UJI MODEL PERKUATAN LERENG JALAN TIPE GEO-ROOT DENGAN MEDIA TANAM AKAR WANGI
The Test of Road Sloping Reinforcement Model of Geo Root Column Type with Akar Wangi Plant
ABRAHAM STEVEN BONAY P2302213011
PROGRAM PASCASARJANA
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR
2018
LEMBAR PENGESAHAN
UJI MODEL PERKUATAN LERENG JALAN TIPE GEO-ROOT DENGAN MEDIA TANAM AKAR WANGI
Disusun dan diajukan oleh :
ABRAHAM STEVEN BONAY P2302213011
Menyetujui : Tanggal 25 April 2018
Komisi Penasihat
Mengetahui :
Ketua Program Studi S2 Teknik Sipil Prof. Dr. Ir. H. Lawalenna Samang, MS., MEng
Ketua
Dr. Eng Tri Harianto, ST. MT.
Sekretaris
Dr. Eng. Ir. Farouk Maricar, MT.
PERNYATAAN KEASLIAN TESIS
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Abraham Steven Bonay
Nomor Mahasiswa : P2302213011 Program Studi : Teknik Sipil
Konsentrasi : Sistem Transportasi
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang saya tulis ini benar- benar merupakan hasil karya saya sendiri, bukan merupakan pengambilalihan tulisan atau pemikiran orang lain. Apabila di kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan bahwa sebagian atau keseluruhan tesis ini hasil karya orang lain, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan tersebut.
Makassar, 2018 Yang menyatakan,
Abraham Steven Bonay
PRAKATA
Puji syukur yang sangat besar dan ungkapan terima kasih yang tak terhingga kepada Tuhan Yesus Kristus yang karena kemurahannya sehingga saya dapat meyelesaikan tesis ini.
Sumber pemikiran yang mendasari penulisan tesis ini adalah banyaknya pembangunan jalan di Provinsi Papua dengan cara memotong lereng gunung sehingga mengakibatkan adanya longsoran pada badan jalan tersebut. Saya berkeinginan menangani permasalahan longsoran pada lereng jalan dengan cara yang efektif dan efisien serta ramah lingkungan maka lahirlah pemikiran menggunakan tanaman akar wangi sebagai penanganan lereng jalan secara vegetatif, ramah lingkungan juga efisien serta efektif. Penelitian dilakukan melalui pengujian eksperimental di laboratorium serta hasil yang di dapat dimodelkan dengan softwere Plaxis.
diharapkan hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi pembangunan jalan di Provinsi Papua Papua serta merupakan sumbangsi pemikiran perkembangan teknologi perkuatan lereng jalan secara vegetatif.
Banyak kendala yang di hadapi oleh saya dalam rangka penyusunan tesis ini, berkat bantuan berbagai pihak maka tesis ini dapat selesai. Dalam kesempatan ini saya dengan tulus menyampaikan terima kasih yang sangat kepada bapak Prof. Dr. Ir. Lawalenna Samang, MS., M.Eng.
sebagai Ketua Komisi Penasihat yang sangat baik dan sabar dalam menuntun saya untuk menyelesaikan tesis ini beliau sangat luar biasa saya mendokan yang terbaik untuk beliau beserta keluarga, berikut kepada
bapak Dr. Eng. Tri Harianto, ST., MT yang sudah membimbing dan meluangkan waktu saya ucapkan terima kasih yang sebesar besarnya dan medoakan yang tebaik buat beliau dan keluarga. Tidak lupa kepada bapak Dr. Eng. Ir. Farouk Maricar, MT ketua program studi S2 tekni sipil yang dengan kemurahan hati membantu saya selama pengurusan perpanjangan studi S2 dan berbagai hal dijurusan sipil saya juga mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya dan mendoakan yang terbaik untuk keluarga beliau serta karir beliau kedepan.
Yang berikutnya kepada kedua orang tua saya yang sangat saya cintai bapa Y G Bonay dan mama E Rumbiak yang selalu menanyakan kapan selesai S2 ? terima kasih karena selalu peduli dan mengingatkan untuk meyelesaikan tesis ini, Tuhan Yesus Memberkati Kalian dimasa tua, memberikan umur panjang dan terima kasih yang sangat besar untuk semuanya selama ini.
Buat saudara, keluarga, hamba Tuhan, persekutuan doa, teman teman di kampus Universitas Hassanudin dan semua pihak yang tidak dapat di sebut satu persatu yang sudah membantu dalam penulisan tesis ini baik dalam doa, juga secara langsung dan tidak langsung saya mengucapkan banyak terima kasih kepada kalian semuanya Tuhan Yesus memberkati.
Dan yang sangat special dan istimewa yaitu untuk Isriku, mama tercinta Anderfina J Karma/Bonay, kedua anak tersayang Johanis Jayden Bonay dan Stevira Alisha Bonay, terima kasih papa ucapkan dan papa sangat bersyukur mempunyai kalian yang selalu ada dan mama yang selalu
mengingatkan. Terima kasih dan papa saying kalian mama, JJ dan Epira.
Tuhan Yesus memberkati.
Saya juga menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari kesempurnaan,oleh karena itu sangat diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan tesis ini. Semoga tesis ini dapat bermanfaat dan digunakan untuk pengembangan wawasan serta peningkatan ilmu pengetahuan bagi kita semua termasuk penelitian lebih lanjut.
Makassar, April 2018
Abraham Steven Bonay
1.247). 9,96% (1,134 menjadi
9,96% (1,134 becomes 1,247).
DAFTAR ISI
halaman
LEMBAR PENGAJUAN LEMBAR PENGESAHAN
i ii
PERNYATAAN KEASLIAN TESIS iii
PRAKATA iv
ABSTRAK vii
ABSTRACK viii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR TABEL xi
DAFTAR GAMBAR xii
I. PENDAHULUAN 1
A. Latar Belakang 1
B. Rumusan Masalah 4
C. Tujuan Penelitian 5
D. Batasan Masalah 6
E. Sistematika Penulisan 6
II. TINJAUAN PUSTAKA 7
A. Konsepsi Lereng dan Longsoran 7
B. Faktor Penyebab Instabilitas Lereng C. Prinsip Proteksi dan Perkuatan Lereng
14 15
D. Tanah dan Kompos Sebagai Media Tanam 35
E. Asesment Parameter Desain Perkuatan Lereng 37 F. Stabilitas Lereng penerapan Numerik
G. Penelitian Terdahulu
41 47
III. METODE PENELITIAN 51
A. Lokasi dan Waktu Penelitian 51
B. Rancangan dan Metode Penelitian 51
C. Analisa Data 57
D. Bagan Alir penelitian 60
E. Definisi Operasional Variabel Penelitian 62
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 65
A. Karakteristik Tanah Media Tanam 65
B. Kuat Tekan Tanah Berkompos Perkuatan Geo-Root Akar wangi
74
C. Tingkat Stabilitas Lereng Perkuatan Geo-Root Akar Wangi
82
V. KESIMPULAN 93
A. Saran 93
B. Kesimpulan 94
Daftar Pustaka 95
DAFTAR TABEL
Nomor halaman
1. Laju kecepatan gerakan tanah (Hansen, 1984) 13 2. Dampak fisik umum vegetasi pada kestabilan lereng 20 3. Pembatasan sudut kemiringan lereng pada penanaman
vegetasi 20
4. Matriks variasi tanaman dan media tanam 56
5. Jumlah sampel uji tekan bebas 56
6. Rekapitulasi hasil pemeriksaan karakteristik tanah asli 65 7. Nilai Kuat Tekan Tanah Tanpa Tanaman Akar Wangi 69
8. Klasifikasi Berdasarkan AASHTO 71
9. Klasifikasi Berdasarkan USCS 73
10. Perkembangan pertumbuhan akar tanaman akar wangi
1 rumpun, 3 rumpun dan 6 rumpun dengan tanah asli 74 11. Perkembangan pertumbuhan akar tanaman akar wangi
1 rumpun, 3 rumpun dan 6 rumpun dengan kompos 10% 75 12. Perkembangan pertumbuhan akar tanaman akar wangi
1 rumpun, 3 rumpun dan 6 rumpun dengan kompos 20% 75 13. Nilai Kuat Tekan (qu) dan Modulus Elastisitas (E) 78 14. Lapisan Tanah Sebelum Adanya Perkuatan Tanaman Akar
Wangi 83
15. Lapisan Tanah Setelah Adanya Perkuatan Tanaman Akar
Wangi 84
16. Sitem Density, Sitem Diameter, Moment of Inersia, Modulus
of Elasticity, (Dunn,1996) 89
17. Kondisi Lereng Berdasarkan Nilai Safety Factor 89
DAFTAR GAMBAR
Nomor halaman
1. Klasifikasi longsoran oleh Stewart Sharpe (1938, dalam
Hansen, 1984) 8
2. Klasifikasi longsoran (landslide) oleh Coates (dalam
Hansen, 1984) 9
3. Klasifikasi longsoran (landslide) oleh Varnes (1978, dalam M.J. Hansen, 1984) yang digunakan oleh Higway Reseach Board Landslide Comitte (1978, dalam
Pangular & Sudarsono 1986). 10 4. Penempatan bahan konstruksi pada perkuatan lereng 16 5. Aplikasi penempatan bahan konstruksi pada perkuatan
lereng 18
6. Aplikasi stabilitas lereng vegetative 21 7. Vetiver membentuk penyaring-alami yang tebal dan efektif 27
8. akar Vetiver menahan dinding dam ini, melindunginya dari
tersapu banjir 28
9. Model hidrolis rendaman melalui tanaman pagar vetiver 29
10. Unconfined compression test 40
11. Tipe keruntuhan lereng (R.F.Craig, 2004) 44
12. Penyelesaiaan Eksak – integral 45 13. kiri : Jendela utama dari program Masukan (modus
masukan geometri), Kanan : Jendela Pengaturan global
(lembar-tab Proyek) 58
14. Kiri : Jendela utama dari proses Perhitungan Kanan : Lembar
-tab Parameter dari jendela Perhitungan 59 15. Contoh out put gambar bidang longsor program plaxis 59
16. Toolbar dalam jendela utama pada program Kurva 60
17. Ilustrasi lereng yang akan ditangani 60
18. Bagan alir rancangan penelitian 61
19. Grafik analisa butiran tanah 67
20. Grafik hubungan kadar air dan berat isi kering tanah asli 68 21. Hubungan tegangan regangan tanpa tanaman akar wangi 69 22. Pengujian uct tanah asli 70 23. Perkembangan pertumbuhan akar tanaman akar wangi
1 rumpun, 3 rumpun dan 6 rumpun dengan tanah asli 77 24. Perkembangan pertumbuhan akar tanaman akar wangi
1 rumpun, 3 rumpun dan 6 rumpun dengan tanah + 10%
kompos 77
25. Perkembangan pertumbuhan akar tanaman akar wangi 1 rumpun, 3 rumpun dan 6 rumpun dengan tanah + 20%
kompos 77
26. Perubahan Nilai Kuat Tekan (%) akar wangi umur 28 hari 79 27. Hubungan nilai kuat tekan bebas, tanpa kompos 80 28. Hubungan nilai kuat tekan bebas, komposisi Kompos 10% 80 29. Hubungan nilai kuat tekan bebas, komposisi Kompos 20% 80
30. Hubungan modulus elastisitas – kompos 1 rumpun 81 31. Hubungan modulus elastisitas – kompos 3 rumpun 82
32. Hubungan modulus elastisitas – kompos 6 rumpun 83
33. Pemodelan lereng jalan 85
34. Sketsa Lapisan Tanah Asli (Tanpa Perkuatan) 86
35. Hasil running program plaxis 87
36. Pola pergerakan tanah tanpa perkuatan dan nilai safety factor
dari hasil plaxis 88
37. Sketsa lapisan tanah dengan tanaman akar wangi 90
38. Hasil running program plaxis 91
39. Pola Pergerakan tanah dengan perkuatan akar wangi dan
nilai safety factor dari hasil plaxis 92
A. Latar Belakang
Pembangunan ruas jalan Kanggime – Bogonuk di Kabupaten Tolikara dibuka pada lereng bukit sepanjang pegunungan di kawasan tersebut. Bukaan lereng jalan pada kemiringan tertentu sepanjang kawasan perbukitan atau pegunungan bogonuk sampai di kampung Bogonuk sejauh 5 kilometer. Pada bukaan jalan Kanggime – Bogonuk ini pada badan jalan di beberapa STA tertentu terlihat adanya longsoran atau patahan pada area jalan yang baru dibuka di karenakan air tanah dan juga erosi pada saat hujan turun sehingga sangat rawan karena mudah terjadi longsoran disebabkan erosi alur permukaan lereng yang dipotong.
Lereng pada ruas jalan pada ruas jalan Kanggime – Bogonuk adalah lereng dengan tanah yang mudah longsong karena di daerah ini merupakan daerah yang dingin dan curah hujan yang tinggi sehingga sangat mudah terjadi longsoran tanah. Usaha yang sudah dilakukan saat ini yaitu menggali saluran di sepanjang kiri jalan ini, tetapi di karena penglupasan jalan yang cukup luas dan tingginya erosi serta kurangnnya daya dukung tanah maka sangat mudah sekali terjadi longsoran di area sepanjang jalan Kanggime - Bogonuk.
Erosi sebenarnya merupakan proses alami yang mudah dikenali, namun di kebanyakan tempat kejadian ini diperparah oleh aktivitas manusia dalam tata guna lahan yang buruk, penggundulan hutan, kegiatan pertambangan, perkebunan dan perladangan, kegiatan konstruksi/pembangunan yang tidak tertata dengan baik dan pembangunan jalan. Permukaan lereng jalan yang dibiarkan terbuka dari pengaruh luar (dalam hal ini curah hujan), akan berakibat rawan erosi. Apalagi bila kemiringan lereng tersebut curam, karena derajat kemiringan lereng merupakan salah satu faktor penyebab terjadinya erosi.
Erosi pada lereng jalan dapat merusak Daerah Manfaat Jalan, akibatnya akan mempersingkat umur rencana jalan yang telah ditetapkan.
Untuk itu diperlukan suatu pemecahan dalam penanganan erosi permukaan lereng jalan tersebut.
Erosi permukaan lereng jalan dapat ditangani melalui berbagai metoda, salah satu metoda adalah dengan memanfaatkan media tanaman.
Tanaman dapat berpengaruh baik untuk mengurangi erosi permukaan lereng, karena butir-butir hujan yang jatuh dapat diperlemah melalui daun tanaman. Penanganan erosi permukaan lereng dengan menggunakan media tanaman dapat memanfaatkan sumber daya manusia dan sumber daya alam yang dimiliki, sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan dan taraf hidup masyarakat.
Beberapa tumbuhan memiliki kegunaan yang beraneka ragam, ramah lingkungan, efektif dan mudah dipelihara seperti rumput Vetiver.
Beberapa jenis tanaman yang telah dikenal dan didayagunakan secara diam-diam selama berabad abad telah dengan cepat diperkenalkan dan digunakan secara mendunia dalam 20 tahun terakhir sebagaimana rumput Vetiver. Hanya sedikit tumbuhan yang diidolakan sebagai Rumput Ajaib yang mampu menciptakan tembok hidup, lajur penyaring hidup, dan penguatan ‘paku hidup’.
The Vetiver System (VS), sistem Vetiver, tergantung pada tanaman tropis yang unik, Rumput Vetiver - Vetiveria zizanioides, yang baru baru ini diklasifikasikan sebagai Chrysopogon zizanioides. Tumbuhan ini dapat ditanam di iklim dan tanah yang sangat berbeda-beda, dan jika ditanam dengan benar mampu hidup di iklim tropis, semi tropis, dan Mediterranean.
Rumput ini mempunyai karakteristik yang benar-benar unik sebagai sebuah spesies tunggal. Rumput Vetiver, ketika ditanam sebagai pagar dalam bentuk tanaman pagar sempit swalestari, menunjukkan ciri khas khusus yang penting dalam berbagai penerapan Sistem Vetiver. Spesies Chrysopogon zizanioides, yang telah direkomendasikan selama hampir 100
tahun untuk aplikasi VS berasal dari India selatan, adalah steril, tidak menyerang tanaman lain, dan harus dikembangbiakkan melalui penanaman rumpun. Umumnya penggandaan tanaman secara cabutan lebih disukai. Tingkat perkembangannya bermacam macam tetapi umumnya, di kebun pembibitan sekitar 1:30 sesudah 3 bulan. Rumpun
dibagi dalam slip yang masing-masing terdiri dari 3 anakan, dan biasanya ditanam dengan jarak 15cm pada kontur agar ketika sudah tumbuh tinggi menciptakan rentangan rumput kuat yang berfungsi sebagai penyangga, menyebarkan air kebawah, dan penyaring bagi sedimen. Pagar yang bagus akan mengurangi erosi hujan sebanyak 70% dan sedimen sebanyak 90%.
Tanaman pagarnya akan bertahan tetapi sedimen yang menyebar pelan- pelan akan membentuk teras yang kuat dengan perlindungan Vetiver.
Ini adalah teknologi yang murah dan lebih memanfaatkan pekerja dengan sedikit teknologi, dengan manfaat besar yaitu: rasio biaya. Ketika digunakan untuk perlindungan pekerjaan sipil biayanya sekitar 1/20 dari sistem dan desain rancang bangun tradisional.
Bertitik tolak pada permasalahan diatas dan perkembangan tanaman vegetative system vetiver sebagai penutup lereng untuk mencegah erosi permukaan dan longsoran dangkal maka peneliti ingin melakukan penelitian uji model media tanam dan tanaman vetiver sebagai perkuatan tanah. Peneliti melakukan penelitian ini dengan judul “UJI MODEL PERKUATAN LERENG JALAN TIPE KOLOM GEO-ROOT DENGAN TANAMAN AKAR WANGI”.
B. RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan di atas, maka dirumuskan beberapa masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana karakteristik tanah lempung berkompos sebagai media tanam akar wangi ?
2. Bagaimana perilaku kuat tekan tanah berkompos dengan perkuatan geo-root akar wangi ?
3. Bagaimana tingkat stabilitas model lereng jalan dengan kolom tanah perkuatan geo-root - akar wangi ?
C. TUJUAN PENELITIAN
Pada dasarnya tujuan penulisan ini adalah menguji Perilaku tanah lempung berkompos tipe geo-root terhadap stabilitas lereng sebagai berikut :
1. Menguji karakteristik tanah lempung berkompos sebagai media tanam akar wangi.
2. Menguji perilaku kuat tekan tanah berkompos dengan perkuatan geo-root akar wangi.
3. Menganalisis tingkat stabilitas model lereng jalan dengan kolom tanah perkuatan geo-root - akar wangi.
D. BATASAN MASALAH
Agar penelitian ini memiliki bentuk, arah dan fokus yang jelas maka penelitian dibatasi pada hal-hal sebagai berikut :
1. Penelitian yang diusulkan berbentuk eksperimen murni di laboratorium.
2. Penelitian ini diarahkan pada uji model tipe kolom geo-root – akar wangi sebagai perkuatan lereng.
3. Dalam melakukan pengujian tanah digunakan metode ASTM dan AASTHO.
4. Analisis uji model menggunakan program plaxis.
E. SISTEMATIKA PENULISAN
Penulisan tesis ini disusun dalam bentuk per bab yang berisi ringkasan secara umum berdasarkan sistematika penulisan berikut ini.
BAB I PENDAHULUAN, berisi tentang uraian latar belakang masalah, maksud dan tujuan penulisan, ruang lingkup penelitian dan batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA, berisi teori-teori yang digunakan sebagai landasan atau acuan penelitian.
BAB III METODE PENELITIAN, membahas mengenai tahapan, persiapan alat dan bahan, cara penelitian serta uraian tentang pelaksanaan penelitian.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN, merupakan bab yang menganalisa dan membahas hasil penelitian yang diperoleh dari percobaan laboratorium.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN, bab ini merupakan kesimpulan setelah melakukan analisa dan pembahasan serta berisikan saran-saran yang didasarkan pada hasil penelitian.
A. Konsepsi Lereng dan Longsoran
Lereng adalah suatu permukaan tanah yang miring dan membentuk sudut tertentu terhadap suatu bidang horisontal dan tidak terlindungi (Das 1985). Lereng yang ada secara umum dibagi menjadi dua kategori lereng tanah, yaitu lereng alami dan lereng buatan. Lereng alami terbentuk secara alamiah yang biasanya terdapat di daerah perbukitan. Sedangkan lereng buatan terbentuk oleh manusia biasanya untuk keperluan konstruksi, seperti tanggul sungai, bendungan tanah, tanggul untuk badan jalan kereta api. Lereng alami maupun buatan masih dibagi lagi dalam dua jenis yaitu :
a) lereng dengan panjang tak hingga (infinite slopes), b) lereng dengan panjang hingga (finite slopes).
Keruntuhan pada lereng bisa terjadi akibat gaya dorong yang timbul karena beban pada tanah. Lereng secara alami memiliki kekuatan geser tanah dan akar tumbuhan yang digunakan sebagai gaya penahan. Apabila gaya penahan lebih kecil dibandingkan gaya pendorong maka akan timbul keruntuhan pada lereng.
1. Longsoran dan pengelompokannya
Longsoran (landslide) adalah luncuran atau gelinciran (sliding) atau
jatuhan (falling) dari massa batuan/tanah atau campuran keduanya (Sharpe,1938 dalam Hansen, 1984). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1: Klasifikasi longsoran oleh Stewart Sharpe (1938, dalam Hansen, 1984)
Secara sederhana, Coates (1977, dalam Hansen, 1984) membagi longsoran menjadi luncuran atau gelinciran (slide), aliran (flow) dan jatuhan (fall). Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 2. Sedangkan Varnes (1978, dalam Hansen, 1984) membagi longsoran (landslide) menjadi: jatuhan (fall), jungkiran (topple), luncuran (slide) dan nendatan (slump), aliran (flow), gerak bentang lateral (lateral spread) dan gerakan
majemuk (complex movement). Untuk lebih jelasnya klasifikasi tersebut disampaikan pada gambar 3.
Gambar 2: Klasifikasi longsoran (landslide) oleh Coates (dalam Hansen, 1984)
Pada umumnya klasifikasi para peneliti di atas berdasarkan kepada jenis gerakan dan materialnya. Klasifikasi yang diberikan oleh HWRBLC, Highway Research Board Landslide Committe (1978), mengacu kepada
Varnes (1978) seperti diberikan pada gambar 3 yang berdasarkan kepada:
a) material yang nampak,
b) kecepatan perpindahan material yang bergerak, c) susunan massa yang berpindah,
d) jenis material dan gerakannya.
Gambar 3: Klasifikasi longsoran (landslide) oleh Varnes (1978, dalam M.J.
Hansen, 1984) yang digunakan oleh Higway Reseach Board Landslide Comitte (1978, dalam Pangular & Sudarsono 1986).
Berdasarkan definisi dan klasifikasi longsoran (Varnes, 1978), maka disimpulkan bahwa gerakan tanah (mass movement) adalah gerakan perpindahan atau gerakan lereng dari bagian atas atau perpindahan massa tanah maupun batu pada arah tegak, mendatar atau miring dari kedudukan semula. Longsoran (landslide) merupakan bagian dari gerakan tanah, jenisnya terdiri atas jatuhan (fall), jungkiran (topple), luncuran (slide), nendatan (slump), aliran (flow), gerak horisontal atau
bentangan lateral (lateral spread), rayapan (creep) dan longsoran majemuk.
Untuk membedakan longsoran, landslide, yang mengandung pengertian luas, maka istilah slides digunakan kepada longsoran gelinciran yang terdiri atas luncuran atau slide (longsoran gelinciran translasional) dan nendatan atau slump (longsoran gelinciran rotasional).
Berbagai jenis longsoran (landslide) dalam beberapa klasifikasi di atas dapat dijelaskan sebagai berikut :
a) Jatuhan (fall) adalah jatuhan atau massa batuan bergerak melalui udara, termasuk gerak jatuh bebas, meloncat dan penggelindingan bongkah batu dan bahan rombakan tanpa banyak bersinggungan satu dengan yang lain. Termasuk jenis gerakan ini adalah runtuhan (urug, lawina, avalanche) batu, bahan rombakan maupun tanah.
b) Longsoran – longsoran gelinciran (slides) adalah gerakan yang disebabkan oleh keruntuhan melalui satu atau beberapa bidang yang dapat diamati ataupun diduga. Slides dibagi lagi menjadi dua jenis. Disebut luncuran (slide) bila dipengaruhi gerak translasional dan susunan materialnya yang banyak berubah. Bila longsoran gelinciran dengan susunan materialnya tidak banyak berubah dan umumnya dipengaruhi gerak rotasional, maka disebut nendatan (slump). Termasuk longsoran gelinciran adalah : luncuran bongkah tanah maupun bahan rombakan, dan nendatan tanah.
c) Aliran (flow) adalah gerakan yang dipengaruhi oleh jumlah kandungan atau kadar air tanah yang terjadi pada material tak terkonsolidasi. Bidang longsor antara material yang bergerak umumnya tidak dapat dikenali. Termasuk dalam jenis gerakan aliran kering adalah sandrun (larian pasir), aliran fragmen batu, aliran loess. Sedangkan jenis gerakan aliran basah adalah aliran pasir – lanau, aliran tanah cepat, aliran tanah lambat, aliran lumpur, dan aliran bahan rombakan.
d) Longsoran majemuk (complex landslide) adalah gabungan dari dua atau tiga jenis gerakan di atas. Pada umumnya longsoran majemuk terjadi di alam, tetapi biasanya ada salah satu jenis gerakan yang menonjol atau lebih dominan. Menurut Pastuto & Soldati (1997), longsoran majemuk diantaranya adalah bentangan lateral batuan, tanah maupun bahan rombakan.
e) Rayapan (creep) adalah gerakan yang dapat dibedakan dalam hal kecepatan gerakannya yang secara alami biasanya lambat (Zaruba
& Mencl, 1969; Hansen, 1984). Untuk membedakan longsoran dan rayapan, maka kecepatan gerakan tanah perlu diketahui untuk lebih jelas lihat tabel 2.4. Rayapan (creep) dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: rayapan musiman yang dipengaruhi iklim, rayapan bersinambungan yang dipengaruhi kuat geser dari material, dan rayapan melaju yang berhubungan dengan keruntuhan lereng atau perpindahan massa lainnya (Hansen, 1984).
Tabel 1: Laju kecepatan gerakan tanah (Hansen, 1984)
KECEPATAN KETERANGAN
> 3 meter/detik Ekstrim sangat cepat 0.3 meter/detik s.d. 0.3meter/menit Sangat cepat
0.3 meter/detik s.d. 1.5 meter/hari cepat 1.5 meter/hari s.d. 1.5 meter/bulan Sedang 1.5 meter/bulan s.d 1.5 meter/tahun Lambat 0.06 meter/tahun s.d. 1.5 meter/tahun Sangat lambat
< 0.06 meter/tahun Ekstrim sangat lambat
f) Gerak horisontal / bentangan lateral (lateral spread), merupakan jenis longsoran yang dipengaruhi oleh pergerakan bentangan material batuan secara horisontal. Biasanya berasosiasi dengan jungkiran, jatuhan batuan, nendatan dan luncuran lumpur sehingga biasa dimasukkan dalam kategori complex landslide – longsoran majemuk (Pastuto & Soldati, 1997). Pada bentangan lateral tanah maupun bahan rombakan, biasanya berasosiasi dengan nendatan, luncuran atau aliran yang berkembang selama maupun setelah longsor terjadi. Material yang terlibat antara lain lempung (jenis quick clay) atau pasir yang mengalami luncuran akibat gempa
(Buma & Van Asch, 1997).
g) Pada longsoran tipe translasional maupun rotasional, ada batas antara massa yang bergerak dan yang diam (disebut bidang gelincir), kedalaman batas tersebut dari permukaan tanah sangat penting bagi deskripsi longsoran.
B. Faktor Penyebab Instabilitas Lereng
Longsornya suatu lereng bisa disebabkan oleh faktor internal lereng maupun faktor eksternal lereng, antara lain: terjadinya gempa, curah hujan yang tinggi (iklim), vegetasi, morfologi, batuan/tanah maupun situasi setempat (Anwar dan Kesumadharma, 1991; Hirnawan, 1994), tingkat kelembaban tanah (moisture), adanya rembesan dan aktifitas geologi seperti patahan (terutama yang masih aktif), rekahan dan liniasi (Sukandar,1991 dalam Z. Zulfandi). Proses eksternal penyebab longsor yang dikelompokkan oleh Brunsden (1993, dalam Dikau et.al., 1996) diantaranya adalah :
a) pelapukan (fisika, kimia dan biologi), b) erosi,
c) penurunan tanah (ground subsidence), d) deposisi (fluvial, glasial dan gerakan tanah), e) getaran dan aktivitas seismik,
f) jatuhan tepra, g) perubahan rejim air.
Pada beberapa kasus longsor, hujan sering sebagai pemicu karena hujan meningkatkan kadar air tanah yang menyebabkan kondisi fisik/mekanik material tubuh lereng berubah. Kenaikan kadar air akan memperlemah sifat fisik-mekanik tanah dan menurunkan Faktor Kemanan lereng (Brunsden & Prior, 1984; Bowles, 1989; Hirnawan & Zakaria, 1991).
Penyebab lain dari kejadian longsor adalah gangguan-gangguan internal,
yaitu yang terjadi dalam tubuh lereng sendiri terutama karena ikut sertanya peranan air dalam tubuh lereng. Kondisi ini tak lepas dari pengaruh luar, yaitu iklim yang diwakili oleh curah hujan. Jumlah air yang meningkat dicirikan oleh peningkatan kadar air tanah, derajat kejenuhan, atau muka air tanah. Kenaikan air tanah akan menurunkan sifat fisik dan mekanik tanah dan meningkatkan tekanan pori (𝜇) yang berarti memperkecil ketahananan geser dari massa lereng. Debit air tanah juga membesar dan erosi di bawah permukaan meningkat. Akibatnya lebih banyak fraksi halus (lanau) dari masa tanah yang dihanyutkan, lebih jauh ketahanan massa tanah akan menurun (Bell, 1984, dalam Hirnawan, 1993).
C. Prinsip Proteksi dan Perkuatan Lereng
Perkuatan Lereng adalah suatu bentuk bangunan konstruksi non struktrural dan atau tanaman yang digunakan untuk melindungi permukaan lereng galian atau timbunan akibat erosi tanah karena air dan angin. Tetapi, perkuatan lereng tidak difungsikan untuk menahan beban.
Perkuatan lereng dengan tanaman mempunyai beberapa fungsi dan manfaat, antara lain: Melindungi lapisan permukaan lereng terhadap pengaruh erosi dan gangguan lain dari luar, Menambah kestabilan lereng, Menambah estetika, dan Tidak berfungsi sebagai penahan beban.
(Spesifikasi Perkuatan Tebing, Dirjen Bina Marga 1991)
Untuk melakukan pekerjaan stabilisasi lereng dapat dipergunakan beberapa jenis perkuatan lereng diantaranya :
1. Stabilitas lereng dengan bahan konstruksi
Yang dimaksud dengan bahan konstruksi adalah semua material keras dan tidak lapuk oleh pengaruh cuaca serta lingkungan dalam waktu yang lama, antara lain : Beton (blok beton) Batu (batukali, batu marmer), Batu bata, Shotcrete, Rock Mass Bonding, Rock Bolting, Drainage, Dowels, Tied-Back Walls, Resloping, PUR Injection, Soil Nailing, Woven Wire mesh, Rock Sheds, Buttresses, Shot-in-place Buttress, Retaining Walls, Scaling, Triming, dan lain sebagainya. Beberapa contoh cara penempatan bahan konstruksi pada perkuatan lereng.
Gambar 4: Penempatan bahan konstruksi pada perkuatan lereng
Shotcrete
Drainage
Soil Nailing
Woven Wire mesh
Triming
Gambar 5: Aplikasi penempatan bahan konstruksi pada perkuatan lereng.
2. Stabilisasi lereng dengan vegetatif
Vegetasi sudah digunakan sebagai alat bioteknologi alami untuk memperbaiki tanah, mengendalikan erosi dan menstabilkan lereng selama berabad-abad, dan semakin popular penggunaanya di beberapa puluh tahun belakangan. Hal ini dikarenakan sekarang lebih banyak informasi tentang vegetasi tersedia untuk para insinyur, dan sebagian dikarenakan biayanya yang rendah dan efektifitas dari pendekatan teknik “lembut” yang ramah lingkungan tersebut.
Dengan dampak dari beberapa faktor disebutkan diatas, lereng akan menjadi tidak stabil dikarenakan: 1. erosi permukaan atau “sheet erosion”; dan 2. Kelemahan struktur internal. Erosi permukaan ketika tidak dikendalikan sering menyebabkan erosi anak sungai dan parit yang, seiring waktu, akan melabilkan lereng; lemahnya struktur akan menyebabkan pergerakan massal atau longsoran. Karena erosi permukaan dapat menyebabkan longsor, perlindungan terhadap permukaan lereng harus sungguh dipertimbangkan sebagai penguatan
struktur., tetapi cara ini sering terlupakan. Melindungi permukaan lereng adalah pencegahan yang efektif, ekonomis, dan penting. Pada banyak kasus, penerapan langkah pencegahan akan memastikan lereng tetap stabil, dan selalu lebih murah dari perbaikan.
Tutup perlindungan vegetatif yang disediakan oleh penyemaian rumput, pembibitan hidro atau hydro-mulching biasanya cukup efektif melawan erosi permukaan dan erosi dari arus kecil, dan tumbuhan berakar dalam seperti pohon dan semak dapat menguatkan struktur tanah. Tetapi, pada lereng baru, lapisan permukaan sering tidak terkonsolidasi dengan baik, jadi bahkan lereng yang ditanami vegetatif dengan benar tetap tidak bisa mencegah erosi anak sungai dan parit.
Pohon berakar dalam tumbuh perlahan dan seringkali sulit ditanam pada tanah yang tidak ramah. Dalam hal ini, para insinyur menyesalkan ketidakefisienan dari tutup vegetatif dan membangun perbaikan struktural langsung setelah konstruksi. Pendeknya, perlindungan permukaan lereng dengan rumput lokal dan pohon tidak dapat, pada banyak kasus, menjamin kestabilan yang diperlukan. Pro, kontra dan keterbatasan penanam vegetasi pada lereng.
Tabel 2: Dampak fisik umum vegetasi pada kestabilan lereng
Dampak Ciri fisik
Manfaat
Penguatan akar, lengkungan tanah, penopangan, angkuran, penaangkapan, batuan yang menggelinding oleh pohon
Aerasi akar, distribusi dan morfologi;
Kekuatan tarik akar; pemberian jarak, diameter dan penanaman pohon, ketebalan dan kemiringan strata hasil;
sifat kekuatan geser tanah Berkurangnya kelembapan tanah
oleh serapan akar dan transpirasi
Kelembapan tanah; level air tanah;
Tekanan pori/pengisapan tanah Intersepsi curah hujan oleh
dedaunan, termasuk kehilangan dalam penguapan
Curah hujan bersih pada lereng
Meningkatkan ketahanan hidolik di irigasi kanal dan parit
Manning's coefficient
Kerugian
Terganjalnya akar dari baruan dekat permukaan dan batuan besar dan tumbang ketika angin topan
Rasio area akar, distribusi dan morfologi
Terbebaninya lereng oleh pohon besar (berat) (terkadang
bermanfaat, tergantung keadaan di lapangan)
Berat rata-rata vegetasi
Beban angin Rancangan kecepatan angin selama
waktu yang ditentukan; tinggi pohon dewasa rata-rata untuk kelompok pohon Mempertahankan kapasitas
infiltrasi
Variasi kelembapan tanah dengan kedalaman
Tabel 3: Pembatasan sudut kemiringan lereng pada penanaman vegetasi Sudut
kemiringan (derajat)
Jenis tumbuhan
Rumput Semak/Pohon
0 - 30 Tingkat kesulitan rendah; bisa dilakukan dengan teknik penanaman rutin
Tingkat kesulitan rendah; bisa dilakukan dengan teknik penanaman rutin
Sudut kemiringan
(derajat)
Jenis tumbuhan
Rumput Semak/Pohon
30 - 45
Semakin sulit untuk menanaman rizoma atau perumputan; penerapan rutin hidro-seeding
semakin sulit untuk penanaman
> 45 Diperlukan pertimbangan khusus
penanaman harus secara umum pada potongan tanah tertentu
Gambar 6: Aplikasi stabilitas lereng vegetative a. Stabilitas Lereng Perkuatan Akar Wangi
Akar Wangi atau Sistem Vetiver (VS), yang berdasarkan penerapan rumput Vetiver (Vetiveria zizanioides L Nash, sekarang diklasifikasikan
kembali sebagai Chrysopogon zizanioides L Roberty), pertama kali dikembangkan oleh Bank Dunia untuk konservasi tanah dan air di India pada pertengahan tahun 1980. Meskipun penerapannya masih memegang peranan penting dalam pengaturan tanah pertanian, penelitian dan pengembangan (R&D) yang dilaksanakan 20 tahun terakhir jelas-jelas menunjukkan, karena adanya ciri-ciri yang mengagumkan dari rumput Vetiver, VS sekarang digunakan sebagai teknik bioteknologi untuk stabilisasi lereng curam, pembuangan limbah cair, fitoremediasi dari tanah dan air yang terkontaminasi, dan tujuan perlindungan lingkungan yang lain.
Nama latin rumput vetiver yaitu Vetiveria zizanioides STAPF atau disebut juga Andropogon zizanioides URBAN atau A. muricatus RETZ atau A. squarrosus LINN. Jenis rumput ini mempunyai nama berbeda untuk daerah-daerah di wawasan Nusantara, seperti : DI Gayo : useur; di Manado : akar babau; di Timor : akar banda; di daerah Sunda : Janur, Narawasatu, usar; di Jawa : Larasetu, Larawastu, Rarawestu; di Madura : Karabistu; di Bali : Anggarawastu, Padang babad sanur; di Gorontalo : Tahele; di Makasar : Narawasatu, sare ambong; di Bugis : Nawarasatu, sere bandong; di Ternate : Gara ma kusu batawi; di Tidore : Bara ma kusu batai; di Halmahera utara : Ruju-ruju; di Halmahera selatan : Babuwa mendi (weda)
Vetiver, yang di Indonesia dikenal sebagai akar wangi (Vetiveria zizanioides), adalah sejenis rumput-rumputan berukuran besar yang
memiliki banyak keistimewaan. Di Indonesia rumput ajaib ini baru dimanfaatkan sebagai penghasil minyak atsiri melalui ekstraksi akar wangi, tetapi di mancanegara vetiver banyak dimanfaatkan untuk berbagai keperluan ekologis dan fitoremediasi (memperbaiki lingkungan dengan menggunakan tanaman) lahan dan air, seperti rehabilitasi lahan bekas pertambangan, pencegah erosi lereng, penahan abrasi pantai dan stabilisasi tebing melalui teknologi yang disebut Vetiver Grass Technology (VGT) atau Vetiver System (VS), sebuah teknologi yang sudah dikembangkan selama lebih dari 200 tahun di India.
Vetiver System adalah sebuah teknologi sederhana yang berbiaya
murah dengan memanfaatkan tanaman vetiver hidup untuk konservasi tanah dan air serta perlindungan lingkungan. VS sangat praktis, tidak mahal, mudah dipelihara, dan sangat efektif dalam mengontrol erosi dan sedimentasi tanah, konservasi air, serta stabilisasi dan rehabilitasi lahan.
Vetiver juga mudah dikendalikan karena tidak menghasilkan bunga dan biji yang dapat cepat menyebar liar seperti alang-alang atau rerumputan lainnya.
Keistimewaan vetiver sebagai tanaman ekologis disebabkan oleh sistem perakarannya yang unik. Tanaman ini memiliki akar serabut yang masuk sangat jauh ke dalam tanah (saat ini rekor akar vetiver terpanjang adalah 5.2 meter yang ditemukan di Doi Tung, Thailand).
Akar vetiver diketahui mampu menembus lapisan setebal 15 cm yang sangat keras. Di lereng-lereng yang keras dan berbatu, ujung-ujung
akar vetiver mampu masuk menembus dan menjadi semacam jangkar yang kuat. Cara kerja akar ini seperti besi kolom yang masuk ke dalam menembus lapisan tekstur tanah dan pada saat yang sama menahan partikel-partikel tanah dengan akar serabutnya.
Keajaiban vetiver lainnya adalah daya adaptasi pertumbuhannya yang sangat luas.
1) Apa yang akar wangi lakukan dan bagaimana cara kerjanya?
VS adalah cara konservasi tanah dan air, kendali sedimen, stabilisasi tanah dan rehabilitasi serta fitoremediasi yang sangat sederhana, praktis, mudah pelaksanaannya, dan sangat efektif.
Karena vegetatif, VS tentu saja ramah lingkungan.
Ketika ditanam pada satu deretan, tumbuhan Vetiver akan membentuk tanaman pagar yang sangat efektif untuk memperlambat dan menyebarkan limpasan air, mengurangi erosi tanah, mempertahankan kelembaban tanah dan memerangkap sedimen serta zat-zat kimia pertanian. Meskipun tanaman pagar manapun bias melakukannya, rumput Vetiver, karena keajaibannya dan ciri morfologis dan fisiologis uniknya, sebagaimana disebutkan dibawah, bisa melakukannya dengan lebih baik dibanding sistem lain yang telah diuji coba.
Selebihnya, akar Vetiver yang sangat dalam dan masif mengikat tanah dan pada saat yang sama membuatnya sangat sulit untuk dihanyutkan oleh arus yang sangat deras. Akarnya yang dalam sekali
dan cepat tumbuh juga membuat Vetiver sangat toleran terhadap kekeringan dan sangat cocok untuk stabilisasi lereng curam.
2) Karakteristik akar wangi sesuai untuk stabilisasi lereng
Atribut Vetiver yang unik telah diteliti, diuji, dan dikembangkan di daerah tropis, karenanya dapat dipastikan Vetiver sangat efektif sebagai alat bio-teknologi.
a) Meskipun secara teknis Vetiver adalah rumput, namun Vetiver digunakan dalam aplikasi menstabilkan lahan lebih baik daripada pohon atau semak . Karena Akar Vetiver, per unit area, lebih dalam dan kuat dibanding akar pohon.
b) Sistem akar Vetiver yang sangat dalam dan terstruktur dengan baik dapat mencapai sampai dua atau tiga meter (enam sampai sembilan kaki) di tahun pertama. Pada lereng timbunan tanah, banyak percobaan menunjukkan rumput ini dapat mencapai 3.6 meter (12 kaki) dalam 12 bulan. (harap dicatat bahwa Vetiver tidak menembus dalam sampai ke dalam permukaan air bawah tanah.
Karenanya di area dengan level air tanah yang tinggi, sistem akarnya tidak akan sepanjang di tanah kering). Sistem akar Vetiver yang ekstensif dan tebal mengikat tanah sehingga sulit untuk tersapu, dan Vetiver sangat toleran terhadap kekeringan.
c) Sekuat atau lebih kuat dari spesies kayu keras, akar Vetiver memiliki daya tarik yang sangat tinggi yang terbukti positif untuk penguatan lereng curam.
d) Akar Vetiver dapat menembus tanah padat seperti tanah padas keras dan tanah lempung gumpal yang umumnya ada di tanah tropis, yang menyediakan penahan yang baik untuk tanah timbunan dan permukaan.
e) Ketika ditanam merapat, tumbuhan Vetiver membentuk pagar padat yang mengurangi kecepatan arus, mengalihkan limpasan air, menciptakan penyaring yang sangat efektif yang mengendalikan erosi. Tanaman pagar mengurangi arus dan menyebarkannya, memberi waktu bagi air untuk meresap ke dalam tanah.
f) Sebagai penyaring yang sangat efektif, pagar Vetiver membantu mengurangi kekeruhan akibat limpasan air. Karena akar baru berkembang dari tunas yang terkubur oleh sedimen yang terperangkap, Vetiver akan terus tumbuh ketika level tanah naik.
Teras akan terbentuk pada tanah tanaman pagar, dan sediman sebaiknya tidak dipindahkan. Sedimen yang subur biasanya berisi bibit tanaman lokal yang membantu pertumbuhannya kembali.
g) Vetiver toleran terhadap iklim ekstrim dan lingkungan yang beragam, termasuk kekeringan berkepanjangan, banjir dan perendaman, dan suhu yang ekstrim dari -14oC sampai 55oC (7o F sampai 131oF) (Truong et al, 1996)
h) Rumput ini tumbuh lagi dengan cepat sesudah kekeringan, beku, asin dan keadaan tanah lain yang berbeda ketika suhu-suhu ekstrim tadi berlalu.
i) Vetiver menunjukkan toleransi tinggi terhadap keasaman tanah, salinitas, sodisitas dan kondisi asam sulfat (Le van Du and Truong, 2003).
Vetiver sangat efektif ketika ditanam berdekatan pada baris di kontur lereng. Garis kontur Vetiver dapat menstabilkan lereng alami, potongan lereng dan tanggul isian. Sistem akarnya yang kaku dan dalam membantu menstabilkan struktur lereng sementara tunas-tunasnya memencarkan limpasan, mengurangi erosi, dan menjebak sedimen agar spesies lokal tumbuh.
Gambar 7: Vetiver membentuk penyaring-alami yang tebal dan efektif
Hengchaovanich (1998) juga mengamati bahwa Vetiver dapat tumbuh secara vertikal pada lereng yang lebih curam dari 150% (~56o).
Pertumbuhannya yang cepat dan penguatannya yang luar biasa menjadikannya tumbuhan yang bagus untuk stabilisasi lereng dibanding tumbuhan lain. Ciri kecil lain yang membedakannya dari tumbuhan akar lainnya adalah kemampuannya menembus tanah. Kekuatannya mampu
menembus tanah yang sulit, lapisan keras tanah, dan permukaan berbatu dengan titik-titik lemah. Bahkan Vetiver mampu menembus aspal jalan.
Gambar 8: akar Vetiver menahan dinding dam ini, melindunginya dari tersapu banjir
3) Karakteristik hidrolis
Ketika ditanam berbaris, tanaman Vetiver membentuk pagar tebal;
batangnya yang kaku memungkinkan pagar semak ini berdiri setidaknya 0.6-0.8m (2-2.6’), membentuk dinding hidup untuk memperlambat dan menyebarkan limpasan air.Jika ditanam dengan benar, pagar ini merupakan struktur yang sangat efektif yang menyebar dan mengalihkan limpasan air ke area yang stabil atau got pembuangan.
Uji coba saluran air dilakukan di University of Southern Queensland untuk mempelajari desain dan penggabungan pagar Vetiver kedalam rancang penanaman jalur untuk mitigasi banjir membuktikan adanya karakteristik hidrolis Vetiver dibawah arus dalam. Gambar 9. Tanaman pagar dengan baik mengurangi arus banjir dan gerakan tanah yang terbatas; strip yang kosong mengalami sangat sedikit erosi, dan sorgum muda benar-benar terlindungi dari kerusakan banjir ((Dalton etal, 1996).
Gambar 9: Model hidrolis rendaman melalui tanaman pagar Vetiver Dimana:
q = volume unit per lebar y = kedalaman arus y1 = kedalaman hulu So = kemiringan tanah
Sf = energi lereng NF = jumlah Froude dari arus 4) Tekanan pori air
Vegetasi pada lereng meningkatkan perembesan air. Telah dikawatirkan bahwa kelebihan air akan meningkatkan tekanan pori air di tanah dan menyebabkan ketidakstabilan lereng. Tetapi, pengamatan di lapangan sebenarnya menunjukkan perbaikan. Pertama, ditanam di garis kontur atau garis yang dimodifikasi yang menangkap dan menyebarkan limpasan air pada lereng, sistem akar Vetiver yang ekstensif dan menyebar mendistribusikan kelebihan air lebih rata dan bertahap serta membantu mencegah pengumpulan air di satu tempat.
Kedua, peningkatan perembesan yang mungkin terjadi diimbangi dengan penipisan air tanah yang bertahap dan lebih tinggi yang dilakukan
oleh rumput. Penelitian pada kompetisi kelembaban tanah pada tanaman di Australia (Dalton et al, 1996) menunjukkan bahwa, pada keadaan curah hujan rendah, pengurangan air tersebut akan mengurangi kelembaban tanah sampai 1.5m (4.5’) pada tanaman pagar. Hal ini akan meningkatkan rembesan air di zona tersebut, menyebabkan pengurangan limpasan air dan tingkat erosi. Dari sudut pandang geoteknik, keadaan ini membantu mempertahankan kestabilan lereng. Pada lereng dengan kecuraman (30- 60o), jarak antar baris pada 1m (3’) VI (Vertical Interval) sangatlah dekat.
Karenanya, berkurangnya kelembapan akan lebih meningkatkan proses stabilisasi lereng. Meski demikian, untuk mengurangi dampak yang bisa merusak ini, sebagai tindakan pencegahan, pagar Vetiver dapat ditanam pada kecuraman 0.5% sebagaimana di kontur terasering untuk menyalurkan sisa air kedalam drainase (Hengchaovanich, 1998).
b. Penerapan VS dalam mitigasi bencana alam dan perlindungan infrastruktur
Karena karakteristiknya yang unik Vetiver umumnya berguna dalam mengendalikan erosi pada lereng akibat kerukan maupun urukan dan pada lereng yang terkait dengan konstruksi jalan, dan khususnya efektif untuk tanah yang mudah terkikis dan rapuh, seperti tanah sodik, berasam, dan mengandung asam sulfat., Penanaman Vetiver telah sangat efektif untuk pengendalian erosi atau stabilisasi dibawah ini:
a) Stabilisasi lereng sepanjang jalan raya dan rel kereta api. Sangat efektif di sepanjang jalan pedesaan di pegunungan, dimana
masyarakat mengalami kekurangan dana untuk stabilisasi lereng dan di tempat dimana konstruksi jalan sering diperlukan.
b) Stabilisasi tanggul dan dinding/tembok bendungan, pengurangan erosi kanal, erosi tepian sungai dan pantai, dan perlindungan struktur keras (seperti talud batuan, dinding penahan beton, bronjong dsb.)
c) Lereng diatas katub dan outlet gorong gorong (gorong-gorong, penopang)
d) Pemisah antara struktur semen dan batuan dan permukaan tanah yang mudah terkikis
e) Sebagai penyaring untuk memerangkap sedimen pada katup gorong-gorong
f) Untuk mengurangi energi pada outlet gorong gorong.
g) Untuk menstabilkan erosi bagian atas parit, ketika pagar Vetiver ditanam di garis kontur diatas parit.
h) Untuk menghilangkan erosi yang disebabkan oleh ombak, dengan menanam beberapa baris Vetiver pada batas atas air pasang di tembok penahan dam pertanian yang besar atau di tepian sungai i) Pada penanaman hutan, Vetiver digunakan untuk menstabilkan
bahu jalan pada lereng curam dan parit (jalur penebangan) yang dibuat untuk panen berikutnya.
Karena karakteristiknya yang unik, Vetiver dengan efektif mengendalikan bencana air seperti banjir, erosi tepian pantai dan sungai,
erosi dam dan tanggul/pematang, dan ketidakstabilan lain. Juga melindungi jembatan, penopang gorong-gorong dan penghubung antara beton/struktur batuan dan tanah. Vetiver khususnya efektif di wilayah dimana tanah timbunan tanggul mudah terkikis dan tidak padat, seperti tanah sodik, alkalin, dan asam (termasuk asam sulfat).
c. Kelebihan dan kekurangan sistem vetiver 1) Kelebihan:
a) Kelebihan utama VS dibanding tindakan teknik lain adalah biayanya yang murah dan umurnya yang panjang. Untuk stabilisasi lereng di Cina, contohnya, penghematan mencapai 85-90% (Xie, 1997 dan Xia et al, 1999). Di Australia, biaya yang dihemat dengan VS dibanding metode teknis lain berkisar antara 64% sampai 72%, tergantung metode yang digunakan (Braken and Truong 2001).
Singkatnya, biaya maksimumnya hanya 30% dari biaya tindakan tradisional. Selain itu biaya pemeliharaan tahunan berkurang secara signifikan ketika tanaman pagar Vetiver telah tumbuh.
b) Dibandingkan bio-teknologi yang lain, VS selain alami juga merupakan cara yang ramah lingkungan untuk mengendalikan erosi dan menstabilisasikan lahan yang
‘melembutkan’ tindakan teknis konvensional yang keras seperti beton dan struktur batu. Hal ini utamanya penting di
daerah urban dan wilayah semi pedalaman dimana orang- orang lokal tidak menyukai pembangunan prasarana “keras”
c) Biaya perawatan jangka panjangnya rendah. Tidak seperti struktur teknik kovensional, teknologi hijau jadi lebih baik ketika vegetatif penutup tumbuh. VS memerlukan rencana perawatan yang matang pada saat dua tahun pertama; tetapi ketika sudah tumbuh, pada hakekatnya sudah tidak diperlukan perawatan. Karenanya, penggunaan Vetiver khususnya sesuai untuk area terpencil dimana biaya perawatan mahal dan sulit.
d) Vetiver sangat efektif pada tanah yang tidak subur dan mudah terkena erosi serta di tanah yang tidak padat.
e) VS khususnya sesuai untuk daerah dengan biaya pekerja yang murah.
f) Pagar Vetiver adalah alami dan merupakan bio teknologi yang lembut, alternative yang ramah lingkungan dibanding struktur yang kasar atau keras.
2) Kekurangan:
a) Kekurangan utama VS adalah ketidaktoleranan Vetiver terhadap peneduh, khususnya pada saat pertumbuhan.
Peneduhan sebagian memperlambat pertumbuhannya;
peneduhan yang banyak bisa membunuhnya dalam jangka panjang dengan mengurangi kemampuannya untuk bersaing
dengan spesies yang toleran terhadap keteduhan. Tetapi kelemahan ini bisa jadi menguntungkan dalam keadaan dimana stabilisasi awal memerlukan tanaman pelopor untuk meningkatkan kemampuan mikro-lingkungan untuk menjadi tempat spesies endemik asli baik yang direncanakan maupun yang tumbuh sendiri.
b) Sistem Vetiver hanya efektif ketika tanaman benar-benar telah tumbuh. Penanaman yang efektif memerlukan periode pertumbuhan awal selama 2-3 bulan di cuaca hangat dan 4- 6 bulan di cuaca lebih sejuk. Kelambatan tersebut bisa diantisipasi dengan menanam lebih awal, dan di musim kering.
c) Pagar Vetiver sepenuhnya efektif hanya ketika tanaman membentuk pagar rapat. Celah yang ada antar rumpun harus ditanami ulang pada saat yang tepat.
d) Sulit untuk mengairi tanaman di lereng yang tinggi atau curam.
e) Vetiver memerlukan perlindungan dari ternak selama masa awal pertumbuhan.
Dengan alasan-alasan tersebut, kelebihan penggunaan VS sebagai alat bio-teknologi lebih besar daripada kekurangannya, khususnya ketika Vetiver digunakan sebagai spesies pelopor.
Bukti-bukti di dunia mendukung penggunaan VS untuk menstabilkan tanggul. Vetiver telah dengan sukses menstabilkan sisi jalan, diantaranya, di Australia Brazil, America Tengah, Cina, Etiopia, Fiji, India, Italia, Madagascar, Malaysia, Filipina, Afrika Selatan, Sri Lanka, Venezuela, Vietnam, dan West Indies. Diterapkan sesuai dengan terapan geoteknologi, Vetiver telah digunakan untuk menstabilkan tanggul di Nepal dan Afrika Selatan.
D. Tanah dan Kompos Sebagai Media Tanam
Tanah adalah tempat tumbuh tumbuhan di atas permukaan bumi.
Di dalam tanah terdapat air, udara dan berbagai hara tumbuhan untuk proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Air yang berada dalam tanah sangat penting untuk proses kimia, biologi dan fisika tanah.
Sebagian air tanah terdapat dalam bentuk lapisan tipis yang dinamakan air kapiler. Air kapiler membentuk larutan tanah yang berfungsi sebagai sumber unsur hata tumbuhan. Jenis tanah yang baik untuk pembibitan akar wangi: Tanah yang lempung dan berpasir akan membuat panen mudah dan mengecilkan resiko kerusakan pada mahkota dan akar tumbuhan. Tanah lempung berpasir bisa dipakai tetapi lempung berat tidak bagus.
Tanah Lempung dalam klasifikasi tanah secara umum, partikel tanah lempung memiliki diameter 2 μm atau sekitar 0,002 mm (USDA, AASHTO, USCS). Namun demikian, dibeberapa kasus partikel berukuran
antara 0,002 mm sampai 0,005 mm masih digolongkan sebagai partikel lempung (ASTM-D-653). Disini tanah diklasifikasikan sebagai lempung hanya berdasarkan ukuran saja, namun belum tentu tanah dengan ukuran partikel lempung tersebut juga mengandung mineral-mineral lempung.
Jadi, dari segi mineral tanah dapat juga disebut sebagai tanah bukan lempung (non clay soil) meskipun terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil (partikel-partikel quartz, feldspar, mika dapat berukuran sub mikroskopis tetapi umumnya tidak bersifat plastis). Partikel-partikel dari mineral lempung umumnya berukuran koloid, merupakan gugusan kristal berukuran mikro, yaitu < 1 μm (2 μm merupakan batas atasnya). Tanah lempung merupakan hasil proses pelapukan mineral batuan induknya, yang salah satu penyebabnya adalah air yang mengandung asam atau alkali, oksigen, dan karbondioksida.
Kompos adalah hasil penguraian parsial/tidak lengkap dari campuran bahan-bahan organik yang dapat dipercepat secara artifisial oleh populasi berbagai macam mikroba dalam kondisi lingkungan yang hangat, lembap, dan aerobik atau anaerobik (Modifikasi dari J.H.
Crawford, 2003).
Manfaat kompos bagi tanaman bagi tanah/tanaman: Meningkatkan kesuburan tanah, Memperbaiki struktur dan karakteristik tanah, Meningkatkan kapasitas penyerapan air oleh tanah, Meningkatkan aktivitas mikroba tanah, Meningkatkan kualitas hasil panen (rasa, nilai gizi, dan jumlah panen), Menyediakan hormon dan vitamin bagi tanaman,
Menekan pertumbuhan/serangan penyakit tanaman dan Meningkatkan retensi/ketersediaan hara di dalam tanah. Kompos juga sangat baik dan berperan dalam pertumbuhan bibit atau tunas vetiver (Truong P, Tran tan van, Elise Pinners dan David Booth 2011)
E. Assessment Parameter Desain Perkuatan Lereng 1. Kadar air tanah dan berat isi
Percobaan ini dilakukan untuk mengukur berat isi dengan menggunakan uji ring gamma dan kadar air alami tanah. Besaran-besaran lain yang dapat diturunkan adalah angka pori (e), porositas (n), dan derajat kejenuhan (Sr). Maksud percobaan ini adalah untuk mengukur sifat-sifat fisis tanah. Tujuan dari uji ini adalah sebagai bagian dari klasifikasi tanah. Besaran yang diperoleh dapat digunakan untuk korelasi empiris dengan sifat-sifat teknis tanah.
2. Berat jenis
Percobaan ini mencakup penentuan berat jenis (specific gravity) tanah dengan menggunakan botol Piknometer. Tanah yang diuji harus lolos saringan No. 4. Bila nilai berat jenis dan uji ini hendak digunakan dalam perhitungan untuk uji hydrometer, maka tanah harus lolos saringan
# 200 (diameter = 0.074 mm). Berat jenis (specific gravity) tanah adalah perbandingan antara berat isi butir tanah terhadap berat isi air pada temperatur 4°C, tekanan 1 atmosfir. Berat jenis tanah digunakan pada hubungan fungsional antara fase udara, air, dan butiran dalam tanah dan
oleh karenanya diperlukan untuk perhitungan-perhitungan parameter indeks tanah (index properties).
3. Uji batas batas atterberg
Percobaan ini mencakup penentuan batas-batas Atterberg yang meliputi Batas Susut, Batas Plastis, dan Batas Cair.
a) Batas Susut (Shrinkage Limit), wS adalah batas kadar air dimana tanah dengan kadar air di bawah nilai tersebut tidak menyusut lagi (tidak berubah volume).
b) Batas Plastis (Plastic Limit), wP adalah kadar air terendah dimana tanah mulai bersifat plastis. Dalam hal ini sifat plastis ditentukan berdasarkan kondisi di mana tanah yang digulung dengan telapak tangan, di atas kaca mulai retak setelah mencapai diameter 1/8 inci.
c) Batas Cair (Liquid Limit), wL adalah kadar air tertentu di mana perilaku berubah dari kondisi plastis ke cair. Pada kadar air tersebut tanah mempunyai kuat geser yang terendah.
4. Uji saringan (Gradasi)
Metode ini mencakup penentuan dari distribusi ukuran butir tanah yang tertahan oleh saringan No. 200. Tanah butir kasar (coarse grained soils) : ukuran butirnya > 0.075 mm (tertahan oleh saringan no 200).
Tanah butir halus (fine grained soils) : ukuran butirnya < 0.075 mm (lolos dari saringan no 200). Gradasi : distribusi ukuran butir tanah.
Percobaan ini dimaksudkan untuk menegtahu distribusi ukuran butir
tanah butir kasar. Tujuannya adalah mengklasifikasikan tanah butir kasar berdasarkan nilai koefisien keseragaman (Cu) dan kurva distribusi ukuran butir. Diperoleh perkiraan umum sifat teknis tanah berdasarkan jenis tanah yang ditentukan dari uji ini.
5. Uji kuat tekan bebas
Uji kuat tekan bebas dimaksudkan untuk memperoleh kuat geser dari tanah kohesif. Kuat tekan bebas (qu) adalah harga tegangan aksial maksimum yang dapat ditahan oleh benda uji silindris (dalam hal ini sampel tanah) sebelum mengalami keruntuhan geser. Derajat kepekaan/sensitivitas (St) adalah rasio antara kuat tekan bebas dalam kondisi asli (undisturbed) dan dalam kondisi teremas (remolded). Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengukur kuat tekan bebas (unconfined compressive strength) dari lempung/lanau.
Dari kuat tekan bebas dapat diketahui : a) Kekuatan geser undrained (Cu)
b) Derajat kepekaan (degree of sensitivity)
Uji kuat tekan bebas merupakan cara memperoleh kuat geser tanah kohesif yang cepat dan ekonomis.
Gambar 10: Unconfined compression test
6. Uji kompaksi
Pemadatan adalah suatu proses dimana udara pada pori-pori tanah dikeluarkan dengan suatu cara mekanis (digilas/ditumbuk). Pada proses pemadatan untuk setiap daya pemadatan tertentu, kepadatan yang tercapai tergantung pada banyaknya air di dalam tanah tersebut, yaitu kadar airnya. Apabila kadar air rendah mempunyai sifat keras atau kaku sehingga sukar dipadatkan. Bilamana kadar airnya ditambah maka air itu akan berlaku sebagai pelumas sehingga tanah akan lebih mudah dipadatkan. Pada kadar air yang lebih tinggi lagi kepadatannya akan turun karena pori-pori tanah menjadi penuh terisi air yang tidak dapat lagi dikeluarkan dengan cara memadatkan. Berat isi kering maksimum ( max) adalah berat isi terbesar yang dicapai pada pengujian kompaksi pada energi tertentu. Kadar air optimum adalah nilai kadar air di mana pada energi kompaksi tertentu dicapai dry maksimum.
F. Stabilitas Lereng Penerapan Numerik 1. Kapasitas dukung tanah
Tanah yang mengalami pembebanan akan mengalami penurunan seperti pembebanan oleh pondasi. Penambahan beban pada pondasi yang diterima oleh tanah mengakibatkan penurunan tanah yang ikut bertambah pula, hingga pada saat dimana beban yang ada pada pondasi tersebut mengakibatkan penurunan tanah yang sangat besar. Kondisi ini menunjukkan bahwa keruntuhan kapasitas dukung telah terjadi
Kapasitas dukung ultimit (ultimate bearing capacity)(qu) didefinisikan sebagai beban maksimum persatuan luas dimana tanah masih dapat mendukung beban tanpa mengalami keruntuhan, seperti ditunjukkan oleh persamaan berikut :
𝑞
𝑢 =𝑃𝑢 𝐴(1)
Dimana :
q
u = kapasitas dukung ultimit (kN/m2)P
u = beban ultimit (kN)A = luas beban (m2)
Analisis keruntuhan kapasitas dukung dilakukan dengan menganggap bahwa tanah berkelakuan sebagai material yang bersifat plastis. Kapasitas dukung tanah menyatakan tahanan tanah terhadap geser untuk melawan penurunan, yaitu tahanan geser yang dapat dikerahkan tanah disepanjang bidang gesernya.
2. Stabilitas lereng
Tujuan dari analisis stabilitas lereng adalah untuk menentukan faktor aman dari suatu bidang longsor yang berpotensi untuk terjadi.
Dalam analisis stabilitas lereng juga terdapat beberapa anggapan yang dibuat yaitu dimana massa tanah yang mengalami kelongsoran dianggap merupakan benda yang massif dan tahanan geser massa tanah sepanjang bidang longsor tidak bergantung pada permukaan longsoran.
Beberapa tipe longsoran dapat dilihat pada Gambar 11.
Tentunya menganalisis stabilitas suatu lereng bukanlah kegiatan yang mudah untuk dilakukan, karena terdapat banyak faktor yang mempengaruhi hasil hitungan. Analisis stabilitas lereng memerlukan evaluasi variabel-variabel diantaranya lapisan-lapisan tanah, sifat indeks dan sifat teknis tanah.
Banyaknya metode untuk menganalisis stabilitas lereng diharapkan dapat digunakan untuk menganalisis dan memeriksa sejauh mana keamanan suatu lokasi atau suatu konstruksi berada pada kemiringan tertentu dengan beban yang dialaminya. Adapun metode-metode yang digunakan diantaranya:
a) Metode Irisan b) Metode Fellenius c) Metode Bishop
d) Metode Elemen Hingga
Dalam menganalisis stabilitas suatu lereng yang diharapkan adalah bagaimana menentukan faktor keamanan, dimanafaktor keamanan didefinisikan sebagai nilai banding antara gaya yang menahan dan gaya yang menggerakkan, atau dapat ditunjukkan dengan persamaan berikut:
𝐹𝑠 =𝜏𝑓
𝜏𝑑 (2) Dimana :
Fs = Angka keamanan terhadap kekuatan tanah τf = Kekuatan geser rata-rata dari tanah (kN/m2)
τd = Tegangan geser rata-rata sepanjang bidang longsor(kN/m2) Kuat geser tanah terdiri dari dua komponen yaitu kohesi dan geser sehingga dituliskan kedalam persamaan berikut:
𝜏𝑓= 𝑐 + 𝜎 tan 𝜙 (3) Dimana:
C = kohesi
Φ = sudut geser tanah
σ = tegangan normal rata-rata permukaan bidang longsor (kN/m2)
Gambar 11. Tipe keruntuhan lereng (R.F.Craig, 2004)
3. Analisa Numerik
Penyelesaian masalah di dalam dunia sains dan teknik sering berhubungan dengan penyelesaian fungsi diferensial dan integral sebagai bagian yang tidak terpisahkan dari penyelesaian model matematik. Jika penyelesaian secara matematik sulit dilakukan, maka teknik pendekatan numerik bisa menjadi pilihan. Bahkan beberapa penyelesaian persamaan diferensial hanya dapat diselesaikan dengan cara tersebut, karena kompleks dan besar.
(4)
Penyelesaian eksak integral fungsi diatas sama dengan menghitung luasan dibawah kurva y = f (x) antara titik x = a dan titik x = b.
Gambar 12: Penyelesaiaan Eksak - Integral
Integrasi numerik untuk menghitung luasan dibawah kurva menggunakan konsep pendekatan, luasan akan dibagi menjadi pias – pias kecil sedemikian sehingga piasan tersebut kalau dirangkai mendekati bentuk eksak. Pada umumnya pendekatan mempunyai ciri – ciri semakin sederhana dan semakin sedikit proses yang dilakukan, maka hasilnya relatif kurang teliti dibanding metode yang lebih kompleks dan prosesnya banyak.
Stabilitas lereng Untuk menganalisis data perkuatan dan perlindungan lereng tipe geo-root dengan metode numerik dilakukan dengan bantuan sofwere geoteknik yaitu Plaxis.
PLAXIS adalah program komputer berdasarkan metode elemen hingga dua-dimensi yang digunakan secara khusus untuk melakukan analisis deformasi dan stabilitas untuk berbagai aplikasi dalam bidang geoteknik. Kondisi sesungguhnya dapat dimodelkan dalam regangan
bidang maupun secara axi-simetri. Program ini terdiri dari empat buah sub-program (Masukan, Perhitungan, Keluaran dan Kurva).
a) Program Masukan berisi seluruh fasilitas untuk membuat dan memodifikasi suatu model geometri, untuk membentuk jaring elemen hingga dan membentuk kondisi-kondisi awal. Untuk menjalankan suatu analisis berdasarkan metode elemen hingga dengan PLAXIS, pengguna harus membuat sebuah model elemen hingga dan menentukan sifat-sifat material serta kondisi batasnya.
b) Program Perhitungan memuat semua fasilitas untuk mendefinisikan dan memulai perhitungan elemen hingga. Setelah penyusunan model elemen hingga, perhitungan elemen hingga sesungguhnya dapat dilakukan. Karena itu, perlu untuk mendefinisikan jenis perhitungan yang akan dilakukan dan jenis pembebanan atau tahapan konstruksi mana saja yang akan diaktifkan dalam perhitungan. Hal ini dilakukan dalam program Perhitungan.
c) Program Keluaran memuat seluruh fasilitas untuk menampilkan hasil dari data masukan yang telah dibentuk serta hasil dari perhitungan elemen hingga. Keluaran utama dari suatu perhitungan elemen hingga adalah perpindahan pada titik-titik nodal dan tegangan pada titik-titik tegangan.
d) Program Kurva memuat seluruh fasilitas untuk menggambarkan kurva beban-perpindahan, lintasan tegangan dan diagram tegangan-regangan. Program Kurva dapat digunakan untuk
