BAB 2

FENOMENA LONGSOR DAN METODE PENENTUAN WILAYAH

RAWAN LONGSOR

2.1 Fenomena Longsor

Longsor atau gerakan tanah merupakan salah satu bencana geologis yang

disebabkan oleh faktor-faktor alamiah maupun non alamiah. Menurut Pusat

Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi tanah longsor adalah perpindahan

material pembentuk lereng berupa batuan, bahan rombakan, tanah, atau material

campuran yang bergerak ke bawah atau keluar lereng.

Tanah longsor terjadi sebagai akibat perubahan-perubahan, baik secara mendadak

atau bertahap, pada komposisi, struktur, hidrologi atau vegetasi pada suatu lereng.

Pada prinsipnya tanah longsor terjadi bila gaya pendorong pada lereng lebih besar

daripada gaya penahan. Gaya penahan umumnya dipengaruhi oleh kekuatan batuan

dan kepadatan tanah. Sedangkan gaya pendorong dipengaruhi oleh besarnya sudut

lereng, air, beban serta berat jenis tanah batuan. Daya tahan suatu lereng bisa

berkurang oleh:

meningkatnya kandungan air yang disebabkan oleh hujan lebat atau naiknya

air tanah.

Meningkatnya sudut lereng untuk konstruksi baru atau oleh erosi sungai.

Berubahnya materi-materi lereng dari kondisi cuaca dan proses alam lain.

Tabel 2. 1Tanah longsor bisa diklasifikasikan oleh tipe gerakannya (sumber: pusat VMBG,

2003) :

1.Longsoran Translasi

Gambar 2. 1

II-1

Longsoran translasi adalah ber-geraknya massa

tanah dan batuan pada bidang gelincir berbentuk

rata atau menggelombang landai.

2.Longsoran Rotasi

Gambar 2. 2

Longsoran rotasi adalah bergerak-nya massa

tanah dan batuan pada bidang gelincir berbentuk

cekung.

3.Pergerakan Blok

Gambar 2. 3

Pergerakan blok adalah perpindahan batuan yang

bergerak pada bidang gelincir berbentuk rata.

Longsoran ini disebut juga longsoran translasi

blok batu.

4.Runtuhan Batu

Gambar 2. 4

Runtuhan batu terjadi ketika sejum-lah besar

batuan atau material lain bergerak ke bawah

dengan cara jatuh bebas. Umumnya terjadi pada

lereng yang terjal hingga meng-gantung terutama

II-2

di daerah pantai. Batu-batu besar yang jatuh

dapat menyebabkan kerusakan yang parah.

5.Rayapan Tanah

Gambar 2. 5

Rayapan Tanah adalah jenis tanah longsor yang

bergerak lambat. Jenis tanahnya berupa butiran

kasar dan halus. Jenis tanah longsor ini hampir

tidak dapat dikenali. Setelah waktu yang cukup

lama longsor jenis rayapan ini bisa menyebabkan

tiang-tiang telepon, pohon, atau rumah miring ke

bawah.

6.Aliran Bahan Rombakan

Gambar 2. 6

Jenis tanah longsor ini terjadi ketika massa tanah

bergerak didorong oleh air. Kecepatan aliran

tergantung pada kemiringan lereng, volume dan

tekanan air, dan jenis materialnya. Gerakannya

terjadi di sepanjang lembah dan mampu

mencapai ratusan meter jauhnya. Di beberapa

tempat bisa sampai ribuan meter seperti di daerah

aliran sungai di sekitar gunungapi. Aliran tanah

ini dapat menelan korban cukup banyak.

II-3

2.2 Metode Penentuan Wilayah Rawan Longsor

Sejumlah metode penentuan wilayah rawan longsor sudah banyak dikembangkan

oleh peneliti-peneliti dari berbagai negara, sebagian besar pengembangan metode

tersebut dilakukan secara empiris (parametrik) berdasarkan proses hidrologi dan

fisis yang terjadi pada wilayah longsor. Idealnya, metode tersebut harus memenuhi

persyaratan-persyaratan sehingga layak untuk digunakan dalam penentuan wilayah

rawan longsor, yaitu metode harus dapat diandalkan, dapat digunakan secara umum

(berlaku secara universal), mudah digunakan dengan data yang minimum,

komprehensif dalam hal faktor-faktor yang dipergunakan, dan dapat mengikuti

terhadap perubahan-perubahan yang terjadi.

Berikut ini adalah beberapa metode yang digunakan untuk penentuan wilayah

rawan longsor, antara lain metode USLE, metode RUSLE, metode Storm Water,

dan metode SINMAP yang merupakan metode yang akan dikaji dalam tugas akhir

ini.

2.2.1 Metode USLE

Salah satu persamaan yang pertama kali dikembangkan untuk mempelajari erosi

lahan adalah yang disebut dengan persamaan Musgrave, yang selanjutnya

berkembang terus menjadi persamaan yang sangat terkenal dan masih dipakai

sampai sekarang, yaitu Universal Soil Loss Equation (USLE). USLE

memungkinkan perencana memprediksi laju erosi rata-rata lahan tertentu pada suatu

kemiringan dengan pola hujan tertentu untuk setiap macam jenis tanah dan

penerapan pengelolaan lahan (tindakan konservasi lahan). USLE dirancang untuk

memprediksi erosi jangka panjang dari erosi lembar (sheet erosion) dan erosi alur

dibawah kondisi tertentu. Persamaan tersebut dapat juga memprediksi erosi pada

lahan-lahan non pertanian, tapi tidak dapat untuk memprediksi pengendapan dan

tidak memperhitungkan hasil sedimen dari erosi parit, tebing sungai, dan dasar

sungai.

II-4

USLE dikembangkan oleh USDA-SCS (United State Department of Agriculture –

Soil Conservation Services) pada tahun 1965 bekerjasama dengan Universitas

Purdue oleh Wischmeier dan Smith (dalam William dan Berndt, 1972; Morgan,

1988; Selbe, 1993). Berdasarkan analisis statistik terhadap lebih dari 10.000 tahun

data erosi dan aliran permukaan, parameter fisik dan pengelolaan dikelompokkan

menjadi lima variabel utama yang nilainya untuk semua tempat dapat dinyatakan

secara numeris. Kombinasi enam variabel ini yang dikenal dengan sebutan USLE

adalah sebagai berikut:

…………………………………………………………(2.1)PCLSKREa

dimana: Ea = banyaknya tanah tererosi per satuan luas per satuan waktu

R = faktor erosivitas hujan dan aliran permukaan

K = faktor erodibilitas tanah

LS = faktor panjang-kemiringan lereng

C = faktor tanaman penutup lahan dan manajemen tanaman

P = faktor tindakan konservasi praktis

2.2.2 Metode RUSLE

RUSLE dikembangkan oleh USDA-ARS (United State Department of Agriculture –

Agriculutral Research Services). Metode ini akan memperbaiki tingkat akurasi

USLE dalam menghitung pengaruh berbagai sistem konservasi lahan terhadap

terjadinya erosi. Pada awalnya, USLE dirancang untuk membantu para petani dan

pelaku konservasi lahan dalam perencaan pertanian. Data yang disediakan dalam

USLE diorientasikan dan dikembangkan untuk digunakan pada lahan pertanian,

namun pada awal tahun 1970 data tersebut diaplikasikan pada lahan perkebunan

dan peternakan, lahan hutan yang mengalami kerusakan, wilayah pembangunan

kota, dan jalan raya. Dengan melebarnya aplikasi USLE dibutuhkan perbaikan

tingkat akurasi dan kemudahan penggunaan, oleh karena itu dikembangkanlah

metode RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation). Hasil perhitungan

besarnya erosi dengan menggunakan RUSLE dapat dikembangkan dan bersifat

II-5

dinamis karena bisa disesuaikan dengan perubahan basis data yang berisi nilai

faktor-faktor pembangunan metode.

Dalam menghitung RUSLE faktor utama ( PCLSKREa ) atau struktur

data tidak berubah namun tabel data dihubungkan dengan fungsi perubahan faktor

(data dapat berubah). Pada dasarnya, USLE dan RUSLE tidak menunjukkan proses

hidrologi dan proses erosi yang fundamental, namun RUSLE telah mampu

merepresentasikan secara sederhana pengaruh faktor-faktor hidrologi terhadap erosi

sheet dan riil. RUSLE memiliki kemampuan memprediksi erosi jauh lebih baik.

2.2.3 Metode Storm Water

Metode Storm Water atau yang lebih dikenal dengan SWM adalah metode yang

digunakan untuk mendeskripsikan kuantitas dan kualitas datangnya air. Saat ini

metode SWM yang umum digunakan sebagai referensi adalah Storm Water

Management Model (SWMM), Storage Treatment Overflow Runoff Model

(STORM), dan Hydrologic Simulation Program Fortran (HSPF). Model-model

tersebut memiliki mekanisme untuk menghitung besarnya erosi dan aliran

permukaan/air hujan.

Metode Storm Water memiliki kemampuan untuk menganalisis baik satu kejadian

hujan atau juga secara kontinyu yaitu mengacu pada prediksi berdasarkan pada data

satu periode waktu, misalnya tahun atau bulan. Selain itu juga dapat mendeteksi

berkurangnya infiltrasi, memodelkan aliran permukaan, rute saluran pembuangan

atau drainase, memodelkan akumulasi dan pelepasan/pengangkutan polutan dari

suatu sumber, serta analisis media penyimpanan atau penampungan air.

Pada dasarnya SWM lebih diorientasikan pada lingkungan kota dan lebih berguna

untuk mengitung perencanaan penampungan air hujan daripada untuk

memprediksikan erosi. Model ini membutuhkan jumlah data yang cukup yang

diambil dalam satu interval waktu jangka pendek dengan kondisi lingkungan yang

beragam, sehingga simulasi secara kontinyu dapat dilakukan dan diperoleh hitungan

besarnya polusi yang dibawa aliran permukaan secara tepat.

II-6

2.2.4 Metode SINMAP

SINMAP adalah salah satu metode yang dapat digunakan dalam

mengimplementasikan perhitungan dan pemetaan indeks stabilitas slope

berdasarkan informasi geografis dalam bentuk data elevasi digital dipadukan

dengan data titik-titik yang pernah mengalami longsor. Dalam aplikasinya,

SINMAP memerlukan parameter-parameter pelengkap yaitu data curah hujan dan

data jenis tanah.

Model ini merupakan tool untuk keperluan prediksi stabilitas slope, dimana

didalamnya terdapat juga komponen pemodelan aliran hidrologi. Model ini

menggunakan permukaan topografi untuk mengarahkan jalannya aliran kemiringan,

yang mengasumsikan bahwa batasan aliran air di bawah permukaan tanah paralel

dengan permukaan topografi, serta ketebalan soil dan konduktivitas hidrolik adalah

seragam di manapun titiknya berada di permukaan bumi. Model aliran tersebut

memprediksikan tingkatan relatif air tanah terhadap area batas air. Prediksi ini

kemudian akan dipakai selanjutnya untuk memperkirakan/menilai stabilitas slope.

SINMAP terbatas pada perpindahan longsoran dengan perpindahan kelerengan

yang cukup landai/dangkal atau maksimal 10 m. SINMAP ini didasarkan pada

kombinasi dari model topografi hidrologi yang digunakan untuk menghitung

tekanan pori-pori air, dengan mengasumsikan bahwa kedalaman titik jenuh tanah

adalah cukup untuk menopang penampang aliran menyamping/lateral yang

sebanding ke area tangkapan spesifik (area kenaikan lereng per unit satuan panjang

kontur). Tekanan pori-pori lalu digunakan untuk menghitung perubahan dalam

tegangan efektif, yang melalui sudut pergeseran (friction angle) dihubungkan ke

kekuatan geser (shear strength )(Pack, 1998).

II-7

Shear stress

Gambar 2.7 shear strength yaitu seberapa besar soil dapat menahan shear stress (sumber:

Robert T. Pack, 1998)

Shear strength ini terdiri atas dua factor (lihat gambar 2.8), yakni cohesion dan

friction angle. Cohesion merupakan gaya tarik menarik inter-partikel baik itu

partikel tanah itu sendiri maupun inter-partikel akar (bila pada tutupan lahannya

terdapat vegetasi). Sedangkan friction angle atau angle of repose( ) dalam soil

mechanics merupakan sudut antara bidang horizontal effective stress ( ’) dan

cohesion (C) dari grafik hasil percobaan laboratorium (gambar 2.8).

Gambar 2. 8 Grafik shear strength (sumber: Robert T. Pack, 1998)

SINMAP menggunakan formula factor of safety (FS) untuk model stabilitas slope

yang dibangun oleh Hammond et al. (1992).

Bila mob < f, maka dapat dikategorikan dalam kondisi aman

Bila mob > f, maka dikategorikan dalam kondisi ”bergeser”

dimana: f = shear strenght, yaitu daya tahan lereng terhadap longsor

mob = daya yang ”memaksa” lereng untuk ”bergeser”

II-8

Untuk mendapatkan indeks stabilitas perlu diperhitungkan juga saturation (titik

jenuh soil terhadap air yang dikandungnya) dari area studi, dimana degree of

saturation didefinisikan sebagai perbandingan antara volume air dalam tanah

dengan volume of void (volume air + volume udara).

Gambar 2. 7 Komposisi soil (sumber: Eng. Muhammathu Fowze, 2006)

Gambar 2. 10 Komposisi soil (2) (sumber: Eng. Muhammathu Fowze, 2006)

Saturation ini perlu diperhitungkan juga karena proses meresapnya air ke dalam

tanah akan mempengaruhi sifat fisik tanah, ketika tanah telah mencapai titik jenuh

maka tanah tersebut akan mudah bergerak, sehingga bila terjadi pengikisan

permukaan tanah oleh air permukaan akan semakin mudah area yang terkikis

permukaan tanahnya itu untuk mengalami longsor.

II-9

Gambar 2. 11 Model slope (sumber: Robert T. Pack, 1998)

Dari kondisi tersebut maka nilai Factor safety dapat dilihat dari

ratio:mob

fFS .....................................................................................................(2.2)

Atau dapat diturunkan menjadi:

sin

tan1cos WrCFS ……….…………………..………………………..(2.3)

Dimana:

C = (Cr + Cs) / (h r s g) kombinasi kohesi (akar dan soil) kohesi dengan

tanpa besaran (dimensionless) relatif terhadap garis tegak lurus ketebalan

soil

h = D cos , ketebalan soil, tegak lurus terhadap slope [m]

r = rw / rs ratio densitas air terhadap densitas soil

Cr – kohesi akar [N/m2]

Cs – kohesi soil [N/m2]

D - kedalaman vertical soil [m]

– slope [derajat]

r s – densitas soil basah [Kg/m3]

g – gaya gravitasi bumi [9.81 m/s2]

II-10

R[m/jam] = curah hujan - (jumlah air yang menguap + jumlah air yang

diserap tanah)

T = KS*h – transmisivitas [m2/jam]

a - area tangkapan spesifik [m]

r w – densitas air [Kg/m3]

– sudut patahan dalam dari soil [derajat]

KS – kecepatan air menembus lapisan soil [m/jam]

Untuk mendefinisikan indeks stabilitas, indeks kebasahan (wetness) dari persamaan

1,sinT

RaMinW .............................................................................................(2.4)

dimasukkan ke dalam persamaan FS (2.3), sehingga menjadi,

sin

tan1,sin

min1cos rT

RaC

FS ...........................................................(2.5)

variabel a dan ditentukan dari topografi dengan C, tan r, dan R/T sebagai

parameternya, r dianggap sebagai nilai konstan (dengan nilainya adalah 0.5).

Dimisalkan R/T = x, tan t, dan distribusi seragam dari batas atas dan batas

bawah adalah C ~ U (C1, C2), x ~ U (x1, x2), t ~ U (t1, t2), nilai C dan t yang terkecil

(C1, t1) dengan nilai x yang terbesar (x2) mendefinisikan pada keadaan yang

terburuk dari yang terbaik bagi metode SINMAP karena kemungkinan FS yang

dihasilkan akan lebih besar dari 1 yaitu pada area yang stabil, sehingga nilai FS dari

persamaan 2.5 menjadi,

sin

1,sin

min1cos 121

min

tra

xC

FSSI .................................................(2.6)

Sedangkan pada keadaan yang terbaik dari yang terburuk bagi SINMAP untuk

menganalisis area rawan longsor adalah pada nilai C dan t yang terbesar (C2, t2) dan

x pada nilai yang terkecil (x1), sehingga kemungkinan nilai FS yang dihasilkan

lebih kecil dari 1, persamaan FS persamaan 2.5 pada keadaan ini adalah

II-11

sin

1,sin

min1cos 212

max

tra

xC

FSSI ................................................(2.7)

Tabel berikut menunjukkan kelas-kelas stabilitas dalam lingkup indeks stabilitas

(SI).

Tabel 2. 2 Indeks Stabilitas

Kelas Syarat Indeks Stabilitas Stability Index

1 SI > 1,5 Stabil tingkat tinggi Stable

2 1,5 > SI >1,25 Stabil tingkat menengah Moderately Stable

3 1,25 > SI > 1 Stabil tingkat rendah Quasi Stable

4 1 > SI > 0,5 Tidak Stabil tingkat rendah Lower Threshold

5 0,5 > SI > 0 Tidak Stabil tingkat menengah Upper Threshold

6 0 > SI Tidak Stabil tingkat tinggi Defended

Metode SINMAP mengelompokkan area yang diamati ke dalam enam kelas

berdasarkan dari nilai indeks stabilitasnya, dimana pada area yang termasuk kelas 1

dan 2 adalah area stabil yang tidak berpotensi untuk mengalami bencana longsor,

adapun pada area yang termasuk kelas 3 dan 4 adalah area yang berpotensi

mengalami bencana longsor tingkat menengah, artinya area ini cukup aman, akan

tetapi ada kemungkinan area ini mengalami bencana longsor, misalkan ketika

terjadi perubahan tata guna lahan secara drastis, atau curah hujan meningkat cukup

tajam, sedangkan pada area yang termasuk kelas 5 dan 6 adalah area yang bisa

dipastikan akan mengalami bencana longsor.

Setelah didapatkan indeks stabilitas dari area yang diamati lalu dilakukan

penggambaran pada grafik SA plot sebagai berikut:

Penggambaran garis saturation

Untuk menghitung Wetness atau kebasahan digunakan rumus dari persamaan (2.4).

Saturation atau kejenuhan terjadi ketika w = 1, maka sin R

T a1

sin T

aR

II-12

Gambar 2. 12

Penggambaran garis indeks stabilitas

Untuk melakukan penggambaran garis indeks stabilitas digunakan rumus:

............................(persamaan 2.8)

Gambar 2. 13

II-13