Pemanfaatan Data Digital Elevation Model (DEM) Untuk Pemetaan Angka Keamanan Berdasarkan Resiko Longsor Dari Tinjauan Geoteknik Utilization of Digital Elevation Model (DEM) Data for Mapping Based on Landslide Risk to Slope Security from Geotechnical Reexamination
SKRIPSI Disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun oleh:
NYCO MAULANA WICAKSONO NIM I1114066
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
i
PERSEMBAHAN
Dengan segala Rahmat dan karunia Allah SWT, Skripsi ini dapat terselesaikan dan akhirnya dengan segala ungkapan terima kasih kupersembahkan kepada:
1. Orang Tua ku, Ibu dan Bapak yang setiap saat mendoakan anaknya lahir batin agar sekolahnya lancar dan sukses. 2. Keluarga besarku, yang telah memberikan support dan motivasi. 3. Dosen Pembimbing Skripsi, R. Harya Dananjaya H. I. ST. M.Eng dan Dr. Niken Silmi S. ST. MT. yang telah memberikan bimbingan dan tambahan ilmu bagi penulis. 4. Meilani Adriyati, yang telah menjadi partner terbaik dalam penyusunan skripsi ini. 5. Teman-teman dekatku, yang telah memberikan semangat, motivasi, candaan, dll yang tak bisa disebutkan satu-persatu 6. Teman-teman mahasiswa S1 Transfer Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret angkatan 2014. 7. Dan tidak lupa kepada seluruh pihak yang saya kenal yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah memberikan bantuan dan dukungan semangat yang luar biasa.
iv
ABSTRAK
Nyco Maulana Wicaksono, 2016, Pemanfaatan Data Digital Elevation Model (DEM) untuk Pemetaan Angka Keamanan Berdasarkan Resiko Longsor dari Tinjauan Geoteknik, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Kondisi topografi Kabupaten Karanganyar yang berbukit memiliki rata-rata ketinggian 511 M Dpl, mengakibatkan wilayah ini memiliki lokasi rawan longsor cukup tinggi. Tanah longsor terjadi disebabkan adanya gaya gravitasi yang bekerja pada suatu massa (tanah dan batuan). Semakin besar kemiringan, akan semakin besar kemungkinan terjadinya gerakan massa. Penelitian ini dilakukan di lereng Bukit Ganoman, Kecamatan Matesih, Kabupaten Karanganayar. Hasil pengujian tanah dan variasi geometri lereng digunakan untuk analisis stabilitas lereng dengan menggunakan Software Geo Slope. Analisis statistik dengan konsep interval kepercayaan digunakan untuk mendapatkan nilai Safety Factor (SF) pada setiap tingkat keyakinan. Dalam pembuatan peta, digunakan data ASTER GDEM Kabupaten Karanganyar, yang dibuat menjadi peta kontur menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG). Nilai SF dari hasil analisis statistik diplotkan ke dalam peta kemiringan lereng, sehingga hasilnya berupa peta SF. Hasil pemetaan Safety Factor (SF) menunjukkan bahwa, semakin tinggi tingkat keyakinannya semakin kecil nilai SF. Sebaliknya, ketika semakin rendah tingkat keyakinannya maka semakin besar nilai SF. Pada klasterisasi resiko longsor, klaster yang dibentuk oleh tingkat keyakinan 95%, 90%, 85%, dan 80% tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. Kata kunci: Lereng, Safety Factor, Tingkat Keyakinan, Peta
ABSTRACT v
Nyco Maulana Wicaksono, 2016, Utilization Data Digital Elevation Model (DEM) for mapping landslide Risk Score Based Security of Geotechnical Revexamination, Thesis, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of March Surakarta. The topography of the hilly Karanganyar district has an average height of 511 meter above sea, so that region has many high landslide-prone locations. Landslides occurred due to the force of gravity acting on a mass (soil and rock). The greater the slope, the greater the likelihood of a mass movement. This research was conducted on the slopes of Mount Ganoman, District Matesih, Karanganayar District. The results of soil testing and variation of slope geometry are used for slope stability analysis using Software Geo Slope. Statistical analysis of the concept of the confidence interval is used to get the value of Safety Factor (SF) at any level of confidence. In making the map, ASTER GDEM data of Karanganyar district, are used made into a contour map using Geographic Information System (GIS). SF value of a statistical analysis of the results are plotted on the maps, so the result is a map of SF. The results of Safety Factor (SF) mapping showed that, the higher confidence level smaller SF was obtained. Otherwise, when the lower confidence level, the greater of SF was obtained. At the risk of landslides clustering, cluster formed by a confidence level of 95%, 90%, 85%, and 80% did not show a significant difference. Keywords: Slope, Safety Factor, Confidence Level, Map
vi
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik. Skripsi dengan judul “Pemanfaatan Data Digital Elevation Model (DEM) untuk Pemetaan Angka Keamanan Berdasarkan Resiko Longsor dari Tinjauan Geoteknik” ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Proses penyusunan Skripsi ini tidak bisa lepas dari bantuan berbagai pihak sehingga pada kesempatan ini penyusun menyampaikan terima kasih kepada:
1.
Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2.
R. Harya Dananjaya H. I. ST, M.Eng. selaku Pembimbing Skripsi I
3.
Dr. Niken Silmi Surjandari, ST. MT. selaku Pembimbing Skripsi II.
4.
Ir. Noegroho Djarwanti. MT. selaku Penguji I.
5.
Yusep Muslih Purwana. ST. MT. PhD. selaku Penguji II.
6.
Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Transfer non-regular angkatan 2014.
7.
Semua pihak yang telah membantu penyusunan Skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan keterbatasan ilmu dalam penyusunan Skripsi ini. Oleh karena itu, penulis berharap dengan kekurangan dan keterbatasan tersebut, Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta,
Juli 2016
Nyco Maulana W
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................
iii
PERSEMBAHAN ...........................................................................................
iv
ABSTRAK ......................................................................................................
v
ABSTRACT ......................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................
vii
DAFTAR ISI ..................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
xi
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
xii
DAFTAR NOTASI .........................................................................................
xiii
DAFTAR ISTILAH ........................................................................................
xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang ..................................................................................
1
1.2.
Rumusan Masalah .............................................................................
3
1.3.
Batasan Masalah ...............................................................................
3
1.4.
Tujuan Penelitian ..............................................................................
4
1.5.
Manfaat Penelitian ............................................................................
4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1.
Tinjauan Pustaka ...............................................................................
5
2.2.
Landasan Teori ..................................................................................
8
2.2.1. Tanah .....................................................................................
8
2.2.2. Lereng ...................................................................................
8
2.2.3. Kelongsoran Lereng ...............................................................
8
2.2.4. Analisis Stabilitas Lereng .....................................................
10
2.2.5. Metode Morgenstern-Price ...................................................
10
Statistik dan Probabilitas ...................................................................
12
2.3.
viii
2.3.1. Populasi
dan
Sampel
13............................................................................................ Persentil .................................................................................
14
2.3.2. Distribusi Normal ..................................................................
13
2.3.3. Interval Kepercayaan (Confidence Interval) .........................
14
2.3.4. Jenis - Jenis Pendugaan Interval ...........................................
14
2.3.4.1. Pendugaan Parameter dengan Sampel Besar (n > 30) 14 2.3.4.2. Pendugaan Parameter dengan Sampel Kecil (n < 30)
2.4.
15
2.3.5. Interval Kepercayaan dengan Pengujian Sampel Satu Pihak
15
Sistem Informasi Geografis (SIG) ....................................................
16
2.4.1. Digital Elevation Model (DEM).............................................
16
2.4.2. ASTER GDEM .......................................................................
18
2.4.3. Analisis Kemiringan Lereng .................................................
19
BAB IIIMETODE PENELITIAN 3.1.
Lokasi Penelitian ...............................................................................
21
3.2.
Alat Bantu Penelitian ........................................................................
21
3.3.
Pengumpulan Data ............................................................................
23
3.3.1. Data Primer ..........................................................................
23
3.3.2. Data Sekunder .......................................................................
24
Analisis Data .....................................................................................
24
3.4.1. Pengukuran Kemiringan Lereng ...........................................
24
3.4.2. Analisis Stabilitas Lereng .....................................................
25
3.3.2. Analisis Statistik ...................................................................
26
Pembuatan Peta .................................................................................
27
3.5.1. Peta Kemiringan Lereng .......................................................
27
3.5.2. Peta Safety Factor (SF) .........................................................
27
Diagram Alir Tahapan Penelitian .....................................................
27
3.4.
3.5.
3.6.
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1.
Kondisi Umum Lokasi ......................................................................
29
4.1.1. Letak Geografis .....................................................................
29
ix
4.1.2. Luas Wilayah ........................................................................
29
4.1.3. Topografi dan Geologi ..........................................................
30
4.1.4. Curah Hujan ..........................................................................
30
4.2.
Analisis Data Primer .........................................................................
30
4.3.
Analisis Data Sekunder .....................................................................
31
4.4.
Pengukuran Kemiringan Lereng .......................................................
34
4.5.
Analisis Stabilitas Lereng .................................................................
36
4.6.
Analisis Statistik ...............................................................................
37
4.6.1. Perhitungan Nilai Rata - Rata ( ̅ ) .........................................
38
4.6.2. Perhitungan Standar Deviasi (σ) ...........................................
38
4.6.3. Perhitungan Interval Kepercayaan (CI) ................................
39
Pembuatan Peta .................................................................................
41
4.7.1. Peta Kemiringan Lereng .......................................................
41
4.7.2. Peta Safety Factor (SF) .........................................................
43
4.7.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.
Kesimpulan ......................................................................................
48
5.2.
Saran .................................................................................................
48
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
50
LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Keruntuhan Lereng di Bukit Ganoman, Desa Koripan ...........
2
Gambar 2.1. Kelongsoran Lereng ................................................................
9
Gambar 2.2. Gaya yang Bekerja pada Irisan Metode Morgenstern-Price ...
11
Gambar 2.3. Kurva Distribusi Normal .........................................................
13
Gambar 2.4. Perbedaan DSM dan DTM .......................................................
17
Gambar 2.5. Data ASTER GDEM Kabupaten Karanganyar ........................
18
Gambar 3.1. Lokasi Penelitian .....................................................................
22
Gambar 3.2. Pengambilan Sampel Tanah ....................................................
23
Gambar 3.3. Lokasi Pengambilan Sampel Tanah ........................................
24
Gambar 3.4. Tampilan Grid 1 × 1 cm ..........................................................
25
Gambar 3.5. Diagram Alir Penelitian ...........................................................
28
Gambar 4.1. Data ASTER GDEM Kabupaten Karanganyar ........................
32
Gambar 4.2. Peta Kontur Bukit Ganoman ...................................................
33
Gambar 4.3. Peta Kontur dengan Grid 1 × 1 cm ..........................................
35
Gambar 4.4. Pemodelan Lereng dengan Kemiringan (β) 13,26° .................
36
Gambar 4.5. Analisis Stabilitas Lereng pada Kemiringan (β) 13,26° ..........
37
Gambar 4.6. Distribusi pada Tingkat Keyakinan 95% .................................
39
Gambar 4.7. Hubungan Kemiringan Lereng dengan Safety Factor (SF) ....
41
Gambar 4.8. Peta Kemiringan Lereng Bukit Ganoman ...............................
42
Gambar 4.9. Peta Safety Factor (SF) pada Tingkat Keyakinan 95% ...........
44
Gambar 4.10. Lokasi Terjadinya Keruntuhan Lereng ....................................
45
Gambar 4.11. Lokasi Keruntuhan Lereng Berdasarkan Peta SF pada Tingkat Keyakinan 95% ..........................................................
xi
46
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Beberapa Penelitian Mengenai Pemetaan Angka Keamanan ...
7
Tabel 2.2.
Hubungan Faktor Keamanan dan Kejadian Longsor ...............
10
Tabel 2.3.
Tabel Klasifikasi Kemiringan Lereng .....................................
20
Tabel 3.1.
Contoh Rekapitulasi Nilai Safety factor (SF) ..........................
26
Tabel 4.1.
Hasil Pengujian Indeks Properties ...........................................
31
Tabel 4.2.
Hasil Pengujian Direct Shear ..................................................
31
Tabel 4.3.
Rekapitulasi Nilai Safety Factor (SF) .....................................
37
Tabel 4.4.
Rekapitulasi Rata-Rata Nilai Safety Factor (SF) ....................
38
Tabel 4.5.
Rekapitulasi Nilai Standar Deviasi ..........................................
38
Tabel 4.6.
Nilai t-tabel ..............................................................................
39
Tabel 4.7.
Rekapitulasi Nilai Interval Kepercayaan (CI) .........................
40
xii
DAFTAR NOTASI
γb
Berat isi tanah
wn
Kadar air
Gs
Berat jenis tanah
c
Nilai kohesi tanah
φ
Sudut gesek tanah
Sr
Derajat kejenuhan tanah
β
Sudut kemiringan lereng
b
Lebar lereng
h
Tinggi lereng
x
Jumlah garis kontur dalam satu kotak
p
Panjang garis diagonal pada satu kotak
Δh
Interval kontur
SF
Nilai angka keamanan
CI
Interval kepercayaan
α
Taraf signifikansi / tingkat kesalahan
n
Jumlah data
̅
Rata-rata sampel
μ
Rata-rata populasi
σ
Standar deviasi
df
Derajat kebebasan
t
Nilai distribusi t dari tabel
xiii
DAFTAR ISTILAH
ASTER GDEM
Perekaman satelit TERRA (satelit NASA – Jepang), yang menghasilkan data DEM bentuk raster. Mencakup seluruh muka bumi dengan resolusi horizontal 30 × 30 meter.
DEM
Data digital yang menggambarkan geometri dari bentuk permukaan bumi atau bagiannya.
Direct Shear
Pengujian laboratorium mekanika tanah yang digunakan untuk menentukan kekuatan geser dari tanah.
DSM
Data digital model elevasi yang menampilkan ketinggian penutup lahan, seperti ketinggian pohon, bangunan, dan objek apapun yang ada diatas tanah.
DTM
Data digital model elevasi yang menampilkan ketinggian permukaan tanah (tidak termasuk penutup lahan), seperti sungai, jalur pegunungan, dll.
Indeks Properties
Pengujian laboratorium mekanika tanah yang digunakan untuk menentukan sifat-sifat tanah yang mengindikasikan jenis dan kondisi tanah.
Interval Kepercayaan Metode
statistik
yang
biasanya
digunakan
untuk
menggambarkan tingkat presisi dan ketidakpastian yang berhubungan dengan metode penarikan sampel tertentu. Hasil pendugaan interval ini memberikan nilai parameter dalam suatu interval dan bukan nilai tunggal. Geo Slope
Produk perangkat lunak untuk menghitung faktor keamanan tanah dan kemiringan batuan.
Entry Exit
Metode pemodelan Geo Slope untuk menentukan daerah dimana tempat busur lingkaran masuk (entry area) dan dimana tempat busur lingkaran keluar (exit area).
xiv
SIG
Sistem komputer yang memiliki kemampuan untuk membangun, menyimpan, mengelola dan menampilkan informasi bereferensi geografis.
xv
