## RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR KECEPATAN AKUSTIK DAN KADAR AIR VOLUMETRIK UNTUK MONITORING TANAH LONGSOR
Ahmad Iqbal Hamami 1 , Dwa Desa Warnana 1 , dan Amien Widodo 1
1 Departemen Teknik Geofisika, Fakultas Teknik Sipil, Perencanaan, dan Kebumian,  Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : iqbalhamami.ahmad@gmail.com
Abstrak. Faktor  yang dapat  memicu  terjadinya  tanah  longsor  salah  satunya  yaitu nilai hambatan  geser yang kecil. Hal ini bisa disebabkan karena terdapatnya lapisan kedap air dibawah lapisan  jenuh oleh air. Sehingga  perlu  dilakukan  monitoring  parameter  tanah  lain  yang  berhubungan  dengan  kadar  air volumetrik. Dari data BNPB, dalam 10 tahun terakhir bencana tanah longsor terjadi di Indonesia lebih dari 200 kali setiap tahunnya. Dari total kejadian bencana longsor tersebut mengakibatkan 63 orang meninggal dunia dan hilang, 1625 rumah rusak, dan 37 fasilitas umum rusak. Sedangkan menurut LIPI, hingga saat ini baru  terdapat  150  alat  deteksi  longsor  yang  terpasang  dari  ribuan  yang  dibutuhkan.  Sehingga  pada penelitian  ini  akan  dibuat prototipe alat untuk  monitoring tanah  longsor. Penelitian  ini akan  membahas mengenai  aplikasi  alat ultrasonic  transducers sebagai  sistem  monitoring  kecepatan  akustik  pada  tanah. Ultrasonic  transducers adalah  metode  yang  menggunakan  2  sensor  ultrasonic  dimana  satu  sensor dihubungkan  dengan  modul transmitter dan  sensor  yang  lainnya  dihubungkan  dengan  modul receiver, selanjutnya  keduanya  akan  dihubungkan  dengan  generator  gelombang  dan  mikrokontroler .  Transmitter sebagai  sensor  untuk  menghasilkan  gelombang  suara  didalam  tanah  yang  akan  diterima  oleh receiver. Sehingga didapatkan waktu penjalaran gelombang suara pada jarak tertentu yang telah ditentukan. Dari kedua  parameter  tersebut  dilakukan  perhitungan  di software Arduino  IDE  sehingga  bisa  didapatkan output berupa kecepatan akustik pada tanah. Setelah dilakukan pengujian dengan sudut kemiringan 43 o , didapatkan nilai kecepatan akustik  saat terdapat rekahan pada pengujian ke-1 naik dari 1309.24 m/s ke 1694.34 m/s, 1636.55 m/s ke  2117.93 m/s pada pengujian ke-2, dan 1505.23 m/s ke 2117.93 m/s pada pengujian  ke-3.  Nilai  kecepatan  akustik  relatif  turun  (semakin  kecil)  ketika  kadar  air  volumetriknya bertambah.  Nilai kadar air volumetrik sendiri terdapat pada rentang 87% sampai 99% pada saat terdapat rekahan  sampai  longsoran  total  terjadi.  Hasil  pengujian  tanah  berdasarkan  ukuran  butir  menunjukkan bahwa jenis tanah yang digunakan pada penelitian ini adalah pasir lempungan.
Kata Kunci: Kadar air volumetric; kecepatan akustik; ultrasonic; prototype; longsor .
Abstract . One of the factors that can trigger the occurrence of landslides is the value of a small sliding resistance which can be caused by the presence of an impermeable layer of water under the saturated layer  of  water.  So  monitoring  other  soil  parameters  related  to  volumetric  water  content  is  needed. BNPB’s data  shows  that  in  the  last  10  years,  landslides has  occurres  in  Indonesia  more  than  200 times each year. From the data, landslides caused 63 people died and disappeared, 1625 houses damaged, and 37  public  facilities  damaged.  Meanwhile  according  to  LIPI,  until  now  there  are  only  150  landslide detection  devices  installed  from  thousands  needed.  So  this  study  will  made  a  prototype  for  landslides monitoring.  This  study  will  discuss  the  application  of  ultrasonic  transducers  as  an  acoustic  velocity monitoring system on soil. Ultrasonic transducers is a method that uses 2 ultrasonic sensors where one sensor  is  connected  to  the  transmitter  module  and  the  other  sensor  is  connected  to  receiver  module, both  of  them  will  be  connected  to  wave  generator  and  microcontroller.  Transmitter  as  a  sensor  to produce  sound waves in the ground that will be received by the receiver. So the sound wave propagation time is obtained at a specified distance. The two parameters are calculated in the Arduino IDE software, so the output can obtained in the form of acoustic speed in the ground. The experiment with 43 o degree slop showed  the acoustic velocity values obtained when there is a fracture with in the first test increased from 1309.24 m/s to 1694.34 m/s, 1636.55 m/s to 2117.93 m/s in the second test,  and 1505.23 m/s to 2117.93  m/s  in  the  third  test.  The  acoustic  velocity  value  relatively  decreases  (gets  smaller)  when  the volumetric water content increases. The volumetric water content is in the range of 87% to 99% since the fracture occurred, until a total landslide occurred. Soil test results based on grain size indicate that the type of soil used in this study is clayley sand.
Keywords: Acoustic velocity; landslide; prototype; ultrasonic; volumetric; water content.

## PENDAHULUAN
Tanah longsor adalah suatu fenomena pergerakan  massa  batuan,  tanah,  atau  bahan rombakan material  penyusun  lereng yang  bergerak ke  bawah  atau  ke  luar  lereng  karena  pengaruh gravitasi  (Risdiyanto,  2011).  Ada  beberapa  faktor penyebab  tanah  longsor  dimana  salah  satunya adalah  nilai  hambatan  geser  yang  kecil  karena terdapatnya  lapisan  jenuh  air  diatas  lapisan  kedap air.  Dari  data  BNPB,  lebih  dari  200  kali  bencana tanah  longsor  terjadi  tiap  tahunnya  pada  10  tahun terakhir.  Pada  tahun  2018  sendiri  terjadi  281  kali bencana  tanah  longsor  dimana  kejadian  paling banyak terjadi di  Jawa Tengah 102 kali,  Jawa  Barat 65  kali,  dan  Jawa  Timur  58  kali.  Dari  total  kejadian bencana longsor tersebut mengakibatkan  63 orang meninggal dunia dan hilang,  1625 rumah rusak, dan 37 fasilitas umum rusak (BNPB, 2019). Menurut LIPI, alat pendeteksi tanah longsor yang ada di Indonesia hingga  saat  ini  baru  150  dari  total  ribuan  yang dibutuhkan (LIPI, 2018).
Pada penelitian sebelumnya digunakan pengujian  sampel  untuk  melakukan  perhitungan kecepatan  akustik  dan  kadar  air  menggunakan rumus  empiris  yang  ada.  Hasil  dari  penelitian  ini didapatkan grafik hubungan antara kecepatan suara dan  kadar  air  volumetrik  pada  tanah  yang berbanding  terbalik  (Adamo  dkk.,  2004).  Pada penelitian  sebelumnya  yang  membuat  prototipe alat  monitoring  kecepatan  tanah  menggunakan multi segment inclinometer , metode ini menggabungkan  2  buah inclinometer berbasis accelerometer dalam  1  lubang  bor.  Dengan menambahkan jumlah accelerometer yang ditempatkan secara bervariasi terhadap kedalaman, maka  didapat  pergerakan  tanah  yang  terjadi  pada sebaran vertikal. Hasil dari penelitian ini didapatkan nilai  perubahan  sudut  dan  kadar  air  volumetrik sebelum  terjadi  tanah  longsor  secara real  time (Uchimura dkk., 2015). (Kong dkk., 2017)melakukan penelitian  tentang  pembuatan  sensor  ( transmitter dan receiver ) menggunakan piezoelectric transducers. Sensor  tersebut  digunakan  pada penilitian  ini  untuk  mencari  hubungan  kadar  air volumetrik  terhadap  penguatan  sinyal.  Hasil  dari penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  semakin  kecil kadar  air  volumetriknya  indeks  energi  gelombang yang dibutuhkan semakin besar. Dimana pada kadar air  volumetrik  sebesar  3%  indeks  energi  yang dibutuhkan sebesar 3,5 x 10 4 sedangkan pada kadar
air  volumetrik  sebesar  15  %  indeks  energi  yang dibutuhkan sebesar 0,2 x 10 4 .
Penelitian ini akan membahas mengenai aplikasi metode ultrasonic  transducers sebagai  sistem monitoring kecepatan akustik pada tanah. Ultrasonic transducers adalah alat yang menggunakan  2  sensor ultrasonic dimana  satu sensor menjadi transmitter dan sensor yang lainnya menjadi receiver. Transmitter sebagai  sensor  untuk menghasilkan gelombang suara didalam tanah yang nantinya  akan  diterima  oleh receiver. Sehingga didapatkan waktu penjalaran gelombang suara pada jarak  tertentu  yang  telah  ditentukan.  Dari  kedua parameter  tersebut  dilakukan  perhitungan  pada software Arduino  IDE  sehingga  bisa  didapatkan output  berupa  kecepatan  akustik  pada  tanah. Digunakan juga sensor moisture untuk mendapatkan  nilai  kadar  air  volumetric.  Parameter tersebut  akan  dianalisis  secara real  time dan dibandingkan  dengan  kadar  air  volumetrik  pada tanah,  dan  digunakan  untuk  praduga  kemungkinan waktu kelongsoran tanah akan terjadi.

## Kecepatan Akustik dan Kadar Air Volumetrik
Menurut  Model  Brutsaert,  1964  rumus  untuk kecepatan  gelombang  elastis  adalah  sebagai berikut:
(1) dengan :
Koefisien a dan b tergantung  pada  sifat  granular dari suatu materi f : porositas
Z : parameter interstitial efek
: total densitas materi
: tekanan efektif tanah.
Perlu  ditekankan  bahwa  model  kecepatan  berlaku sangat baik untuk pengukuran  kadar air volumetrik karena  parameter  Z, dan dalam  (1) semuanya terkait dengan derajat kejenuhan dengan cair, didefinisikan sebagai berikut :
(2)
dengan :
: kelembaban tanah Vw : volume air Vv : volume tanah kering S : tingkat kadar air volumetrik.
Persamaan  (1)  dan  (2)  merupakan  dasar  untuk mendapatkan  pengukuran  kelembaban  (kadar  air volumetrik)  dari  pengukuran  kecepatan.  Ini menunjukkan  bahwa  kecepatan  akustik  di  tanah bergantung  pada  tiga  parameter,  yaitu  total  massa tanah,  tekanan  efektif,  dan  parameter  pengantara. Dari  penurunan  dan  substitusi  persamaan  dari ketiga  parameter  tersebut  didapatkan  persamaan kecepatan yang memungkinkan sebagai berikut :
(3) dengan :
)  adalah  faktor  amplifikasi  yang bergantung pada jenis tanah. Menentukan nilai faktor amplifikasi membutuhkan nilai dari konstantan a dan b, tetapi juga bisa ditentukan dengan uji laboratorium tanah. Dari  persamaan  (3)  dapat  dilihat  bahwa  kecepatan akustik  akan  berkurang  ketika  tingkat  kadar  air volumetrik  pada  tanah  meningkat  (Adamo  dkk., 2004). Untuk grafik hubungan ini dapat dilihat pada gambar 1 berikut.
Gambar 1. Grafik Hubungan kecepatan akustik dan kadar air volumetrik pada tanah berdasarkan perhitungan.

## Distribusi Ukuran Butir dan Jenis Tanah
Hasil  dari  analisis  ayakan  dan  hydrometer digambarkan  dalam  kertas  semilogaritmik  yang dikenal  sebagai  kurva  distribusi  ukuran-butiran. Diameter  partikel  (butiran)  digambarkan  dalam skala  logaritmik,  dan  persentase  dari  butiran  yang lolos ayakan digambarkan dalam skala hitung biasa. Sebagai contoh, grafik distribusi ukuran-butiran dari dua tanah ditunjukkan dalam Gambar 2.
Grafik  distribusi  ukuran-butiran  dari  tanah  A adalah kombinasi dari hasil analisis ayakan dan hasil analisis hidrometer untuk  fraksi halusnya. Bila hasil dari  analisis  ayakan  dan  analisis  hidrometer
digabung,  diskontinuitas  (discountinuity)  umumnya timbul  dalam  rentang  dimana  kedua  grafik  saling bertumpangan.

## Gambar 2. Contoh kurva distribusi ukuran butir
Persentase dari kerikil, pasir, lanau, dan butiran berukuran  lempung  yang  dikandung  oleh  tanah dapat-ditentukan  dari  grafik  distribusi  ukuran- butiran.  Menurut  Sistem  Klasifikasi  Unified  (USCS), Tanah A dalam Gambar 2 mempunyai:
 Kerikil (ukuran batas  - lebih besar dari 4,75 mm) = 0%
 Pasir  (ukuran  batas  -  4,75  mm  sampai dengan  0,075  mm)  =  persentase  butiran yang lebih halus dari 4,75 mm - persentase butiran yang lebih halus dari 0,075 mm = 1
00- 62 = 3 8%.
 Lanau  dan  lempung  (ukuran  batas-  kurang dari 0,075 mm) = 6 2%.
Kurva distribusi ukuran-butiran dapat digunakan untuk  membandingkan  beberapa  jenis  tanah  yang berbeda-beda.  Selain  itu  ada  tiga  parameter  dasar yang  dapat  ditentukan  dari  kurva  tersebut,  dan parameter-parameter  tersebut  dapat  digunakan untuk  mengklasifikasikan  tanah  berbutir  kasar. Parameter-parameter tersebut adalah: a. ukuran efektif ( effective size ), b. koefisien keseragaman ( uniformity coefficient ), c. koefisien gradasi ( coefficient of gradation ).
Diameter  dalam  kurva  distribusi  ukuran- butiran  yang  bersesuaian  dengan  l0%  yang  lebih halus  (lolos  ayakan)  didefinisikan  sebagai  ukuran efektif, atau D10 . Koefisien keseragaman diberikan dengan hubungan:
(4)
Koefisien gradasi dinyatakan sebagai
(5)
dengan :
Cu = koefisien keseragaman
D60 = diameter yang bersesuaian dengan 60% lolos ayakan.
Cc = koefisien gradasi D30 = diameter y ang bersesuaian dengan 30% lolos ayakan.
Untuk pengelompokan jenis tanah menurut usgs agar  lebih  gampangnya  dapat  dilihat  pada  gambar 3. (M.Das dkk., 1995)

## Gambar 3. Pengelompokan jenis tanah menurut USCS berdasarkan ukuran butir
Jenis  tanah  juga  dapat  ditentukan  berdasarkan nilai kecepatan gelombang kompresional dan dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Jenis tanah berdasarkan Vp (Verhoef, 1989)

## METODOLOGI
Alur  pada  penelitian  ini  dijelaskan  melalui diagram alir penelitian pada Gambar 4 dibawah ini.

## Gambar 4. Diagram alir penelitian

## Rancangan Desain dan Pembuatan Alat
Prinsip  kerja  dari  sistem  monitoring  yang dibangun pada penelitian ini yaitu menentukan nilai kecepatan  akustik  tanah  dari  output  yang dikeluarkan  oleh ultrasonic dan wavelet  generator . Skema prinsip alat ini dijelaskan melalui Gambar 2.

## Gambar 5. Skema prinsip alat
Ketika  terjadi  perubahan  kadar  air  volumetrik pada tanah dimana itu merupakan salah satu faktor
terjadinya  longsor,  maka  hasil  dari  prototipe  ini (kecepatan akustik) akan berubah seiring bertambahnya  kadar  air  volumetrik.  Data  kadar  air volumetrik akan didapatkan dari sensor kelembaban ( moisture ).  Parameter  kecepatan  dan  kelembaban (kadar  air  volumetrik)  itu  akan  dianalisa  dan dibandingkan keterkaitannya sampai terjadi longsoran  tanah.  Hasil  akhirnya  didapatkan hubungan  kecepatan  dan  kelembaban  saat  akan terjadi longsoran.
Perancangan Hardware Perancangan hardware terdiri dari lima rangkaian  utama  yaitu  rangkaian  catu  daya, rangkaian generator gelombang, rangkaian penerima gelombang, rangkaian penguat gelombang,  dan  mikrokontroler.  Rangkaian  catu daya  terdiri  dari  output  daya  48  V  dan  12  V  dan berfungsi  sebagai  sumber  daya  untuk  rangkaian generator  gelombang  (48  V)  dan  juga  rangkaian penerima  gelombang  (12V).  Skematik  rangkaian catu daya dapat dilihat pada gambar 6.

## Gambar 6. Skematik rangkaian catu daya
Rangkaian  generator  gelombang  berfungsi sebagai  penembak  gelombang  sinusoidal  3.3  V. Sedangkan rangkaian penerima gelombang berfungsi untuk memroses serta sebagai penguat 10 kali  gelombang  sinusoidal  yang  diterima.  Kedua rangkaian  ini  yang  nantinya  akan  disambungkan langsung  ke  Arduino  DUE  sebagai  mikrokontroler ( arduino shield ). Skematik rangkaian arduinho shield dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7. Skematik rangkaian penerima dan generator gelombang
Rangkaian  penguat  gelombang  60  V  berfungsi untuk menguatkan sinyal sinusoidal sebesar 3,3 volt menjadi  60  volt peak  to  peak sebelum  masuk  ke transmitter  ultrasonic. Tegangan  60  volt  digunakan agar  sinyal ultrasonic dapat  menembus  spesimen berupa tanah. Dikarenakan jika hanya menggunakan  gelombang  yang  memiliki  tegangan sebesar  3.3  volt  tidak  mampu  menembus  medium tanah,  sehingga  menyebabkan receiver nya  tidak dapat menerima gelombang yang menjalar.
Perancangan hardware kadar  air  volumetrik terdiri  dari  2  rangkaian  yaitu  mikrokontroler  dan juga modul sensor kelembababan. Sensor kelembaban,  akan  menghitung  perubahan  nilai output pada sensor akibat dari perubahan kadar air. Sensor  ini  akan  mengukur  konstanta  dielektrik  dari tanah  yang  merupakan  parameter  yang  sensitif terhadap  kandungan  air  pada  tanah.  Diperlukan perhitungan  dari  nilai output sensor    untuk mendapatkan  nilai  kadar  air  dalam  bentuk persentase.  Rangkaian  kadar  air  dapat  dilihat  pada gambar 8.
Gambar 8. sensor kadar air volumetrik

## Pengujian Alat
Pengujian  alat  akan  dilakukan  pada  model longsor skala laboratorium dengan dimensi panjang 70 cm, lebar 35 cm, dan tinggi 28 cm.
Artikel diterima 23 Juli 2019, Revisi 1 Agustus 2020, Online 30 Agustus 2020 http://dx.doi.org/10.12962/j25023659.v6i2.5410 (a) (b) Gambar 9 (a) Peletakan sensor pada model longsor (b)

## Model pengujian ketika sudah terisi tanah
Peletakan  sensor  dapat  dilihat seperti gambar  9 (a). Tanah yang akan dipakai pada model ini berupa tanah  pasir  lempugan  yang  nantinya  akan  diukur perbandingan  pasir  dan  lempungnya,  dikarenakan jenis  tanah  ini  yang  banyak  terdapat  pada  daerah rawan  longsor.  Variasi  yang  akan  dipakai  adalah penambahan  kadar  air  dengan  sudut  yang digunakan  tetap  yaitu  sebesar  43 o .  Menurut  Afif, 2019  ketika  hanya  parameter  sudut  yang  dipakai untuk  monitoring  terjadinya  longsoran,  sudut  43 o inilah  sudut  kritis  yang  didapatkan  sebelum terjadinya  longsoran.  Hasil  akhir  dari  pengujian  ini nantinya  akan  didapatkan  data  perbandingan  nilai kecepatan akustik terhadap kadar air volumetrik.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengujian Tanah
Sebelum  dilakukan  pengujian  pada  model longsor,  dilakukan  terlebih  dahulu  pengujian  tanah berdasarkan  besar  butirnya.  Hasil  dari  pengujian tanah ini dapat dilihat pada tabel 2 berikut.
Tabel 2. Hasil uji tanah menggunakan ayakan
Dari  hasil  ayakan  tersebut  dapat  dilakukan klasifikasi  tanah  berdasarkan  USCS.  Dari  gambar  2
dapat dilihat bahwa jenis tanah ini merupakan pasir, dikarenakan  kurang  dari  50%  yang  lolos  ayakan nomor  200  dan  kurang  dari  50%  juga  tertahan  di ayakan  nomor  4.  Dikatakan  kurang  50%  yang tertahan diayakan nomor 4 padahal tidak digunakan ayakan nomor 4 karena pada ayakan nomor 16 yang memiliki  ukuran  ayakan  lebih  kecil  dari  ayakan nomor  4,  yang  tertahan  hanya  9,12%.  Kemudian dilihat  kelolosan  pada  ayakan  nomor  200  dimana berada pada angka 5-12%, yang menunjukkan pasir ini  salah  satu  jenis  dari  pasir  lempungan  dengan gradasi  baik  (SW-SC),  pasir  lanauan  dengan  gradasi baik  (SW-SM),  pasir  lempungan  dengan  gradasi buruk  (SP-SC),  atau  pasir  lanauan  dengan  gradasi buruk  (SP-SM).  Untuk  mengetahui  jenisnya  secara spesifik,  maka  berdasarkan  kurva  distribusi  ukuran butir  pada  gambar  10  dilakukan  perhitungan koefisien  keseragaman  (Cu)  dan  koefisien  gradasi (Cc) untuk mengetahui distribusi ukuran butir.
Gambar 10. Kurva distribusi ukuran butir
Berdasarkan  persamaan  (4)  dan  (5)  didapatkan nilai  koefisien  keseragaman  (Cu)  sebesar  3.89  dan koefisien  gradasi  (Cc)  sebesar  1.269.  Berdasarkan nilai  koefisien  keseragaman  dan  koefisien  gradasi tersebut tanah ini berjenis pasir lempungan dengan gradasi  buruk  (SP-SC).  Menurut  USCS  dari  kurva distribusi  ukuran  butir  pada  gambar  9  juga  dapat dilakukan  perhitungan  besar  kandungan  pasir  dan jumlah lempungnya.
 Kerikil (ukuran batas  - lebih besar dari 4,75 mm) = 0%
 Pasir  (ukuran  batas  -  4,75  mm  sampai dengan  0,075  mm)  =  persentase  butiran
yang lebih halus dari 4,75 mm - persentase butiran  yang  lebih  halus  dari  0,075  mm  = 100- 9.9 = 90.1%.
Lanau dan lempung (ukuran batas kurang dari 0,075 mm) = 9.9%

## Pengujian Longsor
Telah dilakukan pengujian prototipe pada model longsor yang dibuat seperti gambar 8 (b). pengujian dilakukan  dengan  3  kali  pengulangan  agar didapatkan data yang lebih baik. Pengujian pertama dilakukan  pada  tanggal  25  Mei  2019  mulai  pukul 13:39:29  sampai  dengan  pukul  14:07:42.  Pengujian ke-2 pada tanggal 28 Mei 2019 mulai pukul 11:12:33 sampai  pukul  11:20:54,  dan  pengujian  ke-3  pada hari  yang  sama  mulai  pukul  11:48:08  sampai  pukul 11:50:55.  Hasil  dari  pengujian  ini  dapat  dilihat seperti tabel 3 berikut.

## Tabel 3. Data hasil pengujian model longsor
Waktu Tanggal Kadar air volumetrik (%) Vp (m/s) Pengujian ke-1 13:39:29 25-5-2019 4 1600.2 13:40:19 25-5-2019 5 1600.2 13:43:00 25-5-2019 40 1515.98 13:43:15 25-5-2019 57 1440.18 13:46:07 25-5-2019 65 1404.7 13:46:10 25-5-2019 78 1309.24 13:48:05 25-5-2019 87 1694.34 13:58:59 25-5-2019 91 1694.34 13:58:59 25-5-2019 91 1694.34 13:59:00 25-5-2019 91 1694.34 13:59:00 25-5-2019 93 1694.34 14:07:29 25-5-2019 94 1694.34 14:07:42 25-5-2019 65 423 Pengujian ke-2 11:12:33  28-5-2019 5 2000.26 11:16:33  28-5-2019 31 1800.22 11:17:11  28-5-2019 35 1800.22 11:18:05  28-5-2019 92 1636.55 11:19:18  28-5-2019 93 1636.55 11:20:18  28-5-2019 95 2117.93 11:20:35  28-5-2019 97 2117.93 11:20:51  28-5-2019 99 2117.93 11:20:54  28-5-2019 103 2117.93 Pengujian ke-3 11:48:08  28-5-2019 4 2000.26 11:48:23  28-5-2019 20 1800.22 11:49:00  28-5-2019 45 1612.65 11:49:06  28-5-2019 63 1570.31 11:49:59  28-5-2019 78 1505.23 11:50:13  28-5-2019 92 2117.93
Berdasarkan  tabel  3  dapat  dilihat  bahwa didapatkan  data  dari  3  kali  hasil  pengujian.  Data yang  didapat  yaitu  waktu,  tangga,  nilai  kadar  air volumetrik,  dan  nilai  kecepatan  akustik  (Vp).  Dari range nilai kecepatan akustik yang didapatkan yaitu 1400-2100  m/s  jika  melihat  tabel  1  masuk  dalam jenis tanah pasir dan lempung, dimana hal ini seusai dengan uji tanah yang telah dilakukan. Warna putih menunjukkan  kondisi  tanah  ditambahkan  air  dan tidak  terjadi  apa-apa.  Warna  biru  menandakan ketika  terdapat  retakan  tanah  pada model  longsor. Sedangkan  warna  hijau  yang  dimana  hanya  terjadi pada pengujian pertama menunjukkan saat longsor sudah terjadi seluruhnya.

## Gambar 11. Grafik hasil pengujian ke-1 kecepatan akustik terhadap kadar air volumetrik
Setelah  didapatkan  data  seperti  pada  tabel  3, dilakukan  plot  grafik  antara  nilai  kecepatan  akustik terhadap kadar air volumetrik. Hasil plot grafik data pengujian  ke-1  dapat  dilihat  pada  gambar  11.  Dari grafik  dapat  dilihat  bahwa  semakin  tanah  terkadar air  volumetrik,  nilai  kecepatan  akustik  gelombang akan semakin kecil. Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh  (Kong dkk., 2017) dimana  pada  penelitiannya  energi  gelombang  yang diterima  juga  semakin  kecil  ketika  kadar  air volumetrik  semakin  bertambah.  Hal  ini  disebabkan karena  gelombang  akustik  yang  merambat  akan terabsorbsi  oleh  air  yang  meresap.  Menurut perhitungan  dari  persamaan  yang  dikembangkan oleh  (Adamo  dkk.,  2004)  juga  menunjukkan  ketika kadar  air  volumetrik  semakin  bertambah  maka kecepatan  akustik  semakin  kecil.  Dari  analisis  yang dilakukan,  dapat  diinterpretasikan  nilai  kecepatan tanah semakin kecil seiring bertambahnya kadar air
volumetrik  dikarenakan  ketika  tanah  yang  padat ditambah  oleh  air  maka  tanah  akan  menjadi  lebih gembur.  Padahal  kecepatan  gelombang  akustik berbanding  lurus  dengan  kepadatan  tanah. Sehingga  ketika  semakin  betambah  air  tanah  akan semakin  gembur  dan  akibatnya  kecepatan  akustik menjadi semakin kecil.

## Gambar 12. Grafik hasil pengujian ke-2 kecepatan akustik terhadap kadar air volumetrik
Anomali  didapatkan  pada  saat  pengujian,  yaitu ketika  pada  model  longsor  terbentuk  rekahan ( crack ) yaitu ketika pada tanggal 25 Mei 2019 pukul 13:48:05  pada  pengujian  ke-1,  tanggal  28  pukul 11:20:18 pada pengujian ke-2, dan tanggal 28 pukul 11:50:13  pada  pengujian  ke-3.  Anomali  ini  terjadi pada  semua  pengujian  yang  dilakukan  yaitu pengujian  1  sampai  3.  Pada  pengujian  ke-1 didapatkan  kenaikan  nilai  kecepatan  akustik  dari 1309.24  m/s  menjadi  1694.34  m/s,  1636.55  m/s menjadi  2117.93  m/s  pada  pengujian  ke-2,  dan 1505.23  m/s  menjadi  2117.93  m/s  pada  pengujian ke-3.  Hal  ini  dapat  dibuktikan  dengan  gambar  11, 12, dan 11. Dari ketiga grafik tersebut dapat dilihat bahwa  anomali  terdapat  pada  perubahan  nilai kecepatan  akustik  terhadap  penambahan  kadar  air volumetrik (lingkaran merah). Hasil ini menunjukkan bahwa  ketika  rekahan  terbentuk  nilai  kecepatan akustik  akan  cenderung  lebih  besar  dan  berubah secara  drastis.  Hal  ini  kemungkinan  terjadi  karena keambiguitasan  gelombang ultrasonic .  Menurut Mavko, 2009 saat beralih dari tanah kering ke tanah jenuh air nilai kecepatan akustik terkadang naik dan terkadang  turun.  Karena  kecepatan  akustik  sangat bergantung  pada  modulus  elastisitas  dan  densitas suatu material. Sehingga kedua parameter itu akan saling  bertabrakan/menjatuhkan  satu  sama  lain yang menyebabkan  nilai kecepatan naik  dan turun. Nilai  kecepatan  akustik  yang  naik  saat  terjadi
rekahan diinterpretasikan disebabkan karena sudah ada  perubahan  bentuk  dari  material  tanah  (tanah mulai  bergerak).  Sehingga  menyebabkan  nilai densitas total berkurang secara drastis.

## Gambar 13. Grafik hasil pengujian ke-3 kecepatan akustik terhadap kadar air volumetrik
Nilai  kadar  air  volumetrik  sendiri  terdapat  pada rentang  87%  sampai  103%  pada  saat  terdapat rekahan  sampai  longsoran  total  terjadi.  Nilai saturasi  diatas  100%  terjadi  akibat  kekeliruan  pada saat  kalibrasi  sensor.  Pada  datasheet  sensor disebutkan untuk menentukan kadar air volumetrik 0%  adalah  ketika  berada  di  udara  dengan  kondisi sensor  kering  dan  100%  pada  kondisi  dicelupkan kedalam air. Kondisi ini ternyata berbeda pada saat pengujian,  dikarenakan  sensor  ditempatkan  pada tanah  yang  basah  dimana  sensor  dilingkupi  oleh tanah  yang  jenuh  air.  Sensor  yang  dilingkupi  tanah yang jenuh air memiliki nilai output yang lebih besar daripada ketika dicelupkan kedalam air.
Kualitas  sensor  juga  sangat  berpengaruh  dalam pengujian longsor ini, sehingga untuk mendapatkan hasil  yang  lebih  baik  disarankan  digunakan  sensor dengan kualitas yang lebih baik pula.
Gambar 14. Grafik kadar air volumetrik berbanding waktu (pengujian 1)
Terjadi
Longsoran total
http://dx.doi.org/10.12962/j25023659.v6i2.5410
Gambar 15. Grafik Vp berbanding waktu (pengujian 1)
Ketika  terjadi  longsoran  penuh  nilai  kecepatan akustik  dan  kadar  air  volumetrik  turun  (lingkaran merah  pada  gambar  14  dan  15).  Pada  pengujian pertama  nilai  kecepatan  akustik  menjadi  423  m/s dan  kadar  air  volumetrik  turun  menjadi  65.  Hal  ini terjadi  karena  diantara  sensor  sudah  tidak  ada medium berupa tanah melainkan berganti ke udara. Nilai kecepatan akustik itu sudah sesuia dengan nilai kecepatan  akustik  di  udara,  sedangkan  nilai  kadar air  volumetrik  masih  relative  besar  kemungkinan karena  terdapat  air  yang  menempel  pada  sisi sensor.
Gambar 16. Grafik kadar air volumetrik berbanding waktu (pengujian 2)
Gambar 17. Grafik Vp berbanding waktu (pengujian 2)
Pada pengujian kedua yaitu gambar 16 dan 17 tidak ditemukan tren turun pada grafik kecepatan akustik
dan kadar air volumetrik. Hal ini disebabkan karena saat  longsoran  terjadi  sensor  yang  terpasang  ikut turun  dengan  tanah  dan  menyebabkan  kabel penghubung antar alat dan sensor putus.

## Gambar 18. Grafik kadar air volumetrik berbanding waktu
(pengujian 3)

## Gambar 19. Grafik Vp berbanding waktu (pengujian 3)
Pada  pengujian  pertama  yang  dimulai  pukul 13:39:29  longsoran  terjadi  pada  pukul  14:07:42 dimana  lama  waktu  untuk  terjadinya  longsor  28 menit  13  detik.  Pada  pengujian  ke-2  mulai  pukul 11:12:33 dan longsoran terjadi pada pukul 11:20:54 dengan  lama  waktu  8  menit  21  detik.  Pada pengujian ke-3 mulai pukul 11:48:08 dan longsoran terjadi  pada  pukul  11:50:26  dengan  lama  waktu  2 menit 18 detik. Perbedaan waktu terjadinya longsor ini disebabkan karena pemberian air yang dilakukan pada  setiap  pengujian  memiliki  intensitas  yang berbeda-beda. Sehingga diharapkan pada pengujian dengan pemberian intensitas air yang berbeda, data kecepatan akustik saat akan terjadi longsor memiliki nilai  yang  cenderung  sama.  Dari  data  pada  tabel  3 memang didapatkan data kecepatan akustik dengan tren yang relatif sama.

## PENUTUP Simpulan
Berdasarkan  penelitian  yang  sudah  dilakukan, ada beberapa kesimpulan yang didapat, yaitu
1. Prototipe  alat  yang  dibuat  dapat  bekerja  dan menampilkan  bentuk  gelombang  dengan  baik ketika digunakan pengujian pada model longsor.
2. Nilai  kecepatan  akustik  saat  terjadi  rekahan cenderung naik dimana pada pengujian ke-1 naik dari 1309.24 m/s menjadi 1694.34 m/s, 1636.55 m/s  menjadi  2117.93  m/s  pada  pengujian  ke-2, dan  1505.23  m/s  menjadi  2117.93  m/s  pada pengujian ke-3. Nilai kadar air volumetrik sendiri terdapat  pada  rentang  87%  sampai  99%  pada saat  terdapat  rekahan  sampai  longsoran  total terjadi
3. Nilai  kecepatan  akustik  relatif  turun  (semakin kecil) ketika kadar air volumetriknya bertambah.

## Saran
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan, diberikan  beberapa  saran  ketika  penelitian  akan dikembangkan lebih lanjut, yaitu
1. Sensor  kecepatan  akustik  menggunakan  sensor dengan sensitivitas yang lebih tinggi.
2. Dilakukan  pengembangan  lebih  lanjut  untuk mendapatkan nilai kecepatan akustik shear (Vs).
3. Menambahkan  variabel  yaitu  jenis  tanah  yang digunakan untuk pengujian longsor.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada Departemen  Teknik  Geofisika  ITS  yang  telah berkontribusi  dalam  penyelesaian  penelitian  ini. Juga  kepada  pihak  yang  membantu  dalam  proses pengujian alat.

## DAFTAR PUSTAKA
Adamo,  F.,  Andria,  G.,  Attivissimo,  F.  dan  Giaquinto,  N. (2004),  "An  Acoustic  Method  for  Soil  Moisture Measurement",
IEEE Transactions on Instrumentation  and  Measurement ,  Vol.53, No.4, hal. 891–898. http://doi.org/10.1109/TIM.2004.831126.
Afif,  H.  (2019),  "Aplikasi  Multi  Segment  Inclinometer
Berbasis  Accelerometer  Dan  Moisture  Sensor Sebagai  Sistem  Monitoring  Pergerakan  Tanah", Jurnal  Geosaintek ,  Vol.5,  No.1,  hal.  25. http://doi.org/10.12962/j25023659.v5i1.4732.
BNPB  (2019), Data  Informasi  Bencana  Indonesia  (DIBI) . Diambil 30 Agustus 2020, dari
http://bnpb.cloud/dibi/xdibi_list.
Kong,  Q.,  Chen,  H.,  Mo,  Y.  dan  Song,  G.  (2017),  "Real- Time Monitoring of Water Content in Sandy Soil Using  Shear  Mode  Piezoceramic  Transducers and  Active  Sensing—A  Feasibility  Study",
Sensors , Vol.17, No.10, hal. 2395.
http://doi.org/10.3390/s17102395. LIPI  (2018), DETEKSI  DINI  LONGSOR  MINIM .  Diambil  20 Januari 2019, dari http://geotek.lipi.go.id/?p=8900. Mavko, G. (n.d.), 4. Seismic Velocity , hal. 40.
M.Das, B., Endah, N. dan Mochtar, I.B. (1995), Mekanika Tanah  (Prinsip-prinsip  Rekayasa  Geoteknis) ,  1,
Erlangga, Indonesia. Diambil dari https://docplayer.info/47070149-Mekanika- tanah-prinsip-prinsip-rekayasa-geoteknis.html.
Risdiyanto,  I.  (2011),  "Identifikasi  Daerah  Rawan Longsor", Institut Pertanian Bogor , Vol.10.
Uchimura,  T.,  Towhata,  I.,  Wang,  L.,  Nishie,  S., Yamaguchi,  H.,  Seko,  I.  dan  Qiao,  J.  (2015), "Precaution  and  Early  Warning  of  Surface Failure  of  Slopes  Using  Tilt  Sensors", Soils  and Foundations ,  Vol.55,  No.5,  hal.  1086–1099. http://doi.org/10.1016/j.sandf.2015.09.010.
Verhoef,  P.N.W.  (1989), Geologi  untuk  teknik  sipil ,
Erlangga.
-------------------