Analisis Stabilitas Lereng untuk konservasi Tanah dan Air di Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut
ANALISIS STABILITAS LERENG UNTUK KONSERVASI
TANAH DAN AIR DI KECAMATAN BANJARWANGI
KABUPATEN GARUT
OLEH :
MUSTAFRIL
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2003
ABSTRAK
MUSTAFRIL. Analisis Stabilitas Lereng untuk K o ~ s ~ NTanah
~ s ~ dan Air di
Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut. Dibimbing oleh SOEDODO
HARDJOAMIDJOJO, ASEP SAPEI, dan ERIZAL.
Pembangunan terasering untuk tindakan konservasi tanah dan air sering
mengalami kegagalan dengan terjadi longsor (landslide), seperti sebagian lahan
pertanian di Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut. Memperhatikan masalah
tersebut perlu dilakukan penelitian tentang analisis stabilitas lereng, terutama untuk
lereng berteras bangku (bench terrace). Bentuk morfologi lereng, sifat fisika, dan
sifat mekanika tanah sangat menentukan analisis stabilitas lereng. Penelitian ini
bertujuan menganalisis stabilitas lereng pada lahan yang dibuat terasering, sehingga
diharapkan dapat menentukan tindakan konservasi tanah dan air yang aman terhadap
longsor. Penelitian ini dilakukan 1 lapangan, laboratoriurn, dan simulasi komputer.
Hasil pemeriksaan sifat mekanik tanah rata-rata di Desa Mulyajaya
Kecamatan Banjarwangi adalah density (p ) = 1,44 t/m3, kohesi efektif ( c ') = 0,15
kgf/cm2, dan sudut gesek dalam efektif (4') = 20,3". Teras aktual di lokasi longsor
stabil (Fs = 1,22) dan berubah menjadi tidak stabil (Fs = 0,3 1) jika tanah mendekati
jenuh dengan meningkatnya muka air tanah akibat hujan. Hasil simulasi disain teras
untuk longsor rotasi bila muka air tanah diperhitungkan, teras USSCS tidak stabil
(Fs = 0,12) dan teras Humi terpilih tipe C2 tidak stabil (Fs = 0,31) pada kemiringan
lahan 25 %. Untuk kemiringan lahan 27 % teras USSCS tidak stabil (Fs = 0,ll) dan
teras Hurni tipe C2 tidak stabil (Fs = 0,30), sedangkan pada kemiringan lahan 48 %
teras USSCS tidak dianjurkan karena lebih besar dari 30 % dan teras Hurni terpilih
tipe C3 stabil (Fs = 1,08). Hasil simulasi disain teras untuk longsor translasi bila
muka air tanah diperhitungkan, teras USSCS tidak stabil (Fs = 0,97) dan teras Hurni
terpilih tipe C2 tidak stabil (Fs = 0,96) pada kemiringan lahan 25 %. Untuk
kemiringan lahan 27 % teras USSCS tidak stabil (Fs = 0,91) dan teras Hurni tipe C2
tidak stabil (Fs = 0,89), sedangkan pada kemiringan lahan 48 % teras USSCS tidak
dianjurkan karena lebih besar dari 30 % dan teras Hurni terpilih tipe C3 stabil
(Fs = 1,Ol). Kemiringan lahan 20 % - 30 %, disain teras Hurni (tipe C3) mempunyai
nilai faktor keamanan yang lebih besar dibandingkan dengan disain teras USSCS.
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul :
ANALISIS STABILITAS LERENG UNTUK KONSERVASI TANAH DAN AIR
DI KECAMATAN BANJARWANGI KABUPATEN GARUT
Adalah benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan. Semua surnber data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan
secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, 17 Januari 2003
Mustafril
Nrp. P13500002
ANALISIS STABILITAS LERENG UNTUK KONSERVASI
TANAH DAN AIR DI KECAMATAN BANJARWANGI
KABUPATEN GARUT
MUSTAFRIL
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2003
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tapaktuan Aceh Selatan pada tanggal 4 Maret 1972
sebagai anak kedua dari ayah bernama Bachtiar dan ibu Dasnimah. Pendidikan
sarjana ditempuh di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala,
Banda Aceh, lulus 1997. Pada tahun 1998 hingga sekarang penulis bekerja sebagai
staf pengajar di Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Syiah
Kuala.
Kesernpatan untuk melanjutkan pendidikan Pascasarjana
S-2 (Magister
Sains) pada tahun 2000 dan memilih Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
dengan konsentrasi Teknik Tanah dan Air. Biaya pendidikan diperoleh dari Beasiswa
Program Pascasarjana (BPPS) Departemen Pendidikan Nasional.
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahrnatNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan di Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut dan
Laboratoriurn Fisika dan Mekanika Tanah IPB sejak bulan Juni 2002 ini adalah
stabilitas lereng, dengan judul Analisis Stabilitas Lereng untuk Konservasi Tanah dan
Air di Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof. Dr. Ir. H. Soedodo
Hardjoamidjojo, M.Sc selaku ketua komisi pembimbing, Dr. Ir. Asep Sapei, MS dan
Dr. Ir. Erizal, M. Agr selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak
memberikan saran dan arahan dari perencanaan hingga selesainya penulisan tesis ini,
serta Dr. Ir. Nora Haris Panjaitan, DEA selaku penguji luar kornisi yang telah
bersedia memberi masukan untuk perbaikan tesis ini
Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada :
1. Ketua Tim Survey Identifikasi Penyusunan Rencana Tindak Penanggulangan
Daerah Rawan Bencana di Kabupaten Garut, dalam ha1 ini Ir. Dedi Kusnadi
Kalsim, M.Eng.,Dip HE., yang telah memberi izin dan bantuan untuk ikut dalam
group survey tersebut yang merupakan inti dari penelitian ini.
2. BAPPEKA Garut yang secara tidak langsung telah memberikan data-data
sekunder untuk penelitian ini.
3. Bapak Trisnadi dan Toni yang telah membantu dalam pelaksanaan pemeriksaan
dan pengujian tanah di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah
4. Rekan rekan di Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian, terutama Hendrik, Elih
Mulyana, Haris, Ramayanti Bulan, Arif Akbar dan mahasiswa pascasarjana
lainnya Yuliani Aisyah, Agus Nashri dan lain-lain yang tidak dapat saya sebutkan
satu persatu.
5. Rekan-rekan sesama staf pengajar di Fakultas Pertanian Unsyiah yang telah
memberikan dorongan untuk mengikuti program pascasarjana IPB, diantaranya :
Dr. Ir. Nourrnalina Arphi, M.Sc. Dr. Ir. Syahrul, M.Sc, Herri Santoso, ST.,
Yusmanizar, ST., dan lain-lain.
6. Istri dan Anakku tercinta : Haslinda S.Ag dan Mahirah Taffinda Adelia, Ibuku :
Dasnimah dan Mertuaku : H. M. Adli TB. (Alm) dan Hj. Hasmaini yang selalu
memberikan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan studi.
Akhirnya, semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, 17 Januari 2003
Mustafril
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR TABEL ......................................................................................
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ..............................................................................
PENDAHULUAN......................................................................................
Latar Belakang ..................................................................................
Tujuan Penelitian ..............................................................................
TINJAUAN PUSTAKA.............................................................................
Kerusakan Lahan Ptrtanian ...............................................................
Erosi ..................................................................................................
Konservasi Tanah dan Air .................................................................
Term Bangku sebagai Bangunan Konservasi Tanah dan Air ...........
Disain Teras Bangku .........................................................................
..
Stabilitas Lereng................................................................................
METODE PENELITIAN ...........................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian ...........................................................
Alat dan Bahan ..................................................................................
Tahapan Penelitian ............................................................................
Analisis Sifat Fisika dan Mekanika Tanah........................................
Pembuatan Program Komputer .........................................................
Perencanaan Teras Bangku Metode USSCS .....................................
Perencinaan Term Bangku Metode Hurni ........................................
Perencanaan Saluran Teras dan Saluran Drainase ............................
Analisis Stabilitas Lereng .................................................................
Simulasi dan Analisis Data ...............................................................
DESKRIPSI DAERAH PENELITIAN......................................................
Letak Geografis.................................................................................
Topografi ...........................................................................................
Geologi ..............................................................................................
Geomorfologi ....................................................................................
Curah Hujan ......................................................................................
Jenis Tanah ........................................................................................
Tataguna Lahan .................................................................................
...
Vlll
HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................
Sifat Fisika dan Mekanika Tanah......................................................
Penyusunan Program Komputer .......................................................
Perencanaan Teras Metode USSCS dan Hurni ................................
Analisis Stabilitas Lereng .................................................................
Analisis Stabilitas Lereng pada Disan Teras USSCS dan Hurni ......
Simulasi Analisis Stabilitas Lereng pada Berbagai Kemiringan Lahan
Alternatif Penanggulangan Bencana Longsor pada Lahan Pertanian
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................
Kesimpulan .......................................................................................
Saran..................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
DAFTAR TABEL
Halaman
Perkiraan nilai faktor CP berbagai jenis penggunaan tanah di Pulau Jawa ..
20
Kode klasifikasi tekstur tanah .......................................................................
21
Kode permeabilitas profil tanah .................................................................... 21
Nilai M untuk berbagai kelas tekstur tanah...................................................
22
Konstanta aliran permukaan (C) ................................................................... 27
Slope talud saluran Z (vertikal : horizontal) .................................................
29
Kecepatan yang diizinkan berdasarkan metoed Durbach .............................
30
Nilai kekasaran Manning ..............................................................................
30
Hasil analisis DDF (mm) di Stasiun Tarogong Tahun 1991 - 2000 .............
42
Luas tanah dengan berbagai kedalaman efektif ............................................
42
Penggunaan lahan di Kecamatan Banjarwang .............................................
43
Hasil pemeriksaan dan pengujian sifat fisika tanah di lokasi longsor ..........
46
Hasil uji triaksial untuk sampel tanah di lokasi longsor ............................... 48
Nilai VI d m HI disain teras USSCS dan Hurni di lokasi longsor ................
51
Hsllsil perhltungzm faktor kemanan lereng (Fs) aktul di lokasi longsor .......
52
Nilai Fs dari disain teras USSCS dan Hurni .................................................
53
Nilai VI teras USSCS dan Hurni untuk berbagai kemiringan lahan .............
57
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
7
Sketsa teras bangku atau teras tangga (bench terrace) .................................
Bentuk penguat talud teras bangku ...............................................................
8
Bentuk longsoran pada lereng .......................................................................
12
Diagram gaya analisis stabilitas lereng untuk longsor rotasi ........................
13
Diagram gaya analisis stabilitas lereng untuk longsor translasi....................
..
Tahapan kegiatan penelitlan ..........................................................................
14
Kondisi analisis muka air tanah tanpa hujan .................................................
31
17
Kondisi analisis muka air tanah jika hujan ................................................... 32
Sketsa penentuan kedalaman tanah ekivalen (Hekv)untuk teras ...................
33
Kondisi lonsor di Kampung Rinyem Desa Mu1yajaya dilihat dari atas ........
37
Hasil pengukuran elevasi lokasi longsor di Kampung Rinyem Desa
Mulyajaya Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut .................................
39
Distribusi hujan bulanan ...............................................................................
41
Contoh lahan sawah di Kecamatan Banjarwangi ..........................................
44
Kurva distribusi ukuran partikel tanah ..........................................................
45
Kurva uji pemadatan tanah di desa Mulyajaya Kecamatan Banjanvangi.....
47
Bentuk lahan hasil disain teras USSCS dan Hurni di lokasi penelitian ........
51
Analisis stabilitas lereng untuk longsor aktual di Kampung Rinyem Desa
Mulyajaya Kecamatan Banjanvangi .............................................................
53
Kurva hubungan kemiringan lahan terhadap faktor keamanan untuk
longsor translasi ............................................................................................
56
Kurva hubungan kemiringan lahan (S) untuk disin teras Hurni. USSCS.
dan USSCS modifikasi ..............................................................................
58
Garis depresi yang memotong lereng ............................................................
60
Bronjong sebagai beban konter dan filter .....................................................
61
Pembentukan lahan sawah pada lereng tanpa memperhatikan usaha
konservasi tanah dan air ................................................................................
62
Contoh lahan persawahan dengan penguatan dinding dari pasangan
batu (stone pitching) dan penataan saluran air irigasi dan drainase..............
62
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Gambar disain teras metode USSCS .............................................................
67
Nomogram Hurni untuk pemilihan tipe teras berdasarkan nilai LS dan
kedalaman tanah (D) .....................................................................................
69
Teras bangku Hurni tipe C2 datar (teras tampingan rumput dengan
bidang olah datar).......................................................................................... 70
Teras bangku Hurni tipe C2 keluar (teras tampingan rumput dengan
bidang olah miring keluar) ............................................................................ 71
Teras bangku Hurni Tipe C3 datar (teras tampingan batu dengan bidang ....
olah datar)...................................................................................................... 72
Teras bangku Hurni Tipe C3 keluar (teras tampingan batu dengan bidang ..
olah miring keluar) ........................................................................................ 73
..
Alat uji triaksial.............................................................................................
74
Nilai C untuk berbagai jenis tanaman clan pengelolaan tanarnan.................
75
Nilai faktor P untuk beberapa tindakan konservasi di Pulau Jawa ...............
77
Peta lokasi longsor dan jenis tanah ...............................................................
78
Foto kondisi longsoran di Kampung Rinyem Desa Mulyajaya ....................
79
Foto kondisi longsoran di Kampung Genteng Desa Padahurip ....................
79
Foto kondisi longsoran di Kampung Singkur Desa Bojong..........................
80
Peta geologi Kecamatan Banjarwangi dan sekitarnya ..................................
81
Hasil uji triaksial untuk tanah longsor di Kampung Rinyem Desa ...............
Mulyajaya Kecamatan Banjarwangi .............................................................
82
Susunan sebagian struktur bahasa program utama dan form tampilan program
Slope Design .................................................................................................
83
Diagram alir Program Slope Design ............................................................. 101
Hasil perhitungan stabilitas lahan berteras bangku ....................................... 108
Disain teras dan analisis stabilitas lereng rata-rata ....................................... 109
Prosedur disain teras USSCS dan analisis stabilitas lereng dengan simulasi
program Slope Design ................................................................................... 116
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pengembangan wilayah merupakan suatu proses perubahan yang meliputi:
perubahan struktur ekonomi, sosial, tataguna lahan, sumber daya alam, dan
lingkungan hidup. Perubahan tersebut juga mempunyai peluang berdampak negatif
terhadap lingkungan, di antaranya perubahan penggunaan lahan pertanian dan hutan
menjadi kawasan pemukiman dan lahan kritis yang disebabkan oleh erosi.
Erosi terjadi erat kaitannya dengan pola penggunaan lahan dan tindakan
konservasi tanah pada suatu daerah aliran sungai (DAS). Metode konservasi tanah
dapat dibagi tiga golongan, yaitu : (1) metode vegetatif, (2) metode mekanik, dan
(3) metode kimia (Arsyad, 1989; Sarief, 1985).
Konservasi tanah dan air dengan metode mekanik yaitu : pembuatan
terasering, yang berfungsi mengurangi panjang lereng dan menahan air sehingga
mengurangi kecepatan dan jumlah aliran permukaan (run ofl serta memungkinkan
penyerapan air oleh tanah dan selanjutnya mengurangi erosi.
Untuk membangun teras di lahan pertanian diperlukan berbagai pertimbangan
diantaranya : pertimbangan sifat fisika dan teknis pembuatan teras. Aspek fisika dan
teknis yang perlu dipertimbangkan untuk membangun teras adalah : (a) besarnya
erosi yang masih dapat diperbolehkan (allowable), (b) karakteristik tanah
(kemiringan lahan, erodibrlity, dan kedalaman tanah), (c) karakteristik curah hujan,
(d) rencana penggunaan lahan, yaitu jenis tanaman dan metode pengelolaan yang
akan diusahakan, (e) jenis teras,
(0 jarak
vertikal teras (vertical interval
=
VI),
(g) lebar bidang olah teras, (h) lokasi dan dimensi saluran teras dan saluran drainase,
dan (i) bahan dan konstruksi talud teras.
1
Penentuan parameter dimensi teras, terutama VI berdasarkan faktor
kemiringan lahan (slope). Hanya beberapa persamaan V1 yang mempertimbangkan
sifat fisik dan mekanik tanah (Arsyad, 1989; ASAE, 1998; Hurni, 1980; Schwab
et al., 1981; Sheng, 1977; Suresh, 1993).
Pembangunan teras sering mengalami kegagalan seperti terjadinya erosi yang
diikuti longsor (landslide). Teras yang mengalami longsor terjadi di Ilesa Ngadirekso
Kecamatan Wajak Kabupaten Malang Jawa Timur. Lahan dengan jenis tanah andosol
(vulcan) yang diberi tindakan konservasi teras diragukan kestabilannya pada
kemiringan lereng 28" - 38" dan tidak stabil pada kemiringan lereng > 38" (Carson,
1987 dalam Carson, 1989). Longsor pada lahan terasering juga terjadi di Sub DAS
Wiroko di bagian hulu DAS Solo seluas 404 ha (1,8 %) dari 22.600 ha pada
kemiringan lereng di atas 65 % (Fletcher, 1990). Data di atas tidak menerangkan
longsor yang terjadi secara spesifik, apakah longsor terjadi pada teras secara individu
atau beberapa teras secara bersamaan. Longsor juga terjadi di lahan miring lainnya
seperti pada beberapa desa di Kecamatan Banjarwangi, Peundeuy, dan Singajaya
Kabupaten Garut (FATETA, 2002).
Memperhatikan permasalahan tersebut di atas, perlu dilakukan penelitian
lebih lanjut terhadap stabilitas lereng terutama yang diberi tindakan konservasi teras
dengan melakukan analisa faktor keamanan, Fs (safety factor).
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis stabilitas lereng pada lahan
berteras bangku, sehingga diharapkan dapat menentukan tindakan konservasi tanah
dan air yang arnan terhadap longsor.
TINJAUAN PUSTAKA
Kerusakan Lahan Pertanian
Tanah merupakan sumberdaya alam yang mudah mengalami kerusakanl
degradasi. Kerusakan tanah tersebut menurut Requier (1977), disebabkan oleh empat
hal, yaitu : (I) kehilangan unsur hara dan bahan organik pada daerah perakaran,
(2) terkumpulnya unsur atau senyawa yang merupakan racun bagi tanaman,
(3) penggenangan air (water logging), dan (4) erosi.
Lahan yang mengalami kerusakan dapat dikatagorikan menjadi lahan kritis
sampai sangat kritis. Luas lahan kritis sampai sangat kritis secara nasional sebesar
23.608.081,22 ha, lahan akan h t i s seluas 3.311.942,89 ha dan lahan potensial kritis
seluas 8.783.110,02 ha. Sehingga luas keseluruhan sebesar 35.703.134,13 ha (Ditjen
RRL, 1998).
Manusia dalam mengusahakan lahannya berusaha untuk mendapatkan hasil
yang maksimal clan jarang sekali memperhatikan kelestariannya, sehingga tanah akan
mudah mengalami kerusakan (Utomo, 1989). Menurut Arsyad (1989) baik buruknya
dan produktif tidaknya suatu tanah yang diusahakan sangatlah ditentukan oleh
tindakan manusia.
Erosi
Erosi adalah bentuk kerusakan tanah sebagai akibat dari hilangnya lapisan
atas (top soil). Kehilangan lapisan atas tanah ini diakibatkan oleh terjadinya
pengangkutan lapisan atas tanah dari suatu tempat ke tempat yang lain oleh media
alam seperti air atau angin (Arsyad, 1989). Proses erosi terdiri atas tiga bagian yang
berurutan : pengelupasan (detachment), pengangkutan (transportation), dan
pengendapan (sedimentation) (Asdak, 1995). Erosi dapat dibedakan dalam erosi
percik (splash erosion), erosi lembar (sheet erosion), erosi alur (rill erosion), erosi
parit (gully erosion), erosi tebing sungai (streambank erosion), longsor (landslide)
dan erosi internal (Asdak, 1995; Suresh, 1993).
Untuk melaksanakan konservasi tanah terlebih dahulu perlu diketahui
besarnya erosi yang terjadi dan besarnya erosi diperbolehkan (Kusmiwati, 1996).
Besarnya nilai erosi diperbolehkan (McCorrnack et al., 1979 dalam Utomo, 1989)
menggunakan istilah "soil loss tolerance", yaitu : kecepatan maksimum kehilangan
tanah pertahun agar produktivitas tanah dapat mencapai tingkatan optimum dalam
waktu lama. Besarnya erosi yang diperbolehkan dapat dihitung berdasarkan
kedalaman ekivalen tanah dan kelestarian sumber daya tanah yang diharapkan
(Hammer, 1981 dalam Utomo, 1989). Besarnya erosi yang terjadi pada suatu DAS
dapat didekati melalui metode persamaan umum kehilangan tanah (Universal Soil
Loss Equation) atau lebih dikenal dengan persamaan USLE, yang dikemukakan oleh
Wischmeier dan Smith (1978, dalam Asdak, 1995) dengan persamaan sebagai
berikut :
Dimana :
A
=
Besarnya kehilangan tanah persatuan luas lahan, diperoleh dari
perkalian faktor-faktor tersebut pada persamaan (1). Besarnya
kehilangan tanah atau erosi dalam ha1 ini hanya terbatas pada erosi
lembar dan alur. Tidak termasuk erosi yang berasal dari tebing sungai
dan juga tidak termasuk sedimen yang terendap di bawah lahan-lahan
dengan kemiringan besar.
R
=
K
=
L
=
S
=
C
=
P
=
Faktor erosivitas curah hujan dan aliran permukaan (run ofA untuk
daerah tertentu, urnumnya diwujudkan dalam bentuk indeks erosi
rata-rata (EI). Faktor R juga merupakan angka indeks yang
menunjukkan besarnya tenaga curah hujan yang dapat menyebabkan
terjadinya erosi.
Faktor erodibilitas tanah untuk horizon tanah tertentu, dan
merupakan kehilangan tanah persatuan luas untuk indeks erosivitas
tertentu. Dalam ha1 ini petak percobaan yang digunakan adalah
panjang 72,6 ft (22,14 m) dan kemiringan lereng 9%, dengan periode
tanpa dikerjakan (fallow period) yang panjang. Faktor K adalah
indeks erodibilitas tanah, yaitu angka yang menunjukkan mudah
tidaknya partikel-partikel tanah terkelupas dari aggregat tanah oleh
gempuran air hujan atau aliran permukaan.
Faktor panjang kemiringan lereng yang tidak mempunyai satuan dan
merupakan bilangan perbandingan antara besarnya kehilangan tanah
untuk panjang lereng 72,6 ft (petak percobaan). Notasi L dalarn ha1
ini bukanlah panjang lereng yang sesungguhnya.
Faktor gradien (beda) kemiringan yang tidak mempunyai satuan dan
merupakan bilangan perbandingan antara besarnya kehilangan tanah
untuk tingkat kemiringan tertentu dengan besarnya kehilangan tanah
untuk kemiringan lereng 9%. Notasi S dalam ha1 ha1 ini bukanlah
kemiringan lereng yang sesungguhnya.
Faktor pengelolaan lahan atau cara bercocok tanam yang tidak
mempunyai satuan dan merupakan bilangan perbandingan antara
besarnya kehilangan tanah pada kondisi bercocok tanam yang
diinginkan dengan besarnya kehilangan tanah bila diolah secara terus
menerus.
Faktor praktek konservasi tanah (cara mekanik) yang tidak
mempunyai satuan dan merupakan bilangan perbandingan antara
besarnya kehilangan tanah pada kondisi usaha konservasi tanah ideal
(misalnya : teknik penanaman sejajar garis kontur, penanaman dalam
teras, penanaman dalam larikan) dengan besarnya kehilangan tanah
pada kondisi penanaman tegak lurus pada garis kontur.
Konservasi Tanah dan Air
Menurut Arsyad (1989), cara pendekatan dalam konservasi tanah yaitu: (1)
menutup tanah dengan turnbuh-turnbuhan dan tanaman atau sisa-sisa tanaman agar
terlindung dari daya perusak butir-butir hujan yang jatuh, (2) memperbaiki dan
menjaga keadaan tanah agar resisten terhadap penghancuran dan pengangkutan
aggregat serta kemarnpuan yang lebih besar untuk menyerap air dipermukaan tanah,
dan (3) mengatur aliran permukaan agar mengalir dengan kecepatan yang tidak
merusak dan memperbesar jumlah air yang terinfiltasi ke dalam tanah.
Metode konservasi tanah dapat dibagi dalarn tiga golongan utama, yaitu (I)
metode vegetatif, (2) metode mekanik clan (3) metode kimia (Arsyad, 1989). Konservasi
tanah dengan metode mekanik adalah pembuatan bangunan-bangunan pencegah erosi
dan memanipulasi sifat mekanik serta bentuk perrnukaan tanah. Termasuk dalam
metode ini adalah pengelolaan tanah menurut kontur (contour farming), penanaman
dalam strip, pembuatan guludan, teras, saluran pengalih, saluran pembuang, rorak,
chek dam, dan sebagainya. Fungsi konservasi tanah secara mekanik adalah untuk
memperlambat aliran permukaan dan mengalirkan dengan kecepatan yang tidak
merusak serta memperbesar infiltrasi air kedalam tanah (Arsyad, 1989; Schwab et al.,
1981).
Teras Bangku sebagai Bangunan Konservasi Tanah dan Air
Menurut Arsyad (1989), terdapat dua tipe utama teras, yaitu ( I ) teras bangku
atau teras tangga (bench terrace) dan (2) teras berdasar lebar (broadbase terrace).
Schwab et al. (1981) membedakan teras menjadi tiga jenis, yaitu: (1) teras berdasar
lebar atau teras gulud atau teras berlereng (broadbase terrace), (2) teras datar (level
terrace or conservation terrace) dan (3) teras bangku ('bench terrace). Khusus teras
bangku digunakan untuk daerah berlereng 20%
- 30%, dan Qbagi
lagi dalam tiga
bentuk, yaitu: (a) datar, (b) miring kedalam dan (c) miring keluar. Teras bangku atau
tangga menurut Arsyad (1989) dapat dibuat pada tanah berlereng dua persen sampai
yang berlereng lebih besar. Teras tersebut dibuat dengan jalan memotong lereng dan
meratakan tanah dibagian bawah sehingga terjadi suatu deretan berbentuk tangga atau
bangku seperti ditunjukkan Gambar 1
Tanaman semusim
Permukaan tan
Muka term ditutup
mput atau batu-batuan
a. Teras tangga untuk
tanaman semusin
-s.
*,
Rumput atau Iegumrnosa
%
"k
Permukaan tanah semula
b. Teras tangga atau bangku
untuk tanaman pohon
Gambar 1 . Sketsa teras bangku atau teras tangga (bench terrace) (Arsyad, 1989)
Menurut Suwardjo et al. (1986), teras bangku mempunyai nilai erosi yang
paling kecil bila dibandingkan dengan teknik konservasi lainnya. Hal ini dapat
dimengerti sebab pada teras bangku laju aliran perrnukaan dapat ditahan, sehingga
partikel-partikel tanah yang lepas karena pukulan butiran-butiran hujan hanya sedikit
yang terangkut aliran perrnukaan dan mengendap kembali pada bidang teras tersebut.
Bentuk penguat talud (riser) teras bangku pada umumnya terdiri dari dua
jenis, yaitu (1) tampingan rurnput (vegetated) dan (2) tampingan batu (stone pitching)
atau dinding penahan tegak (vertical retaining wall), terlihat pada gambar berikut ini
(Carson, 1989; Hurni, 1980).
Tampingan
rumput
Tampingan
batu
Dinding penahan
Gambar 2. bentuk penguat talud teras bangku (Matthee dan Russell, 1997)
Disain Teras Bangku
Untuk menentukan dimensi teras bangku dan letak saluran teras di lapangan,
dilakukan mula-mula dengan menentukan jarak vertikal atau jarak horizontal. Jarak
vertikal adalah jarak arah vertikal dari puncak lereng atau suatu tempat yang
ditentukan pada suatu lereng sampai dasar saluran pertama dan dari dasar saluran
pertama sampai dasar saluran berikutnya (lihat Gambar 2). Jarak horizontal adalah
jarak arah horizontal dari titik-titik yang sama seperti jarak vertikal (Arsyad, 1989).
Dalam disain lahan, telah dikembangkan beberapa formula untuk menentukan
VI, diantaranya :
I. Metode US-SCS (United States - Soil Conservation Service) (ASAE, 1998;
Schwab et al., 1981)
VI = 0,3 (XS
+ Y) ................................................................................. (2)
Dimana:
VI = jarak vertikal (m)
X = konstanta penyebaran geografi curah hujan berkisar 0,4 untuk curah
hujan sekitar 2000 mrnltahun sampai 0,8 untuk curah hujan sekitar
1000 mmltahun.
Y = konstanta yang dipengamhi oleh erodibilitas dan penutup tanah
berkisar dari 1 untuk tanah yang berkapasitas infiltrasi rendah dan
sedikit tanaman sampai 4 untuk tanah yang erodibilitasnya rendah
dengan diberi mulsa paling sedikit 3 tonha.
S = kemiringan lereng (%).
Bentuk dan perhitungan parameter disain teras USSCS lebih detail dapat
dilihat pada Lampiran 1.
2. Metode yang dikembangkan oleh Hurni
Hurni (1980) menyatakan bahwa terdapat tiga faktor yang mendasari
perencanaan dimensi dan bentuk teras. Ketiga faktor tersebut adalah (1) kemiringan
lereng asal (S), (2) kedalaman tanah (D), dan (3) faktor tofografi (LS) dari USLE.
Besarnya nilai LS dihitung dengan persamaan (3) berikut ini.
LS =
Dimana :
T
R
K
C
P
=
=
=
=
=
1
RKCP
.......................................................
jumlah erosi maksimum yang diperkenankan (t/thn)
erosivitas hujan (t/ha)
erodibilitas tanah (thalthn)
faktor pengelolaan tanaman
faktor praktek konservasi yang diterapkan.
(3)
Untuk menentukan tipe teras terpilih digunakan Nomogram Hurni, terlihat
pada Lampiran 2. Sedangkan perencanaan teras terpilih lebih detail disajikan pada
Lampiran 3 sampai Lampiran 6.
3. Metode yang dikembangkan oleh Hudson (1981) di beberapa negara diantaranya :
a. Zimbabwe
Dimana :
VI = jarak vertikal (fi)
S = kemiringan lahan (%)
f = konstanta yang tergantung kepada nilai erodibilitas tanah K, berkisar
dari 3 sampai 6.
b. Afrika Selatan
Dimana :
VI = jarak vertikal (ft)
S = kemiringan lahan (%)
a = konstanta antara 1,5 untuk daerah hujan rendah sampai 4 untuk
daerah hujan tinggi.
b = konstanta antara 1 (satu) sampai 3 (tiga) tergantung sifat tanah.
c. Israel
Dimana :
VI = jarak vertikal (m)
S = kemiringan lahan (%)
Stabilitas Lereng
Kemantapan suatu lereng tergantung kepada gaya penggerak dan gaya
penahan yang ada pada lereng tersebut. Gaya penggerak adalah gaya-gaya yang
berusaha untuk membuat lereng longsor, sedangkan gaya penahan adalah gaya-gaya
yang mempertahankan kemantapan lereng tersebut. Jika gaya penahan ini lebih besar
dari pada gaya penggerak, maka lereng tersebut tidak akan mengalami gangguan atau
berarti lereng tersebut mantap (Das, 1993; Notosiswojo dan Projosumarto, 1984)
Kemungkinan bentuk longsor yang terjadi tertera pada Gambar 3.
Kemantapan lereng biasa dinyatakan dalam bentuk faktor keamanan (Fs) sebagai
berikut:
Fs =
gaya penahan
gaya penggerak
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
(7)
Faktor-faktor yang menyebabkan longsor secara umurn dapat diklasifikasikan
sebagai berikut (Notosiswojo dan Projosumarto, 1984) :
I) Faktor-faktor yang menyebabkan naiknya tegangan geser, yaitu : naiknya berat
unit tanah karena pembasahan, adanya tambahan beban eksternal seperti
bangunan, bertambahnya kecuraman lereng karena erosi alami atau karena
penggalian, dan bekerjanya beban goncangan.
2) Faktor-faktor yang menyebabkan turunnya kekuatan geser, yaitu : adanya
absorbsi air, kenaikan tekanan pori, beban goncangan atau beban berulang,
pengaruh pembekuan dan pencairan, hilangnya sementasi material, proses
pelapukan, dan hilangnya kekuatan karena regangan berlebihan pada lempung
sensitif.
Secara umum bentuk penampang keruntuhan lereng dibedakan atas :
( 1 ) berbentuk rotasi lingkaran (circular rotational slps) untuk kondisi tanah
homogen, (2) tidak berbentuk lingkaran (non-circular) untuk kondisi tanah tidak
homogen, (3) bentuk translasi (translational slip) untuk kondisi tanah yang
mempunyai perbedaan kekuatan antara lapisan perrnukaan dengan lapisan dasar
longsoran dan pada umumnya terletak pada lapisan tanah dangkal (shallow depth)
serta longsoran yang terjadi berupa bidang datar dan sejajar dengan lereng, dan (4)
bentuk kombinasi (compound s l p ) biasanya terjadi pada lapisan tanah dengan
kedalaman yang besar (greater depth) dan bentuk keruntuhan penampangnya terdiri
dari lengkung dan datar (Bhandari, 1995; Craig, 1992; McKyes, 1989; Terzaghi dan
Peck, 1987). Bentuk penampang keruntuhan tersebut tertera pada Gambar 3.
Longsoran berbentuk rotasi lingkaran
(circularrotational slip)
Longsor bentuk translasi
(translationalslips)
Longsoran tidak berbentuk lingkaran
(non - circular)
Longsor bentuk kombinasi
(compound slip)
Gambar 3. Bentuk longsor pada lereng (Craig, 1992)
Faktor keamanan stabilitas lereng Fs = 1,O adalah lereng dalam keadaan akan
longsor, Fs < 1,O lereng tidak stabil dan Fs > 1,O lereng stabil. Perhitungan lereng
dapat dilakukan dengan anggapan bahwa: (1) tanah homogen dan kontinu,
(2) perhitungan dalam dua dimensi, (3) kondisi tegangan efektif dan (4) bentuk
longsoran ideal.
Menurut Das (1993), metode perhitungan secara garis besar dapat dilakukan
dengan dua cara, yaitu: (1) metode potongan Fellenius (1927) dan Bishop (1955) dan
(2) secara grafis oleh Taylor (1937) dan Cousins (1978), merupakan nomogramnomogram yang disusun berdasarkan empiris. Selanjutnya Fellenius (1927, dalam
Das, 1993), mengemukakan longsoran terjadi karena rotasi dari satu blok tanah pada
perrnukaan gelinciran yang berbentuk busur lingkaran dengan pusat di titik 0, yang
selanjutnya disebut longsor rotasi.
%I '\
A
I
I
-
- - I
'\
- 2
- 1 2
\
B
-*
-
2
H
w
Gambar
Diagram gaya analisis stabilitas lereng untuk longsor rotasi (Das, 1993)
Dalam analisis stabilitas lereng digunakan metode irisan. Untuk longsor rotasi
terlihat pada Gambar 4 dengan AC merupakan lengkungan lingkaran sebagai bidang
longsor percobaan. Tanah yang berada di atas bidang longsor dibagi dalam beberapa
irisan tegak. Lebar dari tiap irisan tidak hams sama. W, adalah berat irisan, gaya-gaya
N, dan T, adalah komponen tegak dan sejajar dari reaksi R. Sedangkan gaya-gaya
yang bekerja untuk longsor translasi dapat dilihat pada Gambar 5.
Faktor keamanan (Fs) untuk longsor rotasi dihitung berdasarkan Gambar 4.
Untuk kondisi muka air tanah tidak diperhitungkan nilai Fs sesuai dengan
persamaan (8), sedangkan untuk kondisi muka air tanah diperhitungkan Fs sesuai
dengan persamaan (9) (Das, 1993).
Permukaan tanah dun air
,
Gambar 5. Diagram gaya analisis stabilitas lereng untuk longsor translasi (Das, 1993)
Fs =
E c ' l c w cosa tan41
ZWsinn
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
(8)
Fs =
x c ' l + (W cosa - ul) tan 6
x ~ s i n a
...............................
Dimana :
W
1
=
u
=
4'
c'
=
=
=
berat total irisan tanah (kgf/m3)
panjang segrnen beban W (m)
tekanan air pori (kgf/m2)
sudut gesek dalarn efektif (")
kohesi efektif (kgf/m2)
Analisis longsor translasi dihitung berdasarkan Gambar 5. Untuk kondisi
muka air tanah tidak diperhitungkan sesuai dengan persamaan (lo), sedangkan untuk
analisis longsor translasi untuk kondisi muka air tanah diperhitungkan menurut
persamaan (1 1) di bawah ini (Das, 1993).
Fs =
Dimana :
H
c'
+-tan 4' ....................................
flcos2 p.tan P tan /?
= Kedalaman tanah
efektif (m)
fl
= Kemiringan lereng (")
y'
=y
y,
= berat volume
y,,
= berat volume tanah jenuh
- yw(kgf/m3)
air (kgf/m3)
air (kgf7m3)
Analisis kemantapan lereng terdiri dari beberapa metode yang dapat
digunakan, salah satunya metode grafis. Metode grafis ini cenderung untuk
menghasilkan faktor keamanan yang kecil, karena faktor-faktor yang disebabkan oleh
gaya-gaya normal dan geser antara irisan diabaikan (Bishop, 1955 dan Withrnan dan
Balley, 1967 dalam Notosiswojo dan Projosumarto, 1984)
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini merupakan suatu studi kasus terhadap lahan pertanian di
kawasan perbukitan (hillside zone). Lokasi penelitian di Kecamatan Banjarwangi
Kabupaten Garut Provinsi Jawa Barat. Analisis tanah dilakukan di Laboratorium
Fisika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini berlangsung selama enam bulan dari bulan
Juni sampai Nopember 2002.
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang diperlukan dalam penelitian ini, antara lain : Theodolit
dan GPS untuk pengukuran profil ketinggiadelevasi lokasi yang sebenarnya, alat
untuk pengambilan dan pemeriksaan sampel tanah di laboratoriurn terutama untuk
sifat fisik dan mekanik tanah (analisis distribusi partikel, speczjic gravity, three
phases, konsistensi tanah, konduktivitas hidrolik, dan parameter kuat geser tanah).
Juga diperlukan seperangkat Personal Komputer untuk pembuatan program
perencanaan teras menurut Metode USSCS dan Hurni serta analisis stabilitas lereng
baik untuk kondisi aktual maupun untuk pengecekan stabilitas disain teras. Untuk ha1
tersebut digunakan bahasa pemrograman Visual Basic 6.0 serta software pendukung
lainnya seperti Excel 2000, Arc View GIs 3.2, dan MS Word 2000.
Menurut jenis data yang Qhasilkan, dibagi dua yaitu ; data sekunder dan data
primer. Data sekunder yaitu : peta Kecamatan Banjarwangi, peta jenis tanah, peta
tataguna lahan, dan peta topografi. Sedangkan data primer merupakan hasil
pemeriksaan sifat fisik dan mekanik tanah serta hasil simulasi komputer.
16
Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan seperti yang ditunjukkan
dalam Gambar 6 berikut ini.
Amli8ia Data, PembaJlamu, Kdmpehn,
lP&@WIr daa Pltlbtikaisi
Gambar 6. Tahapan kegiatan penelitian
Analisis Sifat Fisika dan Mekanika Tanah
Pemeriksaan sifat fisika dan mekanika tanah dilakukan di Laboratorium
Fisika dan Mekanika Tanah Jwusan Teknik Pertanian Institut Pertanian Bogor.
Semua pengujian dan pengukuran mengikuti Penuntun Praktikum Mekanika Tanah
(Sudou et al., 1990).
Sifat fisika tanah
Pemeriksaan dan pengujian sifat fisika untuk tanah yang diambil dari lokasi
longsor, baik dalam keadaan tidak terganggu (undisturb) maupun terganggu (disturb)
yang meliputi beberapa percobaan berikut ini.
a. Kadar air tanah basis kering menurut standar JIS A 1203.
b. Three phases, digunakan untuk mengukur volume fase udara, cair, dan padat
menggunakan alat Three Phases.
c. SpesiJi:c gravity (berat jenis partikel tanah), diukur menurut standar JIS A 1202.
d. Konduktifitas hldrolik, untuk mengukur permeabilitas tanah jenuh dengan
menggunakan metodefalling head
e. Distribusi partikel, untuk menentukan tekstur tanah yang terdiri dari dua metode
yaitu : metode saringan dan metode hidrometer menwut standar JIS A 1204.
f
Konsistensi tanah terdiri dari pengukuran batas cair (liquid limit = LL) dan batas
plastis (plastis limit = PL), menurut standar JIS A 1205 dan JIS A 1206.
Sifat mekanika tanah
Pengujian sifat mekanik tanah yaitu dengan melakukan uji triaksial tanah
dalam keadaan jenuh air dengan menggunakan alat uji triaksial seperti terlihat pada
Lampiran 7. Uji triaksial ini bertujuan untuk menentukan besar nilai kohesi (c) dan
sudut gesek dalam (4) tanah sebagai komponen yang sangat menentukan dalam
analisis stabilitas lereng terhadap longsor.
Uji triaksial dilakukan terhadap dua kondisi tanah yaitu : tanah tidak
terganggu dan tanah yang dipadatkan menurut Standar Proctor Test. Uji triaksial
dalam keadaan jenuh air bertujuan untuk mendapatkan nilai kohesi efektif (c ') dan
sudut gesek dalarn efektif
(4'). Kondisi tanah yang dipadatkan, dapat memberikan
pengaruh peningkatan nilai c dan
4 yang
selanjutnya dapat meningkatkan faktor
keamanan (Fs) lahan terhadap longsor.
Pembuatan Program Komputer
Pembuatan program komputer untuk perencanaan teras dan analisis stabilitas
lereng untuk mempercepat perhitungan analisis stabilitas lahan terhadap longsor dan
pendimensian teras pada lahan pertanian di kawasan berlereng. Program komputer
dibuat berdasarkan teori analisis stabilitas lereng untuk longsor rotasi dan translasi
(Das, 1993) serta disain teras metode USSCS (Schwab et al., 1981) dan metode Hurni
(1980). Program dibuat dengan menggunakan software Visual Basic 6.0. Program
komputer divalidasi dengan perhitungan manual.
Perencanaan Teras Bangku Metode USSCS
Disain teras bangku yang dipilih untuk penelitian ini adalah metode USSCS
dan Hurni. Pemilihan metode USSCS, karena telah diterapkan pada konservasi tanah
dan air di DAS Citanduy (PRC Engineering Consultant, 1980). Metode Hurni dipilih
karena memasukan faktor erosi yang merupakan pertimbangan utama tindakan
konservasi tanah dan air, dimana perencanaan teras didasarkan kepada persamaan
USLE. Kedua metode ini dilakukan analisis stabilitas lereng, sehingga dapat
ditentukan metode mana yang lebih aman terhadap longsor.
Perencanaan teras bangku metode USSCS menggunakan persamaan (2)
dengan data yang diperlukan adalah kemiringan lahan (S), Faktor CP (Tabel 1) untuk
menentukan kondisi penutup lahan, erodibilitas tanah (K), infiltrasi, dan curah hujan
tahunan. Disain teras bangku menurut USSCS ini hanya berlaku untuk kemiringan
lahan antara 20 % - 30 % (Schwab el a/., 1981). Kemiringan lereng yang lebih besar
dari 30 % dilakukan modifikasi nilai VI yang tidak lebih dari 2 m.
Tabel 1. Perkiraan nilai faktor CP berbagai jenis penggunaan lahan di Pulau Jawa
b. pentanah seba@an
0,07
0,O 1
Perurnputan : a. penutupan tanah sempuma
b. penutupan tanah sebagian; ditumbuhi alang-alang
0,02
c. alang-alang; pembakaran sekal'i setahun
0,06
d. serai wangi
0,65
0,5 1
Tanaman pertanian : a. umbi-umbian
b. biji-bijian
0,5 1
c. kacang-kacangan
0,36
d. campuran
0,43
e. padi irigasi
0,02
Perladangan : a. 1 tahun tanam - 1 tahun bero
0,28
b. 1 tahuntanm2tahunbero
0,19
Pertanian dengan konservasi : a. mulsa
0,14
0,04
b. Teras ban&
c. contour cropping
- A 0 , 1 4
Sumber : Abdurachrnan dkk., 1984; Ambar dan Syafrudin, 1979 dalam Asdak, 1995
1
Penentuan erodibilitas tanah (K) menurut Wischmeier et al. (1971, dalam
Asdak, 1995), mengembangkan hubungan karakteristik tanah dengan tingkat
erodibilitas tanah dalam persamaan matematis dibawah ini
Dimana :
K
OM
S
P
M
=
=
=
=
=
erodibilitas tanah (tlhdthn)
persen unsur organik
kode klasifikasi tekstur tanah, tertera pada Tabel 2
kelas permeabilitas tanah, tertera pada Tabel 3
(% debu + % pasir sangat halus) x (100- % liat)
Tabel 2. Kode klasifikasi tekstur tanah
1
Ukuran htir tnene
tcbstar
J&
I
2. 1 Granular halus
3. 1 Granular sedang sampai kasar
1. Granular halus sekali
I
1 / Kubus, pipih atau
4.
TANAH DAN AIR DI KECAMATAN BANJARWANGI
KABUPATEN GARUT
OLEH :
MUSTAFRIL
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2003
ABSTRAK
MUSTAFRIL. Analisis Stabilitas Lereng untuk K o ~ s ~ NTanah
~ s ~ dan Air di
Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut. Dibimbing oleh SOEDODO
HARDJOAMIDJOJO, ASEP SAPEI, dan ERIZAL.
Pembangunan terasering untuk tindakan konservasi tanah dan air sering
mengalami kegagalan dengan terjadi longsor (landslide), seperti sebagian lahan
pertanian di Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut. Memperhatikan masalah
tersebut perlu dilakukan penelitian tentang analisis stabilitas lereng, terutama untuk
lereng berteras bangku (bench terrace). Bentuk morfologi lereng, sifat fisika, dan
sifat mekanika tanah sangat menentukan analisis stabilitas lereng. Penelitian ini
bertujuan menganalisis stabilitas lereng pada lahan yang dibuat terasering, sehingga
diharapkan dapat menentukan tindakan konservasi tanah dan air yang aman terhadap
longsor. Penelitian ini dilakukan 1 lapangan, laboratoriurn, dan simulasi komputer.
Hasil pemeriksaan sifat mekanik tanah rata-rata di Desa Mulyajaya
Kecamatan Banjarwangi adalah density (p ) = 1,44 t/m3, kohesi efektif ( c ') = 0,15
kgf/cm2, dan sudut gesek dalam efektif (4') = 20,3". Teras aktual di lokasi longsor
stabil (Fs = 1,22) dan berubah menjadi tidak stabil (Fs = 0,3 1) jika tanah mendekati
jenuh dengan meningkatnya muka air tanah akibat hujan. Hasil simulasi disain teras
untuk longsor rotasi bila muka air tanah diperhitungkan, teras USSCS tidak stabil
(Fs = 0,12) dan teras Humi terpilih tipe C2 tidak stabil (Fs = 0,31) pada kemiringan
lahan 25 %. Untuk kemiringan lahan 27 % teras USSCS tidak stabil (Fs = 0,ll) dan
teras Hurni tipe C2 tidak stabil (Fs = 0,30), sedangkan pada kemiringan lahan 48 %
teras USSCS tidak dianjurkan karena lebih besar dari 30 % dan teras Hurni terpilih
tipe C3 stabil (Fs = 1,08). Hasil simulasi disain teras untuk longsor translasi bila
muka air tanah diperhitungkan, teras USSCS tidak stabil (Fs = 0,97) dan teras Hurni
terpilih tipe C2 tidak stabil (Fs = 0,96) pada kemiringan lahan 25 %. Untuk
kemiringan lahan 27 % teras USSCS tidak stabil (Fs = 0,91) dan teras Hurni tipe C2
tidak stabil (Fs = 0,89), sedangkan pada kemiringan lahan 48 % teras USSCS tidak
dianjurkan karena lebih besar dari 30 % dan teras Hurni terpilih tipe C3 stabil
(Fs = 1,Ol). Kemiringan lahan 20 % - 30 %, disain teras Hurni (tipe C3) mempunyai
nilai faktor keamanan yang lebih besar dibandingkan dengan disain teras USSCS.
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul :
ANALISIS STABILITAS LERENG UNTUK KONSERVASI TANAH DAN AIR
DI KECAMATAN BANJARWANGI KABUPATEN GARUT
Adalah benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan. Semua surnber data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan
secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, 17 Januari 2003
Mustafril
Nrp. P13500002
ANALISIS STABILITAS LERENG UNTUK KONSERVASI
TANAH DAN AIR DI KECAMATAN BANJARWANGI
KABUPATEN GARUT
MUSTAFRIL
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2003
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tapaktuan Aceh Selatan pada tanggal 4 Maret 1972
sebagai anak kedua dari ayah bernama Bachtiar dan ibu Dasnimah. Pendidikan
sarjana ditempuh di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala,
Banda Aceh, lulus 1997. Pada tahun 1998 hingga sekarang penulis bekerja sebagai
staf pengajar di Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Syiah
Kuala.
Kesernpatan untuk melanjutkan pendidikan Pascasarjana
S-2 (Magister
Sains) pada tahun 2000 dan memilih Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
dengan konsentrasi Teknik Tanah dan Air. Biaya pendidikan diperoleh dari Beasiswa
Program Pascasarjana (BPPS) Departemen Pendidikan Nasional.
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahrnatNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan di Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut dan
Laboratoriurn Fisika dan Mekanika Tanah IPB sejak bulan Juni 2002 ini adalah
stabilitas lereng, dengan judul Analisis Stabilitas Lereng untuk Konservasi Tanah dan
Air di Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof. Dr. Ir. H. Soedodo
Hardjoamidjojo, M.Sc selaku ketua komisi pembimbing, Dr. Ir. Asep Sapei, MS dan
Dr. Ir. Erizal, M. Agr selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak
memberikan saran dan arahan dari perencanaan hingga selesainya penulisan tesis ini,
serta Dr. Ir. Nora Haris Panjaitan, DEA selaku penguji luar kornisi yang telah
bersedia memberi masukan untuk perbaikan tesis ini
Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada :
1. Ketua Tim Survey Identifikasi Penyusunan Rencana Tindak Penanggulangan
Daerah Rawan Bencana di Kabupaten Garut, dalam ha1 ini Ir. Dedi Kusnadi
Kalsim, M.Eng.,Dip HE., yang telah memberi izin dan bantuan untuk ikut dalam
group survey tersebut yang merupakan inti dari penelitian ini.
2. BAPPEKA Garut yang secara tidak langsung telah memberikan data-data
sekunder untuk penelitian ini.
3. Bapak Trisnadi dan Toni yang telah membantu dalam pelaksanaan pemeriksaan
dan pengujian tanah di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah
4. Rekan rekan di Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian, terutama Hendrik, Elih
Mulyana, Haris, Ramayanti Bulan, Arif Akbar dan mahasiswa pascasarjana
lainnya Yuliani Aisyah, Agus Nashri dan lain-lain yang tidak dapat saya sebutkan
satu persatu.
5. Rekan-rekan sesama staf pengajar di Fakultas Pertanian Unsyiah yang telah
memberikan dorongan untuk mengikuti program pascasarjana IPB, diantaranya :
Dr. Ir. Nourrnalina Arphi, M.Sc. Dr. Ir. Syahrul, M.Sc, Herri Santoso, ST.,
Yusmanizar, ST., dan lain-lain.
6. Istri dan Anakku tercinta : Haslinda S.Ag dan Mahirah Taffinda Adelia, Ibuku :
Dasnimah dan Mertuaku : H. M. Adli TB. (Alm) dan Hj. Hasmaini yang selalu
memberikan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan studi.
Akhirnya, semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, 17 Januari 2003
Mustafril
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR TABEL ......................................................................................
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ..............................................................................
PENDAHULUAN......................................................................................
Latar Belakang ..................................................................................
Tujuan Penelitian ..............................................................................
TINJAUAN PUSTAKA.............................................................................
Kerusakan Lahan Ptrtanian ...............................................................
Erosi ..................................................................................................
Konservasi Tanah dan Air .................................................................
Term Bangku sebagai Bangunan Konservasi Tanah dan Air ...........
Disain Teras Bangku .........................................................................
..
Stabilitas Lereng................................................................................
METODE PENELITIAN ...........................................................................
Tempat dan Waktu Penelitian ...........................................................
Alat dan Bahan ..................................................................................
Tahapan Penelitian ............................................................................
Analisis Sifat Fisika dan Mekanika Tanah........................................
Pembuatan Program Komputer .........................................................
Perencanaan Teras Bangku Metode USSCS .....................................
Perencinaan Term Bangku Metode Hurni ........................................
Perencanaan Saluran Teras dan Saluran Drainase ............................
Analisis Stabilitas Lereng .................................................................
Simulasi dan Analisis Data ...............................................................
DESKRIPSI DAERAH PENELITIAN......................................................
Letak Geografis.................................................................................
Topografi ...........................................................................................
Geologi ..............................................................................................
Geomorfologi ....................................................................................
Curah Hujan ......................................................................................
Jenis Tanah ........................................................................................
Tataguna Lahan .................................................................................
...
Vlll
HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................
Sifat Fisika dan Mekanika Tanah......................................................
Penyusunan Program Komputer .......................................................
Perencanaan Teras Metode USSCS dan Hurni ................................
Analisis Stabilitas Lereng .................................................................
Analisis Stabilitas Lereng pada Disan Teras USSCS dan Hurni ......
Simulasi Analisis Stabilitas Lereng pada Berbagai Kemiringan Lahan
Alternatif Penanggulangan Bencana Longsor pada Lahan Pertanian
KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................
Kesimpulan .......................................................................................
Saran..................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
DAFTAR TABEL
Halaman
Perkiraan nilai faktor CP berbagai jenis penggunaan tanah di Pulau Jawa ..
20
Kode klasifikasi tekstur tanah .......................................................................
21
Kode permeabilitas profil tanah .................................................................... 21
Nilai M untuk berbagai kelas tekstur tanah...................................................
22
Konstanta aliran permukaan (C) ................................................................... 27
Slope talud saluran Z (vertikal : horizontal) .................................................
29
Kecepatan yang diizinkan berdasarkan metoed Durbach .............................
30
Nilai kekasaran Manning ..............................................................................
30
Hasil analisis DDF (mm) di Stasiun Tarogong Tahun 1991 - 2000 .............
42
Luas tanah dengan berbagai kedalaman efektif ............................................
42
Penggunaan lahan di Kecamatan Banjarwang .............................................
43
Hasil pemeriksaan dan pengujian sifat fisika tanah di lokasi longsor ..........
46
Hasil uji triaksial untuk sampel tanah di lokasi longsor ............................... 48
Nilai VI d m HI disain teras USSCS dan Hurni di lokasi longsor ................
51
Hsllsil perhltungzm faktor kemanan lereng (Fs) aktul di lokasi longsor .......
52
Nilai Fs dari disain teras USSCS dan Hurni .................................................
53
Nilai VI teras USSCS dan Hurni untuk berbagai kemiringan lahan .............
57
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
7
Sketsa teras bangku atau teras tangga (bench terrace) .................................
Bentuk penguat talud teras bangku ...............................................................
8
Bentuk longsoran pada lereng .......................................................................
12
Diagram gaya analisis stabilitas lereng untuk longsor rotasi ........................
13
Diagram gaya analisis stabilitas lereng untuk longsor translasi....................
..
Tahapan kegiatan penelitlan ..........................................................................
14
Kondisi analisis muka air tanah tanpa hujan .................................................
31
17
Kondisi analisis muka air tanah jika hujan ................................................... 32
Sketsa penentuan kedalaman tanah ekivalen (Hekv)untuk teras ...................
33
Kondisi lonsor di Kampung Rinyem Desa Mu1yajaya dilihat dari atas ........
37
Hasil pengukuran elevasi lokasi longsor di Kampung Rinyem Desa
Mulyajaya Kecamatan Banjarwangi Kabupaten Garut .................................
39
Distribusi hujan bulanan ...............................................................................
41
Contoh lahan sawah di Kecamatan Banjarwangi ..........................................
44
Kurva distribusi ukuran partikel tanah ..........................................................
45
Kurva uji pemadatan tanah di desa Mulyajaya Kecamatan Banjanvangi.....
47
Bentuk lahan hasil disain teras USSCS dan Hurni di lokasi penelitian ........
51
Analisis stabilitas lereng untuk longsor aktual di Kampung Rinyem Desa
Mulyajaya Kecamatan Banjanvangi .............................................................
53
Kurva hubungan kemiringan lahan terhadap faktor keamanan untuk
longsor translasi ............................................................................................
56
Kurva hubungan kemiringan lahan (S) untuk disin teras Hurni. USSCS.
dan USSCS modifikasi ..............................................................................
58
Garis depresi yang memotong lereng ............................................................
60
Bronjong sebagai beban konter dan filter .....................................................
61
Pembentukan lahan sawah pada lereng tanpa memperhatikan usaha
konservasi tanah dan air ................................................................................
62
Contoh lahan persawahan dengan penguatan dinding dari pasangan
batu (stone pitching) dan penataan saluran air irigasi dan drainase..............
62
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Gambar disain teras metode USSCS .............................................................
67
Nomogram Hurni untuk pemilihan tipe teras berdasarkan nilai LS dan
kedalaman tanah (D) .....................................................................................
69
Teras bangku Hurni tipe C2 datar (teras tampingan rumput dengan
bidang olah datar).......................................................................................... 70
Teras bangku Hurni tipe C2 keluar (teras tampingan rumput dengan
bidang olah miring keluar) ............................................................................ 71
Teras bangku Hurni Tipe C3 datar (teras tampingan batu dengan bidang ....
olah datar)...................................................................................................... 72
Teras bangku Hurni Tipe C3 keluar (teras tampingan batu dengan bidang ..
olah miring keluar) ........................................................................................ 73
..
Alat uji triaksial.............................................................................................
74
Nilai C untuk berbagai jenis tanaman clan pengelolaan tanarnan.................
75
Nilai faktor P untuk beberapa tindakan konservasi di Pulau Jawa ...............
77
Peta lokasi longsor dan jenis tanah ...............................................................
78
Foto kondisi longsoran di Kampung Rinyem Desa Mulyajaya ....................
79
Foto kondisi longsoran di Kampung Genteng Desa Padahurip ....................
79
Foto kondisi longsoran di Kampung Singkur Desa Bojong..........................
80
Peta geologi Kecamatan Banjarwangi dan sekitarnya ..................................
81
Hasil uji triaksial untuk tanah longsor di Kampung Rinyem Desa ...............
Mulyajaya Kecamatan Banjarwangi .............................................................
82
Susunan sebagian struktur bahasa program utama dan form tampilan program
Slope Design .................................................................................................
83
Diagram alir Program Slope Design ............................................................. 101
Hasil perhitungan stabilitas lahan berteras bangku ....................................... 108
Disain teras dan analisis stabilitas lereng rata-rata ....................................... 109
Prosedur disain teras USSCS dan analisis stabilitas lereng dengan simulasi
program Slope Design ................................................................................... 116
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pengembangan wilayah merupakan suatu proses perubahan yang meliputi:
perubahan struktur ekonomi, sosial, tataguna lahan, sumber daya alam, dan
lingkungan hidup. Perubahan tersebut juga mempunyai peluang berdampak negatif
terhadap lingkungan, di antaranya perubahan penggunaan lahan pertanian dan hutan
menjadi kawasan pemukiman dan lahan kritis yang disebabkan oleh erosi.
Erosi terjadi erat kaitannya dengan pola penggunaan lahan dan tindakan
konservasi tanah pada suatu daerah aliran sungai (DAS). Metode konservasi tanah
dapat dibagi tiga golongan, yaitu : (1) metode vegetatif, (2) metode mekanik, dan
(3) metode kimia (Arsyad, 1989; Sarief, 1985).
Konservasi tanah dan air dengan metode mekanik yaitu : pembuatan
terasering, yang berfungsi mengurangi panjang lereng dan menahan air sehingga
mengurangi kecepatan dan jumlah aliran permukaan (run ofl serta memungkinkan
penyerapan air oleh tanah dan selanjutnya mengurangi erosi.
Untuk membangun teras di lahan pertanian diperlukan berbagai pertimbangan
diantaranya : pertimbangan sifat fisika dan teknis pembuatan teras. Aspek fisika dan
teknis yang perlu dipertimbangkan untuk membangun teras adalah : (a) besarnya
erosi yang masih dapat diperbolehkan (allowable), (b) karakteristik tanah
(kemiringan lahan, erodibrlity, dan kedalaman tanah), (c) karakteristik curah hujan,
(d) rencana penggunaan lahan, yaitu jenis tanaman dan metode pengelolaan yang
akan diusahakan, (e) jenis teras,
(0 jarak
vertikal teras (vertical interval
=
VI),
(g) lebar bidang olah teras, (h) lokasi dan dimensi saluran teras dan saluran drainase,
dan (i) bahan dan konstruksi talud teras.
1
Penentuan parameter dimensi teras, terutama VI berdasarkan faktor
kemiringan lahan (slope). Hanya beberapa persamaan V1 yang mempertimbangkan
sifat fisik dan mekanik tanah (Arsyad, 1989; ASAE, 1998; Hurni, 1980; Schwab
et al., 1981; Sheng, 1977; Suresh, 1993).
Pembangunan teras sering mengalami kegagalan seperti terjadinya erosi yang
diikuti longsor (landslide). Teras yang mengalami longsor terjadi di Ilesa Ngadirekso
Kecamatan Wajak Kabupaten Malang Jawa Timur. Lahan dengan jenis tanah andosol
(vulcan) yang diberi tindakan konservasi teras diragukan kestabilannya pada
kemiringan lereng 28" - 38" dan tidak stabil pada kemiringan lereng > 38" (Carson,
1987 dalam Carson, 1989). Longsor pada lahan terasering juga terjadi di Sub DAS
Wiroko di bagian hulu DAS Solo seluas 404 ha (1,8 %) dari 22.600 ha pada
kemiringan lereng di atas 65 % (Fletcher, 1990). Data di atas tidak menerangkan
longsor yang terjadi secara spesifik, apakah longsor terjadi pada teras secara individu
atau beberapa teras secara bersamaan. Longsor juga terjadi di lahan miring lainnya
seperti pada beberapa desa di Kecamatan Banjarwangi, Peundeuy, dan Singajaya
Kabupaten Garut (FATETA, 2002).
Memperhatikan permasalahan tersebut di atas, perlu dilakukan penelitian
lebih lanjut terhadap stabilitas lereng terutama yang diberi tindakan konservasi teras
dengan melakukan analisa faktor keamanan, Fs (safety factor).
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis stabilitas lereng pada lahan
berteras bangku, sehingga diharapkan dapat menentukan tindakan konservasi tanah
dan air yang arnan terhadap longsor.
TINJAUAN PUSTAKA
Kerusakan Lahan Pertanian
Tanah merupakan sumberdaya alam yang mudah mengalami kerusakanl
degradasi. Kerusakan tanah tersebut menurut Requier (1977), disebabkan oleh empat
hal, yaitu : (I) kehilangan unsur hara dan bahan organik pada daerah perakaran,
(2) terkumpulnya unsur atau senyawa yang merupakan racun bagi tanaman,
(3) penggenangan air (water logging), dan (4) erosi.
Lahan yang mengalami kerusakan dapat dikatagorikan menjadi lahan kritis
sampai sangat kritis. Luas lahan kritis sampai sangat kritis secara nasional sebesar
23.608.081,22 ha, lahan akan h t i s seluas 3.311.942,89 ha dan lahan potensial kritis
seluas 8.783.110,02 ha. Sehingga luas keseluruhan sebesar 35.703.134,13 ha (Ditjen
RRL, 1998).
Manusia dalam mengusahakan lahannya berusaha untuk mendapatkan hasil
yang maksimal clan jarang sekali memperhatikan kelestariannya, sehingga tanah akan
mudah mengalami kerusakan (Utomo, 1989). Menurut Arsyad (1989) baik buruknya
dan produktif tidaknya suatu tanah yang diusahakan sangatlah ditentukan oleh
tindakan manusia.
Erosi
Erosi adalah bentuk kerusakan tanah sebagai akibat dari hilangnya lapisan
atas (top soil). Kehilangan lapisan atas tanah ini diakibatkan oleh terjadinya
pengangkutan lapisan atas tanah dari suatu tempat ke tempat yang lain oleh media
alam seperti air atau angin (Arsyad, 1989). Proses erosi terdiri atas tiga bagian yang
berurutan : pengelupasan (detachment), pengangkutan (transportation), dan
pengendapan (sedimentation) (Asdak, 1995). Erosi dapat dibedakan dalam erosi
percik (splash erosion), erosi lembar (sheet erosion), erosi alur (rill erosion), erosi
parit (gully erosion), erosi tebing sungai (streambank erosion), longsor (landslide)
dan erosi internal (Asdak, 1995; Suresh, 1993).
Untuk melaksanakan konservasi tanah terlebih dahulu perlu diketahui
besarnya erosi yang terjadi dan besarnya erosi diperbolehkan (Kusmiwati, 1996).
Besarnya nilai erosi diperbolehkan (McCorrnack et al., 1979 dalam Utomo, 1989)
menggunakan istilah "soil loss tolerance", yaitu : kecepatan maksimum kehilangan
tanah pertahun agar produktivitas tanah dapat mencapai tingkatan optimum dalam
waktu lama. Besarnya erosi yang diperbolehkan dapat dihitung berdasarkan
kedalaman ekivalen tanah dan kelestarian sumber daya tanah yang diharapkan
(Hammer, 1981 dalam Utomo, 1989). Besarnya erosi yang terjadi pada suatu DAS
dapat didekati melalui metode persamaan umum kehilangan tanah (Universal Soil
Loss Equation) atau lebih dikenal dengan persamaan USLE, yang dikemukakan oleh
Wischmeier dan Smith (1978, dalam Asdak, 1995) dengan persamaan sebagai
berikut :
Dimana :
A
=
Besarnya kehilangan tanah persatuan luas lahan, diperoleh dari
perkalian faktor-faktor tersebut pada persamaan (1). Besarnya
kehilangan tanah atau erosi dalam ha1 ini hanya terbatas pada erosi
lembar dan alur. Tidak termasuk erosi yang berasal dari tebing sungai
dan juga tidak termasuk sedimen yang terendap di bawah lahan-lahan
dengan kemiringan besar.
R
=
K
=
L
=
S
=
C
=
P
=
Faktor erosivitas curah hujan dan aliran permukaan (run ofA untuk
daerah tertentu, urnumnya diwujudkan dalam bentuk indeks erosi
rata-rata (EI). Faktor R juga merupakan angka indeks yang
menunjukkan besarnya tenaga curah hujan yang dapat menyebabkan
terjadinya erosi.
Faktor erodibilitas tanah untuk horizon tanah tertentu, dan
merupakan kehilangan tanah persatuan luas untuk indeks erosivitas
tertentu. Dalam ha1 ini petak percobaan yang digunakan adalah
panjang 72,6 ft (22,14 m) dan kemiringan lereng 9%, dengan periode
tanpa dikerjakan (fallow period) yang panjang. Faktor K adalah
indeks erodibilitas tanah, yaitu angka yang menunjukkan mudah
tidaknya partikel-partikel tanah terkelupas dari aggregat tanah oleh
gempuran air hujan atau aliran permukaan.
Faktor panjang kemiringan lereng yang tidak mempunyai satuan dan
merupakan bilangan perbandingan antara besarnya kehilangan tanah
untuk panjang lereng 72,6 ft (petak percobaan). Notasi L dalarn ha1
ini bukanlah panjang lereng yang sesungguhnya.
Faktor gradien (beda) kemiringan yang tidak mempunyai satuan dan
merupakan bilangan perbandingan antara besarnya kehilangan tanah
untuk tingkat kemiringan tertentu dengan besarnya kehilangan tanah
untuk kemiringan lereng 9%. Notasi S dalam ha1 ha1 ini bukanlah
kemiringan lereng yang sesungguhnya.
Faktor pengelolaan lahan atau cara bercocok tanam yang tidak
mempunyai satuan dan merupakan bilangan perbandingan antara
besarnya kehilangan tanah pada kondisi bercocok tanam yang
diinginkan dengan besarnya kehilangan tanah bila diolah secara terus
menerus.
Faktor praktek konservasi tanah (cara mekanik) yang tidak
mempunyai satuan dan merupakan bilangan perbandingan antara
besarnya kehilangan tanah pada kondisi usaha konservasi tanah ideal
(misalnya : teknik penanaman sejajar garis kontur, penanaman dalam
teras, penanaman dalam larikan) dengan besarnya kehilangan tanah
pada kondisi penanaman tegak lurus pada garis kontur.
Konservasi Tanah dan Air
Menurut Arsyad (1989), cara pendekatan dalam konservasi tanah yaitu: (1)
menutup tanah dengan turnbuh-turnbuhan dan tanaman atau sisa-sisa tanaman agar
terlindung dari daya perusak butir-butir hujan yang jatuh, (2) memperbaiki dan
menjaga keadaan tanah agar resisten terhadap penghancuran dan pengangkutan
aggregat serta kemarnpuan yang lebih besar untuk menyerap air dipermukaan tanah,
dan (3) mengatur aliran permukaan agar mengalir dengan kecepatan yang tidak
merusak dan memperbesar jumlah air yang terinfiltasi ke dalam tanah.
Metode konservasi tanah dapat dibagi dalarn tiga golongan utama, yaitu (I)
metode vegetatif, (2) metode mekanik clan (3) metode kimia (Arsyad, 1989). Konservasi
tanah dengan metode mekanik adalah pembuatan bangunan-bangunan pencegah erosi
dan memanipulasi sifat mekanik serta bentuk perrnukaan tanah. Termasuk dalam
metode ini adalah pengelolaan tanah menurut kontur (contour farming), penanaman
dalam strip, pembuatan guludan, teras, saluran pengalih, saluran pembuang, rorak,
chek dam, dan sebagainya. Fungsi konservasi tanah secara mekanik adalah untuk
memperlambat aliran permukaan dan mengalirkan dengan kecepatan yang tidak
merusak serta memperbesar infiltrasi air kedalam tanah (Arsyad, 1989; Schwab et al.,
1981).
Teras Bangku sebagai Bangunan Konservasi Tanah dan Air
Menurut Arsyad (1989), terdapat dua tipe utama teras, yaitu ( I ) teras bangku
atau teras tangga (bench terrace) dan (2) teras berdasar lebar (broadbase terrace).
Schwab et al. (1981) membedakan teras menjadi tiga jenis, yaitu: (1) teras berdasar
lebar atau teras gulud atau teras berlereng (broadbase terrace), (2) teras datar (level
terrace or conservation terrace) dan (3) teras bangku ('bench terrace). Khusus teras
bangku digunakan untuk daerah berlereng 20%
- 30%, dan Qbagi
lagi dalam tiga
bentuk, yaitu: (a) datar, (b) miring kedalam dan (c) miring keluar. Teras bangku atau
tangga menurut Arsyad (1989) dapat dibuat pada tanah berlereng dua persen sampai
yang berlereng lebih besar. Teras tersebut dibuat dengan jalan memotong lereng dan
meratakan tanah dibagian bawah sehingga terjadi suatu deretan berbentuk tangga atau
bangku seperti ditunjukkan Gambar 1
Tanaman semusim
Permukaan tan
Muka term ditutup
mput atau batu-batuan
a. Teras tangga untuk
tanaman semusin
-s.
*,
Rumput atau Iegumrnosa
%
"k
Permukaan tanah semula
b. Teras tangga atau bangku
untuk tanaman pohon
Gambar 1 . Sketsa teras bangku atau teras tangga (bench terrace) (Arsyad, 1989)
Menurut Suwardjo et al. (1986), teras bangku mempunyai nilai erosi yang
paling kecil bila dibandingkan dengan teknik konservasi lainnya. Hal ini dapat
dimengerti sebab pada teras bangku laju aliran perrnukaan dapat ditahan, sehingga
partikel-partikel tanah yang lepas karena pukulan butiran-butiran hujan hanya sedikit
yang terangkut aliran perrnukaan dan mengendap kembali pada bidang teras tersebut.
Bentuk penguat talud (riser) teras bangku pada umumnya terdiri dari dua
jenis, yaitu (1) tampingan rurnput (vegetated) dan (2) tampingan batu (stone pitching)
atau dinding penahan tegak (vertical retaining wall), terlihat pada gambar berikut ini
(Carson, 1989; Hurni, 1980).
Tampingan
rumput
Tampingan
batu
Dinding penahan
Gambar 2. bentuk penguat talud teras bangku (Matthee dan Russell, 1997)
Disain Teras Bangku
Untuk menentukan dimensi teras bangku dan letak saluran teras di lapangan,
dilakukan mula-mula dengan menentukan jarak vertikal atau jarak horizontal. Jarak
vertikal adalah jarak arah vertikal dari puncak lereng atau suatu tempat yang
ditentukan pada suatu lereng sampai dasar saluran pertama dan dari dasar saluran
pertama sampai dasar saluran berikutnya (lihat Gambar 2). Jarak horizontal adalah
jarak arah horizontal dari titik-titik yang sama seperti jarak vertikal (Arsyad, 1989).
Dalam disain lahan, telah dikembangkan beberapa formula untuk menentukan
VI, diantaranya :
I. Metode US-SCS (United States - Soil Conservation Service) (ASAE, 1998;
Schwab et al., 1981)
VI = 0,3 (XS
+ Y) ................................................................................. (2)
Dimana:
VI = jarak vertikal (m)
X = konstanta penyebaran geografi curah hujan berkisar 0,4 untuk curah
hujan sekitar 2000 mrnltahun sampai 0,8 untuk curah hujan sekitar
1000 mmltahun.
Y = konstanta yang dipengamhi oleh erodibilitas dan penutup tanah
berkisar dari 1 untuk tanah yang berkapasitas infiltrasi rendah dan
sedikit tanaman sampai 4 untuk tanah yang erodibilitasnya rendah
dengan diberi mulsa paling sedikit 3 tonha.
S = kemiringan lereng (%).
Bentuk dan perhitungan parameter disain teras USSCS lebih detail dapat
dilihat pada Lampiran 1.
2. Metode yang dikembangkan oleh Hurni
Hurni (1980) menyatakan bahwa terdapat tiga faktor yang mendasari
perencanaan dimensi dan bentuk teras. Ketiga faktor tersebut adalah (1) kemiringan
lereng asal (S), (2) kedalaman tanah (D), dan (3) faktor tofografi (LS) dari USLE.
Besarnya nilai LS dihitung dengan persamaan (3) berikut ini.
LS =
Dimana :
T
R
K
C
P
=
=
=
=
=
1
RKCP
.......................................................
jumlah erosi maksimum yang diperkenankan (t/thn)
erosivitas hujan (t/ha)
erodibilitas tanah (thalthn)
faktor pengelolaan tanaman
faktor praktek konservasi yang diterapkan.
(3)
Untuk menentukan tipe teras terpilih digunakan Nomogram Hurni, terlihat
pada Lampiran 2. Sedangkan perencanaan teras terpilih lebih detail disajikan pada
Lampiran 3 sampai Lampiran 6.
3. Metode yang dikembangkan oleh Hudson (1981) di beberapa negara diantaranya :
a. Zimbabwe
Dimana :
VI = jarak vertikal (fi)
S = kemiringan lahan (%)
f = konstanta yang tergantung kepada nilai erodibilitas tanah K, berkisar
dari 3 sampai 6.
b. Afrika Selatan
Dimana :
VI = jarak vertikal (ft)
S = kemiringan lahan (%)
a = konstanta antara 1,5 untuk daerah hujan rendah sampai 4 untuk
daerah hujan tinggi.
b = konstanta antara 1 (satu) sampai 3 (tiga) tergantung sifat tanah.
c. Israel
Dimana :
VI = jarak vertikal (m)
S = kemiringan lahan (%)
Stabilitas Lereng
Kemantapan suatu lereng tergantung kepada gaya penggerak dan gaya
penahan yang ada pada lereng tersebut. Gaya penggerak adalah gaya-gaya yang
berusaha untuk membuat lereng longsor, sedangkan gaya penahan adalah gaya-gaya
yang mempertahankan kemantapan lereng tersebut. Jika gaya penahan ini lebih besar
dari pada gaya penggerak, maka lereng tersebut tidak akan mengalami gangguan atau
berarti lereng tersebut mantap (Das, 1993; Notosiswojo dan Projosumarto, 1984)
Kemungkinan bentuk longsor yang terjadi tertera pada Gambar 3.
Kemantapan lereng biasa dinyatakan dalam bentuk faktor keamanan (Fs) sebagai
berikut:
Fs =
gaya penahan
gaya penggerak
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
(7)
Faktor-faktor yang menyebabkan longsor secara umurn dapat diklasifikasikan
sebagai berikut (Notosiswojo dan Projosumarto, 1984) :
I) Faktor-faktor yang menyebabkan naiknya tegangan geser, yaitu : naiknya berat
unit tanah karena pembasahan, adanya tambahan beban eksternal seperti
bangunan, bertambahnya kecuraman lereng karena erosi alami atau karena
penggalian, dan bekerjanya beban goncangan.
2) Faktor-faktor yang menyebabkan turunnya kekuatan geser, yaitu : adanya
absorbsi air, kenaikan tekanan pori, beban goncangan atau beban berulang,
pengaruh pembekuan dan pencairan, hilangnya sementasi material, proses
pelapukan, dan hilangnya kekuatan karena regangan berlebihan pada lempung
sensitif.
Secara umum bentuk penampang keruntuhan lereng dibedakan atas :
( 1 ) berbentuk rotasi lingkaran (circular rotational slps) untuk kondisi tanah
homogen, (2) tidak berbentuk lingkaran (non-circular) untuk kondisi tanah tidak
homogen, (3) bentuk translasi (translational slip) untuk kondisi tanah yang
mempunyai perbedaan kekuatan antara lapisan perrnukaan dengan lapisan dasar
longsoran dan pada umumnya terletak pada lapisan tanah dangkal (shallow depth)
serta longsoran yang terjadi berupa bidang datar dan sejajar dengan lereng, dan (4)
bentuk kombinasi (compound s l p ) biasanya terjadi pada lapisan tanah dengan
kedalaman yang besar (greater depth) dan bentuk keruntuhan penampangnya terdiri
dari lengkung dan datar (Bhandari, 1995; Craig, 1992; McKyes, 1989; Terzaghi dan
Peck, 1987). Bentuk penampang keruntuhan tersebut tertera pada Gambar 3.
Longsoran berbentuk rotasi lingkaran
(circularrotational slip)
Longsor bentuk translasi
(translationalslips)
Longsoran tidak berbentuk lingkaran
(non - circular)
Longsor bentuk kombinasi
(compound slip)
Gambar 3. Bentuk longsor pada lereng (Craig, 1992)
Faktor keamanan stabilitas lereng Fs = 1,O adalah lereng dalam keadaan akan
longsor, Fs < 1,O lereng tidak stabil dan Fs > 1,O lereng stabil. Perhitungan lereng
dapat dilakukan dengan anggapan bahwa: (1) tanah homogen dan kontinu,
(2) perhitungan dalam dua dimensi, (3) kondisi tegangan efektif dan (4) bentuk
longsoran ideal.
Menurut Das (1993), metode perhitungan secara garis besar dapat dilakukan
dengan dua cara, yaitu: (1) metode potongan Fellenius (1927) dan Bishop (1955) dan
(2) secara grafis oleh Taylor (1937) dan Cousins (1978), merupakan nomogramnomogram yang disusun berdasarkan empiris. Selanjutnya Fellenius (1927, dalam
Das, 1993), mengemukakan longsoran terjadi karena rotasi dari satu blok tanah pada
perrnukaan gelinciran yang berbentuk busur lingkaran dengan pusat di titik 0, yang
selanjutnya disebut longsor rotasi.
%I '\
A
I
I
-
- - I
'\
- 2
- 1 2
\
B
-*
-
2
H
w
Gambar
Diagram gaya analisis stabilitas lereng untuk longsor rotasi (Das, 1993)
Dalam analisis stabilitas lereng digunakan metode irisan. Untuk longsor rotasi
terlihat pada Gambar 4 dengan AC merupakan lengkungan lingkaran sebagai bidang
longsor percobaan. Tanah yang berada di atas bidang longsor dibagi dalam beberapa
irisan tegak. Lebar dari tiap irisan tidak hams sama. W, adalah berat irisan, gaya-gaya
N, dan T, adalah komponen tegak dan sejajar dari reaksi R. Sedangkan gaya-gaya
yang bekerja untuk longsor translasi dapat dilihat pada Gambar 5.
Faktor keamanan (Fs) untuk longsor rotasi dihitung berdasarkan Gambar 4.
Untuk kondisi muka air tanah tidak diperhitungkan nilai Fs sesuai dengan
persamaan (8), sedangkan untuk kondisi muka air tanah diperhitungkan Fs sesuai
dengan persamaan (9) (Das, 1993).
Permukaan tanah dun air
,
Gambar 5. Diagram gaya analisis stabilitas lereng untuk longsor translasi (Das, 1993)
Fs =
E c ' l c w cosa tan41
ZWsinn
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
(8)
Fs =
x c ' l + (W cosa - ul) tan 6
x ~ s i n a
...............................
Dimana :
W
1
=
u
=
4'
c'
=
=
=
berat total irisan tanah (kgf/m3)
panjang segrnen beban W (m)
tekanan air pori (kgf/m2)
sudut gesek dalarn efektif (")
kohesi efektif (kgf/m2)
Analisis longsor translasi dihitung berdasarkan Gambar 5. Untuk kondisi
muka air tanah tidak diperhitungkan sesuai dengan persamaan (lo), sedangkan untuk
analisis longsor translasi untuk kondisi muka air tanah diperhitungkan menurut
persamaan (1 1) di bawah ini (Das, 1993).
Fs =
Dimana :
H
c'
+-tan 4' ....................................
flcos2 p.tan P tan /?
= Kedalaman tanah
efektif (m)
fl
= Kemiringan lereng (")
y'
=y
y,
= berat volume
y,,
= berat volume tanah jenuh
- yw(kgf/m3)
air (kgf/m3)
air (kgf7m3)
Analisis kemantapan lereng terdiri dari beberapa metode yang dapat
digunakan, salah satunya metode grafis. Metode grafis ini cenderung untuk
menghasilkan faktor keamanan yang kecil, karena faktor-faktor yang disebabkan oleh
gaya-gaya normal dan geser antara irisan diabaikan (Bishop, 1955 dan Withrnan dan
Balley, 1967 dalam Notosiswojo dan Projosumarto, 1984)
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini merupakan suatu studi kasus terhadap lahan pertanian di
kawasan perbukitan (hillside zone). Lokasi penelitian di Kecamatan Banjarwangi
Kabupaten Garut Provinsi Jawa Barat. Analisis tanah dilakukan di Laboratorium
Fisika dan Mekanika Tanah Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini berlangsung selama enam bulan dari bulan
Juni sampai Nopember 2002.
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang diperlukan dalam penelitian ini, antara lain : Theodolit
dan GPS untuk pengukuran profil ketinggiadelevasi lokasi yang sebenarnya, alat
untuk pengambilan dan pemeriksaan sampel tanah di laboratoriurn terutama untuk
sifat fisik dan mekanik tanah (analisis distribusi partikel, speczjic gravity, three
phases, konsistensi tanah, konduktivitas hidrolik, dan parameter kuat geser tanah).
Juga diperlukan seperangkat Personal Komputer untuk pembuatan program
perencanaan teras menurut Metode USSCS dan Hurni serta analisis stabilitas lereng
baik untuk kondisi aktual maupun untuk pengecekan stabilitas disain teras. Untuk ha1
tersebut digunakan bahasa pemrograman Visual Basic 6.0 serta software pendukung
lainnya seperti Excel 2000, Arc View GIs 3.2, dan MS Word 2000.
Menurut jenis data yang Qhasilkan, dibagi dua yaitu ; data sekunder dan data
primer. Data sekunder yaitu : peta Kecamatan Banjarwangi, peta jenis tanah, peta
tataguna lahan, dan peta topografi. Sedangkan data primer merupakan hasil
pemeriksaan sifat fisik dan mekanik tanah serta hasil simulasi komputer.
16
Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan seperti yang ditunjukkan
dalam Gambar 6 berikut ini.
Amli8ia Data, PembaJlamu, Kdmpehn,
lP&@WIr daa Pltlbtikaisi
Gambar 6. Tahapan kegiatan penelitian
Analisis Sifat Fisika dan Mekanika Tanah
Pemeriksaan sifat fisika dan mekanika tanah dilakukan di Laboratorium
Fisika dan Mekanika Tanah Jwusan Teknik Pertanian Institut Pertanian Bogor.
Semua pengujian dan pengukuran mengikuti Penuntun Praktikum Mekanika Tanah
(Sudou et al., 1990).
Sifat fisika tanah
Pemeriksaan dan pengujian sifat fisika untuk tanah yang diambil dari lokasi
longsor, baik dalam keadaan tidak terganggu (undisturb) maupun terganggu (disturb)
yang meliputi beberapa percobaan berikut ini.
a. Kadar air tanah basis kering menurut standar JIS A 1203.
b. Three phases, digunakan untuk mengukur volume fase udara, cair, dan padat
menggunakan alat Three Phases.
c. SpesiJi:c gravity (berat jenis partikel tanah), diukur menurut standar JIS A 1202.
d. Konduktifitas hldrolik, untuk mengukur permeabilitas tanah jenuh dengan
menggunakan metodefalling head
e. Distribusi partikel, untuk menentukan tekstur tanah yang terdiri dari dua metode
yaitu : metode saringan dan metode hidrometer menwut standar JIS A 1204.
f
Konsistensi tanah terdiri dari pengukuran batas cair (liquid limit = LL) dan batas
plastis (plastis limit = PL), menurut standar JIS A 1205 dan JIS A 1206.
Sifat mekanika tanah
Pengujian sifat mekanik tanah yaitu dengan melakukan uji triaksial tanah
dalam keadaan jenuh air dengan menggunakan alat uji triaksial seperti terlihat pada
Lampiran 7. Uji triaksial ini bertujuan untuk menentukan besar nilai kohesi (c) dan
sudut gesek dalam (4) tanah sebagai komponen yang sangat menentukan dalam
analisis stabilitas lereng terhadap longsor.
Uji triaksial dilakukan terhadap dua kondisi tanah yaitu : tanah tidak
terganggu dan tanah yang dipadatkan menurut Standar Proctor Test. Uji triaksial
dalam keadaan jenuh air bertujuan untuk mendapatkan nilai kohesi efektif (c ') dan
sudut gesek dalarn efektif
(4'). Kondisi tanah yang dipadatkan, dapat memberikan
pengaruh peningkatan nilai c dan
4 yang
selanjutnya dapat meningkatkan faktor
keamanan (Fs) lahan terhadap longsor.
Pembuatan Program Komputer
Pembuatan program komputer untuk perencanaan teras dan analisis stabilitas
lereng untuk mempercepat perhitungan analisis stabilitas lahan terhadap longsor dan
pendimensian teras pada lahan pertanian di kawasan berlereng. Program komputer
dibuat berdasarkan teori analisis stabilitas lereng untuk longsor rotasi dan translasi
(Das, 1993) serta disain teras metode USSCS (Schwab et al., 1981) dan metode Hurni
(1980). Program dibuat dengan menggunakan software Visual Basic 6.0. Program
komputer divalidasi dengan perhitungan manual.
Perencanaan Teras Bangku Metode USSCS
Disain teras bangku yang dipilih untuk penelitian ini adalah metode USSCS
dan Hurni. Pemilihan metode USSCS, karena telah diterapkan pada konservasi tanah
dan air di DAS Citanduy (PRC Engineering Consultant, 1980). Metode Hurni dipilih
karena memasukan faktor erosi yang merupakan pertimbangan utama tindakan
konservasi tanah dan air, dimana perencanaan teras didasarkan kepada persamaan
USLE. Kedua metode ini dilakukan analisis stabilitas lereng, sehingga dapat
ditentukan metode mana yang lebih aman terhadap longsor.
Perencanaan teras bangku metode USSCS menggunakan persamaan (2)
dengan data yang diperlukan adalah kemiringan lahan (S), Faktor CP (Tabel 1) untuk
menentukan kondisi penutup lahan, erodibilitas tanah (K), infiltrasi, dan curah hujan
tahunan. Disain teras bangku menurut USSCS ini hanya berlaku untuk kemiringan
lahan antara 20 % - 30 % (Schwab el a/., 1981). Kemiringan lereng yang lebih besar
dari 30 % dilakukan modifikasi nilai VI yang tidak lebih dari 2 m.
Tabel 1. Perkiraan nilai faktor CP berbagai jenis penggunaan lahan di Pulau Jawa
b. pentanah seba@an
0,07
0,O 1
Perurnputan : a. penutupan tanah sempuma
b. penutupan tanah sebagian; ditumbuhi alang-alang
0,02
c. alang-alang; pembakaran sekal'i setahun
0,06
d. serai wangi
0,65
0,5 1
Tanaman pertanian : a. umbi-umbian
b. biji-bijian
0,5 1
c. kacang-kacangan
0,36
d. campuran
0,43
e. padi irigasi
0,02
Perladangan : a. 1 tahun tanam - 1 tahun bero
0,28
b. 1 tahuntanm2tahunbero
0,19
Pertanian dengan konservasi : a. mulsa
0,14
0,04
b. Teras ban&
c. contour cropping
- A 0 , 1 4
Sumber : Abdurachrnan dkk., 1984; Ambar dan Syafrudin, 1979 dalam Asdak, 1995
1
Penentuan erodibilitas tanah (K) menurut Wischmeier et al. (1971, dalam
Asdak, 1995), mengembangkan hubungan karakteristik tanah dengan tingkat
erodibilitas tanah dalam persamaan matematis dibawah ini
Dimana :
K
OM
S
P
M
=
=
=
=
=
erodibilitas tanah (tlhdthn)
persen unsur organik
kode klasifikasi tekstur tanah, tertera pada Tabel 2
kelas permeabilitas tanah, tertera pada Tabel 3
(% debu + % pasir sangat halus) x (100- % liat)
Tabel 2. Kode klasifikasi tekstur tanah
1
Ukuran htir tnene
tcbstar
J&
I
2. 1 Granular halus
3. 1 Granular sedang sampai kasar
1. Granular halus sekali
I
1 / Kubus, pipih atau
4.