Analisa Stabilitas Tubuh Embung Menggunakan Software Geostudio

ANALISA STABILITAS TUBUH EMBUNG SUMBERURIP KECAMATAN BERBEK KABUPATEN NGANJUK MENGGUNAKAN SOF TWA R E G E O-STUD O-STU D I O 1

2

2

Zahra Mutiara Putri , Andre Primantyo Hendrawan , Very Dermawan . 1) Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2) Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, Jalan MT.Haryono 167 Malang 65145 Indonesia e-mail: [email protected] ABSTRAK Salah satu upaya untuk memenuhi kebutuhan air irigasi di Kabupaten Nganjuk adalah membuat embung di Kecamatan Berbek. Pada suatu embung, perlu dianalisis stabilitas lerengnya untuk menghindari keruntuhan. Untuk keperluan desain dan analisa stabilitas tubuh embung dapat dilakukan secara manual dan dengan menggunakan bantuan software Geo-Studio.

Pada studi ini pertama-tama dilakukan analisa ketersediaan material tubuh embung. Kemudian. analisa kestabilan lereng untuk tiga alternatif kemiringan lereng hulu dan hilir tubuh embung juga dilakukan. Selanjutnya dengan menggunakan SEEP/W akan dianalisa mengenai laju rembesan yang terjadi pada tubuh embung dan stabilitas lereng tubuh embung menggunakan SLOPE/W yang akan ditinjau berdasarkan berbagai kondisi, diantaranya saat embung selesai dibangun, saat muka air pada elevasi NWL, elevasi NWL, HWL HWL,, dan saat terjadinya penurunan muka air mendadak. Sebagai hasil penelitian. didapatkan bahwa kestabilan lereng embung dalam berbagai kondisi di atas telah memenuhi kriteria faktor keamanan yang disyaratkan. Kata kunci: Material, Lereng, Lereng, Tubuh Embung, Angka Angka Keamanan, Stabilitas AB A B STR ST R A C T One of the efforts to fulfill the irrigation water needs in Kabupaten Nganjuk is to build a small dam in Kecamatan Berbek. In a small dam, the slope stability should be analyzed carefully to avoid collapse. The design and analysis of small dam stability can be done manually and by using Geo-Studio software. In this study, first, the material availability to construct c onstruct the small dam body will wil l be analyzed. Then, the analysis of slope stability for three alternatives condition of upstream and downstream slope of the small dam body will be conducted. Furthermore, by using SEEP / W the analysis of rate of seepage that occurs in the body of the small dam and the slope stability of the small dam body using SLOPE / W which will be reviewed based on various conditions, such as when the small dam is completed, and when the water level were reached at NWL, HWL and at rapid drawdown condition. As the result of this research, it can be concluded that the slope stability of the small dam for all the conditions have been qualified the required safety factor crit eria.

Keywords: Material, Slope, Small Dam, Safety Safety Factor, Stability

1.

PENDAHULUAN Dari seluruh air yang ada dipermukaan bumi hanya 2,5% yang berupa air tawar. Air tawar tersebut berupa es dan salju 1,75%, air di udara 0,001%, yang berada di sungai dan danau 0,001%, dan yang berupa air tanah 0,72%. Dengan jumlah yang sangat terbatas ini, maka perlu adanya perlindungan tentang keberadaan sumber daya air dan pemanfaatannya yang seoptimal mungkin. Dalam rangka mempertahankan fungsi Kabupaten Nganjuk sebagai penyangga pangan propinsi, maka diperlukan optimasi produktivitas lahan pertanian yang ada untuk meningkatkan produksi pangan dan mencapai target swasembada pangan. Dalam rangka memenuhi kebutuhan air irigasi di daerah irigasi kabupaten Nganjuk, salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan membuat embung di Kecamatan Berbek. Pem bangunan embung perlu diperhatikan stabilitasnya agar tidak terjadi keruntuhan. Untuk mencegah terjadinya keruntuhan tersebut, maka perlu dilakukan analisa stabilitas tubuh embung. Analisa stabilitas tubuh embung dapat dilakukan secara manual dan dengan menggunakan bantuan software GeoStudio. Beberapa faktor yang perlu di pertimbangkan dalam melakukan analisa stabilitas tubuh embung, selain nilai kuat geser tanah (, C, γ), yaitu adanya timbunan perubahan tekanan air pori di dalam tubuh embung. Dengan bantuan software kita dapat mensimulasi berbagai kondisi yang mungkin dapat terjadi pada waktu operasi, misalnya kemungkinan terjadinya hal-hal ekstrim seperti rapid draw down. Berdasarkan uraian di atas maka rumusan masalah dalam studi ini adalah: 1. Berapa kapasitas rembesan pada tiap alternatif tubuh Embung Sumberurip dengan menggunakan software Geo-Studio SEEP/W ?

2.

Bagaimana hasil analisis stabilitas tiap alternatif dalam keadaan normal, banjir, dan rapid draw down dengan menggunakan bantuan software Geo-Studio SLOPE/W ? 3. Berapa material yang dibutuhkan untuk tiap-tiap alternatif dimensi dan zona tubuh embung? 4. Berapa kemiringan lereng hulu dan hilir efektif yang direncanakan? Untuk memfokuskan permasalahan pada studi ini, maka diperlukan suatu batasan masalah. Adapun batasan masalah pada studi ini adalah sebagai berikut: 1. Studi ini dilaksanakan pada perencanaan embung di Kecamatan Berbek Kabupaten Nganjuk. 2. Analisa didasarkan pada perencanaan konsultan yang sudah dilakukan. 3. Tidak menghitung desain pelimpah. 4. Tidak membahas analisa hidrologi, hidrolika, dan ekonomi. 5. Tidak membahas dampak lingkungan dan sosial. 6. Studi ini menggunakan software Geostudio. 2.

BAHAN DAN METODE Embung Sumberurip terletak di Kecamatan Berbek dengan koordinat rencana lokasi 7°38'18.07"S 111°49'34.64"T. Luas wilayah administratif Kecamatan Berbek adalah 265,2 2 Km dengan batas-batas wilayah, sebelah utara berbatasan dengan Desa Kacangan, sebelah timur berbatasan dengan Desa Bendung Rejo, sebelah selatan berbatasan dengan Desa Mojoduwur, dan sebelah barat berbatasan dengan hutan. Data pendukung studi yang di butuhkan antara lain adalah data teknis Embung Sumberurip sebagai data untuk menganalisa kapasitas rembesan dan stabilitas tubuh bendungan, data geologi Embung Sumberurip untuk mengetahui kondisi geologi dan tanah pada lokasi pembangunan Embung Sumberurip, dan data material timbunan Bendungan

Ladongi untuk mengetahui kondisi material timbunan yang ada. Secara umum tahapan pengerjaan yang dilakukan terdiri dari tiga tahap, yaitu analisa ketersediaan material tubuh bendungan, analisa rembesan tubuh bendungan, dan analisa stabilitas lereng tubuh bendungan.

Gambar 1. Lokasi Embung Sumberurip Analisa Rembesan Tubuh Bendungan Tahap selanjutnya dilakukan adalah analisa rembesan tubuh bendungan untuk mengetahui kapasitas filtrasi yang ada pada tiap alternatif tubuh embung yang direncanakan. Untuk memperkirakan besarnya kapasitas filtrasi dapat menggunakan bantuan software Geo-Studio SEEP/W . SEEP/W adalah produk software CAD untuk menganalisa rembesan air tanah dan masalah disipasi tekanan air pori berlebih dalam material berpori se perti tanah dan batuan. SEEP/W dapat digunakan untuk membuat analisa dan desain rekayasa geoteknik, hidrogeologi, dan pertambangan. SEEP/W dapat mengilustrasikan aliran jenuh dan tidak jenuh. Dalam analisa ini digunakan model SEEP/W . Data yang diperlukan dalam analisa ini adalah permeabilitas tanah dan volumetric water content . Analisa Stabilitas Tubuuh Embung Pada analisa stabilitas tubuh embung menggunakan bantuan software GeoStudio SLOPE/W agar lebih cepat dan efektif . Geo-studio Slope/W merupakan suatu software yang menggunakan teori keseimbangan batas (limit equilibrium theory) yang digunakan dalam menganalisa stabilitas lereng dan menghitung nilai faktor keamanan tanggul. Secara

umum, metode analisis stabilitas lereng yang digunakan dalam Slope/W mengikuti beberapa metode yang ada, diantaranya Metode Ordinary (Fellenius), Metode Bishop, Metode Janbu, Metode Spencer, Metode Morgenstern-Price, Metode Crops of Engineering, Metode Lowe-Karafiath, Metode Keseimbangan Batas, dan Metode Tekanan Terbatas. Analisa Ketersediaan Material Tubuh Embung Pada studi ini, dilakukan analisa awal berupa analisa ketersediaan material tubuh bendungan. Analisa ini memiliki beberapa tahap, yaitu penentuan dimensi dan zona material tubuh bendungan, penentuan kemiringan hulu dan hilir efektif tubuh bendungan, analisa ketersediaan material timbunan tubuh bendungan dan analisa kebutuhan material yang direncanakan. Pada tahap penentuan kemiringan hulu dan hilir efektif tubuh bendungan memakai pedoman dari Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah (Pd T-14-2004-A) dan Design of Small Dams. Untuk tahap analisa kebutuhan material yang direncanakan, menggunakan cara metode perhitungan volume timbunan tanah yang bernama metode penampang rata-rata, seperti pada rumus di bawah ini

Volume =

xd

dimana: A1 = Luas penampang 1 A2 = Luas penampang 2 d = Jarak antar penampang 1 dan 2

Gambar 2. Metode Penampang Rata-rata

Untuk lebih mengetahui tentang tahap pengerjaan penelitian ini dapat mengacu pada gambar di bawah ini.

Tabel 1. Alternatif Kemiringan Lereng Hulu dan Hilir Tubuh Embung Alternatif

I

II

III

Zona Tubuh Embung Inti Filter Tubuh Embung Inti Filter Tubuh Embung Inti Filter

Kemiringan Hulu Hilir 1:2,5 1:2,5 1:0,2 1:0,2 1:2,0 1:2,0 1:0,15 1:0,15 1:1,5 1:1,5 1:0,1 1:0,1

Sumber: Hasil Analisa

Tidak

Perhitungan untuk menentukan total rembesan pada inti tubuh embung dilakukan menggunakan Geo-Studio SEEP/W. Dikarenakan adanya perbedaan tebal dan tipisnya zona-zona penyusun tubuh bendungan tiap alternatif, maka hasil dari kapasitas filtrasi nantinya juga berbeda. Berikut adalah hasil analisa rembesan untuk tiap alternatif tubuh embung: Tabel 2. Kapasitas Filtrasi dari Tiap Alternatif Tubuh Embung Kapasitas Rembesan m3/det

Gambar 3. Diagram Alir Pengerjaan 3.

HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk laporan tugas akhir ini terdapat tiga alternatif kemiringan lereng hulu dan hilir yang berbeda. Tabel berikut berisikan alternatif kemiringan lereng hulu dan hilir yang akan mempengaruhi potongan melintang as embung di mana pada tiap alternatif akan berbeda ketebalam zona-zona tim bunannya dikarenakan perbedaan kemiringan lereng hulu dan hilir tersebut.

-6

Alternatif 1

4,339 . 10

Alternatif 2

0,076342 -7

5,7841 . 10 Alternatif 3 Sumber: Hasil Perhitungan

Analisa selanjutnya adalah analisa stabilitas lereng tubuh embung. Pada analisa stabilitas ini menggunakan bantuan Geo-Studio SLOPE/W dengan metode Bishop dan Fellenius. Berikut adalah hasil analisa stabilitas untuk tiap alternative tubuh embung:

Tubuh Embung Alternatif 2


Gambar 4. Penggambaran Bidang Longsor Alternatif 1

Gambar 5. Penggambaran Bidang Longssor Alternatif 2

Dapat dilihat bahwa tubuh embung dengan kemiringan alternatif 1 pada semua kondisi dengan gempa (k = 0,12) memiliki nilai angka keamanan yang sesuai dengan kriteria angka keamanan minimum yang telah ditentukan. Maka dapat disimpulkan bahwa kemiringan tu buh bendungan alternatif 1 dapat di jadikan acuan dalam perencanaan pem bangunan Embung Sumberurip. Untuk lebih lengkapnya, dapat mengacu pada tabel 3 dan tabel 4. Tabel 3. Rekapitulasi Keamanan Stabilitas Alternatif 1 Tanpa Gempa Kondisi Kosong NWL HWL Rapid Drawdown

Alternatif 1 Lereng Hulu Lereng Hilir SF SF Bishop SF Fellenius SF Bishop SF Fellenius Minimum 1.990 1.883 2.063 1.906 1,5 1.927 1.658 2.055 1.988 1,5 2.181 1.780 2.021 1.962 1,5 1.988 1.764 1.996 1.933 1,3

Aman Aman Aman Aman

Hulu 1.664 1.103 1.134 1.316

Sumber: Hasil Perhitungan

Kondisi Kosong NWL HWL Rapid Drawdown

Alternatif 2 Lereng Hulu Lereng Hilir SF SF Bishop SF Fellenius SF Bishop SF Fellenius Minimum 1,764 1,659 1,907 1,766 1,5 1,797 1,574 1,679 1,501 1,5 2,293 2,055 1,803 1,743 1,5 1,676 1,499 1,855 1,794 1,3

Status Aman Aman Aman Aman


Tabel 4. Rekapitulasi Keamanan Stabilitas Alternatif 1 Kondisi Gempa Kondisi Kosong NWL HWL Rapid Drawdown

Tabel 5. Rekapitulasi Keamanan Stabilitas Alternatif 2 Tanpa Gempa

Status


Alternatif 1 Hilir 1.524 1.527 1.501 1.48

Dapat dilihat bahwa tubuh embung dengan kemiringan alternatif 2 pada semua kondisi dengan gempa (k = 0,12) memiliki nilai angka keamanan yang sesuai dengan kriteria angka keamanan minimum yang telah ditentukan. Maka dapat disimpulkan bahwa kemiringan tubuh bendungan alternatif 2 dapat dijadikan acuan dalam perencanaan pem bangunan Embung Sumberurip. Untuk lebih lengkapnya, dapat mengacu pada tabel 5 dan tabel 6.

SF Minimum 1.1 1.1 1.1 1.1



Hulu 1.373 1.181 1.182 1.184



SF Minimum 1.1 1.1 1.1 1.1




Hulu 1.234 1.035 1.075 1.04


SF Minimum 1.1 1.1 1.1 1.1

Status Aman Tidak Aman Tidak Aman Tidak Aman

Sumber: Hasil Perhitungan Analisa berikutnya yaitu analisa kebutuhan material timbunan tiap alternatif tubuh bendungan yang dihitung menggunakan metode perhitungan volume timbunan tanah yang bernama metode penampang rata-rata. analisa kebutuhan material tubuh Embung Sumerurip adalah sebagai berikut:

Gambar 6. Penggambaran Bidang Longssor Alternatif 3 Dapat dilihat bahwa tubuh embung dengan kemiringan alternatif 3 pada beberapa kondisi dengan gempa (k = 0,12) memiliki nilai angka keamanan yang tidak sesuai dengan kriteria angka keamanan minimum yang telah ditentukan. Maka dapat disimpulkan bahwa kemiringan tubuh bendungan alternatif 3 tidak dapat dijadikan acuan dalam perencanaan pembangunan Embung Sumberurip. Untuk lebih lengkapnya, dapat mengacu pada tabel 7 dan tabel 8.

Gambar 7. Potongan Melintang Tubuh Embung Alternatif 1

Gambar 8. Potongan Melintang Tubuh Embung Alternatif 2

Tabel 7. Rekapitulasi Keamanan Stabilitas Alternatif 3 Tanpa Gempa Alternatif 3 Kondisi Kosong NWL HWL Rapid Drawdown

Lereng Hulu SF Bishop SF Fellenius 1,567 1,492 1,620 1,430 1,868 1,589 1,425 1,258

Lereng Hilir SF Status SF Bishop SF Fellenius Minimum 1,582 1,496 1,5 Tidak Aman 1,465 1,390 1,5 Tidak Aman 1,485 1,413 1,5 Tidak Aman 1,455 1,381 1,3 Tidak Aman


Gambar 9. Potongan Melintang Tubuh Embung Alternatif 3 Dapat dilihat pada gambar di atas, adalah gambar potongan melintang tubuh bendungan yang memiliki 3 alternatif kemiringan berbeda dengan zona-zona material sebagai berikut: 1. Zona Inti (Clay) 2. Zona Filter 3. Material Random Tanah 4. Rip-rap

Tabel 9. Kebutuhan Material Alternatif 1 3

Zona

Volume (m )

1 2 3 4

653,187375 638,366875 4720,07375 1418,172

Sumber: Hasil Perhitungan Tabel 10. Kebutuhan Material Alternatif 2 Zona 1

Volume (m3) 717,2902625

2 3 4

412,6452272 3758,089966 994,4792414

Sumber: Hasil Perhitungan Tabel 11. Kebutuhan Material Alternatif 3 3

Zona

Volume (m )

1 2 3 4

774,7056822 266,7389963 2992,109845 697,3907724

Sumber: Hasil Perhitungan 4. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa yang dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain ketiga alternative seluruhnya dinyatakan aman dari rembesan namun hanya pada alternative 3 tidak memiliki stabilitas yang aman, sehingga alternative 3 tidak dapat digunakan sebagai acuan perencanaan tubuh embung walaupun volume kebutuhan materialnya paling sedikit dibandingkan dengan alternative yang lain. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pada perencanaan konstruksi sebaiknya enggunakan alternative 2 karena total debit rembesan dan angka keamanan stabilitas berstatus aman serta tidak membutuhkan material penyusun se banyak alternatif 1 sehingga dapat menekan jumlah biaya yang dibutuhkan.

Saran Saran yang dapat diberikan dalam penelitian ini data jenis tanah dan data mekanika tanah harus lebih lengkap dan jelas sesuai dengan standar yang ada untuk mempermudah analisa kebutuhan material yang dibutuhkan, serta diperlukan data yang lebih aktual tidak hanya menggunakan data sekunder saja agar hasil analisa lebih akurat dan optimal. DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2016. Slope Stability Analysis. http://www.geoslope.com/products/ slope-w (diakses 20 April 2016) Das Braja M., Endah Noor. 1988. Mekanika Tanah (Prinsip-Prinsio Rekayasa Geoteknis). Jilid 1. Jakarta : Penerbit Erlangga. Kasiro, I. 1997. Pedoman Kriteria Desain Embung Kecil Untuk Ddaerah Semi Kering di Indonesia. Jakarta: PT Mediatama Saptakarya Masrevaniah, Aniek. 2010. Konstruksi Bendungan Urugan. Malang : CV. Asrori Malang. Soedibyo, 1993. Teknik Bendungan. Jakarta : PT. Pradnya Paramita. Soemarto, CD. 1987. Hidrologi Teknik . Surabaya : Usaha Nasional. Sosrodarsono, Suyono & Takeda, Kensaku. 1989. Bendungan Type Urugan. Jakarta: Erlangga. Soedibyo. 1988. Teknik Bendungan. Jakarta: PT Pradnya Paramita. UUK BPP Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. 2015. Laporan Akhir SID Embung di Kabupaten Nganjuk . Malang: UUK BPP Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.

Analisa Stabilitas Tubuh Embung Menggunakan Software Geostudio

Recommend Documents