Model hidrodinamika

Simulasi model hidrodinamikauntuk peningkatan status trofikdanau berdasarkan :

Skenario tutupan lahan di DTATeknologi IMTA, lahan basah, lahan basah terapung, aerasiMonitoring kualitas air berkaladan monitoring online menggunakan Emost

1

IMTA, Budidayaperikananalternatifpengganti KJA

2

Kelestarian biota danau

3

Kelestariansumber daya air

3

Kerangka Kerja

Page 12: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Regulasi

KondisiSebenarnya

Implikasi Perhitungan Daya Tampung cenderung OVERESTIMATEPenentuan pembatasan beban ke danau belum objektif dan aplikatif

Model Eutrofikasi 2-dimensi berlapis

Mengapa diperlukan?

Metode perhitungan daya tampung perairan(Per.Men.LH No. 28/2009) menggunakan asumsi

completely mixed reactor (CMR).

Di danau/wadukbesar, perlu waktu

tahunan untukmencapai kondisi

CMR.

Laju transformasikimiawi dan biologis

pada umumnyaberskala jam atau

hari.

Sumber limbahorganik umumnya

berada di zona litoralyang memiliki arus

rendah.

Danau/waduk berada dibeberapa wilayah

administratifpemerintahan

Sumber limbah organikberada di beberapa

wilayah administratifpemerintahan

Page 13: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Model kualitas air

1. Model sistem nitrifikasi2. Model sistem fosfat3. Model sistem klorofil-a

Model Eutrofikasi 2-dimensi berlapis

Model hidrodinamika 2-D berlapis

1. Sub-model Termodinamika air2. Sub-model kepadatan air3. Sub-model arus air 2-D berlapis

Page 14: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Milestones:1. Identifikasi distribusi spasial arus, suhu, dan klorofil-a2. Identifikasi sumber beban influen penyebab eutrofikasi dan status latar3. Penentuan alokasi beban maksimal untuk peningkatan status trofik

12

3

Page 15: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Kondisi Pembatas Model:

Batimetri Danau Maninjau,

Beban nutrien masukan dari luar badan air:

aliran air sungai atau DAS

sumber titik yang berasal dari pemukiman dan komersil

Beban nutrien dari badan air danau:

Limbah budidaya ikan KJA

Kebutuhan oksigen dan pelepasan nutrien dari sedimen dasar danau

Debit aliran keluaran dari Danau Maninjau

Cuaca Danau Maninjau

Page 16: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Kalibrasi, Validasi, dan Simulasi

Simulasi tanpaKJA; beban darisungai sepertisaat ini

Simulasi tanpabeban sungai; beban dari KJA seperti saat ini

Page 17: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di
Page 18: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Online monitoring

Page 19: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

DO

Page 20: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

suhu

Jam 5 pagi Jam 14 siang

Page 21: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

OnLine Monitoring System Limnologi LIPI

OnLine Monitoring System (olm.limnologi.lipi.go.id/)

TujuanMemberikan informasi ilmiah mengenaiproses yang terjadi di danau, antara lain hidrodinamika dan dinamika oksigen di permukaan danau

Instalasi OLM tahun 2014

Oksigen terlarut

Page 22: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Pemanfaatan data citra Landsat TM dan ETM+ untuk pemantauan perubahan kualitas air

di Danau Maninjau

22

Page 23: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

PendahuluanData historis kualitas air danau sangat diperlukanuntuk melakukan monitoring dan pengukurankeberhasilan dalam mencapai tujuan pengelolaanlingkungan danau.

Keterbatasan waktu, tenaga, dan pendanaan adalahhambatan dalam melakukan pengukuran rutinkualitas air danau.

23

https://19january2017snapshot.epa.gov/www3/region9/waterinfrastructure/emsi.html

Continuous improvement

Page 24: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Secchi disk depth (SD)

Secchi disk depth (tingkat kecerahan air) adalah salahsatu parameter kunci dalam menilai kondisi perairandanau

SD mudah diukur dan dipahami, dan paling seringdigunakan untuk pengukuran kondisi limnologi (Carlson,1977).

SD mencerminkan keterkaitan antara partikel organic, in-organic dan organic particles, inorganic suspended solidsand humic color, yang mana sangat sensitive olehgangguan anthropogenic maupun perubahan lingkungan.

24

Page 25: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Remote sensing (Landsat TM & ETM+) untuk mendeteksi perubahan SD

- Resolusi spasial dan temporal yg baik (30 m dan 16 hari)

- Ketersediaan data yg cukup panjang (akhir 1980an ~ saat ini)

- Model empiric untuk estimasi sudah dikembangkan dandiaplikasikan di beberapa danau.

Tetapi;

- model yg ada perlu di re-kalibrasi dan hal ini memerlukan datain-situ yg cukup, sedangkan data yg ada sangat terbatas.

- Diperlukan model yg bersifat generik tanpa re-kalibrasi untukditerapkan pada data yg berbeda lokasi dan waktu (historik)

- Koreksi atmosfir sangat krusial dalam analisis data historis

25

Page 26: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Studi Estimasi SD menggunakan citra Landsat TM Authors Lokasi studi Koreksi atmosfir Tipe data Model Variable Rentang SD

Lathrop.,(1992)

Green Bay, Yellowstone Lakes,

USADOS Reflectance TM2/TM1 , TM3/TM1 0.5 m - 9 m

Lavery et al.,(1993)

Peel-Harvey Estuary, Australia

Dark pixel subtraction

Reflectance TM1/TM3 + TM3 0.25 m – 6.5 m

Cox et al.,(1998)

Catbawa Reservoir, Carolina, USA

Dark pixel haze correction

Reflectance TM3/TM1 0.3 m - 3.3 m

Giardiano et al., (2001)

Lake Iseo, ItalyDark pixel

subtraction (shadow)Reflectance TM1/TM2 3.5 m – 7 m

Kloiber et al.,(2002)

Minnesota, USA No DN TM1/TM3 + TM1 0.5 m – 5 m

Brezonik et al.,

(2005)Minnesota, USA No DN TM1/TM3 + TM1 0.15 m - 4.4 m

Olmanson et al., (2008)

Minnesota, USA No DN TM1/TM3 + TM1 0.15 m – 14.5 m

Zhao et al., (2011)

Lake Taihu and Surrounding River,

ChinaNo DN

TM1/TM3 + TM1 , Panchromatic

Sriwongsitanon et al (2011)

Lake Bung Boraphet, Thailand

6SMembandingkan

Reflectance tanpa dan dengan koreksi atmosfir

TM1/TM3 + TM1 0.37 m – 0.97 m

Bonansea et al.,

(2015)

Rı´o Tercero reservoir, Argentina

6SMembandingkan

Reflectance tanpa dan dengan koreksi atmosfir

TM1/TM3 + TM1 1.6 m – 6 m

Butt et al. (2015)

Rawal Lake, Pakistan

ATCOR in ERDAS Reflectance TM1/TM3 < 1 m

Olmanson et al (2016)

Minnesota, USA No DN TM1/TM3 + TM1 0.15 m - 8.8 m26

Page 27: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Tujuan

Berangkat dari permasalahan ketersediaan datakualitas air dan potensi citra Landsat makapenelitian ini bertujuan untuk :

- Membangun model yg bersifat generik untuk estimasi SDmenggunakan citra Landsat TM/ETM+

- Menyediakan data SD jangka Panjang D. Maninjauuntuk mendukung pengelolaan lingkungan danauyang lebih baik.

27

Page 28: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

DataIn-situ SD dan citra untuk kalibrasi model

- SD dari 9 danau, dengan rentang 0.5m – 18.86 m

- 7 citra Landsat TM/ETM

Data untuk validasi model

- 74 data SD Danau Maninjau, dengan rentang0.5m- 5.8m

- 21 citra Landsat TM/ETM

28

Page 29: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

7 Citra Landsat dari 9 danau untukKalibrasi model

Image date

Path RowsLandsat

GenerationLakes

Time window(days)

2011-07-06 127 60 5 TM Singkarak & Maninjau -14 & -15

2012-07-29 122 65 7 ETM+ Saguling 11

2013-03-13 111 59 7 ETM+ Tondano 5

2013-03-27 113 60 7 ETM+ Limboto 7

2014-03-30 129 58 7 ETM+ Toba 11

2014-07-19 122 65 7 ETM+ Jatiluhur 3

2014-10-08 113 62 7 ETM+ Matano & Towuti 1 & 0

29

Page 30: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

21 Citra Landsat untuk Validasi model di Danau Maninjau

No. Image dateLandsat

GenerationTime

windowIn-situ SD (m)

min max Average

1 7/05/2001 7 ETM+ Same month 3.4 4 3.7

2 18/05/2002 7 ETM+ Same month 4.1 4.1 4.1

3 3/06/2005 5 TM Same month 5.1 5.8 5.5

4 4/12/2005 7 ETM+ Same month 1.8 2.4 2.1

5 29/05/2006 7 ETM+ Same month 5 5.5 5.3

6 12/08/2006 7 ETM+ Same month 2.25 5.8 4

7 24/05/2007 5 TM Same month 3.5 4.3 4.1

8 3/07/2007 7 ETM+ Same month 3.5 3.5 3.5

9 14/08/2008 5 TM Same month 2.75 3.2 3

10 29/05/2009 5 TM Same month 1.75 1.7 1.8

11 25/08/2009 7 ETM+ Same month 1.7 1.7 1.7

12 6/07/2017 7 ETM+ Same month 0.92 0.92 0.92

13 26/03/2012 7 ETM+ Same month 0.8 1.2 1

14 13/03/2013 7 ETM+ Same month 1.2 2 1.6

15 1/04/2014 7 ETM+ 20 days 2.1 2.1 2.116 8/03/2017 7 ETM+ - 9 days 0.5 0.6 0.817 12/06/2017 7 ETM+ Same day 1.15 1.6 1.918 6/01/2018 7 ETM+ -9 days 0.6 0.8 0.6819 28/04/2018 7 ETM+ Same day 0.75 1.15 0.8520 17/07/2018 7 ETM+ - 2 days 1.0 2 1.2321 19/09/2018 7 ETM+ Same day 1.45 1.56 1.49

30

Page 31: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Lokasi pengambilan data SD untuk Kalibrasi dan Validasi model

31

Lokasi pengambilan data SD untuk kalibrasi model

Lokasi pengambilan data SD untuk validasi model di Danau Maninjau

Page 32: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Water index calculation

File shpdanau

Landsat Images

subset

Median Filtering

DN to Radiance

Rayleigh Correction

Table of Xa, Xb, Xc

(1 year)

6S code

Aerosol Correction

Citra terkoreksiatmosfir

Gain & Bias coeff.

Pre-processing dan koreksi atmosfir citra Landsat TM

BQA*)

32

Metode

Page 33: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Citra terkoreksiatmosfir

In-situ SDdari 9 danau

Regression/ multiple regression

Pembuatan dan pemilihan model estimasi SD

Corresponding 3 by 3 pixel

Ln (SD) = a + b band ratioLn (SD) = a + b band ratio + c single bandLn (SD) = a + b band ratio + c band ratio…Dimana; a,b and c adalah koefisien model

33

74 In-situ SDdari Danau Maninjau

Estimasi SD

Rekomendasimodel

Uji akurasi

Kalibrasi model Validasi model

Page 34: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

34

Hasil dan PembahasanPerlunya filtering pada citra Landsat TM

Tanpa filtering vertical coherent noise nyata terlihat, mengikuti methode filtering dari Nichol and Vohora (2002), data menjadi lebih smooth tanpa kehilangan pola spasialnya.

Page 35: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

35

Koreksi atmosfir2 komponen efek atmosfir utama; Rayleigh dan Aerosol- Rayleigh dikoreksi dengan menggunakan 6S code (radiative transfer model)- Nilai minimum band_4, band_5 digunakan untuk mengoreksi efek Aerosol

pada permukaan danau.

Kelebihan : tidak diperlukan informasi tambahan untuk melakukan koreksi

Page 36: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Dari seluruh kombinasi band dan band rasio, 15 modeldenga nilai R2> 0.9 and RMSE <2.5 m akan diuji menggunakan

data Danau Maninjau

name RMSE (m) MNB (%) NMAE (%)

A0 1.6 10.1 34.70

B0 2.1 16.6 50.70

A1 0.8 4.4 25.00

A2 0.8 5.4 24.30

A3 0.9 6.6 27.20

B1 1.9 12.5 46.70

B2 1.9 13.9 49.40

B3 2 15.8 50.30

AB 1.6 10.2 34.60

AC 1.4 10.2 34.30

AE 1.3 8.6 30.50

AF 1.3 9.9 33.70

BC 2 13 42.00

BD 2.2 16.7 51.10

BF 2.1 14.4 45.20

R2equation, Ln SD =

-1.18 + 3.45(TM1/TM2) - 2.67(TM3/TM2) 0.946

-4.84 + 3.37(TM1/TM2) + 1.26(TM2/TM3) 0.957

-3.05 + 3.80(TM1/TM2) - 0.16(TM3/TM1) 0.916

-4.17 + 2.22(TM1/TM3) + 0.96(TM2/TM1) 0.974

-3.94 + 2.00(TM1/TM3) + 1.89(TM3/TM2) 0.974

-2.49 + 1.76(TM1/TM3) + 0.12(TM1/TM2) 0.971

-1.80 + 1.95(TM1/TM3) - 0.53(TM2/TM3) 0.973

-3.71 + 4.18(TM1/TM2) + 7.18(TM3) 0.912

-3.85 + 2.24(TM1/TM3) + 25.83(TM3) 0.982

-4.43 + 3.94(TM1/TM2) + 30.99(TM1) 0.919

-4.47 + 4.52(TM1/TM2) + 14.93(TM2) 0.915

-4.36 + 1.87(TM1/TM3) + 49.01(TM1) 0.985

-4.48 + 2.33TM1/TM3) + 28.22(TM2) 0.983

-2.45 + 1.81(TM1/TM3) 0.971

-3.29 + 3.93(TM1/TM2) 0.914

Kalibrasi modelKoefisien model estimasi SD dan akurasi-nya

Page 37: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Uji akurasi 15 model terpilih pada Danau Maninjau (N= 74)

Model dengan TM1/TM3 cenderung over-estimate untuk D. Maninjau

Page 38: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Nilai parameter statistik15 model menggunakan data Danau Maninjau (N=74)

Model BF mempunyai nilai R2 dan slope paling baik

Page 39: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Data SD Danau Maninjau (1987-2018) dari citra Landsat TM menggunakan model BF

Model BFN = 230

39

- Dari 302 citra yg ada, hanya 230 citra yg mempunyai >50% ‘clear pixel’ pada permukaan danau

- Model BF bersifat generik dan bisa digunakan untuk citra historis- Model BF dengan input dari citra Landsat TM dapat menangkap perubahan

kondisi kualitas air di Danau Maninjau- Trend perubahan SD dari model (garis merah) mempunyai pola yg hampir

serupa dengan trend hasil pengukuran lapangan (garis biru)

• SD hasil dari model

• SD pengukuran lapangan

Page 40: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

1926, SD = 6.5 m (Ruttner, 1931)

1926

SD = 3.2 m (Lehmusluoto, 1997)

Heavy alga bloom

pembukaan pintu air

Self Recovery?SD membaik

Pertambahankaramba yg masiv, SD menurun

Efek dariproduksi ikan, SD menurun

Fluktuasi SD jangka panjang di danau Maninjau dan faktor yg mungkin terkait

40

Self Recovery?SD membaik

Page 41: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Blooming Alga di D. Maninjau

41

Page 42: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Kesimpulan

- Model estimasi SD yg di rekomendasikan dari studiini bersifat generik sehinga dapat digunakan untukcitra dengan lokasi dan tanggal perekaman ygberbeda.

- Citra Landsat TM dapat di manfaatkan untukmenangkap fluktuasi kualitas air D. Maninjau yang terindikasi sangat sensitif terhadap faktorantropogenik.

- Estimasi SD dari citra Landsat dapat mengisikekosongan data monitoring kualitas air untukmembantu pengelolaan danau yg lebih baik

42

Page 43: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

• Danau Toba telah ditetapkan menjadi kawasan pariwisata berskala dunia melalui Peraturan Presiden No. 81 tahun 2014. Selain itu, status trofik Danau Toba telah ditetapkan sebagai oligotrofik melalui Keputusan Gubernur No. 188.44/209/KPTS/2017. Hal ini menjadi penting mengingat kualitas perairan danau yang terus mengalami penurunan dan bertolak belakang dengan tujuan pemerintah.

• Beberapa permasalahan yang perlu dikaji yaitu:

• Apakah penyebab utama perubahan status trofik di Danau Toba?

• Sejauh mana pengaruh KJA terhadap status trofik Danau Toba?

• Dimana dan berapa petak KJA agar status trofik Danau Toba sesuai regulasi yang berlaku?

Danau Toba (danau vulkanik)

Page 44: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Nomor

Desa

KJA

DESAJumlah KJA

(Petak)

1 Haranggaol 5969

2 Purba Harison 110

3 Tigaras 68

4 Sipolha Horison 8

5 Sibaganding 1025

6

Pardamean

Ajibata 17

7 Sibuntuon 16

8 Lumban Binanga 19

9 Simangulampe 54

10 Marbun 70

11 Tipang 265

12 Huta Namora 21

13 Pintu Sona 4

14 Tanjung Bunga 259

15 Silalahi II 813

16 Silalahi I 379

17 Paropo 335

18 Kodon-Kodon 814

19 Ujung Saribu 16

20 Nagori Purba 64

21 Nagori Sihalpe 29

22

Simanindo

Sangkal 54

23 Urat Timur 2

Total 10411

Peta Sebaran Zona KJA Milik Masyarakat

Page 45: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Nomor

Zona

KJA

DESA

Jumlah

KJA

(Petak)

1 Tigaras 33

2

Pem. Tambun

Raya 48

3 Sibaganding 358

4 Sigapiton 17

5 Pardamean Sibisa 203

6 Sibaruang 9

7 Sitamiang 1

8 Parbalohan 80

9 Tomok 178

Total 927

Peta Sebaran Zona KJA Milik Perusahaan

Page 46: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

1. Area-area tertentu di Danau Toba yang telah mengalamieutrofikasi umumnya merupakan area wisata. Berdasarkanhasil kajian dari Pusat Penelitian Limnologi LIPI, untukmenjaga mutu estetika area wisata tersebut disarankanpembatasan jumlah petak KJA tiap segmen sehingga perairandi sekitar area KJA tersebut oligotrofik.

2. Jumlah petak KJA per segmen maksimum dari setiap area telah dihitung dan dapat dijadikan rujukan dalam perumusankebijakan terkait pengelolaan Danau Toba berbasis dayadukung ekosistem.

Rekomendasi

Page 47: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

RekomendasiAlokasi Jumlah KJA Masyarakat untuk Mencapai Status Oligotrofik

Page 48: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Rekomendasi KJA di Desa Haranggaol

Page 49: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

RekomendasiAlokasi Jumlah KJA Milik Perusahaan untuk Mencapai Status Oligotrofik

Page 50: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

• Saat ini layanan ekosistem D. Tempe di bidang ikan tangkapan dilaporkan telah menurun, sehingga menjadi salah satukriteria pemerintah untuk menetapkan D. Tempe sebagai salah satu danau prioritas nasional.

• Beberapa permasalahan yang perlu dikaji yaitu:

• Mengapa layanan ekosistem D. Tempe di sektor perikanan menjadi turun ?

• Bagaimana revitalisasi D. Tempe yang sesuai dengan daya dukung ekosistem rawa banjiran?

• .

Permasalahan

Danau Tempe (danau paparan banjir)

Page 51: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Alternatif revitalisasi

• Alternatif 1 : elevasi dasar genangan permanen -1, zona pengerukan di 3, 4 dan 5, volume pengerukan 23.890.596,8 m3,

• Alternatif 2 : elevasi dasar genangan permanen -2, zona pengerukan di 4 dan 5, volume pengerukan 20.640.587,2 m3

• Alternatif 3 : elevasi dasar genangan permanen -1, zona pengerukan di 4 dan 5, volume pengerukan 12.286.402,4 m3

Page 52: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Rekomendasi revitalisasi

• alternatif 1 direkomendasikanuntuk diimplementasikan:

• luas genangan tidak permanen menjadi 10.640 Ha dan genangan permanen 7.420,8 Ha dengan volume masing-masing 73.800.000 m3 dan 146.304.488 m3. Ratio Atp/Ap dan Vtp/Vp adalah 1,43 dan 0,5 sesuai dengan pembatas empirik hidromorfologi D. Tempe.

Page 53: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

• Keunikan Danau Matano telah menjadi perhatian dunia sebagai hotspot konservasi biologi di kawasan Asia Tenggara, sedangkan di Indonesia telah ditetapkan sebagai kawasan konservasi Taman Wisata Alam sertalaboratorium alam untuk mempelajari evolusi biologi. (Crowe et al, 2008, KepMen No. 274/Kpts/Um/1979). Disamping itu, pemerintahtelah menetapkan Danau Matano sebagai salah satu danau prioritasnasional agar dilestarikan dan terjaga dari kerusakan. Oleh karena ituDanau Matano perlu dikelola dengan baik yaitu dengan menjagastabilitas subsistem zona litoral agar layanan ekosistem Danau Matanolestari. Untuk mewujudkan hal itu perlu diketahui:

• · Bagaimana karakteristik ekosistem biota endemik di Danau Matano ?• · Sejauh mana ancaman terhadap ekosistem biota endemik ?

Permasalahan

Danau Matano (danau tektonik)

Page 54: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

• keberadaan ikan louhan menjadi ancaman hilangnya populasi ikan endemik, putusnya sistem rantai makanan dan terganggunya stabilitas ekosistem Danau Matano.

• area-area dengankonsentrasi TSS lebih dari0,13 mg/l, penetrasi cahayamatahari telah menyusuthingga menjadi kurang dari15 m atau dasar zona litoralmenjadi gelap dan terjadiakumulasi sedimen di dasarzona litoral.

Ancaman

Ancaman fisik

Ancaman biologi

Page 55: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

Rekomendasi• Danau Matano merupakan danau

purba, dicirikan oleh endemisitasbiota yang tinggi, terbentuk dariproses tektonik, dan memiliki zonalitoral sempit. Diperlukanpengelolaan berbasis daya dukungekosistem untuk mempertahankankeunikan Danau Matano dariancaman biologis maupun fisikmelalui pengendalian biota invasif, penetapan beban masukansedimen sebesar ≤ 25 kg/hari darisetiap sungai yang masuk sertamempertahankan kelestariantumbuhan riparian dan tumbuhanlainnya di wilayah sempadan.

Area habitat (zona litoral)

Wilayah DAS yang Harus Dikelola untuk Menurunkan MasukanSedimen ke Perairan ≤25 kg/hari.

Page 56: Pengelolaan Kualitas Air untuk Danau Prioritassinasinderaja.lapan.go.id/files/sinasja2019/Materi...Permasalahan Danau •Pencemaran akibat limbah dari kegiatan antropogenik baik di

TERIMAKASIH