PENGARUH HUJAN 2 HARIAN TERHADAP STABILITAS LERENG DI DAS TIRTOMOYO WONOGIRI (Studi Kasus: Desa Sendang Mulyo, Tirtomoyo, Wonogiri) The Effect of Two Days Rain on Slope Stability in Watershed Tirtomoyo Wonogiri (Case Study: Sendang Mulyo, Tirtomoyo, Wonogiri) Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh: HAWIN WIDYO HUTOMO NIM I0110053 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015
3
MOTTO Carpe diem - John Keating (Dead Poets Society, 1989) I hated every minute of training, but I said, Don t quit. Suffer now and live the rest of your life as a champion. - Muhammad Ali Tidak semua yang ada di hadapan kita terjadi tanpa proses yang menjadikannya - Hawin Widyo Hutomo
PERSEMBAHAN Ibu dan Bapak, yang telah mendidik dan membesarkan saya, memberi motivasi dan mengajari tentang kehidupan. Terima kasih untuk kasih sayang dan bimbingan kalian selama ini. Adik saya, Lingga Sukma yang telah memberikan dukungan. Bu Niken dan Bu Noegroho, dosen-dosen hebat pembimbing skripsi saya. Terima kasih atas ilmu, bimbingan, dan pelajaran yang kelak akan menjadi bekal saya untuk meraih cita-cita. Janu Widayatno dan M. Fachrudin Arrozi, rekan satu tim Asisten Mekanika Tanah 2010. Terima kasih atas kerja keras, kerja sama, dan kerja kompaknya. Pak Gimin, rekan sharing selama di laboratorium Mekanika Tanah. Terima kasih telah berbagi obrolan dan pengalamannya. Derry Purba dan Hisyam Sibarani, sahabat emosional saya. Terima kasih atas segala canda, drama, dan keanehannya selama ini. Abdjad Agung, Aditya Nugraha, Christanto Hartomo, Dyah Khoirun Nisa, Febrian Rizal, Itsna Fauziah, Mahendra Guznan, Nadiya Ramadhani, Rensia Erlyana, Reza Alviano, Rizki Putro, Rochim, Tandya Afilda Milad, dan Tb Pradika. Terima kasih atas segala kebaikannya. Teman - teman angkatan 2010 yang selalu kompak dan saling membantu, kecuali yang tidak. Terima kasih atas kebersamaannya yang berharga. Pakde Blontank dan teman-teman RBI. Terima kasih atas tempat naungannya di RBI yang penuh cerita seru disaat sedang jenuh mengerjakan skripsi.
PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul Pengaruh Hujan 2 Harian terhadap Stabilitas Lereng di DAS Tirtomoyo Wonogiri guna memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dr. Niken Silmi Surjandari, MT selaku dosen pembimbing I. 3. Ir. Noegroho Djarwanti, MT selaku dosen pembimbing II. 4. Dosen penguji skripsi. 5. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 6. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang. Surakarta, Januari 2015 Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... Error! Bookmark not defined. HALAMAN PERSETUJUAN... Error! Bookmark not defined.i HALAMAN PENGESAHAN... iii MOTTO... 1 PERSEMBAHAN... v ABSTRAK... Error! Bookmark not defined. ABSTRACT... Error! Bookmark not defined. PRAKATA... 3 DAFTAR ISI... 4 DAFTAR TABEL... 6 DAFTAR GAMBAR... 7 DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL... 8 BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 4 1.5 Manfaat Penelitian... 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI... 5 2.1 Tinjauan Pustaka... 5 2.2 Landasan Teori... 6 2.2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)... 6 2.2.2 Hujan Wilayah... 7 2.2.3 Analisis CN (SCS)... 8 2.2.4 Analisis stabilitas lereng... 10 2.2.5 Metode Irisan (Method of Slice)... 12 BAB 3 METODE PENELITIAN... 14 3.1 Uraian Umum... 14 3.2 Pengumpulan data... 14 3.3 Tahapan Penelitian... 15
3.3.1 Pengolahan data hujan... 15 3.3.2 Analisis dengan metode CN (SCS) untuk mendapatkan volume infiltrasi... 16 3.3.3 Pengolahan data tanah... 16 3.3.4 Perhitungan tebal tanah jenuh... 16 3.3.5 Pemodelan lereng... 17 3.3.6 Analisis dengan Metode Fellenius... 17 3.3.7 Korelasi stabilitas lereng sebelum hujan dengan stabilitas lereng setelah hujan... 18 3.5 Alur Penelitian... 19 BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN... 20 4.1 Analisis Data Hujan... 20 4.1.1 Hujan 2 Harian Maksimum Bulanan... 20 4.1.2 Poligon Thiessen... 21 4.1.3 Perhitungan Koefisien Thiessen... 21 4.1.4 Hujan Wilayah... 22 4.2 Perhitungan Nilai Curve Number (CN)... 22 4.3 Perhitungan Volume Infiltrasi... 23 4.4 Analisis Data Tanah... 24 4.5 Perhitungan Tebal Tanah Jenuh (h tanah jenuh)... 25 4.6 Analisis Stabilitas Lereng sebelum Hujan... 26 4.7 Analisis Stabilitas Lereng setelah Hujan... 29 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 36 5.1 Kesimpulan... 36 5.2 Saran... 37 DAFTAR PUSTAKA... 38 LAMPIRAN... 41 Lampiran A Lampiran B Lampiran C Lampiran D Lampiran E
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pengelompokan tanah hidrologi... 9 Tabel 2.2 Modifikasi angka-angka kurve limpasan untuk Jawa (AMC II)... 9 Tabel 2.3 Hubungan faktor keamanan dan intensitas kelongsoran... 11 Tabel 3.1 Pengujian laboratorium dan standar pengujian... 16 Tabel 4.1 Rekapitulasi hujan 2 harian maksimum bulanan di Stasiun Balong... 20 Tabel 4.2 Rekapitulasi hujan 2 harian maksimum bulanan di Stasiun Ngancar... 20 Tabel 4.3 Rekapitulasi hujan 2 harian maksimum bulanan di Stasiun Watugede 20 Tabel 4.4 Perhitungan Koefisien Thiessen untuk Stasiun Balong, Ngancar, dan Watugede... 21 Tabel 4.5 Perhitungan hujan wilayah... 22 Tabel 4.6 Luas tata guna lahan kondisi tutupan lahan eksisting... 23 Tabel 4.7 Nilai CN pada lereng kondisi tutupan lahan eksisting... 23 Tabel 4.8 Perhitungan volume infiltrasi tahun 2007... 24 Tabel 4.9 Hasil pengujian laboratorium... 24 Tabel 4.10 Nilai h tanah jenuh tahun 2007... 25 Tabel 4.11 Perhitungan irisan aplikasi Metode Fellenius pada lereng kemiringan 30... 27 Tabel 4.12 Nilai stabilitas lereng sebelum hujan... 28
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) Tirtomoyo, Wonogiri... 6 Gambar 2.2 Poligon Thiessen... 7 Gambar 2.3 Gaya-gaya yang bekerja pada irisan... 12 Gambar 3.1 Pengambilan sampel tanah di lapangan dengan bor tangan... 15 Gambar 3.2 Pemodelan lereng... 17 Gambar 3.3 Diagram alur penelitian... 19 Gambar 4.1 Poligon Thiessen di DAS Tirtomoyo... 21 Gambar 4.2 Pembagian luas masing-masing tata guna lahan... 22 Gambar 4.3 Bidang longsor pada lereng kemiringan 30 sebelum hujan... 26 Gambar 4.4 Grafik hubungan antara SF dengan kemiringan lereng... 28 Gambar 4.5 Grafik hubungan antara tahun pengamatan dengan SF dan tinggi hujan di lereng kemiringan 30 pada kondisi tutupan lahan eksisting dan kondisi tutupan lahan hutan... 29 Gambar 4.6 Grafik hubungan antara tahun pengamatan dengan SF dan tinggi hujan di lereng kemiringan 45 pada kondisi tutupan lahan eksisting dan kondisi tutupan lahan hutan... 31 Gambar 4.7 Grafik hubungan antara tahun pengamatan dengan SF dan tinggi hujan di lereng kemiringan 60 pada kondisi tutupan lahan eksisting dan kondisi tutupan lahan hutan... 32 Gambar 4.8 Grafik hubungan antara tinggi hujan dengan SF pada lereng kemiringan 30... 33 Gambar 4.11 Grafik hubungan antara tinggi hujan dengan SF pada lereng kemiringan 45... 34 Gambar 4.12 Grafik hubungan antara tinggi hujan dengan SF pada lereng kemiringan 60... 35
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL c = Nilai kohesi tanah (kn/m 2 ) φ = Sudut gesek dalam tanah ( ) τ = Tahanan geser maksimum yang dapat dikerahkan oleh tanah (kn/m 2 ) τd = Tegangan geser yang terjadi akibat gaya berat tanah yang akan longsor (kn/m 2 ) σ = Tegangan normal (kn/m 2 ) θi = Sudut dari pusat irisan ke titik berat ( ) γb = Berat volume tanah basah (kn/m 3 ) γw = Berat volume air (19,81 kn/m 3 ) γsat = Berat volume tanah jenuh (kn/m 3 ) P1, P2, Pn = Hujan di stasiun 1, 2, n A1, A2, An = Luas areal poligon 1, 2, n P = Curah hujan (mm) S = Potensi maksimum tanah untuk menahan air (mm) Ia = Abstraksi awal (mm) Q = Air larian (mm) F = Infiltrasi (mm) C = Koefisien limpasan CN = Curve Number ai Wi = Panjang lengkung lingkaran pada irisan ke-i (m) = Berat isi tanah ke- i (kn) w = Kadar air (%) Gs e Ww Vw = Specific gravity = Tekanan air pori = Berat air yang harus ditambahkan per m 3 (kn) = Jumlah air yang harus ditambahkan untuk membuat tanah menjadi jenuh per m 3 (m 3 ) SF = Safety Factor
ABSTRAK Hawin Widyo Hutomo, 2014.Pengaruh Hujan 2 Harian terhadap Stabilitas Lereng di DAS Tirtomoyo Wonogiri (Studi Kasus: Desa Sendang Mulyo, Tirtomoyo, Wonogiri).Skripsi, Jurusan Teknik Sipil.Fakultas Teknik.Universitas Sebelas Maret. Surakarta. DAS Kecamatan Tirtomoyo, Kabupaten Wonogiri mempunyai morfologi berbukit dan bergunung sehingga rawan terjadi longsor. Daerah dengan tingkat kerawanan longsor akan semakin meningkat pada musim penghujan karena massa tanah akan semakin berat. Selain dari faktor alam, aktivitas manusia dalam penggunaan lahan juga mempengaruhi terjadinya longsor. Melihat besarnya peran curah hujan dan penggunaan lahan terhadap kelongsoran, maka penelitian ini penting dilakukan untuk keperluan mitigasi bencana. Penelitian ini melakukan analisis stabilitas lereng karena pengaruh hujan 2 harian. Hujan 2 harian adalah hujan yang terjadi pada 2 hari berturut-turut. Data hujan yang dihitung sebagai beban lereng diamati pada bulan basah yaitu Januari, Februari, Maret, April, November, dan Desember selama periode lima tahun antara 2007 2011. Tanah pada lokasi penelitian adalah pasir berbutir halus. Perhitungan stabilitas lereng menggunakan metode Fellenius dengan variasi kemiringan lereng 30, 45, dan 60. Metode CN (SCS) digunakan untuk menghitung kapasitas infiltrasi air hujan sesuai tata guna lahan dan luasan masing-masing tata guna lahan tersebut. Tata guna lahan menggunakan dua kondisi berbeda yaitu kondisi tutupan lahan eksisting (Hutan 66,98%, Tegalan 20,51%, dan Rumput 12,51%) dan kondisi tutupan lahan hutan (Hutan 100%). Hasil analisis menunjukkan bahwa lereng dengan kemiringan 30 pada dua kondisi tutupan lahan di semua bulan pengamatan mempunyai nilai SF di atas SF kritis (1,07). Lereng dengan kemiringan 45 di bulan Maret tahun 2008 dan Maret tahun 2011 pada kondisi tutupan lahan eksisting mempunyai nilai SF di bawah SF kritis sedangkan pada kondisi tutupan lahan hutan mempunyai nilai SF di atas SF kritis. Lereng dengan kemiringan 60 pada dua kondisi tutupan lahan di semua bulan pengamatan mempunyai nilai SF di bawah SF kritis. Jika dibandingkan nilai SF sebelum terjadi hujan maka pada kondisi tutupan lahan hutan cenderung mengalami penurunan nilai SF yang lebih kecil daripada kondisi tutupan lahan eksisting. Kata Kunci : DAS Wonogiri, hujan 2 harian, infiltrasi, stabilitas lereng
ABSTRACT Hawin Widyo Hutomo, 2014. The Effect of Two Days Rain on Slope Stability in Watershed Tirtomoyo Wonogiri (Case Study: Sendang Mulyo, Tirtomoyo, Wonogiri). Skripsi, Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta. The Watershed of Tirtomoyo, Wonogiri has a hilly and mountainous morphology that prone to landslides.the number of landslides in the landside prone area going to increase during rainy season because the soil mass will be heavier in the affect of the infiltration. Apart from the natural factors, human activities of the land use also affect the occurrence of landslides. Considering the role of rainfall and land use on landslide area, it is important to do a research for the purpose of disaster mitigation. This research analizes the slope stability based on the influence of two days rain. Two days rain is a rain that occurrs on two consecutive days. The Rainfall data which is calculated as the slopes load is observed in wet months, i.e January, February, March, April, November, and December during the five-year period between 2007 2011. The soil type in that area is clayey sand. The slope stability is calculated using the method of Fellenius with slope variations of 30, 45, and 60. CN (SCS) method is used to calculate the capacity of rain infiltration based on the land use and the scale of each of the land use. In this paper, two different kinds of land use were be inspected, the land use with the existing condition (forest 66.98%, moor 20.51%, and grass 12.51%) and with the entirely forest (forest 100%). The analysis showes that the slope of 30 on two land cover conditions in all months have a value above SF critical (1,07). Slope of 45 in March of 2008 and March of 2011 on the existing land cover have a value below the SF critical while the forest land cover have a value of above SF critical. Slope of 60 on two land cover conditions in every observation months have a value of under SF critical. In comparation, the value of SF before the rain on forest land cover tends to have a smaller number than on the existing land cover conditions. Keywords : Watershed Wonogiri, two days rain, infiltration, slope stability