BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Uraian Umum Penelitian ini meninjau kestabilan sebuah lereng yang terdapat Desa Tambakmerang, Kecamatan Girimarto, DAS Keduang, Wonogiri akibat adanya beban hujan 3 harian. Penelitian ini menggunakan metode analisis data. Data yang digunakan ada dua jenis yakni, data primer dan sekunder. Data primer merupakan data propertis dan parameter geser tanah dari hasil pengujian laboratorium dengan sampel yang diambil langsung di lokasi lereng. Sedangkan data sekunder berupa data hujan, data Peta RBI (Rupa Bumi Indonesia), dan peta tata guna lahan. 3.2. Data Data yang digunakan ada dua jenis yakni, data primer dan sekunder. Data primer merupakan data propertis dan parameter geser tanah dari hasil pengujian laboratorium dengan sampel yang diambil langsung di lokasi lereng. Pengambilan data primer dilakukan di lokasi penelitian yaitu pada sebuah lereng di Desa Tambakmerang, Kecamatan Girimarto, DAS Keduang, Wonogiri. Pada lokasi penelitian dilakukan pengambilan undisturbed sample (UDS). Sampel yang telah diambil kemudian dilakukan pengujian di Laboratorium Mekanika Tanah UNS. Rangkaian pengujian sampel tanah berupa : 1. Kadar air tanah (w) (ASTM D 2216-90) 2. Berat jenis tanah (G s ) (ASTM D 854-63) 3. Uji gradasi tanah (ASTM D 422-63) 4. Batas-batas Atterberg (ASTM D 4318-84) 5. Berat volume tanah (γ b ) (ASTM D 4253-91) 6. Uji Direct Shear (ASTM D 3080-90) 7. Permeabilitas tanah (k) (ASTM D 2434-68) 22
23 Pengujian gradasi tanah akan menghasilkan presentase butiran tanah. Pengujian batas-batas Atterberg akan menghasilkan parameter batas cair (LL), batas plastis (PL) dan indeks plastisitas (PI). Hasil uji sifat fisik tanah ini akan digunakan untuk menentukan γ sat tanah akibat terjadi infiltrasi dan berguna untuk rangkaian perhitungan tebal storage. Pengujian direct shear akan menghasilkan data berupa nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam tanah (φ) yang nantinya akan digunakan dalam rumus analisa stabilitas lereng. Data sekunder berupa data hujan harian di DAS Keduang, data peta topografi yang diambil dari Peta RBI (Rupa Bumi Indonesia) lembar Wonogiri. Data curah hujan harian diperoleh dari peneliti sebelumnya Perusahaan Umum Jasa Tirta 1 Kabupaten Wonogiri dalam kurun waktu 10 tahun (2004 2013). 3.3. Analisis Hidrologi Data curah hujan wilayah dapat diketahui dengan mengalikan data hasil hujan harian dengan koefisien Thiessen yang diambil dari hasil peneliti sebelumnya Avicenna, 2015. Poligon yang digunakan peneliti sebelumnya adalah seperti Gambar 3.1, yaitu di DAS Keduang, Wonogiri. Data hujan harian dikalikan dengan koefisien Thiessen menjadi hujan wilayah. Hal ini dilakukan agar data hujan yang didapat dapat dinyatakan kebenarannya atau valid untuk seluruh wilayah DAS Keduang.
24 Sta. Jatiroto Luas 220,1695 km 2 Sta. Ngadirejo Luas 96,4468 km 2 Sta. Jatisrono Luas 104,3654 km 2 Gambar 3.1. Poligon Thiessen untuk Koefisien Thiessen (Avicenna, 2015) Koefisien Thiessen yang digunakan dalam penelitian ini disajikan pada Tabel 3.1 berikut Tabel 3.1 Koefisien Thiessen DAS Keduang (Avicenna, 2015) No Stasiun Hujan Poligon Thiessen Factor Luas (km2) Presentase (%) 1 Stasiun Ngadirejo 96,4468 0,229 2 Stasiun Jatiroto 220,1695 0,523 3 Stasiun Jatisrono 104,3654 0,248 Jumlah 420,9817 1 3.4. Analisis Mekanika Tanah Data tanah yang diperoleh dari laboratorium merupakan data yang masih mentah. Perlu dilakukan perhitungan lebih lanjut lagi untuk mendapatkan parameterparemeter yang dibutuhkan pada perhitungan selanjutnya. Untuk itu langkah selanjutnya setelah mendapatkan data tanah adalah, sebagai berikut: 1. Menghitung Angka Pori Menggunakan data properties tanah dapat diketahui nilai angka pori dengan menggunakan Persamaan (2.3).
25 2. Menghitung Nilai Porositas Menggunakan data properties tanah dapat diketahui nilai angka pori dengan menggunakan Persamaan (2.4). 3. Menghitung derajat kejenuhan Setelah mendapatkan nilai angka pori (e) dapat diketahui derajat kejenuhan (S) dengan menggunakan Persamaan (2.5). 4. Menghitung Berat volum tanah jenuh (γ sat ) Tanah-tanah yang tidak mudah mengembang nilai angka pori (e) relatif konstan dan terjadi penjenuhan. Sehingga pada analisis ini angka pori (e) juga diaggap konstan dan γ sat dapat diketahui menggunakan Persamaan (2.6.). 5. Menghitung kandungan air awal tanah sebelum terinfiltrasi Rumus yang dapat digunakan untuk menghitung nilai kandungan air awal tanah sebelum terinfiltrasi (θ i ) terdapat Persamaan (2.7). 6. Menghitung kandungan air tanah jenuh Parameter ini dihitung pada kondisi dimana tanah sudah jenuh dengan nilai S = 100% dengan menggunakan Persamaan (2.8). 3.5. Analisis Infiltrasi Metode Green-Ampt Metode Green-Ampt digunakan untuk menghitung ketebalan tanah jenuh (Z f ). Untuk mengetahui ketebalan tanah jenuh, perlu dicari terlebih dahulu nilai infiltrasi kumulatif (F(t)) dengan cara mencoba-coba nilai F(t) pada Persamaan (2.11), (2.12), (2.13) untuk mendapatkan nilai t yang tepat 4 jam (sesuai dengan durasi hujan) dengan nilai F p, t p, dan t s yang dapat diketahui dengan Persamaan (2.14), (2.15) dan (2.16). Nilai infiltrasi kumulatif (F(t)) yang sudah didapat kemudian dimasukkan pada Persamaan (2.17) untuk mengetahui ketebalan tanah jenuh (Z f ).
26 3.6. Pemodelan Lereng Lokasi penelitian di lereng Desa Tambakmerang, Kecamatan Girimarto,DAS Keduang, Wonogiri terlihat bahwa besar kemiringan lereng-lereng di lokasi ini sangat beragam. Ada beberapa lereng memiliki kemiringan yang landai dan ada pula yang curam. Oleh karena itu untuk mengakomodasi kemiringan lereng yang bervariasi ini maka peneliti memodelkan lereng variasi kemiringan lereng sebesar 30 o, 45 o, 60 o dan kemiringan sesuai kondisi eksisting dengan sistem dua dimensi seperti pada Gambar 3.2. 6 m 6 m 14 m β Z f Dengan, β : Sudut kemiringan lereng ( o ) Gambar 3.2 Pemodelan Lereng Permodelan lereng yang dalam penelitian ini menggunakan variasi nilai 30 o, 45 o, 60 o, dan eksisting (48 o ) 3.7. Analisis Stabilitas Lereng Metode Fellenius Analisis stabilitas lereng karena pengaruh air hujan ini akan menggunakan Metode Fellenius. Tahapan analisis stabilitas lereng dengan Metode Fellenius sebelum hujan : 1. Membuat pemodelan lereng seperti pada Gambar 3.2,
27 2. Menentukan bidang longsor, dengan menentukan titik pusat longsor O dan radius (R) 3. Membagi bidang longsor lereng menjadi beberapa irisan. Pada kasus ini akan dibagi menjadi 20 irisan, 4. Menghitung sudut dari pusat irisan ke titik berat, 5. Menghitung panjang bidang longsor dan luas penampang setiap irisan, 6. Menghitung berat setiap irisan (luas irisan dikalikan berat isi tanah asli), 7. Memasukkan hasil perhitungan sesuai Persamaan (2.21). 8. Mengulang langkah 1-7 dengan nilai radius (R) yang berbeda dengan titik pusat longsor O yang sama. 9. Mengulang langkah 1-8 dengan nilai radius (R) dan titik pusat longsor O yang berbeda. Tahapan analisis stabilitas lereng dengan Metode Fellenius setelah hujan : 1. Pemodelan lereng dan garis kritis dianggap tidak berubah dengan analisis Metode Fellenius sebelum hujan sehingga jumlah irisan, nilai sudut, dan panjang garis longsor masing-masing irisan sama, 2. Menghitung berat setiap irisan dengan memperhatikan perhitungan tebal tanah jenuh, 3. Memasukkan hasil perhitungan diatas sesuai Persamaan (2.21). 3.8. Korelasi Stabilitas Lereng Sebelum Hujan dengan Stabilitas Lereng Setelah Hujan 1. Hasil analisis berupa grafik yang menghubungkan SF dengan masingmasing bulan basah pada tahun pengamatan sehingga diketahui bulan yang paling kritis terhadap kelongsoran lereng 2. Hasil analisis berupa grafik yang menghubungkan SF dengan curah hujan harian maksimum sehingga diketahui curah hujan berapa yang menyebabkan lereng mulai longsor
28 3.9. Diagram Alir Penelitian Rangkuman dari uraian metodologi penelitian sebelumnya ditampilkan dengan sebuah diagram alir pada Gambar 3.3. MULAI Pengumpulan Data Data Curah Hujan Peta RBI Data Propertis Tanah Hujan Harian Maksimum Koefisien Thiessen Hujan Wilayah Intensitas Hujan Koefisien Permeabilitas (k) Analisis Infiltrasi Metode Green Ampt Tebal Lapisan Tanah Jenuh Menentukan parameter yang belum ada berdasarkan korelasi antar parameter Analisis Stabilitas Lereng Akibat Hujan dengan Metode Fellenius Pembahasan yang menghasilkan: 1. Grafik hubungan antara SF vs β 2. Grafik hubungan antara SF vs hujan maksimum bulanan. 3. SF model lereng akibat hujan harian masksimum pada Desa Tambakmerang, Kecamatan Girimarto, DAS Keduang, Wonogiri. Kesimpulan SELESAI Gambar 3.3 Diagram alir penelitian