BAB 3METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Uraian UmumPenelitian ini menggunakan metode analisis data. Data hujan dianalisis menggunakan poligon Thiessen untuk mencari hujan wilayah, metode Log Pearson III untuk distribusi hujan, dan metode SCS CN untuk menghitung debit limpasan dan kapasitas infiltrasi. Tutupan lahan yang digunakan adalah kondisi eksisting atau kondisi sebenarnya, yang berupa ladang/tegalan dan hutan. Metode yang digunakan untuk menganalisa stabilitas lereng pada penelitian ini adalah analisis manual menggunakan metode Bishop yang disederhanakan (Simplified Bishop). Dimensi lereng dimodelkan dengan sudut kemiringan bervariasi yaitu 300, 450 dan 600 . Hasil analisis berupa grafik yang menghubungkan intensitas hujan periode ulang dengan perubahan faktor aman dari bidang lereng yang potensial. Sehingga diketahui potensi terjadinya kelongsoran lereng akibat hujan periode ulang. Lokasi pengambilan sampel diperlihatkan pada gambar 3.1

Gambar 3.1 Lokasi Pengambilan Sampel di Lereng dusun Simpangan(sumber : dokumentasi penulis,21 Juni 2014)

29

24

3.2 DataPenelitian ini menggunakan 2 jenis data, data primer dan data sekunder. Data primer yang digunakan adalah data properties tanah. Data primer diambil dengan cara mengambil sampel di lokasi penelitian kemudian dilakukan pengujian laboratorium untuk mendapatkan data properties tanah. Pengambilan sampel dilakukan dengan bor dangkal. Lokasi pengambilan sampel dipilih berdasarkan data kejadian longsor yang terjadi di Kecamatan Tirtomoyo. Dilakukan pengambilan undisturbed sampel (UDS) maupun disturbed sampel (DS). Sampel yang telah diambil selanjutnya dilakukan pengujian di Laboratorium Mekanika Tanah, UNS. Data yang diambil selanjutnya dianalisis dan dianggap mewakili kondisi yang ada dilapangan. Data sekunder meliputi peta topografi, data curah hujan harian DAS Tirtomoyo, Wonogiri dan peta tata guna lahan. Peta topografi dan data curah hujan harian DAS Tirtomoyo diperoleh dari PSDA Kabupaten Wonogiri. Data curah hujan harian menggunakan data 10 tahun terakhir, yaitu tahun 2002-2011. Peta tata guna lahan diperoleh dari Dinas Kehutanan dan Lingkungan. Proses pengambilan sampel diperlihatkan pada gambar 3.2

Gambar 3.2. Proses Pengambilan Sampel Tanah di Dusun Simpangan(sumber : dokumentasi penulis, 21 Juni 2014)3.3 Alat yang digunakan

Untuk mempermudah dalam analisis data maka peneliti menggunakan beberapa software, antara lain:1. Microsoft Office Excel digunakan untuk membantu menganalisis data hidrologi dan analisis stabilitas lereng dengan metode Bishop yang disederhanakan.2. AutoCad untuk pengukuran Koefisien Thiessen dan dimensi irisan lereng. 3. Slope/W 2007 dari GeoSlope digunakan untuk alat bantu penentuan jari jari kelongsoran dan pembagian irisan bidang longsor. 4. Google Earth untuk memetakan tata guna lahan di lokasi penelitian.

3.4 Tahapan Penelitian3.4.1 Pengumpulan DataPengumpulan data primer dilakukan dengan cara mengambil sampel dari lokasi penelitian yang kemudian diuji di Laboratorium Mekanika Tanah UNS. Pengujian ini bertujuan untuk memperoleh parameter fisik dan parameter geser tanah. Hasil pengujian pendahuluan ini akan digunakan untuk menunjang penelitian selanjutnya. Parameter-parameter tersebut antara lain:1) Pengujian kadar air alami (wn) menurut ASTM D22162) Pengujian specific gravity menurut ASTM C127 D703) Pengujian berat volume tanah basah (bulk density) menurut ASTM D 4253-914) Pengujian batas plastis menurut ASTM D43185) Pengujian batas cair menurut ASTM D43186) Pengujian kuat geser terdrainase (direct shear) menurut ASTM D3080

3.4.2 Permodelan LerengSetelah melakukan pengamatan di DAS Tirtomoyo, ditemukan bahwa lereng di lapangan mempunyai sudut yang bervariasi. Beberapa lereng curam dan landai. Untuk dapat mengakomodasi kemiringan lereng yang bervariasi tersebut, maka kemudian dibuat permodelan lereng dengan kemiringan sudut 30, 45 dan 60,karena dianggap telah mewakili kondisi di lapangan. Panjang lereng yang digunakan adalah 10 m.

: Berat isi tanah : Sudut geser dalamc : kohesi tanah

Gambar 3.3. Permodelan lereng sebelum terjadi hujan(Sumber: Diolah oleh penulis menggunakan program AutoCAD)Dengan,H: Tinggi lereng (m): Sudut kemiringan lereng (o)L : Panjang Lereng (m)B : Panjang bidang memanjang lereng (m)

3.4.3 Analisis Data Hujan1. Mencari Hujan Harian Maksimum BulananData curah hujan adalah data curah hujan harian 10 tahun (2002-2011) dari 3 stasiun hujan ,yaitu Balong, Ngancar, dan Watugede kemudian dicari hujan maksimum bulanan. Data hujan didapat dari Dinas Pekerjaan Umum Kabupaten Wonogiri .2. Mencari Hujan Daerah dengan Polygon ThiessenPolygon Thiessen digunakan untuk mengubah hujan titik menjadi hujan wilayah Setelah kita memperoleh hujan harian maksimum bulanan pada masing masing stasiun hujan, tahap selanjutnya adalah menghitung koefisien Thiessen. Koefisien Thiessen dihitung berdasarkan presentase luasan daerah tangkapan hujan dari masing-masing stasiun. Setelah koefisien Thiessen didapatkan, kemudian dicari hujan maksimum rata-rata. Hujan maksimum rata-rata diperoleh dari hujan maksimum setiap tahun. Tanggal terjadinya hujan maksimum harian tersebut digunakan sebagai tinjauan dari setiap stasiun.3. Mencari Distribusi Hujan Tinggi hujan periode ulang diperoleh dengan melakukan analisis frekuensi hujan. Salah satu metodenya adalah Metode Log Pearson tipe III. Sebelum memilih metode analisis frekuensi yang dilakukan, perlu dilakukan perhitungan penentuan jenis sebaran terlebih dahulu. Penentuan jenis sebaran diperlukan untuk mengetahui suatu rangkaian data cocok untuk suatu sebaran tertentu dan tidak cocok untuk sebaran lain. Untuk mengetahui kecocokan terhadap suatu jenis sebaran tertentu, perlu dikaji terlebih dahulu ketentuan-ketentuan yang ada, yaitu dengan cara menghitung parameter-parameter statistik Cs(Koefisien Skewness) dan S(Standar Deviasi) untuk menentukan macam analisis frekuensi yang dipakai. 4. Menghitung Hujan Periode UlangHujan Periode Ulang yang digunakan adalah 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000 tahunan. Metode perhitungan yang digunakan adalah metode Log Pearson III .5. Analisa Curve Number (CN) Berdasarkan Tutupan LahanPenelitian ini menggunakan tutupan lahan pada kondisi eksisting (hutan dan tegalan), yang bertujuan agar menjadi mitigasi bencana pada tahun yang akan datang. Untuk mengetahui koefisien tutupan lahan di lokasi pengambilan sampel, digunakan gps (Global Positioning System) untuk mendapatkan koordinat lokasi. Koordinat tersebut kemudian di input ke dalam program google earth sehingga nampak kondisi tutupan lahan dan luas lereng yang ditinjau di lokasi pengambilan sampel. 6. Menghitung Infiltrasi yang terjadi dengan Metode SCS-CNTahap selanjutnya adalah menghitung debit limpasan metode SCS CN. Metode SCS CN dipilih karena metode ini mempertimbangkan infiltrasi air hujan yang terjadi. Infiltrasi inilah yang kemudian dijadikan sebagai beban lereng. Data infiltrasi digunakan untuk mengetahui seberapa dalam tanah jenuh yang terjadi akibat volume infiltrasi air hujan. Perbedaan infiltrasi yang terjadi setiap bulan akan mempengaruhi tebal lapisan tanah jenuh yang terjadi pula.

7. Menghitung Ketebalan Tanah JenuhTanah dibagi menjadi 2 kondisi, yaitu tanah kondisi jenuh (saturated) dan tanah tak jenuh(unsaturated). Penyebab tanah menjadi jenuh adalah masuknya air ke dalam rongga rongga tanah . Pertambahan jumlah air yang masuk ke dalam tanah akan mengubah b menjadi sat. Hal tersebut akan menurunkan sifat fisik tanah, sehingga akan berpengaruh dengan angka keamanan lereng. Dalam penelitian ini, permodelan lereng dibagi menjadi 2 lapisan tanah. Tanah jenuh di bagian atas dan tanah tak jenuh di bagian bawah. Tanah jenuh di bagian atas karena adanya infiltrasi air hujan, sehingga menyebabkan tanah menjadi jenuh di kedalaman tertentu. Berikut rumus yang digunakan untuk menghitung sat : (3.1)Nilai e konstan karena tanah tidak expansive, maka perhitungan sat : (3.2)Setelah sat diperoleh dilakukan perhitungan tebal air infiltrasi untuk setiap 1 m3. ww = sat - b (3. 3) Vw = (3. 4) Vf = F x A (Luas Area Terinfiltrasi) (3. 5) H jenuh = = H jenuh = (3. 6)

Maka akan didapatkan ketebalan tanah saturated akibat infiltrasi tersebut yang selanjutnya akan digunakan untuk pembuatan layer dalam pemodelan lereng 2D. Permodelan lereng setelah terjadi hujan dapat dilihat pada gambar 3.4 .tebal tanah jenuhsat =berat isi tanah jenuh : Berat isi tanah : Sudut geser dalamc : kohesi tanah

Gambar 3.4. Permodelan lereng setelah terjadi hujan(Sumber: Diolah oleh penulis menggunakan program AutoCAD)

Dengan,H: Tinggi lereng (m): Sudut kemiringan lereng (o)L : Panjang Lereng (m)B : Panjang bidang memanjang lereng (m)

3.4.4 Analisis Stabilitas Lereng

1. Sebelum HujanPenelitian ini menggunakan metode Bishop Yang Disederhanakan (Simplified Bishop Method) dengan bantuan program Microsoft Excel untuk memudahkan perhitungan. Software SlopeW dari GeoSlope digunakan untuk membagi irisan lereng ,menentukan jari-jari kelongsoran dan sebagai pembanding angka keamanan. Parameter tanah dan variabel lain yang diperlukan di input ke dalam Microsoft Excel untuk mencari nilai SF .Sehingga diperoleh nilai SF lereng pada kondisi sebelum terjadi hujan. 2. Setelah ada Beban HujanPerbedaan ketebalan lapisan tanah jenuh akibat hujan yang berbeda pada setiap hujan periode ulang akan menunjukkan perilaku stabilitas lereng yang berbeda. Dan kemiringan yang berbeda juga akan memberikan perilaku yang berbeda pula terhadap lereng. Pembagian irisan lereng ,jari-jari kelongsoran ,dan parameter tanah jenuh yang didapat kemudian di input ke dalam software Microsoft Excel sesuai dengan model lereng pada gambar 3.4. Setelah di lakukan analisis, akan didapatkan nilai SF lereng akibat beban hujan periode ulang. Apabila ditabelkan maka variasi analisi stabilitas lereng yang mungkin terjadi dapat dilihat pada tabel 3.1

Tabel 3.1 Variasi Analisis Stabilitas Lereng.VariasiHujan Periode UlangKemiringan lereng (0)

12 tahunan300, 450, 600

25 tahunan300, 450, 600

310 tahunan300, 450, 600

420 tahunan300, 450, 600

550 tahunan300, 450, 600

6100 tahunan300, 450, 600

7200 tahunan300, 450, 600

8500 tahunan300, 450, 600

91000 tahunan300, 450, 600

3.5 Diagram Alir PenelitianMulai

Peta TopografiHujan Harian3 Stasiun HujanPeta Tata Guna LahanPengambilan Sampel Tanah

Hujan Harian Maksimum BulananKoefisien ThiessenAnalisa Nilai CN Berdasar Tutupan LahanData Properties Tanah

Perhitungan Stabilitas Lereng AwalDistribusi Hujan dengan Metode Log-Pearson IIIPerhitungan Angka Pori (e)

Perhitungan Hujan Periode UlangPerhitungan saturated

Perhitungan Stabilitas Lereng Akibat HujanSelesaiGrafik Hubungan Hujan- Safety FactorPerhitungan air infiltrasi Metode SCS-CN

Perhitungan Tebal Lapisan Tanah Jenuh

32