Vegetasi and Landslide Karnawati

5/14/2018 Vegetasi and Landslide Karnawati

1/10

PENGARUH KONDISI VEGETASI DAN GEOLOGITERHADAP GERAKAN TANAH DENGAN PEMICU HUJAN

Dwikorita Karnawatl'ABSTRAK

The objective of this study was to analyze the role of vegetations in controlling rain-induced landslides. Slopestability analysis based on limit equilibrium concept was adopt to execute such analysis.

Numerical model by applying COMBINED HYDROLOGY AND STABILITY MODEL (CHASM) was applied tosimulate the changing of slope stability in response to rain infiltration under the control of specific vegetation types. Threedifferent slope models consisting of bedrock of andesitic breccia overlain by clay with various slope inclinations, 15, 3(fdan 45 were selected to be subjected to the various rain intensity of 20 mml day, 50 mml day, 100 mml day dan 160mmlday.The simulation results showed that bamboo, cassava, paddy (without irrigation) and vetiver significantly preventedthe rain-induced landslides only on the gentle slope (being less steep than 45). In the slope which was steeper than 45roles of slope inclination and stratigraphy as well as geotechnical properties of rock! soil forming the slope were moresignificant than the role of vegetation in controlling slope stability. It was also apparent that paddy with irrigationsignificantly reduced the slope stability on gentle slope (15), despite only low rain intensity (20mmlday) applied. Indeed,the rainfall had no important role in inducing landslide on such gentle slope. Those simulation and analysis results werealso evaluated by comparing to the real rain-induced landslide cases occurring in several sites in Indonesia.PENDAHULUAN

Sebagian besar wilayah yang rentan gerakanmassa tanah di Indonesia merupakan wilayahperbukitanl pegunungandengan mata pencaharianpertanian. Berdasarkan kenyataan ini maka perludilakukan upaya pengendalian gerakan tanah denganpendekatan rekayasa vegetatif, selain rekayasageologil geoteknik. Sebagai langkah awal dalampengembangan rekayasa vegetatif untuk perlindunganataupun perkuatan lereng, perlu dilakukan penelitianuntuk menganalisis pengaruh vegetasi terhadapkestabilan lereng pada kondisi geologi dan hujantertentu.LANDASAN TEORI

Proses gerakan massa tanahl batuan, yang lebihdikenal sebagai proses longsor pada lereng, terjadikarena kestabilan pada suatu lereng terganggu.Kamawati (1996) menjelaskan bahwa gangguankestabilan lereng dapat terjadi karena dikontrol olehinteraksi berbagai pengaruh yang berkaitan dengankondisi iklim, morfologi, geologi, struktur geologi,hidrogeologi dan tata guna lahan. Fakta menunjukkanbahwa lebih dari 70 % kejadian longsoran diIndonesia adalah akibat dipicu oleh hujan. Olehkarena itu pembahasan dalam makalah ini lebihditekankan pada upaya penanggulangan gerakan tanahyang dipicu oleh infiltrasi hujan.

Air hujan yang meresap ke dalam pori-pori antarpartikel tanah, mengakibatkan terjadi pengurangan

s uc ti on . Suct ion adalah tegangan sedot yang terbentukakibat tegangan permukaan hasil interaksi antara airyang menyelubungi partikel tanah dengan permukaanpartikel tanah tersebut, sehingga suction bersifatmenguatkan ikatan antar partikel tanah. Infiltrasihujan juga dapat mengakibatkan peningkatan tekananair pori dalam rongga antar partikel tanah, sehinggaikatan antar partikel tanah tersebut semakin lemah danakhimya massa tanah menjadi runtuh atau bergeraklongsor (Gostelow, 1991; Premchit,1995; danKamawati 1996, 1997). Efektifitas hujan dalammemicu keruntuhan massa tanah tergantung besamyacurah hujan dan lamanya hujan, serta tergantungtingkat kelulusan air pada tanah dan kondisikejenuhan air dalam lereng sebelum hujan.

Vegetasi diduga dapat berperan dalammemperkuat massa tanah pada lereng dalam melawangerakan. Beberapa penelitian yang mulai menyelidikipengaruh akar tanaman kayu dalam memperkuatlereng telah dilakukan oleh Wu, et al (1979),CIRIAIButterworths (1990), Lynch, et al (1997), sertaDocker dan Hubble (2001). Selanjutnya Anonim(1993) menjelaskan bahwa akar wangi merupakansalah satu jenis rumput yang dapat mengendalikanerosi dan mencegah longsoran dangkal yang terjadi didaerah tropis.

Untuk memahami lebih lanjut peranan vegetasidalam penanggulangan gerakan tanah, perlu dilakukansuatu analisis numerik yang memperhitungkan secaramatematis pengaruh vegetasi dalam mengontrolkondisi hidrologi dan kestabilan massa tanah pada

IIr. Dwikorita Kamawati, M.Sc., Ph.D. , Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknik, UGM

12 MEDIA TEKNIK No.3 Tahun XXVIII Edisi Agustus 2006 No.lSSN 0216-3012


2/10

lereng. Konsep pemodelan ini diuraikan lebih Ianjutdalam sub bab berikut. .Pemodelan Kondisi Hidrologi Dan KestabilanLereng

CHASM .(Combined Hydrology and StabilityModel) merupakan suatu perangkat lunak yangdikembangkan oleh Anderson, 1990; Anderson danLloyd, 1991 yang secara numerik dapat memodelkanpengaruh infiltrasi hujan terhadap kondisi hidrologidan kestabilan lereng. Model ini dapat diaplikasikanbaik dengan Windows ataupun UNIX,. dan konsepdasar pemodelan tersebut dapat dijelaskan secarasederhana dengan Gambar 1.a. Pemodelan Kondisi Hidrologi

Dari Gambar terlihat babwa denganpendekatan metoda finite difference, kondisi hidrologipada suatu lereng dapat dimodelkan dalam bentuk 2dimensi dan kondisi hidrologi ini dapat berubab padasetiap satuan waktu . tertentu. Proses infiltrasidisimulasikan sebagai aliran vertikal yang melalui tiap

kolom massa tanab pada lereng, dimulai dari selteratas (di permukaan lereng), menembus zona. tidakjenuh air, dan kemudian menuju ke zona jenuh air.Proses infiltrasi oleh hujan dengan intensitas dan lamatertentu dapat diperhitungkan berdasarkan perhitunganperubahan derajat kejenuhan air dan tekanan air poripada tiap sel di sepanjang kolom vertikal massa tanah.Kemampuan sel teratas (yang terletak padapermukaan lereng) dalam menerima dan melalukan airhujan dikontrol oleh besaran kapasitas infiltrasi tanabpada permukaan lereng. Perhitungan perubabankejenuhan air pada tiap sel-sel tersebut dilakukandengan menerapkan persamaan Richard (1931):e o a ( a o ) a Ka t = - a z D a z - d z (1)8 = kelembaban air/volumetric moisture content(m' m -3 )t = waktultime (s)z = kedalaman vertikallvertical depth (m)D = difusivitas hidrauliklhydraulic diffusivity(m2 s - I )

b i d an g g e l i n c i rc i r c u l a r Iiy a n g d i c ~ R I E T~ t - + R O

,," I

J 3 . . .I" I

Gambar 1. Kons.e~ ~asar p~modelan ~HASM, memodelkan pengaruh infiltrasi hujan terhadap. kondisi hidrologi dan kestabilan lereng

13EDIA TEKNIK No.3 Tabun XXVIII Edisi Agustus 2006 No.ISSN 0216-3012


3/10

Sedangkan perhitungan nilai kelulusan air di zona takjenuh ditetapkan dengan rumus Millington Quirk(1959):

p = = interaksi pori/pore interaction termK, = koefisien kelulusan air pada tanah tidak jenuhl

unsaturated conductivity (ms - t)Ks = koefisien kelulusan air pada tanahjenuhlsaturated conductivity (ms - t) .ai = kandungan air pada kondisi tidak jenuhlunsaturated moisture content (m' m -3)as = kandungan air pada kondisi jenuhlsaturated

moisture content (nr' m -3)'l'j = harga suction pada saat kelembaban tidakjenuh terjadi/suction value at moisture content

ai (m)m angka peningkatan nilai a/number of equal

increments a dari a = 0 hingga a = asj, i index penjumlahan berdasarkan nomor urut pias

(kolom) dan no urut elemen yang terdapat padatiap kolom lsummation indicesSetelah air hujan terinfiltrasi melalui tiap kolom

massa tanah di zona ta k jenuh air dapat mencapaizone jenuh air, maka aliran air disimulasikan secaralateral dengan menerapkan persamaan Darcy.V =-K. dh;I I dl,I

K, = koefisien kelulusan air pada tanah tidakjenuhlunsaturated conductivity (ms - t)yang diperoleh dari persamaan 2) di atas.

dhj = gradien hidrolika yang diperoleh dari perbe-. u ,daan tinggi kolom air pada tiap pias persatuan unit panjang.

Perubahan tekanan air pori pada tiap sel padatiap satuan waktu, baik berupa tekanan air pori positipataupun negatip, kemudian ditransfer ke dalamanalisis kestabilan lereng untuk memperhitungkanpengaruh perubahan tekanan air pori tersebut terhadapkekuatan geser massa tanah pada tiap sel, yangnantinya berpengaruh terhadap kondisi kestabilantanah pada lereng pada tiap satuan waktu.

b. Analisis Kestabilan LerengMetoda kesetimbangan terbatas (the limit

equilibrium methods) diterapkan untuk menganalisiskestabilan lereng, berdasarkan pada perhitungankekuatan massa tanah dan pengaruh gaya gravitasipada lereng, Khusus dalam penelitian yang dilakukanini, diterapkan asumsi bahwa bidang gelincir gerakanmassa tanah berbentuk lengkung, sehingga dalamanalisis kesetimbangan terbatas dipilih metodaBishop IS simplified. Perhitungan ini dilakukan untukmenghitung kestabilan massa tanah yang dibagimenjadi beberapa pias dengan lebar tertentu, dandirumuskan sebagai berikut (lihat juga Gambar 1).

FOS = Kuat ge ser (s) (4)T egangan geser (T )

FOS = L:o(cll + (P-ul) ta n < 1> 1)L :oWtana (5)dan P serta m a dirumuskan sebagai berikut :p = [W--I-(C'ISina-ultan'Sina)]/m a (6)FSodan

= co s a ( I + ta n a _t a_n__I ). FS o (7)(3) n = jumlah pias/number of slicesFS = Faktor keamananlfactor of safety

c I = Kohesi tanah efektifleffective soil cohesion(kNm-2)I = panjang pias ke arab lateraVslice length (m)a = sudut kemiringan bidang kelincir yang

memotong pias terhadap bidang horisontal/slice angle (degrees)

u = tekanan air pori/porewater pressure (kNm - 2) .c t > I = sudut gesekan dalam efektifleffective angle ofinternal friction (degrees)

W = berat tanahlweight of the soil (kNm - 2) .Faktor keamanan lereng (Safety Factor), yang

merupakan rasio antara kuat geser (besar nilaikekuatan massa tanah untuk mempertahankangerakan) dan tegangan geser (besar tegangan geserpenyebab gerakan), ditetapkan denganmemperhitungkan besar nilai kekuatan geser efektifyang terdapat di sepanjang bidang gelincir gerakan didalam massa tanah, Apabila angka atau nilai FaktorKeamanan lereng lebih dari 1, berarti lereng dalam

14 .MEDIA TEKNIK No.3 Tahun XXVIII Edisi Agustus 2006 No.lSSN 0216-3012


4/10

k disi stabil. Namun apabila angka FaktorK~~anan lereng ini sam~. de~~an 1 a~u kuran~,berarti lereng dalam kondisi kritis atau tidak st~bl~.(bergerak). Gerakan massa ta~a~ pada lereng terjadiapabila terjadi perubahan nilai kuat geser tanahsehingga nilai F~or K.em~n~nan lereng berkur~n~menjadi lebih kecil dan .mlal .1.. Perub~han t~fJad~karena kenaikan tekanan air pon di zona jenuh air (dibawah muka air tanah) atau penurunan tegangansuction di zona tidak jenuh air (di atas muka airtanah), sebagai akibat kenaikan kandungan air dalampori-pori tanah yang dipicu oleh infiltrasi air hujan.

Dalam software CHASM perubahan nilai kuatgeser pada tiap sel atau pias massa tanah yang dilaluibidang gelincir akhirnya dapat dihitung pada tiap jam.Perubahan kuat geser tersebut diperhitungkan denganmemasukkan nilai kenaikan tekanan air pori pada tiapsel di zona jenuh air, atau memasukkan nilaipenurunan tegangan suction (tegangan sedot) padatiap sel di zona tak jenuh air, yang dilalui oleh bidanggelincir. Perubahan tekanan pori atau tegangansuction tersebut diprediksi berdasarkan simulasi dananalisis pada model hidrologi yang telah diuraikan diatas. Jadi dalam analisis kestabilan lereng ini dapatdiperoleh nilai Faktor Keamanan terkecil pada tiapjam, yang bervariasi sesuai dengan variasi perubahankondisi hidrologi lereng akibat hujan denganintensitasdan lama tertentu.Pemodelan Pengarub Vegetasi

Peranan vegetasi dalam mengontrol kondisihidrologi pada lereng terjadi melalui proses:1. intersepsi antara air hujan dengan vegetasi, yang

mengakibatkan berkurangnya jumlah air yangterinfiltrasi.

2. evapotranspirasi oleh daun dan penyerapan air olehakar tanaman, yang mengakibatkan berkurangnyakejenuhan air di dalam massa tanah.

3. peningkatan permeabilitas tanah karena kehadiranjaringan akar-akar tanaman dalam tanah.Intersepsi antara air hujan dan vegetasi

dimodelkan tergantung pada tipe vegetasi. Strukturkanopi disimulasikan dengan menerapkan koefisienaliran jatuh bebas (free throughfall coefficient),koefisien aliran yang melalui batang tanaman (thestemflow-partitioningi, kapasitas daya tampungkanopi dan cabang-cabang tanaman (canopy storagecapacity and the trunk storage capacity (Rutter et al.,1971; Valente et al., 1997), dengan meleluiperhitungan sebagai berikut.(l-p-pJfRdt = fDdt+ fEdt+8C (8)

(9)S = kapasitas daya tampung air pada kanopil

canopy storage capacity (m)St = kapasitas daya tampung air pada cabang-

cabang tanamanltrunk storage capacity (m)p = koefisien aliran jatuh bebaslfree throughfall

coefficientpt = koefisien aliran yang melalui batang tanamanJstemjlow partitioning coefficient

R = intensitas curah hujan kotor/gross rainfallintensity (ms -I)D = kecepatan drainase air melalui

kanopildrainage rate from the canopy (ms -I)E = kecepatan evaporasi air yang tertahan oleh

kanopilevaporation rate of water interceptedby the canopy (ms - I)~C = perubahan daya tampung air padakanopilchange in canopy storage (m)Sf = aliran air pada batang pohonlstemjlow (m)Et = kecepatan evaporasi air yang tertahan oleh

cabang-cabang tanaman levaporation rate ojthe water intercepted by the trunks (ms -I)

~Ct = perubahan daya tampung cabang-cabangtanaman Ichange in the trunk storage (m)

= Mn + pCp VPDlraA[8+y(l+rc1rJ]

(10)

E p = kecepatan evapotranspirasi potensiallpotentialevapotranspiration rate (ms - I)

r (J J r c = kekuatan dan aerodinamikaerodynamic and canopyrespectively (sm -I)= sudut kurva kejenuhan tekanan uapsuhu/slope of the saturation vapour pressure-temperature curve (kgm - 3K - I)

VPD = pengurangan tekanan uaplvapour pressuredeficit (kgm - 1 s - 2)= panas jenis udaralspecific heat of air(Jkg-I K-1)

R n = radiasi bersihlnet radiation (Wm - 2)

kanopilresistance,

Dalam pemodelan ini aliran air hujan yang jatuhbebas dan yang mengalir melalui batang tanamanserta yang hilang menjadi air limpasan disimulasikanberdasarkan input data curah hujan dan data iklim(Gambar 2). Pemodelan peran akar tanaman dalammenambah kuat geser tanah (s) dijabarkan dalampersamaan 11) dan 12). Penambahan kuat geser inidiperthitungkan dengan cara menambah nilai kohesitanah (.de) seperti yang dirumuskan dalam persamaan12). Peran vegetasi ini secara mekanik diperhitungkan

15EDIA TEKNIK No.3 Tahun XXVIII Edisi Agustus 2006 No.ISSN 0216-3012


5/10

berdasarkan pada kedalaman akar menembus t a n ahdan beban massa tanaman yang bertumpu pada lereng.Perkuatart oleh akar vegetasi disimulasikan denganmemperhitungkan kuat tarik . aka r serta perbandinganantara luas penampang akar pada tiap sel massa tanahdengan luas tiap sel massa tanah yang dianaIisis (Wuet al., 1979). Kemudian penambahan beban olehmassa tanaman yang bertumpu pada lerengdiperhitungkan berdasarkan gaya berat massa tanaman(gaya vertikal) yang bertumpu pada tiap sel massatanah. Jadi secara umum kuat tarik perakaran danbeban vegetasi berpengaruh terhadap besaran kohesiatau besaran ,kuat geser tanah dalam melawangerakan.s = e'+(u-u)tan' (11)S ::::kuat geser tanahlsoilshear strength (kNm - 2 )c' ::::ohesi tanah efektifleffictive soil cohesion

(Nm-2)

CP' ::::sudut gesekan dalam efektif/ effective angle ofinternalfriction (degrees)(J :::: tegangan normal total/total normal stress(kNm-2)u = tekanan air porilporewaterpressure (kNm - 2 )

!le' = e'R = tR (cos 0 tan < I > + sinO) (12)c' ::::ohesi efektifleffective cohesion (kNm -2)C'R ::::kohesi efektif akibat penambahan kekua t an olehakarleffective cohesion attributed to the rootnetwork (kNm - 2)e : : : :sudut geser rotasilangle of shear rotation

(degrees)q, ::::sudut gesekan dalamlangle of internal friction

(degrees)tR ::::kuat tarik akar rata-rata pada tiap satuanluaslaverage tensile strength of the roots perunit area of soil (kNm - 2)

IIII I ~~enfhgkatan~~enhe~bilitasr ::...I I '\I I I ', .:f::::;:::;:~~;:... . .... ..Otensi bid- ....;::-\.._ ", @Prosedur pcncarian (rnetOcie ling geJi.nc ~ _ : - __bidang gelincir JlInbllll tr - - -: - - - oleh akarnon circular ntul("&idao' ---::---'E .p '~ ~~ a r) ---::::::_ __ _ !..

....................... ~~.~~.~~~.~;.:~.:.::.;Metodc Bishop untuk - - longsoran circular, rotasional Kedalaman

Gamba r 2. Peranan pohon sebagai penguat tanah dan pengatur kejenuhan air pada lereng Keterangan: 1)Air hujan total yangjatuh pada permukaan lereng; 2) sebagian air hujan yang potensi menguapkarena transpirasi; 3) kondisi peningkatan permeabilitas tanah akibat adanya air hujan yangefektif terinfiltrasi ke dalam tanah; 4) Penguatan tanah pada lereng oleh akar tanaman; 5)Profil distribusi kejenuhan air dalam tanah pada lereng.

16 MEDIA TEKNIK No.3 Tahun XXVIII Edisi Agustus 2006 No.ISSN 0216-3012


6/10

Hasil analisis menunjukkan bahwa kondisikestabilan lereng (yang diekspresikan dengan faktorkeamanan lereng) berubah-ubah sesuai dengankarakteristik curah hujan yang jatuh pada lereng(Gambar 3a sid 3c). Berdasarkan hasil analisis regresilinear maka hubungan antara curah hujan (mmlhari)dan perubahan nilai faktor keamanan lereng dapatdirumuskan dengan persamaan sebagai berikut:a) Pada lereng 45:

dengan vegetasi pinus; y = 7.1 (J5x + 1.02 ta np a veg eta si; y = - 9.1 (J 4 x+ 0 ,9 98b) Pada lereng 30: dengan vegetasio akarwangi, y = 2.1(J5 X + 1,065o bambu; y = -4.1(J5X + 1,06

ta np a veg eta si; y = -9.1(J4 X + 1,064c) Pada lereng 15: dengan vegetasi :

Beberapa model hujan diterapkan dalam analisis 0 ketela; y= -3.1(J5X + 1,461untuk mensimulasikan hujan tidak deras (yaitu hujan 0 p a d i le er in g; y = 2.1(J5 X + 1,451rintik-rintik dengan curah 20 mm I hari dan hujan biasa 0 p ad i ba sa h; y = 0,977dengan curah 50 mmlhari), hujan cukup deras dengan ta n pa v eg e ta s i; y= -1 .8 .1 (J3 x + 1,439curah 100 mmlhari dan hujan sangat deras dengan dimana x adalah Curah hujan (mmlhari) dan y adalahcurah 160 mm!hari. Pemilihan model ini dilakukan Faktor keamanan lereng. I; ; : ( r ' " . '~ " , ; , ; .

Tabel 2. Parameter vegetasi pada lereng n 'iN~'!f:..__

MODEL LERENG YANG DIANALISISModel Geologi dan Geoteknik

Karnawati, dkk. (2005) menjelaskan bahwasecara umum kondisi lereng yang rentan bergerakdapat dibedakan menjadi beberapa tipe berdasarkanbesar sudut kemiringan dan kondisi stratigrafi padalereng rentan tersebut, yaitu lereng dengan kemiringan15 untuk mewakili lereng landai, dengan kemiringan30 untuk mewakili lereng curam dan dengankemiringan 45 untuk mewakili lereng sangat curam.Kondisi .stratigrafi lereng yang dimodelkan adalahkondisi lereng di Jawa bagian selatan yang tercatatpaling sering mengalami gerakan, yaitu lereng yangtersusun oleh batuan breksi andesit yang telahmengalami pelapukan pada bagian permukaannya.Hasil pelapukan tersebut membentuk tanah lempungpasiran yang bersifat lepas dan relatif lebih porusdaripada breksi andesit yang mengalasinya. Sifatketeknikan breksi andesit dan tanah lempung pasiranditetapkan dengan uji laboratorium dan ditunjukkandalam Tabel 1.

Tabel 1. Sifat keteknikan batuanltanah pada lerengSifat

keteknikanBreksi andesit

(matriks) pasiranLempung

ps (KN/m3)pd(KN/m3 )Gs

17.0012.902.581.013.42 - 5.2 x 10-835.0045.00

16.1111.052.581.031.5T 7 - 6.31 X 10-512.7426.84

Void ratioK (m/s)C' (kPa)fl > e )

Model Hujan

berdasarkan analisis data hujan di wilayah DAS Progoselama peri ode 10 tahun.Model Vegetasi

Jenis vegetasi yang dimodelkan ditetapkanberdasarkan data lapangan. Gerakan tanah seringterjadi pada lereng landai yang jenuh air (umumnyakarena ditanami padi dengan irigasi), juga pada lerengcuram (sekitar 30) yang dimanfaatkan untuk ladangdengan tanaman ketela pohon dan atau rumput-rumputan, serta pada lereng sangat curam (sekitar 45jyang ditanami tanaman kayu-kayuan (misal pinus).Parameter keteknikan untuk tiap jenis vegetasi yangdimodelkan ditunjukkan pada Tabel 2.BASIL ANALISIS DAN PEMBABASAN

Parameter Cemara Akarwangi Bambu Singkong"Daya rentang akar kNm- 'tr = 18 'tr = 12 'tr = 10 'tr = 10 'tr= 8Vegetasi penutup % v.= 36.1 vc=45 vc=30 vc=45 vc=55Indeks luas daun m2m-2 lai= 13.1 lai = 1.5 1ai= 0.95 1ai= 5 1ai= 0.95Kekuatan aerodynamik sm" r, = 7.5 ra=40 r, =7.5 ra=40 ra=40Kekuatan kanopi sm" rc= 70 rc=70 r, =120 rc=80 rc=50Transpirasi maksimal ms" T= 3.10-7 T = 4.5.10-7 T=5.5.1O-7 T =3.10-7 T =5.1.10-7Keda1aman akar/penyebaran R.!=4 R.!=3 R.!=0.5 R.!=0.40 R.!=0.3lateral m ~=1 R,=0.5 R,=l ~=0.25 R,=0.2Vegetasi tambahan kNm-2 Sw=3 Sw=0.25 Sw=2 Sw=O.5 Sw=0.2Rasio 1uas akar % RAR=30 RAR=10 RAR=25 RAR=15 RAR=5

17EDIA TEKNIK No.3 Tahun XXVIII Edisi Agustus 2006 No.lSSN 0216-3012


7/10

a) lereng 45 Persamaan regresi :1 . 6 Pada lereng 45 "1 . 4

~ 1 . 2 vegetasi pinus;Ii 1 iI 1 1 : pinus y = 7.10-5 X + 1.021. .j 0 . 8 tanpa tanpa vegetasi;

~ 0 . 6 vegetasi y =-9.10-4 x+ 0,998o f 0 . 4

0 . 20

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0Curah hujan (mmlhari)

18

b) lereng 30 Persamaan regresi :Pada lereng 3rt1 . 2

1 . 1 akarwangi a } dengan vegetasi: Akar wan!i'y =2.10- x' + 1,065 Bambu;y = -4 .1O~5x+ 1,06

~oo tanpavegetasi

~. 1~~ .~ 0 . 9~o f 0 . 8 b} tanpa vegetasi;y = -9.10-4 X + 1,064

0 . 7

0 . 6 +-----r----.-----..------,o 1 0 00 1 5 0 2 0 0Curah hujan (mmlhari)

c) lereng 15 Persamaan regresi :1 . 6 Pada lereng 1S'

~ :padi kering : tanpa1 . 4 a) dengan vegetasi:~ 1 . 2 Ketela;Ii i padibasah vegetasl y= -3 .x1O-5x + 1,4611 . . . . .E Padi kering;0 . 8li: y= 2.10-5 X + 1,451~ 0 . 6. . Pa d i basah; y = 0,977u. 0 . 40 . 2 b) tanpa vegetasi;

0 y= -1.8.x1(J3 X + 1,4390 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0

Curah hujan (mmlhari)

Gambar 3. Variasi perubahan faktor keamanan lereng ( y) akibat berbagai variasi curah hujan(x) danjenis vegetasi pada lereng dengan kemiringan 15,30 dan 45 0.

.MEDIA TEKNIK No.3 Tahun XXVIII Edisi Agustus 2006 No.ISSN 0216-3012


8/10

Sementara itu Gambar 3c juga menunjukkanpenanaman vegetasi (padi dan ketela pohon) tanpairigasi, pada lereng landai (dengan kemiringan 15 0)yang tersusun oleh tanah lempung pas iran yangmenumpang diatas breksi andesit, berperan signifikandalam meningkatkan kestabilan lereng. Selain oleh.vegetasi, kestabilan massa tanah pada lereng tersebutjuga dikontrol oleh kondisi kelandaian lereng sertakondisi stratigrafi dan sifat geoteknik massa tanah.Namun curah hujan tidak berperan signifikan dalammenurunkan kestabilan lereng . l anda i tersebut.Fenomena ini terlihat dari hasil analisis yangditunjukkan oleh angka faktor kearnanan lereng yangrelatif konstant dalam berbagai kondisi curah hujan(Gambar 3c). Namun sebaliknya, penanaman padidengan irigasi sangat signifikan menurunkankestabilan pada lereng landai tersebut.EVALUASI

Hasil analisis di atas merupakan hasil pemodelansecara umum terhadap kondisi gerakan tanah diwilayah Jawa bagian selatan, sehingga perludievaluasi berdasarkan data kejadian gerakan tanah dilapangan. Dari hasil pemodelan di atas terlihat bahwavegetasi dapat berperan penting dalarn memperkuatlereng landai a tau lereng dengan kemiringan kurangdari 45. Pada lereng curarn (kemiringan lebih dari45) peranan vegetasi menjadi kurang berartidibandingkan peranan kondisi stratigrafi, strukturgeologi dan kemiringan lereng. Beberapa kasus dibawah ini juga menunjukkan adanya kemiripanfenomena antara kondisi kestabilan lereng yangdimodelkan dengan kondisi lereng asli di alamo

Bencana gerakan tanah yang berupa longsoryang berkembang menjadi banjir bahan rombakantanah dan kayu (banjir bandang) di Taman NasionalLeuser merupakan salah satu bukti bahwa kondisigeologi (stratigrafi) dan kecuraman kemiringan lerenglebih berperan dalam mengakibatkan terjadinyagerakan tanah pada lereng curam. Bencana tersebutterjadi di dalam wilayah SubDAS Bahorok padatanggal 2 November 2003. Meskipun taman nasionaltersebut merupakan kawasan hutan tropis yang lebat,namun terdapat pada lereng dengan kemiringansekitar 60 atau lebih yang tersusun oleh batusabakyang telah rapuh karena t e rpo tong-po tong olehstruktur kekardan patahan. Karena kondisi geologidan kemiringan lereng, secara alamiah l e r eng - l e r engdi kawasan tersebut memang rentan bergerak ataulabil, dan gerakan tanah di kawasan tersebut dapatterjadi meskipun hanya dipicu oleh curah hujan yangsangat rendah.

Selain itu terjadi pula gerakan tanah berupalongsor di Lereng Gunung Pawinihan, (KabupatenBanjamegara pada tanggal 4 Januari 2006) danlongsor yang berkembang menjadi banjir bahanrombakan di lereng gunung Argopuro bagian selatan(Kabupaten Jember) pada tanggal 2 Januari 2006 .Bencana tersebut juga merupakan contoh kasus bahwakondisi kemiringan dan stratigrafi lereng sangatpenting dalam mengontrol gerakan tanah. Kedualongsoran tersebut terjadi pada lereng curam(kemiringan lebih dari 45) yang tersusun oleh hasilpelapukan breksi andesit yang telah membentuk tanahlempung pasiran. Pada lereng yang longsor di kedualokasi tersebut terdapat vegetasi kebun, namunterbukti peranan vege t a s i dalam menahan gerakantanah terkalahkan dengan peranan kondisi geologi dankemiringan lereng dalarn melemahkan kekuatanmassa tanah melawan gerakan.

Gambar 5. Lereng yang telah terbuka (tanpa vegetasi)yang terdapat di lereng Gunung Welirangdi Kabupa t en Mojokerto, mulaimenunjukkan gejala gerakan yang ditandaidengan kemunculan retakan tanahberbentuk lengkung seperti tapal kuda(Kamawati 2002, 2005).

Sebaliknya pada lereng yang lebih landai dengankemiringan kurang dari 45 dan tersusun oleh breksiandesit lapuk peranan vegetasi terbukti cukup pentingdalam melindungi lereng dari potensi gerakan, sepertiyang terdapat di lereng Gunung Welirang diKabupaten Mojokerto (Gambar 5). Pada gambartersebut terlihat bahwa lereng yang telah terbuka(tanpa vegetasi) mulai menunjukkan gejala gerakanyang ditandai dengan kemunculan retakan tanah. Padalatar belakang zona yang akan bergerak terlihat bahwalereng dengan kemiringan dan kondisi stratigrafi yangsarna namun ditanami oleh tanarnan pinus, tampak

20 MEDIA TEKNIK No.3 Tahun XXVIII Edisi Agustus 2006 No.lSSN 0216-3012


9/10

masih stabil (tidak menunjukkan gejala gerakan).Fenomena sejenis terjadi di wilayah PerbukitanMenoreh (Kabupaten Magelang) dan PerbukitanKulon Progo (Kabupaten Kulon Progo) yang jugamerupakan wilayah rentan gerakan tanah. Namu nsebagian besar lereng curam (lebih dari 30) diwilayah tersebut mas ih tetap stabil karena kondisibatuannya yang mas lh kokoh (me r upak an breksi. andesit segar hingga lapuk rendah) ataupun karenalereng di sana masih tertutup vegetasi baik be rupakebun ataupun ladang.

Selanjutnya Ka rn awa t i (2005) menjelaskanselama musim hujan di bulan November 2000 hinggaApril 2006, I 13 titik longsor telah teridentifikasi diPerbukitan Menoreh. Titik-titik longsor tersebutt e ru t ama terjadi pada lereng curam yang justru.tanamannya terlalu lebat. Pemotongan kaki lerenguntuk lahan pemukiman atau jalan juga merupakansalah satu faktor pemicu longsoran di wilayahtersebut.Gerakan tanah (tipe rayapan) pada lereng landai(kemiringan 15) yang terusun o l eh tanah lempungpasiran atau lanau lempungan juga telah terjadi diDesa Ngelo, Kecamatan Kajoran, KabupatenMagelang; di Desa Seling, Kecamatan Sadang,Kabupaten Kebumen; serta di sepanjang SalulranIrigasi Kal ibawang , Kabupaten Kulon Progo, JawaTengah. Kondisi stratigrafi lereng yang tersusun olehtanah lempung montmorillonite yang sensitif untukmengembang serta penggunaan lahan sebagai lahansawah beririgasi merupak an penyebab utamaterjadinya rayapan tanah (Anwar 2003 dan Kamawati2004, 2005).KESIMPULAN

Berdasarkan anal isis kestabilan lereng s e c a r anumerik den g an menerapkan CHASM, terbukti bahwagerakan tanah pada lereng dengan kemiringan ~ 45yang tersusun oleh tanah lempung yang menumpangdi atas breksi andesit terjadi karena didominasi olehkontrol kondisi geologi, khususnya kondisi stratigrafilereng, dan sifat geoteknik tanahl batuan penyusunlereng. Vegetasi (khususnya bambu dan akar wangi)hanya berperan signifikan dalam memperkuat massatanahl batuan dalam melawan gerakan yang dipicuoleh hujan pada lereng dengan kemiringan kurang dari45. Namunpada lereng tanah lempung yang landai(kemiringan 15 0 ), penanaman padi dengan irigasiterbukti signifikan menurunkan kestabilan lerengmeskipun hanya terjadi hujan dengan curah sangatrendah (20mm/hari). Hasil analisis juga menunjukkanbahwa hujan tidak berperan pen t ing dalam memicugerakan pada lereng landai tersebut.

UCAPAN TERIMA KASIHUcapan terima kasih di s ampa ikan kepada

Institute for Advanced Study, Bristol University, UKyang telah bekerjasama untuk melaksanakanpenelitian im dengan scheme: LeverhulmePro.fJessorship Award.DAFTAR PUSTAKAAnderson, M.G., 1990, A Feasibility Study in

Mathematical Modelling of Slope Hydrology andStability, Geotechnical Control Office CivilEngineering Services Department, Hong Kong,Report CE 23/90

Anderson, M.G. and Lloyd. D.M., 1991, Using acombined slope hydrology-stability model todevelop cut slope design charts, Proceeding ofthe Institution of Civil Engineers, 91(2), pp.705-718.Anonim, 1993, Vetiver Grass, The Hedge againstErosion, The World Bank, Washington D.C.,fourth ed., 78p.

Anwar, 2004, Model Mitigasi Bencana GerakanTanah di Pulau Jawa Berbasis Pada UsahaPemberdayaan Masyarakat. Laporan Akhir RisetUnggulan Terpadu X Bidang Kebumian,Kelautan dan Kedirgantaraan, , KementrianRiset dan Teknologi RI, Lembaga IlmuPengetahuan Indonesia, 86 hal.

CIRIAIButterworth's, 1990, Journal of Constructionand Design.Docker, B.B. & Hubble, T.C.T., 2001, Earth

reinforcement potential of four tree species asdetermined by root system architecture,Geotechnical Engineering, Ho & Li (Eds).Swets and Zeitlinger, Lisse, ISBN 90 5809 250X, pp.741-744.

Docker, B.B. dan Hubble, T.C.T., 2001, Strength anddistribution of Casuarina glauca roots in relationto slope stability, Geotechnical Engineering, Ho& Li (Eds): Swets and Zeitlinger, Lisse, ISBN 905809250 X, pp.745-749.

Gostelow, T.P. 1991; Rainfall and Landslides.Prevention and control of landslides and othermass movement,eds. Almeida- Taxeira M.E. etal, pp. 39-161. Commission of the EuropeanCommunities. Report EUR 12918 EN.

Hencher, S.R. dan Masey, E.W., 1984. Landslides inSouth East Asia; State of the art report. Proc.Ofthe 4th Int. Symposium on Landslides, Toronto,pp.631-637.

Kamawati, D., 1996, Mechanism of rain-inducelandslide in allophonic and halloysitic soil in

21EDIATEKNIK No.3 Tahun XXVIII Edisi Agustus 2006 No.lSSN 0216-3012


10/10

Java, Ph.D. Thesis, Dept. of Earth Sciences,Leeds University, UK.

Karnawati, D., 1997, Natural slope failure on theweathered Andesitic Breccia in Samigaluh Area,Indonesia, The 4th International Conference onGeotechnical and Geological Engineering,Canberra, Australia.

Karnawati, D., 2004, Bencana gerakan massatanahlbatuan di Indonesia; evaluasi danrekomendasi, Permasalahan, Kebijakan DanPenanggulangan Bencana Tanah Longsor DiIndonesia, BPPT, Jakarta, hal. 9 - 38.

Karnawati, D., I.Ibriam, Anderson, M.G., Holcombe,E. A., Mummery, G.T., Renaud, J-P, and Wang,Y., 2005, An initial approach to identifying slopestability controls in Southern Java and toproviding community-based landslide warninginformation, Landslide Hazard and Risk, eds.Thomas Glade, M.G. Anderson and Michael J.Crozier, John Wiley and Sons, ISBN 0-471-48663-9,pp.733-763.

Lynch, J.P., Nielsen, K.L., Davis, R.D, & Jablokow,A.G., 1997, Sim Root : Modelling andvisualization of root systems, Plant and Soil188. Kluwer Academic Publishers, Netherlands,pp.139-151

Millington, R.J. and Quirk, J.P., 1959, Permeability ofporous media, Nature, 183, 387-388.

O'Loughlin, C.L., 1974, A study of tree root strengthdeterioration following clear felling, CanadianJournal of Forest Research, 4 (1); pp. 107 -113.

Premchit,J. 1995; Landslides. Asian Institute ofTechnology, South East Asian GeotechnicalSociety, Bangkok, 21 pp.

Richard, L.A., 1931, Capilarry conduction of liquidsin porous mediums, Physics, 1,pp. 318-333.Rutter, A.J., Kershaw, K.A. & Robins, P.C., 1971, A

predictive model of rainfall inteception inforests. I. Derivation of the model fromobservation in plantation of corsican pine,Agricultural Meteoi'ology, 9, pp. 367-384.

Valente, F., David, J.S. & Gash, J.H.C., 1997,Modelling interception loss for two sparseeucalypt and pine forests in central Portugalusing reformulated Rutter and Gash analyticalmodels, Journal of Hydrology, 190, pp. 141-162.

Wu, T.H., McKinnell III, W.P. & Swanston, D.N.,1979, Strength of tree roots and landslide onPrince of Wales Island, Alaska, CanadianGeotechnical Journal, 16(1),pp. 19-33.

22 MEDIA TEKNIK No.3 Tahun XXVIII Edisi Agustus 2006 No.ISSN 0216-3012

Documents

Vegetasi and Landslide Karnawati