ALIRAN DEBRIS DAN LAHAR

Presentasi berjudul: "ALIRAN DEBRIS DAN LAHAR"— Transcript presentasi:

1 ALIRAN DEBRIS DAN LAHAR
Pembentukan, pengaliran, pengendapan dan pengendaliannya. Haryono Kusumosubroto, 2011

2 ALIRAN / PERGERAKAN SEDIMEN
INDIVIDU (INDIVIDUAL MOVEMENT) MASSA (MASS MOVEMENT) P E R G A K N S D I M KARAKTERISTIK MATERIAL DASAR KEMIRINGAN DASAR (GAYA GRAVITASI) DEBIT / TINGGI ALIRAN faktor berpengaruh TEKANAN AIR GAYA GRAVITASI dominasi gaya ALIRAN / PERGERAKAN SEDIMEN H.KUSUMOSUBROTO

3 PERGERAKAN SEDIMEN Secara alami pergerakan sedimen berupa pergerakan massa dan pergerakan sedimen individu. Kedua pergerakan dipengaruhi oleh faktor yang sama, yaitu debit aliran, kemiringan dasar dan karakteristik material dasar. Dominasi gaya penyebab pergerakan sedimen berbeda, pergerakan sedimen individu oleh tekanan air dan pergerakan sedimen massa oleh gaya gravitasi. Salah satu bentuk pergerakan sedimen massa adalah Aliran debris atau debris flow. Bentuk pergerakan sedimen massa lainnya, a. Endapan piroklastik vulkanik dipicu air hujan menjadi lahar (vulcanic mudflows). b. Deposisi material runtuhan lereng bukit di musim hujan menjadi aliran debris.. c. Tanah longsor di hulu sungai melalui mekanisme tertentu membentuk aliran debris. d. Dam alam yang runtuh di hulu sungai membentuk aliran debris,

4 ILUSTRASI PERGERAKAN SEDIMEN KOLEKTIF DAN MASSA
DEBRIS FLOW ILUSTRASI PERGERAKAN SEDIMEN KOLEKTIF DAN MASSA PERGERAKAN SEDIMEN Dapat terjadi dalam dua cara, yaitu : Pergerakan massa (DEBRIS FLOW) 1. Tampang lintang endapan cenderung cembung di tengah. 2. Tampang memanjang membesar di bagian depan (kepala aliran). 3. Lapisan endapan merata. Pergerakan individu (SUNGAI BIASA) 1. Tampang lintang endapan berada di dasar aliran. 2. Tampang memanjang pergerakan sedimen mandiri di dasar sungai menggeser, menggelinding dan melompat. 3. Endapan tampak berlapis. Angkutan Kolektif (aliran ldebris ) Angkutan Individu (aliran sungai biasa) TAMPANG MEMANJANG LAPISAN ENDAPAN DI DASAR TAMPANG LINTANG Haryono Kusumosubroto

5 BENTUK PERGERAKAN SEDIMEN MASSA
( YANG DAPAT MENIMBULKAN ANCAMAN BENCANA SEDIMEN ) ALIRAN DEBRIS SUATU MASSA DEBRIS YANG DIPICU OLEH CURAH HUJAN TINGGI BERDURASI PANJANG, DIPENGARUHI OLEH GAYA GRVITASI YANG MEMADAI . LAHAR ENDAPAN MATERIAL VULKANIK HASIL LETUSAN GUNUNGAPI OLEH PENGARUH HUJAN INTENSITAS TINGGI DURASI TERTENTU MEMBENTUK ALIRAN LAHAR ALIRAN PIROKLASTIK (AWAN PANAS) MATERIAL PIROKLASTIK YANG DISERTAI TEKANAN GAS DAN UDARA SANGAT PANAS MELUNCUR KE BAWAH DENGAN KECEPATAN TINGGI . . LONGSORAN TANAH SUATU MASSA TANAH YANG BERGERAK SECARA LAMBAT (LANDSLIDE) , ATAU CEPAT (SLOPE FAILURE) DI BAGIAN HULU SUNGAI . ( Oleh pengaruh air hujan, material ini dapat berubah menjadi aliran debris) RUNTUHNYA SUATU BENDUNG ALAM (LANDSLIDE DAM) MATERIAL HASIL RUNTUHAN BENDUNG ALAM BERSAMA AKUMULASI AIR YANG ADA DIBELAKANG BENDUNG DAPAT MEMBENTUK ALIRAN DEBRIS. H.KUSUMOSUBROTO

6 DAN ALIRAN PIROKLASTIK
Augustine volcano, photo by Betsy Yount 1986, Stanford University. ALIRAN DEBRIS MELEWATI DAM SABO NO 7.2 DI SUNGAI BAWAKARAENG, SULAWESI SELATAN, JANUARI 2007 ALIRAN DEBRIS, LAHAR DAN ALIRAN PIROKLASTIK BANJI LAHAR K.KRASAK DI CD KRANGGAN, G.MERAPI 1976 SUMBER : PROYEK GUNUNG MERAPI Volcanic mudflows / LAHAR

7 Dua Model Pembentukan Aliran Debris, yang paling banyak terjadi di bagian hulu sungai curam.
Longsoran kecil memasok material debris masuk dasar sungai, terakumulasi di pertemuan sungai, membendung dan suatu saat akan runtuh membentuk aliran debris. Model 2. Longsoran masuk alur sungai langsung membentuk aliran debris Akumulasi sedimen H.Kusumosubroto, 2011 Di wilayah padat penduduk, peristiwa pergerakan sedimen massa seperti aliran debris, lahar, dsb berpotensi menimbulkan kerugian dan dampak negatif bagi perkembangan sosial ekonomi setempat.

8 pembentuk aliran debris di wilayah non vulkanik
Sumber Produksi Sedimen pembentuk aliran debris di wilayah non vulkanik H Kusumosubroto 2012

9 H Kusumosubroto 2012 Saat memasuki musim hujan , semakin banyak tebing atau lereng curam menjadi tidak stabil dan banyak terjadi tanah longsor. Material longsoran yang tercampur dengan air (hujan) dapat memicu terbentuknya aliran debris, terutama pada kondisi curah hujan tinggi berdurasi cukup lama. ALIRAN DEBRIS

10 Lokasi Pemandian Air Panas
H Kusumosubroto 2012 Peristiwa: Aliran debris tipe batuan (Stony type debris flow) menerjang pemandian air panas yang sedang padat pengunjung pada 11 Desember 2002, jam Lokasi : Desa Pacet, Mojokerto, Jawa Timur, dimana areal pemandian air panas terletak di sungai Dawahan, anak sungai Cumpleng, Luas DPS 4,5 km2 Kerugian : 32 orang meninggal, sarana dan prasarana pemandian rusak total, 1 bh jembatan rusak, 1 bh dam kecil pengarah aliran hancur. Penyebab : Dam alam di bagian hulu sungai runtuh, bersama air hujan membentuk aliran debris. ALIRAN DEBRIS Lokasi Pemandian Air Panas Air Terjun Check Dam rusak Dam kecil jebol Sebaran debris flow

11 ALIRAN DEBRIS Peristiwa:
H Kusumosubroto 2012 Peristiwa: Aliran debris tipe batuan (Stony type debris flow) menerjang pemandian air panas yang sedang padat pengunjung pada 11 Desember 2002, jam Lokasi : Desa Pacet, Mojokerto, Jawa Timur, dimana areal pemandian air panas terletak di sungai Dawahan, anak sungai Cumpleng, Luas DPS 4,5 km2 Kerugian : 32 orang meninggal, sarana dan prasarana pemandian rusak total, 1 bh jembatan rusak, 1 bh dam kecil pengarah aliran hancur. Penyebab : Dam alam di bagian hulu sungai runtuh, bersama air hujan membentuk aliran debris. ALIRAN DEBRIS

12 TERMINOLOGI Secara struktural, aliran debris merupakan proses aliran campuran yang menyatu (coherent mixtures) material sedimen tidak semacam. Definisi aliran debris yang dikemukakan para ilmuwan awalnya amat beragam, seperti dbris flow, mudflow, debris torrent, debris avalanches, dsb. Stiny (1910), debris flow berawal dari banjir di lereng curam membawa banyak material suspended dan bed load yang terus meningkat hingga aliran berubah jadi massa kental air, tanah, pasir, kerikil, batu dan batang kayu mengalir bagai lava. Sharpe (1938) USA, Varnes (1954, 1978) mengemukaakan hal hampir serupa. Hutchinson (1968) Inggris, memilah pengertian aliran debris menjadi Channelized debris flow dan Hillslope debris flow sesuai pengertian debris avalanches. Blackwater (1928), Bull (1964) dan Candell (1957), mengemukakan mudflow sebagai debris flow dng kandungan material lebih halus, terjadi di lereng tandus atau vulkanik.

13 TERMINOLOGI Varnes 1996. Dalam menterjemahkan pengertian Debris Flow agar tidak dilakukan secara harfiah saja, tetapi perlu difahami fenomena secara keseluruhan, yaitu : 1. Mulai proses longsoran di suatu kelerengan curam. 2. Pergerakan aliran kecepatan tinggi di alur curam. 3. Proses pengendapan / penyebaran di kipas debris atau debris fan. T.Takahashi 1960. Sistem pengambilan foto dalam penelitian terhadap mekanisme kejadian aliran debris dilakukan para peneliti di Jepang. Ini merupakan yang pertama kali dilakukan di dunia untuk penelitian aliran debris.

14 Tanah Longsor (landslides and landslips).
TERMINOLOGI Secara geofisik, bentuk pergerakan sedimen massa berupa, 1. Tanah longsor ( landslides and landslips). 2. Longsoran debris ( debris avalanches). 3. Aliran piroklastik ( pyroclastic flows). 4. Aliran debris ( debris flows and immature debris flows). Tanah Longsor (landslides and landslips). Blok tanah diatas bidang longsor bergerak tanpa mengalami perubahahan berarti (relatif utuh), jarak pergerakan pendek (kecuali jika berubah manjadi debris flow atau debris avalanches), ketika mencapai bidang hampir datar jaraknya dapat dua kali tinggi longsoran.

15 Longsoran Debris (Debris Avalannches).
TERMINOLOGI Longsoran Debris (Debris Avalannches). Tanah longsor skala besar volume mencapai jutaan meter kubik. Blok longsoran hancur dengan cepat, jangkauan luncuran lebih panjang daripada tanah longsor. Pergerakan longsoran debris kadangkala masih berlangsung meski kemiringan lereng telah mencapai 3º. Aliran Piroklastik (Pyroclastic Flows). Dihasilkan dari runtuhan kubah lava suhu tinggi. Selama proses luncuran, blok lava panas bercampur material lainnya ke tempat landai. Mekanisme pergerakan sangat dipengaruhi oleh tekanan gas yang menyertai.

16 4. Aliran Debris (Debris Flow).
TERMINOLOGI 4. Aliran Debris (Debris Flow). Suatu terminologi kolektif dengan cakupan pengertian yang luas dari suatu pergerakan massa debris secara gravitasi. Aliran debris memiliki daya rusak besar, sehingga berpotensi menimbulkan kerugian bagi kehidupan, infrastruktur dan lingkungan. Aliran debris dapat terjadi di wilayah vulkanik maupun non-vulkanik. Kecepatan aliran sangat tinggi, sulit menghindar jika jarak sudah dekat. Di wilayah vulkanik, aliran debris dikenal dengan “lahar” yang erat kaitannya dengan keberadaan gunungapi. Lahar disebut juga sebagai Volcanic mud-flow, sifat aliran dapat turbulent-muddy flow atau hyper-concentrated flood flow . (Takahashi, 2007 dalam Debris Flow).

17 Distribusi konsentrasi sedimen
LETUSAN G.MERAPI Partikel padat terangkat oleh tekanan gas Distribusi kecepatan Main body Debu awan panas Distribusi konsentrasi sedimen PYROCLASTICS FLOW PRIMER H.KUSUMOSUBROTO Kepala aliran (batuan) Ekor Hiperkonsentrasi Partikel kasar Debris Flow SEKUNDER

18 PRIMER ALIRAN PIROKLASTIK atau Pyroclastic Flows, merupakan material piroklastik dihasilkan dari erupsi atau guguran kubah lava gunungapi, bersama blok-blok lava panas, abu dan gas meluncur kebawah menuruni lereng dan alur . Dalam bahasa Jawa disebut “LADU”.

19 SEKUNDER LAHAR, merupakan produk sekunder letusan gunungapi.
Dari aspek mekanisme pergerakan dan materialnya, lahar merupakan aliran debtris tipe MUDFLOWS, atau disebut sebagai Volcanic mudflows. Lahars of Mt.Pinatubo eruption, Phillippines April 1991. Lahars of Mt.Merapi eruption 2010, volvanic mudflows force evacuations on January 2011, Magelang.

20 MEKANISME ALIRAN DAN ANGKUTAN MATERIAL
Mekanisme aliran debris berbeda dengan mekanisme aliran banjir biasa. Dalam aliran banjir, kandungan sedimen suspensi secara eksklusif merupakan mekanisme fluida. Mekanisme Aliran Debris juga berbeda dengan mekanisme runtuhan batuan (rock avalanches). Perbedaan, Aliran debris : interaksi antar unsur padat dan cair dalam aliran terjadi sangat kuat dan menjadi satu elemen yang sangat penting. Runtuhan batuan : interaksi antar butiran semata-mata melalui kontak langsung (collision, adhesion dan friction) atau dimediasi udara. Keberadaan air tidak terkait dengan dinamika runtuhan secara keseluruhan.

21 MEKANISME ALIRAN DAN ANGKUTAN MATERIAL
Karakter interaksi antar unsur padat dan cair dalam aliran debris berbeda dari satu aliran dengan aliran lainnya , meskipun mekanismenya sama. Kandungan material butiran padat dalam unsur cairan berkisar antara 30 – 70 prosen dari aliran debris. Runtuhan batuan dapat berubah menjadi aliran debris jika terjadi penambahan pasokan air atau entrainment of water. Aliran debris jika menerima tambahan pasokan air sehingga menjadi lebih cair dapat berubah menjadi banjir yang bergelombang atau surging floods.

22 Alur yang terbentuk oleh aliran debris (Canada)
Pelebaran dua spot Debris Avalanches memanjang hingga ke hilir (Italia).

23 MEKANISME ALIRAN DAN ANGKUTAN MATERIAL
Mekanisme penyebab tambahan sedimen aliran debris : Hilangnya stabilitas dasar alur dan terjadinya erosi dasar. Stabilitas dasar hilang akibat dari peristiwa gaya tarik (drag forces) di dasar alur, rapid undrained loading (Hutchinson and Bhandari, 1971), impact loading dan liquefaction pada alur jenuh air (Sassa, 1985). Tebing alur tidak stabil akibat dasar alur tererosi. Longsoran dangkal yang terjadi sektika masuk alur sungai sebagai aliran debris, atau tertahan dahulu hingga mencapai jumlah material yang memadai untuk membentuk aliran debris.

24 PEMBENTUKAN ALIRAN DEBRIS
PROSES PEMBENTUKAN Tiga kondisi utama pendorong terbentuknya aliran debris : 1. Kemiringan dasar (alur atau lembah) > 15 º. 2. Material di lereng atau lembah pembentuk aliran debris. 3. Air dalam jumlah besar yang dapat menjenuhkan deposit material sedimen. Proses pembentukan aliran debris akibat curah hujan tinggi dapat dikategorikan kedalam 3 (tiga) model, yaitu : 1. Runtuhan bukit langsung membentuk aliran debris. 2. Longsoran bukit membentuk dam alam, runtuh membentuk aliran debris. 3. Deposit sedimen mengalami pengenceran (fluidization) membentuk aliran debris.

25 PROSES PEMBENTUKAN Model 1. Model 2. Model 3.
Endapan aliran debris Aliran debris Longsoran bukit Longsoran bukit Dam alam Aliran debris Deposit sedimen Aliran debris Sebaran debris Runtuhan bukit langsung membentuk aliran debris. Deposit material lepas hasil runtuhan mendapat pasokan air hujan, menuruni lereng alur curam membentuk aliran debris. Pada jarak tertentu mengendap dan menyebar. Longsoran bukit membentuk dam alam, saat runtuh membentuk aliran debris. Material hasil runtuhan bukit atau lembah terkumpul sementara di dasar lembah membentuk dam alam. Ketika muka air di belakang dam naik, akibat limpasan atau piping tubuh dam runtuh. Material runtuhan dan air membentuk aliran debris Deposit sedimen mengalami pengenceran membentuk aliran debris. Deposit sedimen di dasar lembah ketika menerima pasokan air curah hujan atau air lainnya dalam jumlah besar mengalami pengenceran, membentuk aliran debris menuruni lereng hingga akhirnya mengendap dan menyebar.

26 PROSES PEMBENTUKAN Dua tipe proses pembentukan aliran debris dari sisi praktis menurut T.Takahashi (1981) adalah : 1. Mobilized debris flow, terbentuk dari material tidak stabil alur sungai. 2. Landslide dam debris flow, terbentuk dari material runtuhan dam alam di hulu sungai. Perbedaan mekanisme pembentukan kedua tipe aliran debris tersebut adalah : Mobilized debris flow, pembentukannya berdasarkan perubahan tekanan air pori dan penyebaran gaya-gaya yang bekerja pada lapisan debris tertentu. Landslide debris flow, pembentukannya berdasarkan pada akibat runtuhan dam alam di bagian hulu sungai.

27 Mobilized Debris Flow. PROSES PEMBENTUKAN
Proses pembentukannya memerlukan , 1. Air dalam jumlah besar, untuk menjenuhkan deposit sedimen. 2. Dasar alur curam, untuk membentuk tekanan geser. 3. Sediaan material sedimen yang melimpah. Deposit menerima pasokan air, terjadilah mekanisme perubahan lapisan sedimen, 1. Kemiringan dasar curam, rembesan air mencapai tinggi tertentu, lapisan sedimen bergerak. 2. Pasokan air berkurang, meski sedimen bergerak tidak membentuk aliran debris. 3. Kemiringan lebih landai, untuk membentuk aliran debris perlu air lebih banyak. 4. Kedalaman aliran permukaan sebagai parameter penting pembentukan mobilized debris flow.

28 Mobilized Debris Flow. PROSES PEMBENTUKAN Mekanisme angkutan material.
1. Skala aliran debris adalah volume total material yang bergerak sejak sumbernya hingga titik pengendapannya. 2. Seringkali volume debris di sumbernya kecil, namun selama perjalanannya menjadi sangat besar (Tsing Shan, Hongkong 1990, 400 m3 jadi m3). Mekanisme penambahan material aliran debris. 1. Alur jenuh air kehilangan stabilitas dasar alur akibat gaya tarik (drag forces), rapid undrained loading, impact loading dan liquefaction. 2. Penambahan material debris yang berasal dari tebing alur yang menjadi tidak stabil akibat erosi dasar.

29 Mobilized Debris Flow. PROSES PEMBENTUKAN
Selimut colluvial Profil dasar batuan Material dasar alur Destabilisasi dasar alur selama terjadi aliran debris. Selain mempengaruhi angkutan dasar, juga mempengaruhi pada lapisan bawah lainnya. Pendekatan theori sederhana proses destabilisasi dasar selama aliran debris, Skematik lapisan dasar kondisi jenuh dilewati aliran debris. Gaya pada kolom debris meliputi berat kolom dan tahanan geser di dasar. Pembebanan aliran debris diatasnya berakibat lapisan dasar z tidak stabil. (a) (b) β z γ zd γw

30 Mobilized Debris Flow. PROSES PEMBENTUKAN
Kedalaman aliran permukaan merupakan parameter penting dalam proses pembentukan aliran debris dan sebagai pemicu terbentuknya aliran debris. Di lembah curam yang sebenarnya merupakan konsentrasi jalan air, pada musim kering sedimen sedimen secara bertahap terakumulasi dari dinding samping. Ketika hujan deras, alur lembah tersapu oleh aliran air skala besar. Kadangkala longsoran kecil terjadi oleh pengaruh peningkatan kandungan air dan proses likuifaksi. Proses tersebut dijelaskan melalui penilitian laboratorium T.Takahashi (1977, 1999)

31 aL kedalaman tertentu dimana τ = τL
PROSES PEMBENTUKAN Distribusi Gaya Dalam Lapisan Sedimen Asumsi : Panjang tak berhingga, kohesi diabaikan, tebal lapisan sedimen D, kemiringan dasar θ. Saat aliran permukaan mencapai ho, lapisan sedimen telah jenuh, terbentuk aliran rembesan. Penyebaran gaya geser secara skematik : τ gaya geser di dasar lapisan. τL gaya tahanan geser aL kedalaman tertentu dimana τ = τL Kasus (1),(2), dan (4), τ > τL , shg seluruh lapisan sedimen dlm kondisi tidak stabil. Kasus (5) dan (6), τ < τL , lapisan stabil. D (2) θ h0 τ τr ac (6) (4) (1) (5) (3)

32 PROSES PEMBENTUKAN Distribusi Gaya Dalam Lapisan Sedimen Kasus (3).
Lapisan sedimen stabil, ttp lapisan setebal ac dalam kondisi tidak stabil. Jika pasokan air mampu mengisi rongga antar butiran (sedimen jenuh) maka dapat terbentuk aliran debris. Jadi pada kasus (1), (2), (3) dan (4) aliran debris dapat terjadi. Pada kedalaman terukur a dari permukaan, Gaya Geser : Tahanan Geser : D (2) θ h0 τ τr ac (6) (4) (1) (5) (3)

33 PROSES PEMBENTUKAN Distribusi Gaya Dalam Lapisan Sedimen
(2) θ h0 τ τr ac (6) (4) (1) (5) (3) Distribusi Gaya Dalam Lapisan Sedimen Diatas permukaan lapisan sedimen ( a = 0 ), Jika nilai > C, maka kasus (1), (2) dan (3) terjadi. Jika nilai < C, maka kasus (4), (5) dan (6) terjadi. Jika ac ≥ D maka kasus (2) dan (5) terjadi. Jika ac < D maka kasus (3) dan (4) terjadi. Kasus (3), pd bagian a < ac kondisi tdk stabil, namun jika ac < diameter butiran, lapisan sedimen stabil, hanya partikel di permukaan terbawa aliran merupakan transport sedimen individu (bed load dan suspended load). Jika ac << dari h0 hanya terbentuk aliran debris yang immature (bukan stony df ). τ (= ρ g h0 sinθ ) τ (= ρ g h0 sinθ )

34 DEBRIS FLOW PERGERAKAN SEDIMEN θ h D
SUDUT KRITIS KEMIRINGAN TIDAK STABIL PERGERAKAN SEDIMEN Pergerakan massa, seperti tanah longsor (slope failure) dan debris flow terjadi jika, gaya gravitasi (gravity force) yang bekerja pada massa debris > gaya tahanan statik (static resisting force). Untuk menyederhanakan, lapisan sedimen non-kohesif diasumsikan berada pada dasar yang panjang tak terhingga (infinitely long bed). Sudut kritis kemiringan dasar mulai tidak stabil didapat dari persamaan gaya tahanan (resisting force) terhadap gaya yang ditimbulkan kolom lapisan sepanjang dasar. θ D h Garis longsoran Gambar : Model stabilitas kemiringan R G Cos θ G Sin θ θ R : Tahanan geser (resisting force) G Sin θ : Gaya geser (Shear force) G Sumber : Masaharu FUJITA, Katsuo.SASAHARA, Debris and Flood Control System, Post Graduate Program Gadjah Mada University, 2005 Haryono Kusumosubroto

35 Landslide Dam Debris Flow.
PROSES PEMBENTUKAN Landslide Dam Debris Flow. Dam alam (landslide dam), umumnya terbentuk aiibat akumulasi material hasil longsoran lereng bukit dan tening sungai dan terbentuk dalam waktu singkat (Schuster dalam T.Takahashi, 1991). Blok massa longsoran meski dalam skala kecil seringkali mampu membendung aliran sungai. Runtuhnya dam alam pada umumnya disebabkan oleh (Costa and Schuster, 1988), Limpasan air ( overtopping) yang diikuti oleh erosi (sebagian besar) Rembesan (piping) melalui tubuh dam. (sebagian kecil). Longsoran (sliding) pada tubuh dam. (sebagian kecil). Skala dan prediksi waktu terjadinya aliran debris atau banjir akibat runtuhnya dam alam merupakan hal penting untuk diketahui sebagai bagian dari usaha mitigasi bencana sedimen (sediment related disaster).

36 Landslide Dam Debris Flow.
PROSES PEMBENTUKAN Landslide Dam Debris Flow. Longsoran yang mempengaruhi aliran debris. Dua tipe longsoran yang mempengaruhi proses pembentukan aliran debris (T.Takahashi, 2007), yakni : Longsoran Dangkal (Shallow landslide). a. Tebal sekitar 1 meter, biasanya terjadi pada intensitas hujan paling tinggi. b. Kandungan air dalam massa tanah longsoran besar, hal ini sangat dipengaruhi debit aliran permukaan yang tinggi. c. Proses longsoran berlangsung cepat dan mendadak

37 PROSES PEMBENTUKAN 2. Longsoran Dalam (Deep-seated landslide).
a. Waktu muka air mencapai elevasi tinggi sbg penyebab blok tanah tidak stabil relatif lama. b. Banyak kasus kejadian longsoran lebih lambat dari saat kondisi puncak hujan tercapai. c. Saat longsoran terjadi, bisa jadi kondisi banjir di sekitar lokasi telah menurun. d. Mekanisme perubahan longsoran dalam menjadi aliran debris samasekali berbeda dengan proses pembentukan aliran debris dari longsoran dangkal. e. Longsoran sangat besar (gigantic landslide) dapat berubah menjadi guguran debris (debris avalanches), mobilitas material sangat besar, saat berhenti blok tanah tersebar. f. Jadi, sebagian kasus longsoran sangat besar berubah langsung menjadi aliran debris. Tetapi sebagian kasus lainnya hanya sebagian berubah menjadi aliran debris.

38 MODEL TRANSFORMASI LONGSORAN MENJADI ALIRAN DEBRIS
Haryono Kusumosubroto Air tanah Aliran debris Bidang longsor Lapisan liquifaksi Sisa blok tanah Daerah pemberhentian blok tanah dan berlanjutnya aliran debris Daerah terjadinya tanah longsor Daerah pergerakan blok tanah dan berlanjut menjadi aliran debris MODEL TRANSFORMASI LONGSORAN MENJADI ALIRAN DEBRIS (T Takahashi, 2001) LONGSORAN DANGKAL. Ketebalan sekitar 1 meter. Terjadi pada saat puncak intensitas hujan. Kandungan air dalam massa longsoran besar. Proses pembentukan DF serupa dng proses DF dari endapan dasar alur. Berlangsung cepat & mendadak. LONGSORAN DALAM. Ketebalan mencapai beberapa puluh meter. Terjadi setelah puncak hujan berlangsung. Proses pembentukan aliran debris samasekali berbeda dengan longsoran dangkal

39 Landslide Dam Debris Flow.
PROSES PEMBENTUKAN Landslide Dam Debris Flow. Proses keruntuhan dam alam Percobaan laboratorium menggunakan flume (T.Takahashi dan Kuang, 1988), proses keruntuhan dam alam secara garis besar diklasifikasikan kedalam 3 (tiga) tipe, yaitu : (tipe 2) Muka rembesan Bidang gelincir (tipe 3) Muka aliran rembesan Sisa longsoran (tipe 1) Bidang tererosi Tipe 1 Runtuh akibat Overtopping. Tubuh dam kedap, suplai air dari hulu besar. Kenaikan air belakang dam lebih cepat dp rembesan dalam tubuh dam, shg terjadi limpasan , air dan material runtuhan dam membentuk aliran debris. Tipe 2 Runtuh akibat Sudden sliding. Permeabilitas dam lbh tinggi dp tipe 1. Kenaikan cepat muka air blkg dam diikuti proses rembesan. Pada tinggi rembesan ttt dam runtuh mendadak, puncak dam turun cepat, shg debit aliran besar, tjd erosi cepat tubuh dam. Tipe 1 Akibat retrogressive failure Permeabilitas tubuh dam sangat tinggi. Timbul rembesan titik di kaki hilir. Keruntuhan parsial berlangsung dari belakang ke depan. Saat mencapai air yg tertahan, runtuhan besar terjadi.

40 PROSES PEMBENTUKAN Tipe keruntuhan dan proses pembentukan aliran debris. Keruntuhan tipe 1 (akibat overtopping). Sisi hilir dam curam dan panjang, shg tercipta kondisi kritis utk terbentuknya aliran debris. Debit aliran limpasan meningkatoleh terangkutnya material material dam yang tererosi, berkembang membentuk aliran debris. Secara bertahap rembesan air limpahan menjenuhkan tubuh dam, lalu proses erosi berlangsung cepat. Jika dasar sungai di hilirnya curam dan terdapat deposit sedimen memadai, air limpasan dapat membentuk aliran debris di bagian hilir dam. Pada keruntuhan tipe 1 ini, retrogressive erosion berlangsung ke arah hulu, mulai dari dasar sungai ke tubuh dam dan menghanyutkannya.

41 PROSES PEMBENTUKAN Keruntuhan tipe 2 (akibat longsoran mendadak).
Blok material runtuhan awalnya belum sepenuhnya jenuh air, aliran debris tidak dapat terbentuk seketika. Runtuhan berhenti dulu di kaki dam (toe), segera setelah itu sisa material tubuh dam tersapu sejumlah besar air dari belakang dam, bersama deposit runtuhan material di kaki dam membentuk aliran debris. Keruntuhan tipe 3 (akibat retrogressive failure). Aliran rembesan menyebabkan runtuhan parsial tubuh dam, ttp tidak mampu menggerakkan massa longsoran menjadi aliran debris, shg massa longsoran mengandap di hilir. Runtuhan terakhir akibat tekanan air yg tertahan mendorong sebagian kecil sisa tubuh dam. Air yang lepas tiba-tiba membentuk aliran debris jika kemiringan masih memadai.

42 KONDISI AKTUAL ALIRAN DEBRIS
Proses pembentukan aliran debris jarang dapat disaksikan, karena lokasinya jauh dari jangkauan dan pengamatan manusia. Beberapa proses pembentukan aliran debris di lapangan vulkanik & non vulkanik (W.Wtanabe dalam Debris Flow Disaster, 1981), a. Pada kemiringan lembah curam, air hujan terkumpul dalam jumlah besar di ujung lembah. Saat lereng runtuh maka segera terbentuklah aliran debris. b. Runtuhnya dam alam di hulu sungai bersama sejumlah air membentuk aliran debris. c. Material debris yang terbawa aliran sepanjang perjalanannya mengerosi dasar dan tebing sungai (entrainment processes), shg kandungan sedimen semakin banyak. d. Proses likuifaksi massa tanah hasil longsoran dapat berubah menjadi aliran debris. e. Endapan piroklastik dipengaruhi hujan lebat dpt membentuk aliran debris (lahar).

43 KONDISI AKTUAL ALIRAN DEBRIS
Kemiringan dasar lembah dan Proses pembentukan aliran debris. Kemiringan dasar > 15º, umumnya wilayah pembentuikan aliran debris. Kemiringan dasar antara 8º - 15º, umumnya wilayah tramnsportasi aliran debris. Kemiringasn < 8º , umumnya wilayah pengendapan dan penyebaran. Faktor lain yang mempemgaruhi proses pembentukan aliran debris. Volume pasokan air kedalam material debris (sedimen). Jenis material sedimen sebagai bahan sediaan sedimen. Karakter material sedimen pembentuk aliran debris.

44 Grafik perubahan sementara penampang aliran debris
PROSES ALIRAN DEBRIS Sifat Aliran. Suara bergemuruh dan tanah sekitar bergetar. Penampang maksimum terbentuk bbrp saat stlh bagian depan aliran muncul (grafik) Kedalaman aliran bertahap menurun, disertai bbrp kenaikan pada bbrp tempat. 60 120 10 20 Waktu (detik) Luas (m2) Grafik perubahan sementara penampang aliran debris (T Takahashi, 1991)

45 Kecepatan Bagian Depan Aliran.
KONDISI AKTUAL ALIRAN DEBRIS Kecepatan Bagian Depan Aliran. Kecepatan maksimum aliran terjadi ketika masih di bagian hulu. Setelah mencapai bagian hilir, kecepatan aliran debris menurun. Hasil pengamatan lapangan menunjukkan (T Takahashi ) : a. Kecepatan aliran debris menurun saat mendapat hambatan batu besar, lalu bertahap kecepatan meningkat lagi. b. Mendekati penyempitan alur, kecepatan aliran meningkat semakin tinggi. c. Memasuki wilayah seri dam konsolidasi kecepatan aliran lebih konstan. d. Degradasi dasar alur cenderung terjadi di bagian hulu, sedangkan agradasi dasar alur terjadi di wilayah yang telah dibuat sistem dam pengendali.

46 KONDISI AKTUAL ALIRAN DEBRIS
PROSES PENGENDAPAN. Wilayah pengendapan aliran debris umumnya berada di lokasi berbentuk kipas yang disebut “kipas debris” (debris fan, colluvial fan atau cone). Pengendapan terjadi disebabkan kombinasi antara dua keadaan, yakni a. kemiringan dasar alur semakin landai. b. hilangnya tekanan pada material debris flow (loss of confinement). Penjelasan. Ketika tekanan pada debris flow hilang, sisi samping bagian depan gelombang utama runtuh, sedangkan sisi depan bagian head lepas terdorong ke depan. Jarak jangkauan pengendapan debris flow dari titik puncak kipas debris ke hilir bervariasi. Di bagian hulu kipas, diameter material debris yang diendapkan lebih kasar dan endapan yang terbentuk lebih tebal. Di bagian lebih hilir material debris yang diendapkan lebih halus, endapan lebih tipis dan kecepatan alirannya sudah berkurang. H Kusumosubroto

47 Proses Pengendapan KONDISI AKTUAL ALIRAN DEBRIS
Titik berhenti aliran debris dan kemiringan rata-rata dasar di wilayah kipas debris pada setiap jarak 200 m (T Takahashi, 1991) Kemiringan tanah Kemiringan (Derajat) 0,1 Kecil (small) Menengah (medium) Sangat besar (especially large) Besar (large) 9 6 3 800 Top 600 400 200 Toe Jarak mendatar (m)

48 KONDISI AKTUAL ALIRAN DEBRIS
Pola Penyebaran aliran debris. Aliran debris skala kecil, endapan sedimen dan batu-batu besar membentuk “lidah endapan” atau tounge/lobe. Aliran debris skala besar, material diameter kecil (pasir, kerikil) dengan volume cukup melaju mendekati ujung bawah wilayah sebaran, sehingga lidah tersebar di bagian hilir kipas. Variasi pola penyebaran tergantung beberapa faktor, al : a. Curah hujan. b. Endapan dasar yang sudah ada. c. Keberadaan bangunan sungai, seperti check dam, pilar jembatan, groundsill, dll. d. Kadangkala juga dipengaruhi oleh perubahan penampang dan kemiringan dasar alur.

49 KONDISI AKTUAL ALIRAN DEBRIS
Pola Penyebaran aliran debris. (Masayuki Watanabe, 1981) Sudut belokan Sudut penyebaran Panjang penyebaran L Lebar penyebaran B Kemiringan rata-rata dasar sungai asli di daerah transportasi Kemiringan rata-rata dasar sungai asli di daerah pengendapan Kemiringan rata-rata dasar sungai baru di daerah pengendapan

50 KONDISI AKTUAL ALIRAN DEBRIS
Pola Penyebaran aliran debris. Penyempitan akibat endapan sedimen sebelumnya dapat menjadikan aliran debris bertambah besar, disebut secondary debris flow atau tractional debris flow. Penyempitan disertai perubahan kemiringan mendadak menjadi landai, ujung depan aliran debris berhenti di titik tersebut, terjadilah pengendapan. Ciri-ciri khusus aliran debris dari banjir biasa adalah : a. Terdapat bebatuan besar. b. Batuan yang terbawa berdiameter lebih dari 1 meter. c. Di bagian tengah penampang aliran permukaannya meninggi. d. Tampak bekas alur aliran, kekuatan dorongan besar. e. Endapan sedimen relatif lebih tebal.

51 KLASIFIKASI ALIRAN DEBRIS
MATERIAL DEBRIS. Cruden dan Varnes (1996), membedakan material pembentuk aliran debris kedalam 2 tipe, yaitu material debris dan tanah. a. Material debris : material debris mengandung > 20% partikel berukuran kerikil dan kasar (gravel and coarse size). b. Tanah : dalam pengertian earth, kandungan kerikil dan butiran kasar < 20%. Hungel at al. (2001), a. Material debris, sebagai material lepas tidak seragam dng indeks plastisitas rendah, seperti tanah yang dihasilkan dari proses timbunan (colluviums), pelapukan (residual soil), letusan gunungapi (pyroclastic deposit) atau hasil aktivitas manusia (mine spoil). b. Dilihat teksturnya, debris merupakan campuran pasir, kerikil, batuan (besar dan kecil), sering bercampur lumpur dan sedikit lempung. Kadangkala tercampur bahan organik spt batang pohon, ranting tanaman, rumput, jerami. c. Debris bersifat tidak liat (non plastic) dan tidak seragam (unsorted).

52 ALIRAN DEBRIS TIPE BATUAN (Stony- type debris flow).
Sifat aliran debris tipe batuan (Okuda et al. 1977). Bagian depan aliran membesar secara tiba-tiba. Di bagian depan aliran terakumulasi batu-batu diameter besar dan terbesar, kandungan air kecil sehingga seolah bagaikan aliran batuan tanpa air (stone flow). Ketinggian bagian depan aliran di tikungan luar meningkat tajam. Akumulasi batuan di bagian depan hanya berlangsung singkat, selanjutnya diikuti aliran lumpur (mudflow) yang debitnya secara bertahap berkurang. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa, a. Kecepatan aliran tersebar secara lateral. b. Kecepatan aliran terbesar berada di tengah aliran.

53 ALIRAN DEBRIS TIPE BATUAN (Stony- type debris flow).
Menurut T Takahashi : Bagian depan aliran debris menuruni lembah dengan kecepatan hampir konstan. Partikel dekat permukaan bertahap menuju depan dan jatuh ke dasar, tertimbun dan tercampur dlm aliran, shg pergerakan partikel di bagian depan tampak menggulung. Kecepatan bagian belakang aliran dekat permukaan lebih besar daripada kecepatan rata-rata setempat, sedangkan kecepatan rata-rata di dekat dasar lebih kecil. θ L Ua Ue Batu-batu besar Aliran debris H Θ : kemiringan dasar Ua : kecepatan aliran debris dibelakang blok batuan. Ue : kecepatan rata-rata aliran. H : tinggi aliran. L : panjang blok batuan. Sketsa pergerakan aliran debris tipe batuan (T Takahashi, 2007)

54 ALIRAN DEBRIS TIPE LUMPUR (Muddy- type debris flow).
Aliran debris tipe lumpur meski mengandung banyak batu besar, akan tetapi material pembentuk utama adalah partikel debu halus. Lapisan endapan abu vulkanik yang menutup lereng, meskipun oleh pengaruh hujan yang kecil saja dapat menghasilkan beberapa kali aliran debris tipe lumpur (volcanic mudflows atau lahar). Turbulensi aliran dari bagian depan hingga belakang kuat (turbulent muddy-type) Batang Bangkahan, Sumatera Barat 2009 Endapan Stony –type debris flow Sungai Pasig-Potrero, Mt Pinatubo, Philippine Endapan Muddy–type debris flow

55 CIRI-CIRI UMUM ALIRAN DEBRIS.
Berdasarkan tipe aliran, kandungan batu besar, dan sebagainya : Kecepatan aliran gravel type debris flow dengan batu-batu besarnya berkisar antara 5 – 10 m/dt atau 18 – 36 km/jam. Kecepatan mudflows type debris flow dengan kandungan sedimen sedikit berkisar antara 10 – 20 m/dt atau 36 – 72 km/jam. Material yang terbawa aliran debris terdiri dari tanah, pasir dan kerikil, seringkali bagian depan terdiri dari batu-batu besar dan bahkan batang pohon (terlihat daya rusak dan kekuatan aliran debris di bagian depannya). Kedatangan aliran debris mendadak, tanpa diperkirakan sebelumnya dan hanya memberikan tanda awal sedikeit saja.

56 CIRI-CIRI UMUM ALIRAN DEBRIS.
Beberapa ciri penting lainnya dikemukakan oleh Ikeya dan Mizuyama, 1981 : Aliran debris biasanya terjadi pada curah hujan tinggi, total precipitation > 150 mm, atau intensitas hujan maksimum ( > 35 mm/jam) durasi waktu panjang. Di wilayah vulkanik, produk material letusannya mempunyai nilai permeabilitas rendah (lolos air), sehingga mudflows dapat terbentuk dalam curah hujan rendah. Sebagian besar endapan di dasar alur yang dilalui aliran debris akan terbawa (wash away), sehingga pada alur kemiringan > 10º dasar batuan terlihat. Partikel sedimen ukuran besar cenderung bergulung di depan aliran (leading head). Aliran air berikutnya yang menyertai aliran debris mengerosi endapan di dasar. Material debris yang mengendap di kipas alluvial dpt menyebabkan terbentuknya alur baru dan puncak kipas alluvial.

57 Klasifikasi Praktis Aliran Debris
Sumber : Hiroshi Ikeya, Survey on methods of copying with debris flow. Item Sand-gravel type debris flow Mud-flow type debris flow Komponen material < 0,1 mm Kurang dari 20% (umumnya < 10 %) Lebih dari 20% (umumnya 30% – 40%) Batuan Granit palaezoic Debu vulkanik, tertiary. Koefisien kecepatan aliran Kurang dari 5 % Lebih dari 5 % , umumnya ( 10 – 15) % Perilaku di lokasi Dam Terjadi akumulasi pasir (berhenti). Terjadi lompatan (tidak selalu) Sumber material dan gerakan Dari deposit material dasar sungai kemiringan > 15o Dari longsoran dan letusan gunungapi Karakteristik aliran Batas bagian depan endapan tampak jelas Batas bagian depan endapan tidak jelas

58 Tipe Aliran Debris dan Tindakan Yang Diperlukan
Sumber : Abe Souhei, Countermeasure against debris flow Tipe aliran debris Wilayah Pembentukan Pengaliran Pengendapan Gravel type debris flow Dam kecil. Tindakan mencegah longsoran. Tindakan mencegah erosi . Menyingkirkan sumber sedimen.. Dam Sabo dan pengerukan. Dam celah, groundsill, tanggul pengarah, kanalisasi. Dam Sabo dan pengerukan, kantong pasir, kanalisasi. Mud-flow Tindakan mencegah tanah longsor. Dam Sabo dan pengerukan, kantong pasir, tanggul pengarah, kanalisasi.

59 ILUSTRASI TIGA BENTUK ALIRAN DEBRIS DI LAPANGAN.
Lahar θ Aliran air Bebatuan bergerak Aliran lumpur Aliran debris tipe batuan. Konsentrasi batuan berada di bagian depan aliran Aliran debris tipe lumpur. Komponen material kecil ( < 0,1 mm) lebih banyak. Lahar. Bagian atas berupa air, bawah material berbagai ukuran Deposit POT A-A A Limpasan POT B-B Alur baru B Limpasan aliran debris yang dapat melaju jauh tanpa hambatan di luar alur sungai (Pot B – B) dapat membentuk alur baru dan deposit material debris.

60 AlLUR BARU SUNGAI DI DS.GEMPOL, JUMOYO, SALAM,
ILUSTRASI TIGA BENTUK ALIRAN DI LAPANGAN. AlLUR BARU SUNGAI DI DS.GEMPOL, JUMOYO, SALAM, KAB MAGELANG, 4 JAN 2011 Alur baru yang terbentuk akibat limpasan lahar S.Putih. Merapi di desa Jumoyo, Salam, Kabupaten Magelang (Januari 2011) Endapan lumpur S.Boyong pasca letusan Merapi Endapan batu besar menyembul di permukaan (BBWS Serayu-Opak)

61 ILUSTRASI MODEL PERGERAKAN SEDIMEN
DEBRIS FLOW ILUSTRASI MODEL PERGERAKAN SEDIMEN Proses produksi sedimen, termasuk didalamnya adalah : Erosi permukaan di lahan gundul dan wilayah runtuhan. Tanah longsor (slope failure dan landslide). Letusan gunungapi. PERGERAKAN SEDIMEN ILUSTRASI KONSEP PERGERAKAN SEDIMEN DARI HULU HINGGA HILIR. Slope > 30⁰ , lokasi longsoran dimana blok-blok tanah hasil longsoran bersama air hujan mencair (fluidized) mengalir ke bawah membentuk debris flow. Slope 22⁰ – 30⁰, jika terdapat deposit sedimen dan terjadi Run-off , maka dapat terbentuk debris flow. Slope 4⁰-10⁰, 1. Selain sebagai wilayah deposit debris flow, bersama wilayah di bawahnya juga sebagai wilayah deposit bed load dan suspended load. 3. Sebagai sumber utama produksi wash load materials. (5 – 4)⁰ Deposit melalui proses pengenceran Endapan oleh debris flow . Sebagai sumber utama produksi wash load Bed load transport, Suspended Debris Flow 10⁰ 15⁰ 22⁰ 30⁰ Longsoran Haryono Kusumosubroto

62 TANAH LONGSOR DAN ALIRAN DEBRIS
LIKUIFAKSI Observasi lapangan di Jepang dan uji coba laboratorium proses likuifaksi menjadi aliran debris (Sassa, 1985), Dari sisi pembentukan aliran debris akibat tanah longsor, Likuifaksi merupakan suatu peristiwa dimana suatu deposit deposit sedimen lepas di alur curam mengalami kerusakan struktur butiran akibat pembebanan mendadak (rapid loading). Massa debris menjadi berada diatas lapisan yang terlikuifaksi. Akibat likuifaksi deposit sedimen di alur curam, terjadi proses perpindahan massa tanah, menimpa deposit material lainnya sepanjang perjalanannya. (Pengamatan video tanah longsor di Usu Jepang, Sassa, 1981).

63 LIKUIFAKSI TERBENTUKNYA ALIRAN DEBRIS OLEH PROSES LIKUIFAKSI DEPOSIT
Pembebanan cepat (Rapid loading) Lapisan lepas (loose) Deposit “torrent” (a) Awal proses likuifaksi (Initiation of liquifaction) Likuifaksi (b) Awal pembentukan aliran debris (Initiation of debris flow) Aliran (rongga antar butiran meningkat) (c) Perkembangan aliran debris (Development of debris flow) (d) TERBENTUKNYA ALIRAN DEBRIS OLEH PROSES LIKUIFAKSI DEPOSIT SEDIMEN DI ALUR CURAM (Sassa, 1985, 1977) PROSES : dan (b), saat deposit sedimen mulai mengalir, bagian depan mengalami proses likuifaksi, sehingga (c) dan (d), sedimen yang mengalir meningkat, membentuk aliran debris. ketika sedimen mulai mengalir, bagian depan mengalami proses likuifaksi, sehingga volume meningkat. Catatan, Umumnya, likuifaksi terjadi akibat tanah longsor dan tanah sangat lepas dan tidak stabil. (pada bidang longsor dpt pula terjadi pada tanah lepas, agak lepas dan tanah padat, sepanjang kerusakan (struktur) butiran yg terjadi akibat pembebanan diatasnya. Proses mekanisme yang sama dikemukakan oleh Hutchinson and Bhandari (1971),Tabata and Ichinose (1973), Costa and Williams (1984.

64 LIKUIFAKSI Ketika massa tanah bergerak diatas kemiringan lereng atau diatas deposit alur curam, maka : Kondisi pembebanan dengan pengeringan atau tanpa pengeringan (drained or undrained loading) dapat terjadi. Proses likuifaksi massa atau likuifaksi permukaan dapat terjadi. Material debris memiliki material butiran kasar konsentrasi tinggi, sehingga dapat terjadi berbagai gaya didalamnya, seperti gaya tabrakan antar butiran, gaya akibat campuran turbulensi makro cairan, gaya pergeseran antar partikel kasar, gaya akibat perubahan kekentalan cairan dan gaya akibat pergerakan antara partikel dengan butiran.

65 LAHAR DIFINISI LAHAR Suatu aliran konsentrasi tinggi, campuran antara runtuhan batuan, lumpur, pasir dan air di wilayah gunungapi. Istilah lahar berasal dari bahasa Jawa, dikenal sejak lama (Schmidt 1934 dan Van Bemmelen 1949) dan lahar disinonimkan dengan Volcanic mudflow atau Debris flow (e.g. Crandel, 1971, Fisher and Schminke 1984, Pierson and Scott 1985, Smith 1986). Scrivenor 1929, menyatakan bahwa lahar merupakan aliran campuran berbagai material runtuhan (debris) vulkanik, seperti mudstream. Antara endapan lahar dan endapan aliran piroklastik sulit dibedakan di lapangan. Perbedaan spesifik, endapan lahar kenampakan fisiknya lebih padat daripada endapan aliran piroklastik.

66 DIFINISI LAHAR Keberadaan batuapung pada lahar dapat sebagai indikator pembeda dengan aliran piroklastik. Lahar dengan susunan batuan sejenis biasanya berasal dari letusan gunungapi langsung, jika tidak sejenis maka lahar dapat diduga berasal dari runtuhan dinding kawah atau rombakan gunungapi sekitar puncak yang jenuh oleh air hujan. Secara genetik, dibedakan menjadi a. Lahar letusan (primer), terbentuk dari letusan gunungapi yang memiliki danau kawah (lahar letusan G Kelud), kejadiannya bersamaan saat letusan (syneruptive). b. Lahar hujan (sekunder), terbentuk dari endapan material piroklastik yang menjadi jenuh oleh air hujan, kejadiannya pasca erupsi (posteruptive), G Merapi, dll.

67 PEMBENTUKAN LAHAR Timbunan bahan muntahan gunungapi yang terdiri dari berbagai ukuran material kecil hingga besar (abu, pasir, kerikil, batuan dan blok lava) bukan material solid, masing-masing lepas tidak terikat satu dengan lainnya. Timbunan bahan muntahan gunungapi terletak pada lereng miring di sekitar kawah, sehingga umumnya tidak mudah memadat dan dalam kondisi tidak stabil. Kedudukan timbunan ini rawan thd gangguan luar, terutama oleh curah hujan. Ketika air hujan jatuh menimpa timbunan, awalnya meresap kedalam timbunan, menyatu dengan abu, pasir, kerikil, sehingga bahan campuran berubah menjadi seperti adonan (beton) yang kental dan licin. Kedudukan timbunan menjadi terganggu keseimbangannya, meluncur turun melalui lembah dan sungai yang berhulu di sekitar puncak. Aliran seperti ini dikenal sebagai LAHAR.

68 DIFINISI LAHAR Cara umum pembentukan lahar gunungapi oleh pengaruhi pelepasan air mendadak : Gelombang aliran piroklastik di bagian depan yang bercampur salju, bongkah es mencair dengan cepat, mengalir sambil mengerosi memperbesar volume lahar, mencapai beberapa atau beberapa puluh kilometer. Air danau kawah volume besar akibat letusan gunungapi tumpah meluncur membentuk lahar. Danau kaldera atau genangan air di hulu dam alam material debris gunungapi yang runtuh beberapa bulan atau tahun setelah letusan dapat membentuk lahar. Hujan intensitas tinggi durasi panjang menimpa timbunan material piroklastik dalam jumlah yang melimpah dapat membentuk aliran lahar. Lahar tipe ini biasanya hanya dalam skala kecil tetapi kejadiannya berulang kali di musim hujan.

69 PEMBENTUKAN LAHAR PRODUKSI / PEMBENTUKAN Endapan piroklastik TRANSPORTASI Pergerakan sedimen massa. Pengaruh tekanan langsung lahar terhadap bangunan. Stream flow, pengaruh ttidak langsung lahar, agradasi, erosi tebing,, dsb SEDIMENTASI / PENYEBARAN Hujan Erupsi Proses perubahan karakteristik lahar selama pergerakannya sesuai dimensi waktu dan lokasi H.Kusumosubroto, 2005; 2009 Ilustrasi proses terbentuknya lahar hujan di wilayah gunungapi

70 DIFINISI LAHAR Beberapa faktor yang mempengaruhi formasi lahar adalah (Haroun Tazieff and Jean-Christope Sabrouux dalam Forcasting Volcanic Events, 1983) : Ukuran partikel pasir dan debu. Gradasi dan ukuran partikel sangat berperan dalam pembentukan lahar yang dipengaruhi oleh rasio antara partikel pasir dan debu dengan partikel lebih kasar seperti lapili, pumis dan blok-blok lava. Ketebalan lapisan endapan debu dan pasir. Jika permukaan endapan material tertutup tumbuhan, maka kekasaran permukaan yang sebenarnya tidak ada lagi. Kemiringan permukaan lahar dimana lahar terbentuk. Kemiringan lahan harus lebih kecil daripada kemiringan batas endapan debu kering yang mulai bergerak, dan harus lebih besar dari sudut kemiringan batas endapan debu jenuh air. Kesesuaian relatif antara hujan dan jatuhan debu. Hujan harus simultan dengan terbentuknya endapan debu dan pasir sebelum mengeras dan terkonsolidasi sempurna.

71 LAHAR DAN EROSI Pergerakan lahar memiliki daya erosi bervariasi sepanjang perjalanannya. Erosi paling kuat terjadi di sepanjang daerah dengan kemiringan curam dan lapisan dasar berupa sedimen lepas. Pada daerah berkemiringan dasar landai atau memiliki dasar batuan kuat, maka pengaruh erosi terkuat terjadi pada bagian yang kondisinya paling lemah. Di daerah aliran hiperkonsentrasi cenderung lebih erosif dibanding aliran pada tahap aliran debris. Tahap aliran yang sepenuhnya air, lebih memiliki turbulensi dan agitasi tinggi daripada tahap aliran debris, sehingga daya erosinya lebih efektif (Dolan 2004). Ketika tahapan mencapai aliran debris, penambahan angkutan sedimen lebih sulit, karena tidak mudah untuk mengikis kaki tebing dan menarik partikel dasar.

72 LAHAR DAN EROSI Erosi pada dasar lahar terjadi dengan cara : a. Pencabutan partikel sedikit demi sedikit (piecement dislodgment). b. Pemotongan bagian hulu lekukan (knick point). c. Membongkar sedimen yang terbawa akar pepohonan yang tumbang. Piecement dislodgment terutama terjadi pada tahap aliran hiperkonsentrasi (kandungan air banyak). Jika dasar alur terdiri dari material sedimen mudah tererosi, maka pada tahap aliran hiperkonsentrasi banyak terjadi perpindahan material dari sebelah hulu titik lekukan (Dolan 2004). Saat terjadi aliran debris, lekukan hilang tertutup sedimen dan meninggi (aggrade) daripada dasarnya.

73 LAHAR DAN EROSI Pengikisan kaki tebing atau lereng dapat terjadi secara aktif pada tahap aliran debris maupun hiperkonsentrasi. Bagian aliran lahar di belakang kepala aliran adalah yang paling erosif. Setelah melewati puncak aliran, sifat erosif berkurang dibandingkan sifat pengendapannya. Akhir tahap penyusutan aliran memperlihatkan sifat aliran air biasa yang lebih erosif, meskipun debitnya lebih kecil dari sebelumnya. Geseran di dasar alur memperlambat pergerakan lahar, membentuk profil vertikal dengan kecepatan bagian dasar lebih kecil dan bagian atas bertahap meningkat. Partikel berdensitas rendah akan bergerak keatas dekat permukaan aliran.

74 LAHAR DAN EROSI Penambahan air di bagian depan lahar yang sedang mengalir menyebabkan lahar kehilangan kapasitas angkutnya secara progresif, akhirnya merubah sifat lahar sepanjang perjalanan hingga ke hilir di sungai aktif (Pierson and Scott 1985). Pengenceran (dilution) pada lahar dalam skala besar hanya berdampak kecil terhadap sifat lahar, karena volume lahar secara signifikan lebih besar dari air sungainya (Vallance and Scott 1977; Mathes et.al. 1998) Saat lereng gunungapi runtuh masuk sungai, lahar menekan air ke depan yang secara bertahap pada jarak tertentu mulai bercampur dengan air sungai (Cronin et.al 1977). Saat bagian depan aliran lahar semakin encer, daya angkut terhadap partikel kerikil berdiameter besar semakin hilang. Semakin ke hilir semakin lama pengenceran lahar berlangsung dan akhirnya seluruh bagian lahar mengalami pengenceran.

75 SKEMATIK MODEL PERGERAKAN LAHAR DI SUNGAI AKTIF
LAHAR DAN EROSI Aliran air berlumpur Tahap aliran debris Aliran Hiperkonsentrasi Aliran air biasa A B C D SKEMATIK MODEL PERGERAKAN LAHAR DI SUNGAI AKTIF A sd B model erosi dan deposisi aliran hiperkonsentrasi; B sd C deposisi aliran debris ; C sd D deposisi aliran hiperkonsentrasi dan erosi lanjutan (James.W. Wallance )

76 LAHAR DAN EROSI Pengendapan lahar dapat berlangsung secara cepat melalui proses terus menerus. Gradasi butiran endapan aliran debris biasanya tidak baik, masif dan tidak berlapis, sedangkan pada kondisi hiperkonsentrasi gradasinya lebih baik. Lahar hujan di wilayah gunungapi melimpas diatas mercu Dam Pengendali Sedimen (Dam Sabo)

77 SELESAI TERIMA KASIH H. KUSUMOSUBROTO 2012