## Penentuan Tingkat Kerawanan Gempa Bumi Menggunakan Metode Refraksi Mikrotremor (ReMi) di Kota Surakarta
Sari Pratiwi * , Budi Legowo, Sorja Koesuma Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Sebelas Maret
* Email:  sariipratiwi@gmail.co m

## ABSTRACT
Surakarta City counted areas who affected by the earthquake. One of efforts to reduce the impact of the  earthquake  is  analyzing  the  level  of  seismic  hazard  as  one  of  the  earthquake  mitigation  with microtremor  method  which  can  be  known  the  value  of  amplification  and  dominant  period.  This research  has  been  done  in  Surakarta  City  by  using  P.A.S.I  Seismograph  Mod.  16S24-P  and  3D Borehole geophone GFA Model 60/100. The interval at each location that is 1  – 3 km with totally 12 research sites. It takes approximately 20 minutes with three repetitions for the recording data at each location.  The  microtremor  data  processing  use  Geopsy  software  and  Surfer  11  software.  Low amplification of zone 1 is a sufficient safe zone to the danger of the earthquakes. Zone 1 is located in Mojo, Moewardi, Sangkrah, Dawung,  SMPN 10, Mojosongo,  Banyuanyar, Laweyan, Karang  Asem and Tipes  with  the  amplification  from  0,807314  until  2,60402. The  location  in  type  I  is  a  sufficient safe area to the danger of the earthquakes because this type has a thin sediment thickness rather than type  II.  Type  I  is  located  in  Mojo,  Moewardi,  Sangkrah,  SMPN  10,  Manahan,  Mojosong o, Banyuanyar, Laweyan, Karang  Asem, Jebres  and Tipes with  a dominant  period between  0,058978s until 0,231411s. Distribution of the vulnerability of the earthquake in Surakarta City can be seen  on the zoning map based on the value of A 0 and T 0 then, the result can be classified on the zone or in order to obtain certain types of information such as the level of vulnerability and also the type of rock in the ground surface based on the measured parameters.
Keywords: Microtremor,  HVSR,  Amplification,  Dominant  Period,  Surakarta

## ABSTRAK
Kota  Surakarta  termasuk  wilayah  yang  mengalami  dampak  gempa  bumi.  Salah  satu  upaya  untuk mengurangi dampak dari gempa bumi yaitu melakukan analisa tingkat bahaya seismik sebagai  salah satu usaha mitigasi bencana gempa dengan meto de mikrotremor yang dapat diketahui nilai amplifikasi dan  periode  dominan.    Pada  penelitian  telah  dilakukan  di  Kota  Surakarta  menggunakan  P.A.S.I Seismograph Mod. 16S24-P, 3D Borehole Geophone  Model GFA 60/100. Interval pada setiap  lokasi yaitu  1-3  km  dengan  12  lokasi  penelitian.  Diperlukan  waktu  sekitar  20  menit  dengan  tiga  kali pengulangan  untuk  perekaman  data  disetiap  titik.  Pengolahan  data  mikrotremor  menggunakan software  Geopsy dan Surfer  11 .  Hasilnya  menunjukkan  bahwa  amplifikasi  rendah  pada  zona  1 merupakan zona  yang cukup  aman terhadap  bahaya  gempa bumi.  Zona 1  berada di  wilayah  Mojo, Moewardi,  Sangkrah,  Dawung,  SMPN  10,  Mojosongo,  Lapangan  Banyuanyar,  Laweyan,  Karang Asem danTipes  dengan  amplifikasi  0,807314  sampai  dengan  2,60402.  Lokasi  pada  jenis  I  termasuk wilayah  yang  cukup  aman  terhadap  gempa  bumi  karena  memiliki  ketebalan  sedimen  yang  tipis daripada  jenis  II.  Jenis  I  berada  di  wilayah  Mojo,  Moewardi,  Sangkrah,  SMPN  10,  Manahan, Mojosongo, Banyuanyar, Laweyan, Karang Asem, Jebres dan Tipes denga n  periode dominan antara 0,058978s sampai dengan 0,231411s. Sebaran tingkat kerawanan gempa bumi di kota Surakarta dapat dilihat pada peta  zonasi berdasarkan nilai  A 0 dan  T 0 yang kemudian  diklasifikasikan hasilnya  pada zona atau jenis tertentu sehingga diperoleh informasi berupa tingkat kerawanan dan juga jenis batuan yang tersusun dibawah permukaan tanah berdasarkan parameter yang diukur.
Kata Kunci: Mikrotremor,  HVSR,  Amplifikasi,  Periode Dominan,  Surakarta

## PENDAHULUAN
Kota  Surakarta  terletak  pada  07 o 34’  LS  dan  110 o 49’0  BT  dengan  luas  wilayah  kurang  lebih 40  km 2 .  Berdasarkan  informasi  dari  letak  geografis  dan  struktur  geologi,  Kota  Surakarta termasuk  wilayah  yang  cenderung  mengalami  gempa  bumi [1] .  Gempa  bumi  merupakan fenomena  alam  berupa  gelombang  dengan  kekuatan  yang  kecil  maupun  besar  dan  dapat menyebabkan  kerusakan  infastruktur  baik  besar  maupun  kecil.  Salah  satu  upaya  untuk mengurangi  dampak  dari  gempa  bumi  yaitu  melakukan  analisa  tingkat  bahaya  seismik. Kegiatan  analisa  tingkat  bahaya  seismik  ini  merupakan  salah  satu  mitigasi  bencana  gempa. Pelaksanaan  pada  mitigasi  bencana  tersebut  yaitu  dengan  melakukan  pengukuran menggunakan  metode  mikrotremor  yang  dapat  menghasilkan  respon  dan  tingkah  laku lapisan  tanah  atau  sedimen  terhadap  adanya  gempa  bumi [2,  3] .  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  nilai  amplifikasi  dan  periode  dominan  di  Kota  Surakarta  dengan  menggunakan metode  Refraksi  Mikrotremor  (ReMi).  Metode  Refraksi  Mikrotremor  (ReMi)  merupakan metode  yang  dapat  merekam  penjalaran  gelombang  geser  di  bawah  permukaan  dengan sensor  data  yang  berasal  dari  sumber  medan  alami.  Penggunaan  metode  refraksi mikrotremor  ini  cukup  efektif  karena  wilayah  survei  yang  cukup  luas [4] .  Mikrotremor  dapat dikatakan  sebagai  getaran  harmonik  alami  di  bawah  permukaan  tanah  yang  terjadi  secara terus  menerus  sehingga  terjebak  pada  lapisan  sedimen  dan  terpantulkan  akibat  adanya bidang  batas  lapisan  dengan  frekuensi  tetap  yang  dikarenakan  oleh  getaran  mikro  dan kegiatan  alam  lainnya  di  bawah  permukaan  tanah.  Adapun  parameter  yang  dapat  diukur dengan  metode  ini  yaitu  frekuensi  dominan  (f 0 ),  faktor  amplifikasi  (A 0 ),  periode  dominan (T 0 ) dan indeks  kerentanan  tanah  (K g ) [5] .
Metode  HVSR  merupakan  getaran  gelombang  geser  (gelombang  SH)  yang  terperangkap pada  medium  sedimen  atau  medium  yang  berada  di  atas bedrock [7] .  Adapun  persamaan HVSR  dinyatakan  sebagai  berikut [8] .
𝐻𝑉𝑆𝑅 = √(𝐴 (𝑈−𝑆) (𝑓)) 2 +(𝐴 (𝐵−𝑇) (𝑓)) 2 (𝐴 (𝑉) (𝑓)) (1)
Keterangan:
HVSR = Horizontal to Vertical Ratio 𝐴 (𝑈−𝑆) (𝑓) = Nilai  amplitudo  spektrum  frekuensi  komponen  Utara-Selatan 𝐴 (𝐵−𝑇) (𝑓)
= Nilai  amplitudo  spektrum  frekuensi  komponen  Barat-Timur
𝐴 (𝑉) (𝑓) = Nilai  amplitudo  spektrum  frekuensi  komponen  Vertikal
Tabel 1. Nilai faktor amplifikasi dalam 4 zona [9]
Zona Faktor Amplifikasi Zona  1 (amplifikasi  rendah) Fa < 3 Zona  2 (amplifikasi  sedang) 3 ≤ Fa < 6 Zona  3 (amplifikasi  tinggi) 6 ≤ Fa < 9 Zona  4 (amplifikasi  sangat  tinggi) Fa ≥ 9
Perbesaran  gelombang  seismik  yang  mengalami  perbedaan  antar  lapisan  yang  signifikan disebut  sebagai  amplifikasi [3] . Persamaan  dari  amplifikasi  dapat dituliskan  sebagai  berikut:
𝐴 0 = {{(𝜌 𝑏 .𝑣 𝑏 )/(𝜌 𝑠 . 𝑣 𝑠 )} (2)
Keterangan:
𝜌 𝑏 : Densitas  batuan  dasar (gr/ml) 𝑣 𝑏 : Kecepatan  rambat  gelombang  di batuan  dasar (m/dt) 𝑣 𝑠 : Kecepatan  rambat  gelombang  di batuan  lunak  (m/dt) 𝜌 𝑠 : Rapat massa dari batuan lunak (gr/ml) [6]
Periode  dominan  adalah  waktu  yang  diperlukan  gelombang  mikrotremor  merambat  pada lapisan  endapan  sedimen  permukaan.  Nilai  periode  dominan  dapat  menunjukkan karakteristik  suatu  lapisan  di  bawah  permukaan  pada  wilayah  tertentu  saat  penelitian berdasarkan  klasifikasi  yang  telah  ditetapkan [3] .
Tabel 2. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Periode M enurut Kanai [3]
Klasifikasi Tanah Kanai Periode (T)  detik Keterangan Jenis I < 0,25 Batuan  tersier  atau  lebih tua.  Terdiri  dari  batuan hard sandy, gravel. Jenis II 0,25 – 0,5 Batuan  alluvial  dengan ketebalan  5 m.  Terdiri dari sandy-gravel, sandy hard clay, loam. Jenis III 0,5 – 0,75 Batuan  alluvial,  hampir sama  dengan  jenis  II, hanya  dibedakan  oleh adanya  formasi bluff Jenis IV Lebih  dari  0,75 Batuan  alluvial,  yang terbentuk  dari sedimentasi  delta,  top soil,  lumpur,  dll.  Dengan kedalaman  30m  atau lebih.

## METODE
Penelitian  ini  menggunakan  metode  mikrotremor  untuk  pengambilan  data  menggunakan P.A.S.I  Seismograph  Mod.  16S24-P,  3D  Borehole  Geophone  Model  GFA  60/100, accu power  supply ,  dan  GPS.  Interval  yang  digunakan  pada  setiap  titik  pengukuran  yaitu  sekitar 1-3  km  dengan  jumlah  12  titik.  Pengambilan  data  untuk  tiap  lokasi  adalah  20  menit  dengan tiga  kali  pengulangan.  Pengukuran  koordinat latitude,  longitude dan  ketinggian  dilakukan supaya  diketahui  posisi  pengukuran  titik  yang  akan  direkam.  Data  yang  direkam  dari  metode mikrotremor  yaitu  berupa file data  berformat  (.DAT)  yang  berisi  rekaman  gelombang  natural kemudian file tersebut  diolah  dengan software  Sublime  Text  3 untuk  menggabungkan file perekaman  data, software  Geopsy untuk  mengolah  data  menjadi  grafik  HVSR  dan software Surfer  11 untuk  proses  pembuatan  peta  mikrozonasi.  Tabel  3  dibawah  ini  adalah  lokasi pengukuran  mikrotremor.
Tabel 3. Lokasi pengukuran mikrotremor
Nama  Titik Keterangan X (m) Y  (m) Elevasi  (m) Lokasi 1 Mojosongo 484089,58 9165627,17 93 Lokasi 2 Moewardi 482625,09 9164696,17 108 Lokasi 3 Sangkrah 482215,35 9162288,42 91 Lokasi 4 Dawung 480333,16 9161086,03 94 Lokasi 5 SMPN  10 480112,77 9163503,69 94 Lokasi 6 Manahan 479174,37 9165149,31 97 Lokasi 7 Mojosongo 481312,81 9166544,38 118 Lokasi 8 Banyuanyar 478879,62 9166454,33 99 Lokasi 9 Laweyan 476826,15 9163756,19 102 Lokasi 10 Karang Asem 475638,00 9165163,01 108 Lokasi 11 Jebres 483052,98 9163555,79 93 Lokasi 12 Tipes 479065,31 9162256,45 95

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dari  penelitian  diperoleh  peta  zonasi  dari  amplifikasi  (Gambar  1).  Pada  zona  1 merupakan  amplifikasi  rendah  karena  memiliki  amplifikasi  antara  0,807314  sampai  dengan 2,60402.  Adapun  lokasi  tersebut  berada  di  wilayah  Mojo,  Moewardi,  Sangkrah,  Dawung, SMPN  10,  Mojosongo,  Banyuanyar,  Laweyan,  Karang  Asem  dan  Tipes.  Pada  zona  2 merupakan  amplifikasi  sedang  atau  mempunyai  risiko  sedikit  lebih  tinggi  dibanding  zona  1, karena  mempunyai  amplifikasi  3,19811  dan  4,13874  yaitu  di  lokasi  6  dan  11.  Hasil penelitian  dari  nilai  amplifikasi  yang  diperoleh,  zona  1  termasuk  zona  yang  cukup  aman  dari guncangan  gempa  bumi,  dibanding  lokasi  pada zona  2.
Gambar 1. ( color online ) Peta Zonasi Amplifikasi
Untuk  periode  dominan  dilakukan  perhitungan  terlebih  dahulu  dengan  persamaan  (3)  untuk membuat  peta zonasi  berdasarkan  nilai  periode  dominan  (Gambar  2).
𝑇 0 = 1 𝑓 0 (3)
Gambar 2. ( color online ) Peta Zonasi Periode Dominan
Berdasarkan  hasil  yang  diperoleh  lokasi  1,  2,  3,  5,  6,  7,  8,  9,  10,  11,  12  merupakan  jenis  1 dengan  periode  dominan  antara  0,058978s  sampai  dengan  0,231411s.  Adapun  lokasi  ini berada  di  wilayah  Mojo,  Moewardi,  Sangkrah,  SMPN  10,  Manahan,  Mojosongo, Banyuanyar,  Laweyan,  Karang  Asem,  Jebres  dan  Tipes.  Kemudian  lokasi  4  yaitu  di  Dawung merupakan  jenis  2  dengan  periode  0,356757s.  Berdasarkan  hasil  yang  diperoleh  dketahui bahwa  jenis  I  merupakan  wilayah  yang  cukup  aman  dari  guncangan  gempa  bumi  karena memiliki  nilai  periode  yang  lebih  kecil  dari  0,25  detik.  Sedangkan  pada  lokasi  Dawung  dan sekitarnya  merupakan  daerah  yang  cukup  rawan  terjadi  kerusakan  apabila  terjadi  gempa bumi  karena  mempunyai  periode  yang  lebih  besar dari  0,25 detik.

## KESIMPULAN
Nilai  amplifikasi  di  Kota  Surakarta  terbagi  dalam  dua  zona  yaitu  zona  1  dan  zona  2.    Zona  1 merupakan  zona  yang  cukup  aman  terhadap  bahaya  gempa  bumi  karena  memiliki amplifikasi  yang  rendah  (Mojo,  Moewardi,  Sangkrah,  Dawung,  SMPN  10,  Mojosongo, Banyuanyar,  Laweyan,  Karang  Asem  dan  Tipes).  Sedangkan  Zona  2  mempunyai  amplifikasi sedang  atau  mempunyai  risiko  sedikit  lebih  tinggi  (Manahan  dan  Jebres).  Nilai  periode dominan  di  Kota  Surakarta  terbagi  dalam  dua  jenis  yaitu  jenis  I  dan  II.  Jenis  I  merupakan formasi  geologi  yang  terdiri  dari  batuan  tersier  atau  lebih  tua (hard  sandy,  gravel). Lokasi pada  jenis  I  (Mojo,  Moewardi,  Sangkrah,  SMPN  10,  Manahan,  Mojosongo,  Banyuanyar, Laweyan,  Karang  Asem,  Jebres  dan  Tipes)  termasuk  wilayah  yang  cukup  aman  terhadap
gempa  bumi  karena  memiliki  ketebalan  sedimen  yang  tipis  daripada  jenis  II  (Dawung).  Jenis II  merupakan  formasi  geologi  yang  terdiri  dari  batuan  alluvial  ( sandy-gravel,  sandy  hard clay, loam).

## DAFTAR PUSTAKA
1 Ani,  Ari  Yuni.  2011. Analisa  Struktur  Bawah  Permukaan  di  Wilayah  Surakarta Menggunakan  Metode Gravitasi. Skripsi . Departemen  Fisika  Surakarta  Universitas Sebelas  Maret.
2 Irsyam,  Masyhur.,  Sengara,  Wayan.,  Aldiamar,  Fahmi.,  Widiyantoro,  Sri., Triyoso, Wahyu.,  Hilman,  Danny.,  Kertapati,  Engkon.,  Meilano,  Irwan.,  Suhardjono.,  Asrurifak, M., Ridwan,  M., Hutabarat,  Daniel.,  Sidi,  Indra  Jati.,  Merati,  Widiadnyana.  2010. Development  of  Seismic  Hazard  and  Risk  Maps for New Seismic  Building  and Infrastructure  Codes in  Indonesia. Proceeding the 6 th Engineering  Conference in Asia Region:  Embracing the Future through Sustainability. ISBN 1978-602-8605-08-3.
3 Arifin,  Satria  Subkhi.,  Mulyatno,  Bagus  Sapto., Marjiyono.,  Setianegara,  Roby.  (2014). Penentuan  Zona  Rawan  Guncangan  Bencana  Gempa  Bumi  Berdasarkan  Analisis  Nilai Amplifikasi  HVSR  Mikrotremor  dan Analisis  Periode  Dominan  Daerah  Liwa  dan Sekitarnya. Jurnal Eksplorasi. Vol  2/No.1.
4 Nurrahmi.,  Efendi,  Rustan.,  Sandra.  2015. Analisis  Kecepatan  Gelombang  Geser Vs 30
Menggunakan  Metode Refraksi  Mikrotremor  (ReMi)  di Kelurahan Talise. Gravitasi. Vol. 14 No.1 ISSN: 1412-2375.
5 Harahap,  Reza  Agus  Parlindungan.,  Fatmawati,  Laily  Endah.,  Soemitro,  Ria  Asih Aryani.,  Satrya,  Trihanyndio  Rendy.  2013. Analisa  Mikrotremor  Dengan  Metode HVSR  (Horizontal  to Vertical  Spectral  Ratio)  untuk  Pemetaan  Mikrozonasi  di Kelurahan  Kejawan  Putih  Tambak  Surabaya .  Jurnal Teknik POMITS. VOL. 1, NO. 1, 1-4.
6 Nakamura,  Yutaka.  2008. On The  H/V  Spectrum. The 14 th World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, China.
7 Mucciarelli,  M., Other, C., Gosar, D., Herak, A., Albarello,  M. (2008). Assesment  of Seismic  Site  Amplification  and  of Seismic  Building  Vulnerability  in  the  Republic  of Macedonia,  Croatia  and Slovenia. The 14 th World Conference on Earthquake Engineering October 12-17.2008, Beijing, China.
8 Wibowo,  Nugroho  Budi.  (2015). Spatial  Anaysis  of Surface  Aquifer  Thickness  Based Frequency  predominan  in  Bantul  District. Indonesian Journal of Applied Physics. Vol.5 No.1 Hal.62.
9 BMKG. (2010). Kajian  Kerawanan  Bahaya  Gempabumi  di  kabupaten  Bantul,  DIY. Laporan Hasil  Pekerjaan . Pusat Penelitian  dan Pengembangan  Badan  Meteorologi Klimatologi  dan Geofisika.