Bahan Ajar Hidrologi Dasar (GEF 1301 BAB VI. DANAU

Transkripsi

1 BAB VI. DANAU 6.1. Pendahuluan Forel (dalam Welch, 1952 dan Martopo, 1981) mengemukakan batasan danau (lake) sebagai berikut : Danau adalah tubuh perairan yang tergenang menempati suatu ledokan dan terpisah dari laut. Pada umumnya danau terjadi di daratan dengan topografi berupa ledokan, cekungan (basin), permukan airtanah disekitar danau mendekati permukaan tanah atau sampai permukaan tanah sehingga ada aliran airtanah masuk danau. Ada danau yang berada diatas zone vadose atau zone tidak jenuh air, danau ini tidak mendapat suplai air dari aliran airtanah. Suplai air dari air hujan, runoff dari sungai-sungai yang bermuara di danau dan hasil pencairan es. Danau, pond maupun rawa merupakan genangan air dipermukaan tanah dalam suatu ledokan, kaitan dengan daur hidrlogi genangan air tersebut merupakan suatu simpanan air permukaan (surface storage), cadangan air tersebut dapat dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan air. Secara teknis penanggulangan banjir, ledokan tersebut berfungsi sebagai retarding basin yaitu menyimpan kelebihan surface runoff dan melepas perlahan ke alur sungai. Istilah danau, pond dan rawa (swamp) sering dijumpai pada pelajaran limnologi, kriteria yang tegas untuk membedakan danau dengan pond belum jelas. Genangan air di ledokan (basin) disebut danau bila: 1. air cukup dalam sehingga terbutuk strata suhu air secara vertical. 2. vegetasi air yang mengapung tidak cukup menutupi seluruh permukaan air dan hanya berada dipinggiran danau. 3. sudah menunjukkan adanya gelombang yang mampu membentuk barren atau wave-swept shore Terjadinya Danau Danau dapat terjadi akibat adanya faktor sebagai berikut : 1. Glasiasi 2. Aliran

2 3. Groundwater 4. Ombak dan arus pantai 5. Aktivitas angin 6. Masa yang bergerak 7. Diastrifisme 8. Aktivitas vulkanis 9. Aktivitas manusia 1. Glasiasi Danau dapat terjadi karena proses erosi dan pengendapan, dan ada juga kombinasi antara kedua proses itu. Proses erosi, akibat adanya abrasi glasial, membentuk basis-basis di lereng atau di Iembah pegunungan yang akan terisi oleh air bila terjadi pencairan es, maka terjadilah danau. Pengendapan moraine yang membendung aliran glasial membentuk basin yang kemudian terisi oleh air, baik hasil pencairan es ataupun air hujan memberi penyediaan air pada danau ini. Danau glasial didapatkan di negara Finlandia (lebih dari buah), Norwegia, juga Amerika Utara (Ontario, Hocina). 2. Aliran Pembentukan danau juga melalui proses erosi dan pengendapan. Dengan adanya perpindahan suatu aliran yang memotong suatu meander, maka akan ada saluran yang tertinggal, yang kemudian menjadi sebuah danau yang disebut danau Oxbow. Cepatnya sedimentasi di dataran banjir sungai induk menutupi muara anak sungai, sehingga terbentuk danau yang disebut danau Lateral. Di delta-delta, air dari saluran induk terus menerus membentuk aliran cabang, sehingga terjadi sedimentasi, yaitu sedimen delta yang mengelilingi depresi, dan kemudian menjadi danau, disebut danau delta. Karena banyaknya material yang dibawa anak sungai yang mengendap di dalam saluran induk, menjadi penghalang sehingga air menggenang, maka terbentuk danau yang disebut danau sungai, danau seperti ini tampak jelas di Sungai Missisipi, di atas Sungai Chipewa. 3. Airtanah Air di dalam tanah juga mempunyai peranan yang penting dalam pembentukan basin di permukaan. Pelarutan dan pengangkutan oleh airtanah yang banyak membawa karbonat, kapur, akan mengakibatkan terbentuknya gua-gua dan saluran di bawah tanah. Bila gua tersebut bertambah leas, maka bagian atapnya akan runtuh, sehingga terbentuk depresi di permukaan. Apabila permukaan airtanah daerah

3 tersebut dapat mencapai permukaan, maka basin tersebut akan terisi air terjadilah danau. Banyak danau di florida terjadinya demikian, sedangkan danau di daerah karst misalnya Tennesse dan Ketucky. 4. Ombak dan Arus Pantai Adanya kombinasi kerja antara angin dan ombak terjadilah tanggul-tanggul pasir dan kerikil di sepanjang pantai, lautan, ataupun danau yang besar kadangkadang akan membentuk suatu danau dan langoon. Danau seperti ini banyak terdapat di sepanjang pantai Ontario, dan juga di sepanjang pantai Atlantik, mulai dari barat daya New York sampai Panama. 5. Aktivitas Angin Kegiatan ini nampak jelas di daerah arid dan semi arid di mana sedikit gangguan air. Angin mengangkut pasir dari tempat satu ke tempat yang lain sampai beberapa jauhnya kemudian mengendap membentuk bukit-bukit atau igir-igir yang membentuk suatu basin. Pada daerah arid, basin tersebut terisi air pada musim hujan bahkan dipadang pasir akan tetap kering. Tetapi basin yang terletak di antara dune di daerah humid akan selalu terisi oleh air, sehingga terbentuklah suatu danau. Contoh danau-danau yang terjadi di sebelah barat laut Indiana sebelah selatan danau Michigan. 6. Masa yang Bergerak Adanya mud-flow dan land-slide dapat menghalang atau membendung suatu aliran, sehingga air menggenang dan terbentuk danau. Ini terjadi di pegunungan Eropa, Asia, dan Amerika Utara. Contoh danau Cristobal di Colorado yang terbentuk karena mud-flow. 7. Diastrofisme Adanya retakan dan lipatan selalu diiringi perpotongan dan perpindahan batuan sepanjang patahan. Karena adanya gerakan sepanjang bagian patahan menyebabkan adanya bagian lembah yang menurun sehingga terbentuk suatu basin yang apabila terisi oleh air maka terjadi danau. Ada gempa bumi yang menyebabkan perpindahan atau perubahan di permukaan bumi yang menghasilkan depresi yang kemudian terisi oleh air dan terjadi danau. Danau Reeffood di sebelah barat Tennesse terbentuk akibat adanya gempa bumi (Tahun ). 8. Aktivitas Vulkanis Lava yang keluar dari dalam bumi ke permukaan dan mengalir dapat mengisi/menghalangi lembah sungai, sehingga terbentuk danau. Contoh danau di lereng barat Siera - Nevada. Adanya runtuhan pada puncak gunungapi akibat letusan,

4 menyebabkan terbentuknya cekungan pada puncak gunung tersebut yang terisi air merupakan danau yang disebut danau kawah dan juga dapat terjadi pada depresidepresi lava flow. 9. Aktivitas Manusia Manusia membendung suatu aliran sehingga air tergenang dan terbentuklah danau buatan. Adapun tujuan dan maksudnya untuk memperoleh tenaga air, bagi persediaan untuk keperluan sehari-hari, keperluan irigasi, serta untuk mencegah banjir Klasifikasi dan Tipe Danau 1. Klasifikasi danau Klasifikasi danau dapat didasarkan atas : a. Berdasarkan atas cara terjadinya (genetik) b. Berdasarkan atas aliran airnya c. Berdasarkan atas lokasinya d. Berdasarkan atas banyaknya kandungan karbondioksida. a. Berdasarkan atas cara terjadinya danau tektonik danau di daerah yang dilalui glestser danau Iembah glasial, danau lembah melayang, danau dalam tikungan lidah, danau maar, danau dalam ujung pulung, danau di dalam alur, danau di daerah morine dasar danau bendung alam danau runtuhan gunung, danau runtuhanlava, (tempat lava membendung sungai), danau bendung gletser, danau ambang travertin, danau runtuhan gunung. danau tanggul alam dari sungai danau gunungapi maar (danau kepundan) danau karst danau doline, danau polje danau di pedalaman benua (danau akhir)

5 b. Berdasarkan aliran airnya Danau aliran (running water lake), yaitu danau yang mendapa tkan air dari sungai (inflow), tetapi danau itu juga memberikan air pada sungai dibawahnya. Jadi disini ada jalan keluarnya (outlet). Danau tanpa jalan keluar (lake without outlet), yaitu danau yang mendapatkan air dari sungai tetapi tidak mempunyai jalan keluar. Jadi pengurangan air danau hanya karena pengupan. c. Berdasarkan Iokasinya Mula-mula dikembangkan oleh Forel kemudian diteruskan oleh Whipple Danau kutub (polar lake), temperatur permukaan tak lebih tinggi dari 4 C. Orde I air dasar 4 C sepanjang tahun, mungkin ada suatu periode sirkulasi dalam musim panas, biasanya tidak ada. Orde II temperatur air dasar berubah-ubah tetapi tidak jauh dari 4 C Orde III temperatur air dasar permukaan sirkulasi kurang lebih kontinue, kecuali di waktu beku. Danau tropik (tropical lake), temperatur permukaan selalu 4 C. Orde I. Temperatur air dasar mendekati 4 C sepanjang tahun, suatu periode sirkulasi dalam musim dingin. Orde II. Temperatur air dasar berubah-ubah tapi tidak jauh dari 4 C suatu periode sirkulasi dalam musim dingin. Orde III. Temperatur air dasar sama dengan permukaan sirkulasi kontinue sepanjang tahun. d. Berdasarkan kandungan karbondioksida ini diutarakan oleh Bridge dan Judae (1911). Danau air halus (soft water lake). Air mengandung sedikit kalsium dan magnesium di dalam larutan di mana rata-rata kandungan CO3 nya tidak lebih dari 55 cc per liter. Danau klas tengah (medium class lake). Kandungan CO2 cukup banyak yaitu 5-22 cc per liter. Danau air keras (hard water lake). Kandungan CO2 lebih keras dari 22 cc per liter. Dalam klas ini kandungan CO2 dapat mencapai sampai mendekati 50 cc per liter.

6 Tipe-tipe Khusus Danau 1. Danau garam (saline lake) Terutama pada danau yang tidak mempunyai outlet, air banyak mengandung material-material mineral yang akan berkumpul, akibatnya air akan banyak mengandung garam-garam, yang apabila titik jenuh telah tercapai maka garam-garam tersebut akan mengendap. Tipe garam tergantung dari komposisi kimia dari batuan daerah sekitar cekungan dari danau dan pada sumber yang timbul pada cekungan itu sendiri. Pada suatu tempat mungkin garam alkali yang banyak dan di tempat lain garam borax yang berlilmpah-limpah. 2. Danau Alkali (alkali lake) Danau yang banyak mengandung alkali karbonat biasa disebut danau alkali. Terdapat di beberapa tempat di dunia, seperti Mesir, Hongaria, Venecuela. Danau ini kecil dibanding dengan danau Saline Di Amerika Serikat danau ini terjadi di bagian barat dari Great Basin. Conoht Mono lake di utara central California. 3. Danau playa (playa lake) Terdapat di daerah padang pasir, air yang mengisi danau adalah air musiman. Setelah pengisian itu berhenti maka air danau iatu akan susut, dan akhirnya menguap seluruhnya, dan didasarnya terdapat endapan garam alkali yang berwarna putih. Danau semacam ini merupakan kenampakan khusus di Great basin Gerakan Air Gerakan air yang dibicarakan di bawah ini terutama pada danau yang mempunyai inflow ataupun outflow relatif kecil, dimana gerakan air terjadi karena pengaruh aktifitas angin. Pada dasarnya bentuk-bentuk gerakan air tersebut adalah sebagai berikut : a. Ombak b. Arus c. Sciches a. Ombak Ombak ini terjadi karena aktivitas angin, yang terjadi dalam berbagai bentuk tubuh air, dan besarnya pada : berbagai keadaan setempat, misalnya untuk areal air yang terbuka tergantung pada : arah angin, lamanya angin bertiup, kecepatan angin, bentuk pantainya, dalamnya air. Pada great lake ombakterjadi dalam

7 ukuran dan kekuatan yang besar sedang pada danau yang kecil ombaknya sangat kecil. Stevenson (Cornish, 1934) menghitung tinggi maximum gelombang (ombak pada suatu tubuh air yaitu dengan rumus : h-1/3 F Dimana : h = tinggi maximum gelombang (m) F = panjang gelombang (km). Bila panjang gelombang kurang dari 10 km harus ada koreksi walaupun keci. Gelombang yang menuju arah ke depan karena getarannya sering disebut dengan wave of translation. b. Arus Dalam danau arus dapat dibagi menjadi 3 yaitu : 1. arus vertikal 2. arus horizontal 3. arus batik (under flow) Arus vertikal Sebenarnya arus vertikal merupakan arus yang jarang terjadi, tetapi untuk danau yang besar mungkin terjadi. Arus ini timbul karena pengaruh temperatur yang tidak normal, morfologi dan hidrostatis setempat atau umumnya terjadi di tempat yang dalam. Arus horizontal Arus ini sangat umum terjadi di danau dan dipengaruhi oleh angin dan juga shoreline atau basinnya. Untuk danau yang besar 5% dari angin yang menimbulkan, tapi untuk danau yang kecil ± 5%. Di samping secara tak langsung dipengaruhi oleh letak lintang dan pada 450 ± 2% angin yang mempengaruhinya. Hubungan gerak air dengan gerak angin (Whipple, 1927). Tabel 6.1 Hubunqan kecepatan anqin denqan rata-rata qerak air

8 Bahan Ajar Hidrologi Dasar (GEF 1301 Tabel 6.2 Hubungan kedalaman air prosentase kecepatan angin terhadap air permukaan Perlu dicatat bahwa arus dipengaruhi oleh inflow/outflow dan walaupun tak ada angin akan tetap menimbulkan arus karena inflow/outflow tersebut. Arus Balik Arus ini ditimbulkan oleh air yang tertimbun pada expased shore yang diakibatkan oleh angin dan karena adanya kelebihan air maka akan dikembalikan melalui dasarnya. Pada musim panas strato temperatur pada danau akan nampak nyata, pada lapisan atas atau epilmnion biasanya sama arah arus dengan arah angin karena temperatur masih sama dengan temperatur udara. Pada lapisan dibawahnya yaitu thermocline region akan terjadi arus batik dimana batas antara kedua lapisan strato dikenal dengan shearing plane. Untuk lapisan terbawah hypolimnion tak terjadi arus, walaupun kadang-kadang tak dapat dihindarkan timbulnya sirkulas air. Ilustrasi distribusi temperatur danau disajikan pada Gambar 6.1

9 Bahan Ajar Hidrologi Dasar (GEF 1301 Gambar 6.1. Contoh distribusi vertikal temperatur air danau Seiches Di danau dan sepanjang pantai gerakan dari permukaan air yang terjadi disebut seiches. Forel (1895) merupakan orang yang pertama mengenai ini. Hal-hal yang mempengaruhi terjadinya seiches ialah : yang meneliti masalah 1. Angin yang bertiup akan mempengaruhi bentuk pantainya. 2. Perubahan dari tekanan barometer pada bagian dari danau. 3. Gempa bumf. 4. Land slide 5. Hujan yang sangat deras.

10 Untuk menghitung oksidasi periode suatu seiches dalam suatu basin, dimana lake basin mempunyai dasar yang teratur. Forel menggunakan rumus : = dimana : t = waktu 1/2 osilasi (detik) g = gravitasi (9,809 m/dt2) h = kedalaman air (emter) I = panjang sumbu seiches (meter) Morfometri danau penting diketahui, karena berpengaruhi pada potensi air danau, variasi suhu air danau gerak air danau (arus, gelombang dan seiches) dan kehidupan air danau Ekosistem Danau Ekosistem adalah tatanan yang utuh menyeluruh dari makluk hidup dengan unsur lingkungan hidup yang sating mempengaruhi dan tergantung dalam suatu kesatuan perikehidupan. Danau merupakan suatu kesatua perikehidupan terdiri dari unsur abiotik (air, tanah, batuan) dan biotik (hewan dan tumbuhan). Kondisi dan perkembangan danau dalam dipengaruhi oleh kehidupan danau juga dipengaruhi oleh lingkungan daerah tangkapan danau (catchment area of lake). Danau dapat terisi, pengisian danau disebabkan oleh : material yang tertiup angin sedimen yang di bawa oleh aliran sungai yang bermuara di danau aktivitas ombak yang menyebabkan pengikisan pantai tumbuh-tumbuhan air yang mati binatang air yang mati Proses geomorfologis, hidrologis dan ekologis yang berlangsung di danau menyebabkan perkembangan danau, bila perkembangan danau teratur terjadi suksesi danau seperti dalam Gambar 6.2.

11 Bahan Ajar Hidrologi Dasar (GEF 1301 Gambar 6.2. Suksesi danau