PENGARUH KANDUNGAN FE DAN MN
TERHADAP KINERJA SIPHON
STUDI KASUS: KARANGSAMBUNG, KEBUMEN, JAWA TENGAH
Khori Sugianti1, Arifan Jaya Syahbana1,Y. Sunarya Wibawa1, Adrin Tohari1, dan Nugroho Aji Satriyo1
1Pusat Penelitian Geoteknologi LIPI, Jl. Sangkuriang, Bandung 40135
Email: khorisugianti@gmail.com
ABSTRAK
Penelitian mengenai rekayasa hidraulika untuk kestabilan lereng telah dilakukan di daerah Karangsambung, Kebumen, Jawa Tengah. Rekayasa siphon ini merupakan langkah awal inovasi prasarana yang mampu diaplikasikan di daerah rawan longsor dengan keterbatasan teknologi tinggi. Salah satu kendala yang dihadapi adalah adanya penurunan efektifitas siphon karena adanya penyempitan diameter selang yang diduga akibat adanya kandungan Fe dan Mn yang tinggi di dalam air yang diekstraksi dari lereng. Pengujian dilakukan dengan menganalisis kandungan Fe dan Mn pada tanah menggunakan XRF dan air yang berada di area pemasangan siphon. Lokasi pengambilan sampel yang diambil adalah siphon yang mengindikasikan adanya kadar Mn tinggi (adanya lapisan hitam pada filter dan selang), serta kadar Fe tinggi (endapan kuning pada outlet siphon). Hasil pengujian tanah dan air mendukung hipotesis yang ada, yaitu penyempitan selan g diakibatkan oleh tingginya kadar Fe dan Mn dalam air yang berkorelasi dengan kandungan unsur pada tanahnya.
Kata kunci: Fe, Mn, efektifitas, siphon
ABSTRACT
Research on hydraulic engineering for slope stability has been done in the area Karangsambung, Kebumen, Central Java. Siphon is one of the engineering innovation that can be applied in areas w hich has high technological limitations. One of the obstacles faced in this research was a decrease in the effectiveness of the siphon due to the narrowing of the diameter of the hose that allegedly cau sed the content of Fe and Mn were higher in the water that is extracted from the slopes.Testing is d one by analyzing the content of Fe and Mn in soil using XRF and in water using laboratory test. Sa mpling sites were taken is a siphon that indicate high levels of Mn (presence of black coating on th e filter and hose) and high Fe content (yellow sedimentation at the outlet siphon).
The result in this research is soil and water testing results support the hypothesis, that the hose nar rowing caused by high levels of Fe and Mn in water correlated with the content of its in the soil.
PENDAHULUAN
Salah satu faktor utama penyebab reaktifasi gerakan tanah aktif yaitu kenaikan muka airtanah.
Kenaikan muka airtanah membuat kenaikan tekanan air-pori di lapisan tanah, sehingga
mengakibatkan penurunan kuat geser lapisan tanah pada zona bidang gelincir. Dengan demikian,
penurunan muka airtanah saat musim hujan dapat mengurangi potensi reaktifasi gerakan tanah aktif.
Peristiwa gerakan tanah aktif sering terjadi pada lereng landai, dimana pemotongan kaki lereng tidak
memungkinkan, maka metode sistem drainase siphon diharapkan sebagai metode penurunan muka
airtanah di dalam lereng. Sistem drainase siphon ini merupakan langkah awal inovasi prasarana yang
mampu diaplikasikan di daerah dengan keterbatasan teknologi tinggi. Gerakan tanah aktif sering
terjadi di lapisan tanah lanau lempungan dengan koefisien permeabilitas kecil, maka perlu penelitian
untuk mengetahui bagaimana kinerja dan efektifitas sistem drainase siphon untuk menurunkan muka
airtanah di lapisan tanah ini.
Gambar 1. Lokasi titik bor tangan pada pemasangan siphon di longsoran UPT BIKK-UPT Karangsambung.
Lokasi pemasangan sistem drainase siphon berada di sekitar Wisma Penosogan UPT BIKK-LIPI,
Karangsambung, Kebumen, Jawa Tengah (Gambar 1). Sistem drainase siphon berada pada lubang Keterangan: BH-01: bor tangan
BH-01 &BH-02: lokasi siphon BH-03 & BH-04 : bor tangan
bor tangan BH-01 dan BH-02. Selama pemantauan terdapat salah satu kendala yang dihadapi yaitu
adanya penurunan efektifitas kerja siphon karena adanya penyempitan diameter selang yang diduga
akibat adanya kandungan Fe dan Mn yang tinggi di dalam air yang diekstraksi dari lereng. Dalam
selang siphon yang sempat tidak berfungsi dikarenakan adanya lumpur yang menyumbat filter
(Syahbana, et al., 2014). Diduga penyempitan selang karena adanya kadar Fe dan Mn dalam air yang
menyatu dengan tanah atau lumpur. Untuk menjaga kestabilan lereng, upaya sistem drainage siphon
salah satunya harus diketahui seberapa besar ambang unsur Fe dan Mn agar kinerja siphon menjadi
efektif. Tulisan ini bertujuan mengetahui pengaruh kandungan Fe dan Mn kaitannya dengan kinerja
siphon yaitu sistem drainase siphon.
METODOLOGI
Metode penelitian yang dilakukan antara lain tinjauan pustaka, survei lapangan dengan pemboran
tangan (handauger) guna mengetahui penampang susunan stratifikasi lapisan tanah dilokasi
penelitian. Pengambilan conto air (S.06) menggunakan botol pada outlet sistem drainage siphon pada
BH-02. Selanjutnya conto air dan tanah dilakukan analisis laboratorium untuk mengetahui seberapa
besar kandungan unsur Fe dan Mn didalam tanah dan air tersebut dengan metode analisis XRF.
Sedangkan perhitungan debit untuk efisiensi kelancaran sistem dranage siphon menggunakan
persamaan Chezy dalam perhitungan debit, yaitu :
Persamaan 1 dan 2 (Syahbana, et al., 2014):
2gH
CA
Q
...Persamaan 1
i k d l 1 1 C
...Persamaan 2 dimana: Q = debit (m3/s) C = koefisien debitg = percepatan gravitasi (m/s2)
H = perbedaan elevasi hulu dan hilir (m)
λ = faktor gesekan l = panjang selang (m)
d = diameter selang (m)
ki = faktor kehilangan energi
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan penampang bor tangan seperti pada Gambar 2, menunjukkan bahwa stratifikasi lapisan
tanah penyusun lereng berupa lempung lanauan kedalaman 0 s/d 2,5 meter, penampang BH-01
nampak jejak warna kekuningan yang diduga sebagai kandungan Fe.
Gambar 2. Penampang bor tangan pada lokasi penelitian.
E
le
v
as
i
(m
)
4 3 2 0BH-01
5 1 4 3 2 0 5 1BH-02
E
le
va
si
(
m
)
Lempung lananuan, coklat keputihan, plastisitas rendah - tinggi, lapukan tuff, terdapat jejak warna kuning Lempung, abu-abu, padat, plastisitas rendah, lapukan batulempung Lempung, coklat kekuningan hingga abu-abu, plastisLempung lananuan, abu-abu kekuningan, sisipan sedikit pasir kasar-kerikil
Lempung, abu-abu, padat Lempung, coklat abu-abu, plastis, sisipan batupasir
Tabel 1. Hasil analisis sampel air dari outlet.
No. Parameter Satuan Metode pengukuran
Hasil Analisis S.06-1 S.06-2 1 Besi (Fe) mg/L Phenantroline 0.24 6.42 2 Mangan (Mn) mg/L Persulfat <0.10 0.66
Berdasarkan hasil analisis XRF terdapat kadar Fe dan Mn pada kandungan air daerah penelitian
(Tabel 1). Kode S.06-1 merupakan sampel asli dan kode S.06-2 merupakan sampel yang telah
melalui proses pelarutan endapan. Hal ini ditunjukkan bahwa terjadi peningkatan kadar Fe sebesar
6.18 dan Mn sebesar 0.56 dari sampel yang telah melalui proses pelarutan endapan dibanding sampel
asli. Berdasarkan waktu yang pada saat pemasangan sistem drainase siphon yaitu bulan ke - 3
(Agustus 2014) ketika selang siphon masih belum ada endapan, sedangkan pada bulan ke -8
(November 2014) selang siphon sudah terdapat endapan rentang waktunya sekitar 68 hari.
Gambar 3. Grafik hubungan kadar Fe dan Mn sampel tanah terhadap kedalaman
Sedangkan berdasarkan analisis XRF sampel tanah pada Gambar 3, menunjukkan grafik Mn yang
kedalaman 1 meter cukup besar sebesar 13 % ke arah semakin ke bawah menjadi mengecil sebesar
8 %. Terdapat kemungkinan unsur Fe yang berada pada kedalaman 1 meter hingga 2,5 meter terlarut
dalam airtanah kemudian terhisap siphon. Hal ini menginterpretasikan kandungan Fe dan Mn
kemungkinan besar berasal dari lapisan tanah diatas atau dipermukaan yang kemudian terlarut dalam
airtanah.
Oleh karena itu kandungan Fe dan Mn yang berada di air dapat mengendap kemudian menempel
pada dinding selang tersebut sehingga mampu mengurangi efektifitas sistem drainase siphon
(Gambar 4).
Gambar 4. Penempelan endapan yang terlarut di air pada dinding selang siphon.
Tabel 2. Hasil perhitungan parameter pada siphon
Keterangan
Parameter kekasaran panjang
saluran (m) Local loss
diameter selang awal (m) beda head (m) Siphon 1 0,009 24,485 174.77 0,004 3,144 Siphon 2 30,005 2599,94 0,008 3,134 Siphon 3 30,145 716,94 0,006 3,114
Hasil perhitungan untuk pengurangan efektifitas debit (Tabel 2 dan Gambar 5) menunjukkan bahwa
nilai kekasaran tetap, sementara diameter berkurang menunjukkan terjadi penurunan efektifitas debit
siphon secara tidak linier. Hal ini juga didukung dari Persamaan Chezzy dimana nilai diameter
mempengaruhi dua parameter, yaitu luas area selang (A) dan koefisien debit (C).
Gambar 5. Pengaruh besarnya diameter dengan efektifitas debit siphon.
Pengurangan diameter akan mempengaruhi nilai kekasaran selang, hal ini akan mengurangi
efektifitas sistem drainase siphon karena dengan meningkatnya nilai kekasaran akan memperkecil
nilai koefisien debit siphon.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perhitungan debit dengan Persamaan Chezzy menunjukkan bahwa efektifitas
sistem drainase siphon berkurang, karena meningkatnya nilai kekasaran akan memperkecil nilai
koefisien debit siphon akibat hadirnya endapan Fe dan Mn yang menempel pada selang siphon.
Kandungan unsur Fe dan Mn makin kedalam berkurang karena pengurangan debit pada selang
siphon. Untuk menjaga sistem drainage siphon berjalan baik, maka perlunya pera watan rutin dan
kualitas selang yang terhindar dari koros atau getas. Pada tulisan ini dibatasi bahwa dengan adanya
pengecilan diameter selang tidak terjadi peningkatan nilai kekasaran selang.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Ka Pusat Penelitian Geoteknologi LIPI yang telah memberikan kesempatan untuk melakukan penelitian mengenai “Pengembangan Teknologi Mitigasi Bahaya Gerakan Tanah Aktif : Perancangan Rekayasa Stabilisasi Lereng Menggunakan Sistem Drainase Siphon”. Ucapan terimakasih juga disampaikan kepada rekan-rekan peneliti dan teknisi
yang tergabung dalam tim penelitian yang telah membantu dalam proses perolehan dan pengolahan
data tulisan ini.
DAFTAR PUSTAKA
Arifan Jaya S, Adrin Tohari, Khori Sugianti, Nugroho Aji S, Sunarya Wibowo, dan Sueno
Winduhutomo, 2014. Rekayasa Hidraulika Kestabilan Lereng dengan Sistem Siphon:
Studi Kasus di Daerah Karangsambung, Jawa Tengah. Jurnal Riset Geologi dan
