Perbandingan Metode Fellenius dan Bishop pada Stabilitas Lereng Bendungan Leuwikeris dengan Bantuan Aplikasi Komputer
SATRIO WARDHANU* 1 , DYAH PRATIWI KUSUMASTUTI 2
1. Dinas Sumber Daya Air DKI Jakarta , Indonesia
2. Program Studi Teknik Sipil, Institut Teknologi PLN, Indonesia
Email: satriowardanu01@gmail.com
Received 30 November 201x | Revised 30 Desember 201x | Accepted 30 Januari 201x

## ABSTRAK
Bendungan Leuwikeris merupakan bendungan tipe urugan batuan sehingga memiliki kerentanan terhadap  bahaya  keruntuhan  akibat  beban  material  penyusun  maupun  gaya-gaya  luar  yang terjadi. Hal tersebut yang mendasari perlunya perhitungan  stabilitas lerang bendungan dalam perencanaannya.  Analisis  stabilitas  lereng  tubuh  bendungan  menggunakan  bantuan  aplikasi komputer  dengan  membuat  simulasi  kondisi  muka  air  dan  menerapkan  kondisi  gempa  OBE. Simulasi kondisi muka air yang ditinjau dalam analisis adalah kondisi muka air kosong atau setelah kosntruksi, kondisi muka air normal, kondisi muka air banjir dan kondisi muka air surut cepat. Berdasarkan hasil analisis diperoleh bahwa angka keamanan terbesar tanpa penerapan gempa dibagian hulu bendungan adalah 3,251 sedangkan  dibagian hilir bendungan 2,657. Untuk angka keamanan  lereng  tubuh bendungan  terbesar  dengan  penerapan  gempa  kondisi  OBE  dibagian hulu bendungan adalah 2,262 dan dibagian hilir bendungan adalah 1,868. Secara keseluruhan angka keamanan lereng tubuh bendungan dalam kondisi aman dan telah memenuhi atau berada diatas batas yang disyaratkan.
Kata kunci : stabilitas lereng, tubuh bendungan, angka keamanan

## ABSTRACT
The Leuwikeris dam is a rockfill type so it has a vulnerability to the danger of collapse due to the load of the constituent materials and external forces that occur. This is what underlies the need for  calculating  the  slope  stability  in  its  design.  Analysis  of  the  slope  stability  using  computer applications by simulating water level conditions and applying earthquake conditions. Simulations of water level conditions that are reviewed in the analysis are after construction, normal, floods and  rapid  drawdown  conditions.  Based  on  the  results  of  the  analysis,  it  was  found  that  the greatest safety factor without an earthquake condition in the upstream of the dam was 3.251 while  the  downstream  was  2.657.  For  the  safety  factor  of  the  largest  dam  slope  with  the application of an earthquake condition upstream of the dam is 2.262 and downstream is 1.868. Overall, the safety factor for the slopes of the dam is in a safe condition and has met or is above the required limits.
Keywords : slope stability, dam, safety factor

## 1. PENDAHULUAN
Pembangunan bendungan merupakan salah satu upaya dalam menjaga ketersediaan air [5], yang juga berfungsi menahan jalannya air menjadi sebuah waduk [4] serta manfaat lainnya sebagai tenaga listrik, perikanan, pariwisata dan konservasi  [6]. Selain fungsi dan manfaat yang diperoleh dalam pembangunan bendungan, akan tetapi juga wajib memperhatikan risiko yang dapat terjadi dengan menyempurnakan desain sehingga mengurangi risiko bahaya [7]. Salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam pembangunan bendungan adalah stabilitas atau keamanan bendungan dari segi kebocoran, rembesan, keruntuhan, erosi dan retakan [10] .
Namun  setidaknya  terdapat  dua  stabilitas  yang  harus  memenuhi  persyaratan  dalam perencanaan bendungan, yaitu bahaya rembesan dan stabilitas lereng tubuh bendungan [3]. Khususnya  pada  bendungan  tipe  urugan  yang  sangat  rentan  terhadap  keruntuhan  akibat tekanan air, air pori dan beban gempa, maka stabilitas lereng sebagai persyaratan keamanan wajib memenuhi standar angka keamanan yang ditetapkan [9]. Angka keamanan lereng tubuh bendungan  yang  perlu  ditinjau  terdiri  dari  kondisi  muka  air  maupun  gempa.  Untuk  kondisi muka air perlu ditinjau pada kondisi muka air normal, kondisi kosong, kondisi surut tiba-tiba dan kondisi muka air [3]. Sedangkan pada kondisi gempa yang perlu ditinjau pada sebuah bendungan mencakup kondisi operating basis earthquake (OBE) dan kondisi gempa desain maksimum ( maximum design earthquake, MDE) [11].
Bendungan Leuwikeris, merupakan salah satu bendungan yang dibangun dengan tipe urugan batu  dan  zona  lempung  dan  direncanakan  dapat  menampung  30,30  juta  m 3 .  Bendungan Leuwikeris  direncanakan  memiliki  fungsi sebagai  penampungan  air,  irigasi  dan  Pembangkit Listrik  Tenaga  Air  (PLTA).  Dengan  fungsinya  yang  sangat  penting,  maka  dalam perencanaannya  perlu  mempertimbangkan  persyaratan  diantaranya  adalah stabilitas  lereng bendungan.  Stabilitas  lereng  bendungan  perlu  dianalisis  dengan  berbagai  kondisi  agar bendungan aman dan dapat dioperasikan sesuai dengan umur rencana [2] [8]. Berdasarkan penjelasan tersebut, maka dalam analisis stabilitas lereng bendunan Leuwikeris akan ditinjau pada  kondisi  kosong,  muka  air  normal,  muka  air  maksimum  dan  surut  cepat  dengan menerapkan kondisi gempa OBE. Analisis dilakukan dengan menggunakan bantuan aplikasi komputer yang menerapkan metode Bishop.

## 2. METODE PENELITIAN
Analisis  yang  dilakukan  untuk  mengetahui  stabilitas  lereng  Bendungan  Leuwikeris  secara umum  menggunakan  bantuan  aplikasi  komputer,  tetapi  secara  keseluruhan  harus  melalui beberapa tahapan pekerjaan. Tahapan penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan, yaitu tahap persiapan, tahap analisis dan tahap akhir.

## 2.1 Tahap Persiapan
Pada  tahap  persiapan  dilakukan  dengan  mengumpulkan  data-data  yang  dibutuhkan  dalam analisis. Data yang digunakan dalam analisis merupakan data sekunder yang didapatkan dari perencanaan.  Data  tersebut  diantaranya  adalah  geometri  bendungan,  material  yang menyusun tubuh bendungan, kondisi muka air waduk dan peta gempa. Bendungan Leuwikeris diapit oleh dua kabupaten di Jawa Barat, yaitu Kabupaten Ciamis dan Kabupaten Tasikmalaya yang akan membendung Sungai Citanduy dengan luas daerah pengaliran sungai 646 km 2 .
Perbandingan Metode Fellenius dan Bishop pada Stabilitas Lereng Bendungan Leuwikeris dengan Bantuan Aplikasi Komputer

## Gambar 1. Letak bendungan Leuwikeris
Tubuh Bendungan Leuwikeris direncanakan dibangun dengan ketinggian 83,5 m dengan lebar puncak 14,5 m dan panjang puncak tubuh bendungan sepanjang 387,76 m. Kemiringan lereng dari tubuh bendungan pada bagian hulu adalah 1:3 sedangkan bagian hilir adalah 1:2,5. Bahan urugan yang digunakan pada tubuh bendungan terdiri lempung untuk dibagian inti dan pasir, kerikil,  batuan  dibagian  filter,  transisi, rockfill, riprap  serta  di  lapisan  terbawah  merupakan batuan dasar.
Kondisi muka air yang akan diterapkan dalam analisis terdiri dari 4 kondisi, yaitu kondisi muka air kosong pada elevasi +81, kondisi muka air normal pada elevasi +150, kondisi muka air banjir  atau  maksimum  pada  elevasi  +156,5  dan  kondisi  muka  air  surut  cepat  ( rapid  draw down)  pada  elevasi  +150  menuju  elevasi  +133.  Untuk  kondisi  gempa  menggunakan  Peta Hazard  Gempa  Indonesia  2010  dengan  percepatan  puncak  di  batuan  dasar  (SB)  untuk probabilitas  terlampaui  10%  dalam  50  tahun.  Selain  itu  untuk  mendapatkan  koefisien kegempaan  akan  ditinjau  pada  3  zona  tubuh  bendungan,  yaitu  pada  zona rockfill  kiri bendungan, zona rockfill kanan bendungan dan zona inti bendungan.

## 2.2 Tahap Analisis
Setelah  data-data  yang  dibutuhkan  telah  tersedia,  maka  tahap  selanjutnya  adalah  dengan melakukan  analisis.  Tahap  analisis  pada  penelitian  dilakukan  dengan  bantuan  aplikasi komputer  yang  didesain  untuk  mendapatkan  nilai  angka  keamanan  lereng.  Langkah  awal analisis  dilakukan  dengan  membuat  pemodelan  atau  membuat  gambar  penampang  tubuh bendungan sesuai dengan data geometri yang didapatkan sebelumnya dan data bahan urugan yang digunakan pada tubuh bendungan ( Gambar 2 ).
Setelah  membuat  pemodelan  dan  memasukkan  data  material  yang  digunakan  ke  dalam aplikasi, tahap analisis dilakukan dengan menerapkan berbagai kondisi yang telah ditetapkan dan  menentukan  dasar  teori  yang  digunakan  dalam  analisis  oleh  aplikasi  komputer. Penggunaan  aplikasi  komputer  pada  penelitian  agar  proses  analisis  atau  perhitungan  lebih efektif, serta mendapatkan hasil yang optimal dengan kualitas yang memuaskan [10].
Selain itu, pada penelitian ini menggunakan analisis angka keamanan dengan dasar teori dari Bishop. Penggunaan teori atau metode Bishop adalah digunakan untuk analisis bidang gelincir yang  berbentuk  lingkaran  [1].  Langkah  yang  wajib  dilakukan  pada  tahap  analisis  adalah

## Lokasi
Bendungan Leuwikeris
dengan melakukan pengecekan pada hasil yang dikeluarkan aplikasi. Hal tersebut bertujuan agar  masukan  data  yang  digunakan  sudah  benar  serta  hasil  atau  angka  keamanan  yang dihasilkan realistis dan memenuhi persyaratan yang disyaratkan.

## Gambar 2. Penampang melintang bendungan dengan aplikasi komputer

## 2.3 Tahap Akhir
Tahap  akhir  dilakukan  setelah  tahap  analisis  pada  seluruh  kondisi  telah  diselesaikan.  Pada tahap akhir ini, langkah yang dilakukan adalah dengan membuat pembahasan hasil analisis dan menarik kesimpulan. Pada langkah pembahasan yang dilakukan adalah dengan membuat pengelompokkan hasil analisis angka keamanan berdasarkan kondisi yang telah ditetapkan. Sedangkan  pada  langkah  penarikan  kesimpulan  dilakukan  dengan  menghasilkan  simpulan sesuai dengan tujuan yaitu mendapatkan angka keamanan lereng tubuh bendungan dengan berbagai kondisi muka air tanah pada penerapan tanpa gempa maupun dengan gempa.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pemodelan
Pemodelan  tubuh  bendungan  dilakukan  langsung  dengan  menggunakan  aplikasi  komputer berdasarkan  data  geometri  dan  data  material  yang  digunakan.  Pemodelan  dibuat  dengan menerapkan  berbagai  kondisi,  yaitu  kondisi  kosong  air  pada  elevasi  +81  yang  merupakan keadaan  pasca  konstruksi  dan  tubuh  bendungan  hanya  dipengaruhi  oleh  berat  sendirinya ( Gambar 3a ), kondisi muka air normal pada elevasi +150 yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan analisis bendungan dalam operasional jangka panjang ( Gambar 3b ), kondisi muka air maksimum pada elevasi +156,5 yang digunakan untuk analisis bendungan dalam kondisi kritis ( Gambar 3c ) dan kondisi muka air surut cepat pada elevasi +150 menuju +133 yang digunakan untuk kebutuhan analisis bendungan pada kondisi hulu kritis ( Gambar 3d ). Setelah pemodelan akan dilanjutkan dengan penentuan bidang gelincir yang terjadi. Hal ini bertujuan untuk  menentukan  daerah  atau  area  terjadinya  bidang  gelincir  ketika  analisis  berlangsung dengan menggunakan aplikasi komputer.

## Gambar 3. Pemodelan penampang bendungan dengan berbagai kondisi
Perbandingan Metode Fellenius dan Bishop pada Stabilitas Lereng Bendungan Leuwikeris dengan Bantuan Aplikasi Komputer

## 3.2 Analisis Beban Gempa
Pada  penelitian,  beban  gempa  yang  akan  diterapkan  dalam  analisis  stabilitas  lereng  tubuh bendungan  dengan  menerapkan  kondisi  OBE  ( Operating  Basic  Earthquake).  Berdasarkan posisi  tubuh  bendungan,  maka  koefisien  gempa  yang  dianalisis  meliputi  zona  rockfill  kiri bendungan, zona rockfill kanan bendungan dan zona inti bendungan ( Tabel 1 ). Sedangkan untuk koefisien gempa berdasarkan perbandingan 𝑦 𝐻 ⁄ terdiri dari 𝑦 𝐻 ⁄ = 1; 𝑦 𝐻 ⁄ = 0,75; 𝑦 𝐻 ⁄ = 0,50 dan 𝑦 𝐻 ⁄ = 0,25 ( Tabel 2 ).
Tabel 1. Koefisien Gempa Berdasarkan Zona Tubuh Bendungan
Zona Koefisien Gempa Zona Rockfill Kiri 0,247g Zona Rockfill Kanan 0,210g Zona Inti 0,077g Rata-rata 3 Zona ( 𝐾 0 ) 0,178g
Berdasarkan nilai 𝐾 0 , kemudian dihitung nilai 𝐾 ℎ pada Persamaan 1 berikut.
𝐾 ℎ = 0,50 × 𝐾 0 …(1)
Maka, nilai 𝐾 ℎ = 0,089 . Dari nilai 𝐾 ℎ tersebut, dilanjutkan dengan perhitungan nilai 𝐾 (koefisien gempa) sesuai Persamaan 2 berikut.
𝐾 = 𝐾 ℎ × [2,00 − (0,60 × 𝑦 𝐻 )] …(2)
Kemudian nilai 𝐾 ℎ yang telah didapatkan dari Tabel 1 dimasukkan ke dalam Persamaan 2 sehingga didapatkan nilai 𝐾 berdasarkan perbandingan 𝑦 𝐻 ⁄ ( Tabel 2 ).
Tabel 2. Koefisien Gempa Berdasarkan Perbandingan 𝒚 𝑯 ⁄
Perbandingan 𝒚 𝑯 ⁄ Koefisien Gempa 1 0,125g 0,75 0,138g 0,50 0,151g 0,25 0,181g

## 3.3 Analisis Angka Keamanan Lereng Tubuh Bendungan
Setelah perhitungan koefisien gempa maka analisis angka keamanan lereng tubuh bendungan dengan menggunakan aplikasi komputer dapat dilakukan. Analisis angka keamanan ditinjau dari  bagian  lereng  hulu  dan  lereng  hilir  tubuh  bendungan,  baik  dengan  penerapan  tanpa gempa ( Tabel 3 ) dan gempa ( Tabel 4 ). Analisis angka keamanan pada penelitian ini dengan menerapkan metode atau teori Bishop.
Tabel 3. Angka Keamanan Lereng Tubuh Bendungan Tanpa Gempa
No. Kondisi 𝑨𝑲 𝒉𝒊𝒕𝒖𝒏𝒈 𝑨𝑲 𝒔𝒚𝒂𝒓𝒂𝒕 Kesimpulan 1 Kondisi Kosong (EL +81) Hulu 3,214 1,3 Aman Hilir 2,657 2 Kondisi Normal (EL +150) Hulu 3,158 1,5 Aman Hilir 2,600 3 Kondisi Banjir (EL +156,5) Hulu 3,251 1,3 Aman Hilir 2,610 4 Kondisi Surut Cepat (EL +133) Hulu 3,153 1,2 Aman Hilir 2,620

## Tabel 4. Angka Keamanan Lereng Tubuh Bendungan dengan Gempa
No. Kondisi 𝑨𝑲 𝒉𝒊𝒕𝒖𝒏𝒈
𝑨𝑲 𝒔𝒚𝒂𝒓𝒂𝒕 Kesimpulan 𝒚 𝑯 ⁄ = 𝟏 𝒚 𝑯 ⁄ = 𝟎, 𝟕𝟓 𝒚 𝑯 ⁄ = 𝟎, 𝟓𝟎 𝒚 𝑯 ⁄ = 𝟎, 𝟐𝟓 0,125g 0,138g 0,151g 0,181g 1 Kondisi Kosong (EL +81) Hulu 2,262 2,195 1,944 1,727 1,2 Aman Hilir 1,868 1,805 1,709 1,605 2 Kondisi Normal (EL +150) Hulu 1,754 1,711 1,503 1,423 1,1 Aman Hilir 1,805 1,805 1,709 1,605 3 Kondisi Banjir (EL +156,5) Hulu 1,796 1,747 1,533 1,444 1,1 Aman Hilir 1,868 1,804 1,709 1,605 4 Kondisi Surut Cepat (EL +133) Hulu 1,917 1,901 1,874 1,703 1,1 Aman Hilir 1,868 1,804 1,709 1,605
Berdasarkan hasil perhitungan angka keamana lereng tubuh bendungan baik tanpa penerapan gempa  maupun  dengan  penerapan  gempa  diperoleh  bahwa  angka  keamanan  memenuhi angka keamanan yang disyaratkan menurut SNI 8064:2016 tentang metode analisis stabilitas lereng statik bendungan tipe urugan. Angka keamanan lereng tubuh bendungan di seluruh kondisi baik pada sisi hulu maupun  sisi hilir dapat  disimpulkan dalam kondisi aman karena angka keamanan yang diperoleh melebihi batas yang diizinkan [5], meskipun angka keamanan dengan penerapan gempa yang diperoleh mengalami penurunan dibandingkan dengan angka keamanan tanpa penerapan gempa.
Angka keamanan terbesar pada kondisi tanpa gempa diperoleh sebesar 3,251 di bagian hulu dengan kondisi muka air banjir dan 2,657 di bagian hilir dengan kondisi kosong atau setelah konstruksi. Sedangkan dengan penerapan gempa diperoleh angka keamanan terbesar 2,262 di bagian hulu dengan kondisi kosong dengan perbandingan 𝑦 𝐻 ⁄ = 1 dan 1,868 di bagian hilir untuk semua kondisi maupun perbandingan. Nilai angka keamanan dengan penerapan gempa berdasarkan periode ulang 50 tahun, hal tersebut dilakukan karena bendungan direncanakan beroperasi atau masa penggunaan 50 tahun.
Perbandingan Metode Fellenius dan Bishop pada Stabilitas Lereng Bendungan Leuwikeris dengan Bantuan Aplikasi Komputer

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dan  pembahasan,  dapat  disimpulkan  bahwa  lereng  tubuh  Bendungan Leuwikeris tanpa penerapan gempa stabilitasnya aman di berbagai kondisi muka air dengan nilai angka keamanan rata > 3 untuk di bagian hulu bendungan dan > 2 untuk dibagian hilir bendungan. Angka keamanan tersebut berada di atas batas izin atau batas yang disyaratkan dalam SNI 8046: 2016 yang berkisar antara 1,2 – 1,5.
Sedangkan  stabilitas  lereng  tubuh  Bendungan  Leuwikeris  dengan  penerapan  gempa  pada periode  ulang  50  tahun  dan  kondisi  gempa  OBE  untuk  semua  kondisi  muka  air  dan perbandingan 𝑦 𝐻 ⁄ juga  berada  pada  kondisi  aman.  Meskipun  secara  keseluruhan  kondisi angka keamanan yang diperoleh mengalami penurunan dibandingkan tanpa penerapan gempa tetapi rata-rata angka keamanan yang diperolah > 1,5 dan sudah berada di atas batas yang disyaratkan dalam SNI 8064:2016 yang berada antara 1,1 – 1,2.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Arifuddin, A.A., Lukman, H. & Budiono. (2020). Perbandingan Metode Fellenius dan Metode Bishop Menggunakan Software Rocscience Slide dalam Analisis Stabilitas Lereng (Studi Kasus: Sumurkadu Desa Bendungan, Kecamatan Jonggol). Jurnal Online Mahasiswa (JOM) Bidang Teknik Sipil, 1(1), 1-10.
[2] Dewa, G.W.R. (2014). Analisa Stabilitas Tubuh Bendungan Lolak Sulawesi Utara Kabupaten Bolaang  Mongondow  Sulawesi  Utara.  Skripsi.  Malang:  Jurusan  Pengairan  Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.
[3] Hayati, J.. Hani, A.N., Putra, A.D. & Utami, E.T. (2021). Pengaruh Bentuk Inti Bangunan Bendungan  Urugan  terhadao  Potensi  Rembesan  dan  Stabilitas  Gempa. Journal  or Infrastrusture Planning and Design, 1(1), 8-13.
[4] Ikawanty, B.A. (2013). Desain Kontrol Pintu Bendungan Otomatis untuk Mencegah Banjir Menggunakan VHDL. Jurnal ETEK, 11(1), 1693-4024.
[5] Imani, F.N.F., Aponno, G. & Suryadi, A. (2021). Analisis Stabilitas Tubug Bendungan pada Bendungan Semantok Kabupaten Nganjuk Provinsi Jawa Timur. Jurnal Onlina Skripsi Manajemen Rekayasa Konstruksi, 2(4), 22-27.
[6] Mulyono, J. (2017). Konsepsi Keamanan Bendungan Dalam Pembangunan dan Pengelolaan Bendungan. Jurnal Infrastruktur, 3(1), 1-62.
[7]  Pramudawati,  M.A.H.,  Tanjung,  M.I.  &  Ghafara,  R.  (2020).  Penilaian  Risiko  Keamanan Bendungan di Jawa Timur. Jurnal Teknik Hidraulik, 11(2), 93-102.
[8]  Pratama,  R.R.P.,  Suprijanto,  H.  &  Asmaranto,  R.  (2021).  Analisis  Stabilitas  Tubuh Bendungan Pada Bendungan Semantok, Nganjuk, Jawa Timur. Jurnal Teknologi dan Rekasaya Sumber Daya Air, 1(1), 89-102.
[9] Rahayu, R. & Permana, S. (2021). Analisis Kestabilan Lereng Bendungan Akibat Fluktuasi Muka Air. Jurnal Konstruksi, 19(2), 298-309.
[10]  Restuti,  N.A.,  Juwono,  P.T.  &  Primantyo,  H.A.  (2016).  Analisis  Stabilitas  Lereng Bendungan Wonorejo Berdasarkan Peta Gempa 2004 dan Peta Gempa 2010. Jurnal Teknik Pengairan, 7(1), 73-82.
[11]  Tanjung,  M.I.,  Sari,  R.N.  &  Ghafara,  R.  (2017).  Screening  Analisis  Stabilitas  Lereng Bendungan Urugan Akibat Gempa di Indonesia. Jurnal Teknik Hidraulik, 8(1), 43-52.