Kementerian Energi dan Sumberdaya Mineral
Badan GeologiPusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi
Balai Penyelidikan dan Pengembangan Kebencanaan Gologi Jl. Cendana 15
Yogyakarta 55166
Phone : +62 274 514192-514180 Fax : +62 274
INDONESIA
Sistem Monitoring Gerakan Tanah
Berbasis WEB
ISI
1. PENGANTAR... 2. DATA DAN TEKNIS...
3. APLIKASI PERALATAN UNTUK GERAKAN TANAH : STUDI KASUS 4. DISKUSI
RINGKASAN
Di Indonesia hingga saat ini prediksi bencana tanah longsor hampir tidak mungkin dilakukan. Pemantauan tanah longsor secara instrumental yang rinci belum dimungkinkan karena kurangnya keahlian ilmiah ataupun anggaran yang tidak cukup untuk instrumentasi dan belum dilakukannya investigasi bawah permukaan. Selain itu, peran pemantauan sering tidak praktis, kecuali daerah yang luasannya agak sempit dengan pemeriksaan intensif untuk tujuan terbatas.
Sebuah sistem pemantauan gerakan tanah untuk memberikan informasi pergerakan tanah pada cakupan yang tidak luas selama musim hujan, sedang dikembangkan untuk daerah Jawa Barat dan Jawa Tengah. Sistem ini didasarkan pada hubungan empiris antara curah hujan, inisiasi longsor pada titik pengamatan yang rentan terhadap gerakan tanah. Untuk sementara peralatan sensor terdiri atas dua macam yaitu :
a. Ekstensometer
b. Sensor curah hujan
Pengembangan tambahan nampaknya perlu dilakukan mengingat kondisi lapangan yang sangat beragam, terbatasnya sensor baik dari jumlah ataupun teknologi dan juga kemampuan sistem akusisi yang dapat memberikan peringatan secara mandiri belum dikembangkan. Pengembangan sementara untuk sistem yang telah terpasang baru merujuk pada ( span treshold ) artinya pada nilai tertentu yang sudah ditetapkan maka secara otomatis sistem akan memberikan peringatan. Sebagai contoh untuk nilai ekstesometer dengan nilai terukur sebesar 150 Cm maka sistem akan mengirmkan signal alert dan hal tersebut juga akan dapat direspon oleh penerima di mana penerima dapat memerintahkan sistem di lapangan untuk mengaktifkan modul yang ada misal sirine.
Adapun kondisi lapangan yang memerlukan perhatian untuk dikembangkan dikarenakan sbb :
Sedikitnya paparan sinar matahari pada titik penempatan sensor/stasiun
monitoring sehingga kekurangan catu daya pada sistem pemantauan dapat terjadi terutama pada musim penghujan.
Bentangan rekahan rentan longsor yang sangat panjang ± 800M (Bale
Bidang longsor yang sangat luas (Bale agung-Grabag, Magelang-Jawa
Tengah dan Sukamakmur Bogor-Jawa Barat).
Pengalaman yang telah didapatkan di lapangan menunjukkan bahwa sensor curah hujan (tiping bucket) sering mengalami gangguan, di lain pihak data curah hujan sangat diperlukan di dalam proses penentuan bahaya dini tanah longsor. Untuk itulah diperlukan pengembangan bagaimana cara agar informasi curah hujan tetap terus terjaga dengan baik.
Monitoring penetrasi air yang menyebabkan naiknya tekanan pala pori-pori tanah dan monitoring kemiringan akibat perubahan tekanan pada lidah daerah berpotensi longsor akibat tekanan selama ini juga belum dilakukan sehingga pengembangan di masa yang akan datang perlu dipersiapkan.
Melalui teknologi WEB sistem pemantauan gerakan tanah ini dapat digunakan melalui portal http://www.badangeologiinfo.com dan merujuk informasi tanah longsor yang tidak semata hanya menyangkut data monitoring, maka pengembangan informasi berbasis data ini akan menyertakan informasi sejarah kejadian. Secara terbuka, masyarakat dapat menginformasikan kejadian tanah longsor melalui portal yang tersedia, sehingga kejadian tersebut dapat digunakan sebagai pelajaran di masa yang akan datang. Semakin banyak informasi dan data yang masuk ke dalam sistem data base, maka sistem data base dengan basis tabel seperti MySQL tentunya tidak akan cukup, mestinya mulai dari sekarang sudah difikirkan penggunaan data yang berbasis dokumen, di mana berbagai informasi dapat disimpan dan dibaca dengan cepat.
Pada tahapan sekarang ini sistem data base yang digunakan berbasis MySQL dan data base juga dapat di lakses melalui jaringan internet. Diharapkan dengan keterbukaan data base pada BADAN GEOLOGI maka data dapat dibagi ke BPBD ataupun BNPB untuk dipergunakan bersama-sama. Sistem diharapkan dapat memantau kejadian longsor dan Ini bisa digunakan sebagai prototipe untuk sistem di daerah rawan longsor lainnya.
2.
DATA DAN TEKNIS
Instrumentasi geoteknik menjadi tumpuan yang penting untuk monitoring gerakan tanah yang dapat diandalkan. Instrumentasi geoteknik dapat mengidentifikasi perubahan/evolusi mengenai geomorfologi tanah dengan tujuan-tujuan sebagai berikut :
Mengevaluasi keadaan sekarang dan ke depan mengenai kondisi stabilitas
daerah bahaya tanah longsor dalam kaitannya untuk studi dan penyebaran informasi kepada masyarakat tentang keadaan terkini daerah yang dimonitor yaitu berupa data ekstensometer dan curah hujan. Informasi yang ada merupakan bentuk / sarana untuk menciptakan sistem peringatan dini.
Sebagai sarana observasi dalam sebuah penelitian/studi. Sebuah sarana untuk mengevaluasi sebuah mitigasi bencana.
Untuk sebuah catatan bahwa data-data monitoring geoteknik tidak akan cukup untuk memberikan informasi secara menyeluruh. Catatan sejarah dan peta kejadian tanah longsor menjadi sangat penting untuk memberikan prediksi ke depan tentang potensi tanah longsor di daerah tersebut. Untuk itulah dalam rancangan database nantinya catatan-catatan sejarah tersebut menjadi isu yang penting ( termasuk peta perubahan daerah terlanda).
Pada bagian ini akan diterangkan beberapa sistem monitoring geoteknik yang akan memberikan nilai pengukuran, baik yang sudah diterapkan maupun yang belum diterapkan : a). (Tiltmeter, Ekstensometer), b). Tekanan air tanah (Piezometer), c). Geophone
A.1. Instalasi tiltmeter
Pemakaian tiltmeter untuk monitoring gerakan tanah baru dan pertama kali diterapkan di stasiun Tawangmangu, Karanganyar, Jawa tengah. Tiltmeter yang digunakan adalah type 707-A Geomechanis. Keterbatasan masukan analog pada sistem GSM data logger mungkin menjadikan type sensor ini tidak efektif. Sebagai catatan bahwa masukan data GSM Data Logger (0-5 Vdc atau 0-20mA). Sedangkan keluaran tiltmeter ± 5Vdc. Untuk mensinkronkan dua peralatan tersebut, Jewell telah mengeluarkan produk sesuai dengan input analog GSM Data logger, salah satunya adalah model 901.
Gambar 1. Pengukuran tiltmeter dipangkal lidah dan pada bidang gelincir massa gerakan tanah.
Jewell juga mengeluarkan model tilt meter untuk dipasang pada bidang gelincir massa gerakan tanah, model tersebut adalah 906 little dipper.
Gambar 3. Profile melintang tanah bergerak di desa Tengklik.
A.2. Instalasi ekstensometer
Gambar 4. Sketsa Pemasangan tiltmeter.
A.3. Instalasi curah hujan
Instalasi sensor curah hujan mempunyai kaidah, di mana jarak antara sensor dengan bangunan / pepohonan adalah dua kali tinggi bangunan/pepohonan.
Gambar 6. Kaidah pemasangan sensor curah hujan
Pengalaman dilapangan menunjukkan bahwa instalasi yang ideal seperti nampak pada gambar 6 sangat sulit dilakukan, mengingat keterbatasan lahan, teknologi dan teknik pemasangan.
Kebanyakan tanah longsor dipicu oleh curah hujan. Di dalam tanah, air menembus pori-pori tanah dan menghasilkan tekanan hidrostatik di tanah. Peningkatan tekanan pada pori pori tanah akan mengurangi perlawanan geser
(Schuster dan Wieczorek, 2002).
Melihat keadaan di lapangan memberikan inspirasi kepada kita tentang pentingnya wireless sensor. Penggunaan wireless sensor akan mempermudah di dalam mengatur lokasi penempatan sensor.
Contoh kasus di Bale Agung-Grabag Magelang di mana beberapa persoalan yang cukup komplek dapat menerapkan wireless sensor. Seperti kita ketahui bahwa retakan di desa Bale Agung mencapai panjang 800m, tentunya membutuhkan beberapa titik untuk dilakukan pemantauan. Disisi lain dari keterbatasan signal GSM, cahaya matahari, dan rimbunnya pepohonan yang mengakibatkan sensor curah hujan tidak layak ditempatkan di lokasi tersebut akan menyebabkan pemantauan tidak akan mencapai maksimal. Penggunaan wireless sensor tentunya menjadi pilihan yang sangat menguntungkan. Pemasangan sensor curah hujan dapat dilakukan sesuai dengan ketentuan yang kita inginkan (Tidak harus bersama-sama dengan sensor ekstensometer) , sebagai gambaran dapat dilihat gambar 8.
Penggunaan wireless sensor dan teknologi komunikasi yang sekelasnya seperti zigbee, WI-FI, B, bluetooth, WI MAX
B. Lokasi Stasiun Peralatan Monitoring B.1. Stasiun Bruno
Stasiun monitoring gerakan tanah ini berada di di dusun Selo-Sikleseman desa Tegalsari, Kecamatan Bruno, Kabupaten Purworejo, Jawa Tengah pada koordinat 7°32'31.60"S 109°57'20.84"T. Morfologi daerah ini merupakan perbukitan bergelombang lemah dengan kelerengan antara 250-280. Litologi penyusun
perbukitan merupakan soil dengan bedrock berupa lempung pasiran dengan ketebalan 5 meter (tersingkap) yang ditumpangi oleh soil ketebalan 25 meter.
Secara regional arah kelurusan yang ditemukan di daerah ini adalah Barat-Timur (W-E) dan arah bidang longsor ialah Utara-Selatan (N-S), dalam diagram mawar terlihat pada gambar 2.4. Secara umum daerah ini memiliki struktur geologi berupa kekar. Kekar adalah suatu rekahan pada batuan yang sisinya tidak ngalami pergerakan.
Gambar 9. Diagram mawar arah longsor berdasarkan pembentukan rekahan di daerah survei gambar kiri merupakan arah kelurusan kekar berdasarkan frekuensi rekahan, sedangkan gambar kanan meupakan arah kelurusan berdasarkan panjang rekahan. (Raditya P. dkk )
Gambar 12. Stasiun monitoring gerakan tanah (Sta. Bruno), yang terdiri dari 1 bh GSM Data logger, 2 bh Ekstensometer, 1 bh Sensor curah hujan, 2 bh Solar Panel @ 80 Watt, 1 bh Accu dan 1 bh Regulator Solar Panel.
(Foto : Sampurno – 2015) B.2. Stasiun Cimanggu
Lokasi ini berada di dusun Tlaga Luhur Desa Negara Jati, Kecamatan Cimanggu, Kabupaten Cilacap, pada koordinat 07018’22,1” S dan 108049’06,3”T elevasi 362
m. Daerah ini telah mengalami longsor pada tahun 2009.. Litologi daerah sekitar berupa soil yang cukup tebal (2-10 m) pada bagian bawahnya terdapat breksi yang sudah lapuk kua dan secara umum morfologi di daerah ini mempunyai kemiringan > 45 0.
Pada lokasi ini ditemukan bidang-bidang longsor berarah Barat-Timur tepatnya N 1100 E, rekahan-rekahan ini memiliki dimensi panjang antara 2-7
meter, dengan lebar bukaan 30-60 cm. Secara umum litologi daerah ini berupa Lempung pasiran dengan bedrock berupa tuff dan di beberapa tempat berupa breksi. Tipe longsor yang mungkin akan terjadi adalah aliran bahan rombakan, longsoran translasi dan rayapan (creeping)
Gambar 14. Stasiun monitoring gerakan tanah (Sta. Cimanggu ), yang terdiri dari 1 bh GSM Data logger, 2 bh Ekstensometer, 1 bh Sensor curah hujan, 2 bh Solar Panel @ 80 Watt, 1 bh Accu dan 1 bh Regulator Solar Panel.
(Foto : Sampurno – 2015)
B.3. Stasiun Windusari
Stasiun monitoring gerakan tanah ini berada di dusun Plalar, Desa Genito, Kecamatan Windusari, Kabupaten Magelang, Provinsi Jawa Tengah, tepatnya pada koordinat 07024’10.4”S 1100 09’16.4”T, dengan ketinggian sekitar 825m dpl
(gambar 2.6). Arah gerakan tanah N70°E dengan arah pengyebaran retakan N160°E, Secara umum morfologi sekitar lokasi bencana merupakan perbukitan agak terjal dengan kemiringan lereng antara 15 - 30°. . (Laporan singkat gerakan tanah-BADAN GEOLOGI Feb 2015)
Gambar 15. Peta lokasi stasiun Windusari
Gambar 16 Stasiun monitoring gerakan tanah (Sta. Tawangmangu ), yang terdiri dari 1 bh GSM Data logger, 2 bh Ekstensometer, 1 bh Sensor curah hujan, 2 bh Solar Panel @ 80 Watt, 1 bh Accu dan 1 bh Regulator Solar Panel.
(Foto : Miswanta – 2015) B.4. Stasiun Tawangmangu
Stasiun monitoring gerakan tanah ini berada di dusun Guyon, Desa Tengklik, Kecamatan Tawangmangu, Kabupaten Karanganyar, Provinsi Jawa Tengah, tepatnya pada koordinat 7°39'15.33"S 111° 7'43.73"T. (gambar 17).
serta kondisi geologi teknik, berupa lanau pasiran yang berupa material residual lepas-lepas dengan ketebalan lebih dari 4 M. (Damar Sasangka Adi-UGM).
Gambar 17. Peta lokasi stasiun Tawangmangu.
Gambar 18. Stasiun monitoring gerakan tanah (Sta. Tawangmangu ), yang terdiri dari 1 bh GSM Data logger, 2 bh Ekstensometer, 1 bh Sensor curah hujan, 3 bh Solar Panel @ 80 Watt, 1 bh Accu dan 3 bh Regulator Solar Panel.
(Foto : Sampurno – 2015) B.5. Stasiun Grabag
Secara umum morfologi daerah ini merupakan perbukitan agak terjal sampai terjal dengan kemiringan lereng antara 15 - >45° terutama pada tebing-tebing di perbukitan di barat laut permukiman. Ketinggian lokasi sekitar 650 meter (dpl)
Berdasarkan Peta Geologi Lembar Magelang dan Semarang, Jawa (Thaden dkk., 1996), secara regional lokasi gerakan tanah disusun oleh batuan dari Batuan Gunungapi Gilipetung (Qg) yang terdiri dari aliran lava berongga, kelabu, padat sampai berbutir halus dengan fenokris mafik kecil. Tanah pelapukan di lokasi gerakan tanah adalah pasir lempungan berwarna coklat tua sampai lanau lempungan dengan ketebalan 1.5 meter dan pada beberapa tempat mencapai lebih dari 2 m. (Laporan singkat gerakan tanah-BADAN GEOLOGI Feb 2015)
`
Gambar 20. Stasiun monitoring gerakan tanah (Sta. Grabag ), yang terdiri dari 1 bh GSM Data logger, 2 bh Ekstensometer, 1 bh Sensor curah hujan, 1 bh Solar Panel @ 80 Watt, 1 bh Accu dan 1 bh Regulator Solar Panel.
(Foto : Sampurno – 2015)
B.6. Stasiun Puspahiyang
Gambar 21. Stasiun monitoring gerakan tanah (Sta. Puspahiyang ), yang terdiri dari 1 bh GSM Data logger, 2 bh Ekstensometer, 1 bh Sensor curah hujan, 1 bh Solar Panel @ 80 Watt, 1 bh Accu dan 1 bh Regulator Solar Panel.
(Foto : Abud – 2015)
Gambar 22. Peta lokasi stasiun Puspahiyang
B.6. Stasiun Pamulihan
perbukitan dengan kemiringan 15 s.d 45 terutama pada daerah tebing di perbukitan di barat laut
Gambar 23
B.8. Stasiun Cipanas
Gambar 24
Gambar 25
Sistem informasi data monitoring gerakan tanah dapat diakses melalui WEB www.badangeologiinfo.com adapun alur data datanya dapat dilihat gambar berikut :
IP PUBLIC : 202.173.18.40 IP LOCAL : 192.168.5.121 Port 9313
Gambar 26. Komunikasi data dari perngkat lapangan hingga WEB server.
Gambar 27. Portal www.badangeologiinfo.com dimana dengan mengklik lokasi, maka data akan tertampil sesuai dengan lokasi yang dimaksud.
Gambar 28. Portal www.badangeologiinfo.com membutuhkan Ip publik untk mengakses data secara jarak jauh.
Gambar 30. Data curah hujan stasiun Bruno – Jawa Tengah yang dapat diakses melalui WEB
S
ENSOR
1. EKSTENSOMETER
Merk UNIMEASURE
Ekstensometer seri HX-P510 transduser mempunyai output tegangan dengan penyesuaian yang lebar, untuk memberikan output tegangan sebesar 0-5, 0-10 atau ± 5 VDC, ± 10 VDC. Perangkat dapat didukung dengan tegangan yang tidak teratur dalam kisaran 4,9-30 VDC. Pada posisi nol dan rentang potensiometer dengan penyesuaian yang mudah diakses. Span dapat diatur antara 80% sampai 100% dari simpangan terpanjang dari posisi nol.
Keterangan 120
Tabel 1.
Keterangan J11
Nylon Jacketed Stainless Steel . Ø 0,94 mm Wire rope tension Standar
Position the base of the rope
Keterangan NOS
Standard (increasing output as wire rope is extended)
Keterangan 1BC
INGRESS PROTECTION IP-65 (NEMA 4)
IP-65–NEMA 4 CONNECTOR 6 Pin 3102E Body Mounted Connector IP-65–NEMA 4 MATING CONNECTOR .IP-65 Mating Connector Included
IP65 : Transduser dilengkapi dengan body mount konektor dan dengan sepasang konektor..
Excitation voltage ...4,9 to 30 VDC Excitation current ...40 mA max Output impedance ...10 Ω max Output load ... 5K Ω min.
seperti yang ditunjukkan dalam diagram di atas, pin "B" dan "C" terhubung bersama-sama secara internal di transduser, sehingga baik 3-kawat atau 4 kawat sambungan ke transduser dapat dilakukan. Dengan mempergunakan obeng kecil kita dapat menyesuaikan titk nol dan rentang kontrol pada transduser. kontrol titik nol dan panjang bentangan agak saling mempengaruhi/berhubungan dan mungkin memerlukan beberapa pengulangan untuk mendapatkan titik nol dan pengaturan maksimum yang kita inginkan.
Switch ...doble sealed reed switch Sensitifity... 0,5 mm per tip
Size ...20 Cm diameter, 38 Cm High Weight ...3 Kg
Size ...20 Cm diameter, 45 Cm High Weight ...7,5 Kg
Material ...steel
3. GSM DATA LOGGER
GS828H data-logger merupakan RTU mandiri terintegrasi dengan Microcontroller 16 bit QRM dengan konsumsi daya yang rendah. Dibangun pada prosesor digital, antarmuka eksternal, watchdoc secara hardware, input digital, keluaran digital, analog input dan modul komunikasi GPRS. temperatur operasi yang luas, resistensi elektromagnetik, berbagai protokol dapat diberikan untuk desain yang handal pada aplikasi pemantauan gerakan tanah.
6 kanal analog ke digital (A/D) presisi tinggi.
10 kanal digital input atau 6 kanal digital pulse
4 kanal digital output
Peringatan kehilangan daya
Interval pengiriman yang dapat diatur ( 5 detik s.d 1 hari )
Interval pengambilan data yang dapat diatur (1 menit s.d 60 menit )
Dukungan pengiriman data melalui GPRS dan SMS sesuai jadwal
Dukungan pengiriman data melalui GPRS dan SMS ( ditriger oleh alarm / manual )
Pelaporan secara realtime melalui GPRS dan atau SMS
Setup peralatan, parameter dan status report melalui GPRS and or SMS
Penangkapan data menurut tipe jangkauan, titik awal, titik ambang batas dan level pulsa.
1 kanal RS232 untuk setup ataupun saluran data
Dukungan untuk IP dan DNS pada pengiriman melalui UDP atapun TCP
No Nama Stasiun STATUS PERALATAN Lat Long Ketinggian DUSUN DESA KECAMATAN KABUPATEN PROPINSI
1 BRUNO OK 3GTRACK 7°32'31.60"S
109°57'20.84"
T Silo Sikleseman Tegal Sari Bruno Purworejo Jawa Tengah 2 CIMANGGU OK 3GTRACK 7°18'18.36"S
108°49'15.31"
T 362 M Telaga luhur Negara jati Cimanggu Cilacap Jawa Tengah 3 WINDUSARI OK 3GTRACK 7°24'10.40"S 110° 9'16.40"T Plalar Genito Windusari Magelang Jawa Tengah 4 GRABAG1 RASPBERRY 7°23'31.56"S
110°18'17.17"
T 660 M Kupen Bale Agung Grabag Magelang Jawa Tengah 5 GRABAG2 OK RASPBERRY 7°23'31.50"S
110°18'17.37"
T 660 M Kupen Bale Agung Grabag Magelang Jawa Tengah 6 GRABAG3 OK 3GTRACK 7°23'31.49"S
110°18'17.53"
T 660 M Kupen Bale Agung Grabag Magelang Jawa Tengah 7 GRABAG4 OK RASPBERRY 660 M Kupen Bale Agung Grabag Magelang Jawa Tengah 8 KERTEK NATHAN 7°21'43.60"S
109°58'29.40"
T 1300 M Pager sampang Pager rejo Kertek Wonosobo Jawa Tengah 9 PULUS OK 3GTRACK 7°22'10.80"S 109°49'21.50"T 852 M Pulus Pulus Sukoharjo Wonosobo Jawa Tengah 10 KEJAJAR NATHAN 7°13'59.60"S
109°56'18.10"
T 1795 M Sidorejo Tieng Kejajar Wonosobo Jawa Tengah 11 GARUNG OK 3GTRACK 7°21'48.5"S 109°48'20.1"T 833 M Garon Garung lor Garung Wonosobo Jawa Tengah 12 WATUMALANG NATHAN Gelangan Pasuruhan Watumalang Wonosobo Jawa Tengah 13 TAWANGMANGU 3GTRACK 7°39'15.33"S 111° 7'43.73"T 1048 M Guyon Tengklik Tawangmangu Karanganyar Jawa Tengah 14 CIPANAS OK 3GTRACK 6°42'26.30"S
106°59'41.90"
T 1419 M
Kampung
Puncak Cilotok Cipanas Cianjur Jawa Barat 15 PADALARANG 3GTRACK 6°50'11.00"S
107°29'15.60"
T 762 M Ciraliwung Kertamulya Padalarang Bandung Barat Jawa Barat 16 PAMULIHAN OK 3GTRACK 7°24'13.50"S
107°42'32.00"
T 826 M Nagrok Pananjung Pamulihan Garut Jawa Barat 17 PUSPAHIYANG OK 3GTRACK 7°25'52.80"S
108°03'40.70"
