Kandungan air adalah salah satu faktor paling krusial yang mempengaruhi kestabilan lereng. Perubahan kadar air dalam tanah dapat secara dramatis mengubah sifat-sifat geoteknik material, yang pada akhirnya menentukan apakah sebuah lereng akan tetap stabil atau mengalami kelongsoran. Di daerah dengan curah hujan tinggi, seperti sebagian besar wilayah Indonesia, pemahaman mendalam tentang interaksi antara air dan lereng menjadi sangat penting untuk pencegahan bencana.

Mekanisme Pengaruh Kandungan Air terhadap Kestabilan Lereng

Pengaruh air pada kestabilan lereng terjadi melalui beberapa mekanisme utama yang saling terkait:

1. Penurunan Kuat Geser Tanah

Ini adalah mekanisme paling fundamental. Kuat geser tanah adalah kemampuan tanah untuk menahan tegangan geser tanpa mengalami kegagalan. Komponen utama kuat geser tanah adalah kohesi (c) dan sudut geser dalam (ϕ).

• Pengurangan Kohesi: Untuk tanah lempung atau kohesif, kohesi sebagian besar berasal dari ikatan antar partikel. Ketika air masuk ke dalam pori-pori tanah, ia akan melumasi partikel-partikel tersebut, mengurangi daya tarik antar partikel, dan secara efektif menurunkan nilai kohesi.

• Penurunan Tegangan Efektif: Konsep tegangan efektif (σ′) adalah kunci dalam mekanika tanah. Tegangan efektif adalah tegangan total (σ) dikurangi tekanan air pori (uw​).

  σ′=σ−uw​

  Kuat geser tanah sebanding dengan tegangan efektif. Ketika kandungan air meningkat, terutama saat tanah jenuh, tekanan air pori akan meningkat. Peningkatan tekanan air pori ini menyebabkan penurunan tegangan efektif, yang pada gilirannya mengurangi kuat geser tanah. Dengan kata lain, ikatan antar butir tanah menjadi lebih lemah karena adanya air di antara mereka.

2. Peningkatan Berat Jenis Tanah

Ketika tanah menyerap air, berat jenis (unit weight) tanah akan meningkat. Air memiliki berat, dan penambahan air ke dalam volume tanah akan menambah berat total massa tanah.

• Peningkatan Gaya Pendorong: Peningkatan berat massa tanah di lereng akan secara langsung meningkatkan gaya pendorong (driving force) yang mencoba menggerakkan massa tanah ke bawah lereng akibat gravitasi. Jika gaya pendorong ini melebihi gaya penahan (resisting force) yang disediakan oleh kuat geser tanah, maka kelongsoran dapat terjadi.

3. Pembentukan Muka Air Tanah (Water Table) yang Tinggi

Infiltrasi air hujan yang terus-menerus ke dalam lereng dapat menyebabkan naiknya muka air tanah (groundwater table).

• Peningkatan Tekanan Hidrostatik: Muka air tanah yang tinggi berarti lebih banyak volume tanah yang jenuh air. Di bawah muka air tanah, tekanan air pori bersifat positif dan meningkat seiring kedalaman. Peningkatan tekanan air pori positif ini mengurangi tegangan efektif, seperti dijelaskan di poin 1.

• Aliran Rembesan (Seepage): Jika ada gradien hidrolik (perbedaan tinggi muka air), air akan merembes melalui tanah. Aliran rembesan ini dapat memberikan gaya rembesan (seepage force) yang bekerja ke arah aliran. Jika aliran rembesan mengarah ke bawah lereng, gaya ini akan menambah gaya pendorong, semakin mengurangi kestabilan lereng.

4. Terbentuknya Retakan Tarik dan Erosi

• Retakan Tarik: Pada tanah kohesif, terutama saat terjadi perubahan kondisi basah-kering berulang, tanah dapat mengalami penyusutan saat kering dan mengembang saat basah. Siklus ini dapat menyebabkan terbentuknya retakan tarik di permukaan atau puncak lereng. Jika retakan ini terisi air hujan, air akan masuk jauh ke dalam lereng, meningkatkan tekanan air pori di kedalaman, dan bahkan memberikan tekanan hidrostatis yang menambah gaya pendorong longsor.

• Erosi Permukaan: Air hujan yang mengalir di permukaan lereng (run-off) dapat menyebabkan erosi permukaan, menghilangkan material tanah, dan mengubah geometri lereng, yang pada akhirnya dapat mengurangi kestabilan.

Pengaruh Kadar Air Berdasarkan Jenis Tanah

Pengaruh kadar air dapat bervariasi tergantung pada jenis tanah:

• Tanah Kohesif (Lempung/Lanau): Tanah ini sangat sensitif terhadap perubahan kadar air. Peningkatan kadar air akan menyebabkan penurunan kuat geser secara drastis karena pengurangan kohesi dan peningkatan tekanan air pori. Tanah lempung ekspansif bahkan dapat mengembang secara signifikan saat basah, menyebabkan perubahan volume yang merusak.

• Tanah Non-Kohesif (Pasir/Kerikil): Pada tanah non-kohesif, kohesi umumnya nol, dan kuat geser sepenuhnya bergantung pada tegangan efektif. Peningkatan tekanan air pori pada tanah pasir jenuh dapat mengurangi tegangan efektif hingga mendekati nol (kondisi pencairan atau liquefaction pada gempa atau quick condition), menyebabkan tanah kehilangan kemampuannya menahan beban dan bertindak seperti cairan. Meskipun demikian, pada kondisi tidak jenuh, sedikit kelembaban pada pasir dapat memberikan kohesi semu (akibat tegangan permukaan air) yang justru meningkatkan kestabilan sesaat. Namun, jika jenuh, kohesi semu ini akan hilang.

Analisis Kestabilan Lereng Terkait Kadar Air

Dalam analisis kestabilan lereng, konsep Faktor Keamanan (Factor of Safety - FS) digunakan. FS adalah rasio antara gaya-gaya penahan (resisting forces) dan gaya-gaya pendorong (driving forces).

FS=Gaya Penahan/Gaya Pendorong

• FS > 1: Lereng dianggap stabil. Semakin besar nilainya, semakin aman.

• FS = 1: Lereng berada dalam kondisi kritis atau di ambang batas keruntuhan.

• FS < 1: Lereng tidak stabil dan kemungkinan akan longsor.

Ketika kadar air meningkat, gaya penahan akan menurun (karena kuat geser berkurang) dan gaya pendorong akan meningkat (karena berat massa tanah bertambah dan/atau adanya gaya rembesan). Akibatnya, nilai Faktor Keamanan (FS) akan menurun, menunjukkan bahwa lereng menjadi kurang stabil atau bahkan tidak stabil. Penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi kadar air, semakin rendah nilai faktor keamanan.

Mitigasi dan Pencegahan Longsor Akibat Air

Mengingat pengaruh dominan air terhadap kestabilan lereng, upaya mitigasi dan pencegahan longsor harus fokus pada pengelolaan air:

1. Sistem Drainase yang Efektif:

   • Drainase Permukaan: Saluran drainase di permukaan lereng (parit, terasering) untuk mengalirkan air hujan menjauh dari lereng dan mencegah infiltrasi.

   • Drainase Bawah Permukaan: Sumur resapan, pipa perforasi (horizontal drains), atau French drains untuk menurunkan muka air tanah dan mengurangi tekanan air pori di dalam massa lereng.

2. Vegetasi: Penanaman vegetasi (pohon, rumput) dengan sistem akar yang kuat dapat membantu mengikat tanah, mengurangi erosi permukaan, dan menyerap sebagian air di dalam lereng.

3. Pengendalian Erosi: Penggunaan geotekstil, rip-rap, atau shotcrete untuk melindungi permukaan lereng dari erosi akibat aliran air.

4. Perbaikan Tanah: Jika diperlukan, metode perbaikan tanah seperti pemadatan, stabilisasi dengan bahan kimia (misalnya, kapur, semen), atau penggunaan tiang-tiang mini (micropiles) dapat dilakukan untuk meningkatkan kuat geser tanah.

5. Pengendalian Tata Guna Lahan: Menghindari pembangunan di area lereng yang sangat curam atau tidak stabil, serta mengatur sistem irigasi di area pertanian pada lereng.

6. Sistem Peringatan Dini: Pemasangan sensor pergerakan tanah dan alat pengukur muka air tanah untuk memantau kondisi lereng dan memberikan peringatan dini jika ada potensi longsor.

Studi Kasus: Longsor di Indonesia

Banyak kasus longsor di Indonesia, terutama selama musim hujan, secara langsung terkait dengan peningkatan kadar air dalam tanah. Contohnya termasuk:

• Longsor di Jawa Barat dan Jawa Tengah: Banyak daerah pegunungan di kedua provinsi ini sering mengalami longsor akibat hujan deras berkepanjangan yang menjenuhkan tanah, menurunkan kuat geser, dan meningkatkan berat massa tanah. Kasus-kasus ini seringkali terjadi pada lereng-lereng yang sudah terganggu vegetasinya atau memiliki lereng yang curam.

• Longsor di Jalur Transportasi: Jalan dan rel kereta api yang melewati daerah perbukitan rentan terhadap longsor jika drainase tidak memadai atau jika ada rembesan air dari lereng di atasnya.

Dalam studi kasus ini, analisis geoteknik menunjukkan bahwa sebelum longsor, nilai faktor keamanan lereng jauh menurun seiring dengan peningkatan kadar air akibat hujan. Setelah kejadian longsor, seringkali ditemukan bahwa tanah telah mencapai kondisi jenuh atau bahkan super-jenuh, dan tekanan air pori sangat tinggi.

Kandungan air memiliki pengaruh yang sangat dominan dan negatif terhadap kestabilan lereng. Melalui penurunan kuat geser tanah (akibat pengurangan tegangan efektif dan kohesi), peningkatan berat massa tanah, peningkatan tekanan air pori, dan potensi pembentukan retakan serta erosi, air secara konsisten mengurangi faktor keamanan lereng dan meningkatkan risiko kelongsoran.

Oleh karena itu, dalam desain dan pengelolaan lereng, aspek hidrologi dan hidrogeologi harus menjadi perhatian utama. Implementasi sistem drainase yang efektif, vegetasi, dan strategi mitigasi lainnya yang berfokus pada pengelolaan air adalah kunci untuk memastikan stabilitas lereng yang aman dan meminimalkan risiko bencana longsor, terutama di daerah rawan gempa dan curah hujan tinggi seperti Indonesia.