Geoteknik
KAJIAN KESTABILAN TUBUH WADUK RUKOH KECAMATAN TITIEU KEUMALA KABUPATEN PIDIE (109G) Devi Sundary1 dan Azmeri1 1
Jurusan Teknik Sipil, FT Universitas Syiah Kuala, Jl.Syaech Abdurrauf No. 7 Darussalam Banda Aceh Email:
[email protected],
[email protected]
ABSTRAK Waduk Rukoh merupakan salah satu waduk yang berada di Provinsi Aceh tepatnya di Kecamatan Titeu Keumala, Kabupaten Pidie. Waduk ini mempunyai debit andalan yang masuk ke dalam waduk sebesar 0,68 m3/dtk, dengan tampungan efektif 120,143 juta m3 pada elevasi muka air normal +121 m dengan luas genangan 8,80 km2. Keberadaan waduk ini memiliki fungsi yang krusial untuk mensuplai kebutuhan air irigasi dengan Daerah Irigasi (DI) seluas 11950 ha. Keamanan terhadap kelongsoran lereng waduk dan rembesan (seepage) merupakan persyaratan utama untuk kestabilan waduk. Oleh sebab itu pembangunan waduk diupayakan tidak terjadi rembesan yang melewati batas rembesan yang diizinkan. Bila rembesan yang berlebihan ini tidak diantisipasi dapat menyebabkan perubahan tegangan efektif pada massa tanah itu, sehingga akan terjadi tekanan rembesan (seepage force) yang menyebabkan lepasnya ikatan antar partikel tanah dan terbentuknya deformasi yang permanen pada tubuh waduk, maka dikhawatirkan dapat terjadi kelongsoran dan/atau keruntuhan waduk yang akan menimbulkan kerugian. Kajian kestabilan waduk bertujuan untuk mendapatkan suatu kondisi kestabilan tubuh waduk yang memenuhi persyaratan aman pada waduk tersebut, baik aman terhadap kegagalan struktur maupun terhadap aliran rembesan. Tahapan kajian analisis kestabilan dan seepage dilakukan dengan menggunakan program GEO-SLOPE (SLOPE/W dan SEEP/W), di mana menggunakan tiga metode, yaitu Ordinary, Bishop, dan Janbu menghasilkan nilai faktor keamanan minimum dan gambar permukaan gelincir minimum. Hasil kajian kestabilan lereng waduk dan seepage masih di bawah faktor keamanan yang diizinkan pada sebuah waduk, maka waduk tersebut aman terhadap longsor dan seepage yang terjadi. Faktor keamanan yang diperoleh ≥ 1,2, dengan demikian waduk aman kestabilannya pada kondisi selesai konstruksi, kondisi muka air banjir, dan kondisi rapid drawdown. Sedangkan hasil debit rembesan yang terjadi pada kondisi muka air banjir 8,464x10-8 m3/sec/m’lebar waduk dan kondisi muka air normal 7,327x10 -8 m3/sec/m’lebar waduk. Hasil ini dapat dijadikan bagian informasi keamanan kestabilan Waduk Rukoh. Kata kunci: kestabilan lereng, waduk, rembesan, program GEO-SLOPE (SLOPE/W dan SEEP/W), dan faktor keamanan,
1. PENDAHULUAN Waduk merupakan suatu bangunan yang dibangun dengan tujuan menampung air untuk digunakan berbagai keperluan manusia. Salah satu masalah dalam rekayasa geoteknik khususnya pada waduk adalah kestabilan lereng dan rembesan air (seepage). Pemahaman mengenai masalah geologi, hidrologi, dan karakteristik tanah merupakan suatu hal yang penting dalam penerapan prinsip-prinsip analisis stabilitas lereng dan seepage. Dalam analisis tersebut diperlukan juga pengambilan keputusan sehubungan dengan resiko yang dapat diterima atau faktor keamanan yang memadai. Pada umumnya permasalahan yang sering dijumpai pada stabilitas lereng adalah kecilnya kestabilan tanah. Kekuatan geser suatu tanah tidak mampu memikul suatu kondisi beban kerja yang berlebihan. Dengan kata lain, keruntuhan suatu lereng sering diakibatkan oleh meningkatnya tegangan geser suatu massa tanah atau menurunnya kekuatan geser suatu massa tanah. Berdasarkan permasalahan tersebut, maka perlu dilakukan suatu solusi atau kajian yang optimal, sehingga dibutuhkan suatu analisis yang handal dari permasalahan stabilitas lereng dan seepage tersebut. Pada kajian ini ditinjau stabilitas lereng dan seepage pada Tubuh Waduk Rukoh Kecamatan Titeu Keumala, Kabupaten Pidie, Provinsi Aceh. Adapun tujuan dari kajian ini adalah untuk meninjau dan menganalisis kestabilan lereng dan seepage yang terjadi. Berdasarkan tujuan tersebut maka manfaatnya adalah untuk memperoleh nilai faktor keamanan kestabilan lereng pada kondisi selesai konstruksi, kondisi muka air banjir maupun kondisi rapid drawdown, serta seepage yang terjadi. Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
G - 77
Geoteknik
Analisis perhitungan kestabilan lereng dan seepage dilakukan dengan menggunakan 3 (tiga) metode, yaitu Metode Ordinary, Metode Bishop disederhanakan (Simplified Bishop Method), dan Metode Janbu. Perhitungan tersebut dilakukan dengan bantuan program GEO-SLOPE (SLOPE/W dan SEEP/W). Hasil output program untuk stabilitas lereng berupa faktor keamanan dan gambar permukaan gelincir sedangkan untuk seepage adalah besar debit rembesan yang terjadi pada tubuh waduk.
2. METODE PENELITIAN Data teknis Waduk Rukoh Tipe waduk Daerah Aliran Sungai (DAS) Elevasi dasar waduk Elevasi puncak Kapasitas tampungan effektif Tinggi bendungan
: : : : : :
Lebar puncak Panjang bendungan Kemiringan
: : :
Urugan zonal dengan inti tegak 19,63 km2 El. 55,00 m El. 127,00 m 120,143 x 106 m3 72,00 m dari dasar sungai 77,00 m dari pondasi 12,00 m 255,20 m Hulu 1:3,00 dan Hilir 1:2,00
Parameter tanah Parameter tanah ini merupakan data yang digunakan untuk perhitungan stabilitas lereng dan seepage dengan menggunakan program. Data tanah yang digunakan untuk analisis stabilitas lereng adalah berupa tekanan air pori (u), berat volume tanah ((), kohesi (c), dan sudut geser tanah (∅). Sedangkan parameter tanah untuk analisis seepage adalah koefisien rembesan(k). Lebih jelasnya parameter dan nilai desain material tanah yang digunakan diperlihatkan pada Tabel 1. Tabel 1. Parameter dan Nilai Desain Material Tubuh Waduk
Tahapan analisis Pemodelan Tubuh Waduk Analisis stabilitas lereng dan seepage yang ditinjau pada tubuh waduk. Selanjutnya kondisi paling kritis dimodelkan dan dianalisis dengan program. Denah waduk yang menjadi tinjauan dapat dilihat pada Gambar 1. M in i H id r o
R enc.
P e n s to c k
As Da m
R enc A s C o. n
d u it
Re
n.
As
Pe
li m
pa
h
In ta k e
Gambar 1. Denah Waduk Rukoh Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
G - 78
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
Geoteknik
Pemodelan sistem stabilitas lereng Potongan tubuh waduk yang dianalisis untuk kestabilan lereng tingginya sesuai dengan elevasi tempat yang menjadi tinjauan. Demikian juga untuk kemiringan lereng waduk bagian hulu 1 : 3 dan hilir 1 : 2. Pemodelan sistem rembesan Tubuh waduk yang dianalisis sistem rembesan adalah tipe waduk urugan zonal dengan inti vertikal yang terdiri dari beberapa zona, yaitu: 1. Zona kedap air (zona inti), berupa lapisan tanah lempung yang berfungsi untuk menahan air di dalam waduk dengan ketebalan bervariasi sesuai gambar desain dengan kemiringan 1 : 0,25. 2. Zona transisi (zona filter), berupa lapisan pasir yang berfungsi sebagai penahan perubahan volume, gradasi dan karakteristik bahan tubuh waduk baik material zona kedap air dan lulus air. Zona ini selain berfungsi sebagai drainase juga berfungsi untuk penahan terhadap pergeseran patahan karena sifat bahannya yang non kohesif sehingga dapat menutup apabila terjadi rekahan. Ketebalan zona ini bervariasi sesuai gambar desain dengan kemiringan 1 : 0,25. 3. Zona lulus air (random), berupa lapisan pasir, kerikil dan koral dengan ketebalan bervariasi sesuai gambar desain dengan kemiringan bagian hulu 1 : 3 dan bagian hilir 1 : 2. 4. Drainase tumit batu (rocktoe drain), yang tersusun dari batu bongkah dipergunakan untuk menjaga stabilitas bendung terhadap aliran air yang deras yang keluar dari drainase horizontal. Untuk lebih jelasnya zona pada tubuh waduk diperlihatkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Zona pada Tubuh Waduk Rukoh Keterangan : Zona 1 : inti kedap air Zona 2 : filter halus Zona 3 : filter kasar
Zona 4a Zona 5 Zona 6
: : :
Zona 4
Zona 7 (
) :
: batu
random gravel batu kosong filter pondasi
Analisis program Secara garis besar perhitungan stabilitas lereng dan seepage dengan menggunakan bantuan program terbagi dalam 3 (tiga) tahapan, yaitu : pemasukan data (input data), analisis data, dan hasil (output) program. Prosedur analisis mencakup pengumpulan data parameter tanah dan gambar desain yang diperlukan. Selanjutnya parameter tanah tersebut dimasukkan ke setiap model potongan melintang waduk pada program dilanjutkan dengan perhitungan menggunakan program.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Posisi geografis Lokasi pekerjaan secara geografis terletak pada koordinat 05o01’06” - 05o18’40” LU dan 95o45’00”-96o09’57” BT, dengan batas-batas wilayah sebagai berikut, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3. Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
G - 79
Geoteknik
Sebelah Utara Sebelah Selatan Sebelah Barat Sebelah Timur
: : : :
Selat Malaka Kabupaten Aceh Barat dan Aceh Jaya Kabupaten Aceh Besar Kabupaten Kabupaten Pidie Jaya P.WEH SABANG
LOKASI PROYEK
S
BANDA ACEH Km.0
E L A SIGLI Km.112
MEUREUDU Km.161
KAB.ACEH BESAR
T BIREUN Km.210
LHOKSUKON Km.305
LHOKSEMAWE Km.274
M A L A
KAB.ACEH UTARA LAMNO Km.81
KAB.BIREUN
K
IDI Km.370
KAB.PIDIE
A
KAB.ACEH JAYA PEUREULAK Km.392
KAB.BENER MERIAH CALANG Km.156
TAKENGON Km.319
KAB.ACEH BARAT TEUNOM Km.190
Danau Laut Tawar
KAB.ACEH TIMUR
LANGSA Km.430
KAB.ACEH TENGAH
Gambar 3. Posisi Waduk Rukoh Hasil analisis Hasil yang diperoleh dari analisis stabilitas tabilitas lereng dan seepage dengan menggunakan program ppada tubuh waduk adalah berupa faktor keamanan yang paling minimum dan gambar permukaan gelincir yang paling kritis. Setelah dianalisis baik stabilitas lereng dan seepage pada tubuh waduk diperoleh bahwa hwa memenuhi syarat faktor keamanan yang diizinkan. Adapun hasil stabilitas lereng waduk diperlihatkan pada Tabel 2 dan hasil rembesan pada Tabel 3. Tabel 2. Hasil Stabilitas Lereng Waduk Metode
Kondisi Selesai Konstruksi Hilir Hulu 1,661 2.471
Nilai Faktor Keamanan Minimum dan Permukaan Gelincir Kondisi Muka Air Banjir Hilir Hulu 1,643 1,929
Kondisi Rapid Drawdown Hilir Hulu 1,679 1,220
Ordinary
1,754
2.564
1,707
2,486
1,770
1,358
1,659
2.468
1,642
2.384
1,676
1,282
Bishop
Janbu
Kondisi
Tabel 3. Hasil Debit Rembesan Debit Rembesan (m3/sec/m’ lebar waduk)
Muka Air Banjir
8,464x10-8
Muka Air Normal
7,327x10-8
Gambar
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
G - 80
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta Surakarta, 24-26 Oktober 2013
Geoteknik
Pembahasan Berdasarkan hasil perhitungan dengan tiga metode analisis stabilitas lereng yang dilakukan oleh program GEOSLOOPE (SLOOPE/W) pada tubuh waduk bahwa nilai faktor keamanan yang diperoleh berbeda untuk setiap metode. Perbedaan ini disebabkan karena teori yang dipakai untuk masing-masing metode dalam mendapatkan rumus faktor keamanan tidak sama. Dengan demikian permukaan gelincir paling kritis yang dihasilkan juga berbeda untuk setiap metode. Metode Ordinary dan metode Janbu umumnya memperoleh nilai faktor keamanan lebih kecil dibandingkan dengan metode Bishop. Hal ini disebabkan karena ketiga metode tersebut berbeda dalam tinjauan analisis perhitungannya. Metode Ordinary memecahkan keseimbangan dengan mempertimbangkan momen dan mengabaikan gaya, metode Bishop memecahkan keseimbangan dengan mempertimbangkan momen dan gaya normal tetapi mengabaikan gaya geser, sedangkan metode Janbu memecahkan keseimbangan dengan mempertimbangkan gaya normal juga tidak memasukkan gaya geser. Nilai faktor keamanan yang diperoleh, bagian hilir selalu memiliki nilai faktor keamanan yang lebih kecil dibandingkan dengan nilai faktor keamanan pada bagian hulu. Hal ini dipengaruhi oleh permukaan air yang berbeda yaitu bagian hilir permukaan air lebih rendah dibanding bagian hulu dan kemiringan lereng bagian hulu lebih landai dibanding bagian hilir. Informasi permukaan gelincir yang paling kritis penting untuk diketahui dalam mendesain konstruksi permukaan bidang miring (lereng). Permukaan gelincir yang paling kritis memberitahukan sejauh mana area pergerakan tanah pada lereng yang ditinjau, dengan demikian dapat dicari alternatif untuk memperkecil permukaan gelincir supaya memperoleh desain yang aman. Penggunaan program GEO-SLOOPE (SLOOPE/W) memberikan kemudahan bagi kita dalam menemukan alternatif yang cocok, sesuai dan memenuhi faktor keamanan untuk permukaan bidang miring yang direncanakan. Kemudahan yang diberikan adalah dapat melakukan analisis dengan mudah dan cepat. Selain faktor keamanan yang minimum, program juga memberikan informasi mengenai permukaan gelincir yang paling kritis dalam bentuk gambar serta analisis terhadap setiap irisan sesuai dengan jumlah irisan yang direncanakan. Program juga menganalisis angka faktor keamanan hingga yang paling maksimum dengan tujuan memperkecil permukaan gelincir yang paling kritis. Hal ini memudahkan dalam mengambil salah satu alternatif untuk perencanaan konstruksi geoteknik terhadap lereng atau permukaan miring. Dengan kata lain informasi yang kita butuhkan terhadap analisis stabilitas lereng dengan program disajikan dengan cepat, lengkap dan akurat. Hasil perhitungan program GEO-SLOOPE (SEEP/W) untuk menganalisis seepage yang terjadi menunjukkan bahwa sebagian besar perubahan garis gradien hidrolik terjadi pada daerah disekitar zona inti (kedap air), karena zona inti mempunyai koefisien rembesan lebih kecil dari zona lain. Perubahan-perubahan pada tinggi energi antara garis-garis ekipotensial menunjukkan juga bahwa air mengalir pada dua zona yaitu zona jenuh (saturated zone)dan zona tidak jenuh (unsaturated zone). Batas antara zona jenuh dan tidak jenuh adalah pada garis freatik (phreatic line) yang ditunjukkan oleh garis berwarna biru pada gambar. Berdasarkan hasil yang diperoleh terlihat dengan jelas bahwa rembesan paling maksimum terjadi pada saat kondisi muka air banjir dibandingkan dengan kondisi muka air normal. Jadi rembesan yang terjadi sangat tergantung pada jenis dan ketebalan lapisan tanah serta perbedaan tinggi muka air bagian hulu dan bagian hilir waduk.
4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan yang telah diuraikan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Nilai parameter tanah, tinggi permukaan air dihulu waduk dan kemiringan lereng serta ketebalan lapisan tanah sangat menentukan untuk memperoleh nilai faktor keamanan kestabilan lereng dan besar debit rembesan yang terjadi. 2. Berdasarkan tiga metode analisis stabilitas lereng yang dilakukan dengan program GEO-SLOOPE (SLOOPE/W) pada tubuh waduk, nilai angka faktor keamanan yang diperoleh berbeda untuk setiap metode. Metode Ordinary dan Janbu umumnya memperoleh nilai faktor keamanan lebih kecil dibandingkan dengan metode Bishop. Hal ini disebabkan karena ketiga metode tersebut berbeda dalam tinjauan analisis perhitungan. Metode Ordinary memecahkan keseimbangan dengan mempertimbangkan momen dan mengabaikan gaya, metode Bishop memecahkan keseimbangan dengan mempertimbangkan momen dan gaya normal tetapi mengabaikan gaya geser, sedangkan metode Janbu memecahkan keseimbangan dengan mempertimbangkan gaya normal juga tidak memasukkan gaya geser. 3. Analisis kestabilan lereng pada tubuh waduk memberikan hasil nilai faktor keamanan yang diperoleh untuk semua metode > 1,2. Dengan demikian waduk dalam keadaan aman terhadap keruntuhan.
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
G - 81
Geoteknik
4.
Rembesan yang terjadi juga masih dalam kondisi aman, di mana rembesan yang terjadi masih di bawah nilai rembesan yang diizinkan. Hasil debit rembesan yang terjadi pada kondisi muka air banjir 8,464x10-8 m3/sec/m’lebar waduk dan kondisi muka air normal 7,327x10-8 m3/sec/m’lebar waduk.Dengan demikian waduk aman terhadap rembesan yang terjadi.
DAFTAR PUSTAKA Abramson, L. W., Lee, T. S., Sharma, S., and Boyce, G. M. (1995). -Slope Stability and Stabilization Methods., John Wiley & Sons, Inc, New York. Anonim, (2004), GEO-SLOPE Version 5.13 Student Edition Workbook, Geo-Slope Internasional ltd, Calgary, Alberta, Canada. Anonim, (2008), - # # ., Wahana Adya Konsultan. PT., Banda Aceh. Anonim, (2008), -Gambar Design # # ., Wahana Adya Konsultan. PT., Banda Aceh.
Das, B. M. (1993). Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknik). Penerbit Erlangga. Jakarta. Duncan, J. M., (2005), - " ""&., Jhon Wiley & Son, INC. Hardiyatmo. H. C.,(2006), ” ! !., edisi Pertama, Penerbit Gadjah Mada University. Suryolelono, K. B., (2000), Bencana Alam Tanah Longsor dalam Perspektif Ilmu Geoteknik, lib.ugm.ac.id, Yogyakarta.
Wesley, D. L. (2012). Mekanika Tanah. Penerbit Andi Yogyakarta.
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
G - 82
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
