Jurnal Fisika Indonesia — Murdiantoro et al. ISSN 1410-2994 (Print)Vol. 20 (2016) No. 2 p.36-41 ISSN 2579-8820 (Online)

RESEARCH ARTICLE

Pemetaan Daerah Rawan Kerusakan Akibat Gempabumi diKotamadya Denpasar dan Sekitarnya dengan MenggunakanAnalisis Mikrotremor Studi Kasus: Gempabumi Seririt 14Juli 1976Randi Adzin Murdiantoro1*, Sismanto1 dan Marjiyono2

Abstrak

Tingkat aktifitas seismik di Pulau Bali tergolong tinggi dengan 2 sumber utama gempabumi yaitu aktifitastektonik sesar naik busur belakang (Back Arc Trust) di bagian utara dan zona subduksi lempeng Indo-Australiayang menunjam ke lempeng Eurasia di bagian selatan. Kotamadya Denpasar dan sekitarnya merupakan pusatpemerintahan Provinsi Bali dengan keberagaman infrastruktur. Penelitian ini telah dilakukan dengan tujuanmemetakan daerah rawan kerusakan akibat gempabumi dengan menggunakan pengukuran mikrotremor singlestation yang diolah menggunakan metode HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratios) dan mikrotremor arrayyang dianalisis menggunakan metode SPAC (Spacial Auto Correlation) untuk mendapatkan nilai vs30 (kecepatangelombang shear sedalam 30 m). Hasil penelitian menunjukan Kotamadya Denpasar dan sekitarnya memilikinilai indeks kerentanan seismik berkisar antara 0,103-33,78, nilai ground shear-strain 7, 00×10−6 – 2, 2×10−3.Berdasarkan peta, diketahui nilai vs30 berkisar antara 171,32–764,62 m/s. Berdasarkan SNI 1726:2012 dan hasilpenelitian, Klasifikasi tingkat resiko gempabumi daerah penelitian menunjukan bahwa Kecamatan DenpasarSelatan memiliki tingkat kerawanan seismik tinggi (kategori resiko I). Tingkat kerawanan seismik menengahberada di Kecamatan Denpasar Barat dan Kecamatan Kuta (kategori I, II, dan III). Daerah dengan tingkatkerawanan seismik rendah berada di Kecamatan Denpasar Timur, Kec. Denpasar Utara, Kec. Kuta Utara, Kec.Mengwi, Kec. Sukawati, Kec. Kediri (kategori I, II, III, dan IV).

kata kunci: gempabumi; Denpasar; mikrotremor; HVSR; vs30

Abstract

The level of seismic activity in the Bali island is high where two earthquakes source area are tectonically activei.e the Back Arc Trust in the north and the subduction zone of the Indo-Australian plate subducting into theEurasian plate to the south. Denpasar municipality and vicinity is the administrative center of Bali provincewith the infrastructure diversity. This research was conducted to map the damage potential zones caused byearthquake using a single station microtremor measurement which was analyzed by using HVSR (Horizontal toVertical Spectral Ratios) method and microtremor array were analyzed by using SPAC (Spacial Auto Correlation)method to get the value of vs30 (the shear waves velocity to a depth of 30m). The results showes that in Denpasarmunicipality and vicinity has a seismic vulnerability index values ranges from 0,103 to 33,78, ground shear-strainvalues ranges from 7, 00 × 10−6 to 2, 2 × 10−3. Mean while, vs30 values ranges from 171,32 to 764,62 m/s.Based on SNI 1726:2012 and the reseach result, the classification of risk level earthquake showed that southDenpasar subdistrict has seismic vulnerability high scale (risk category I). Seismic vulnerability medium scale,i.e Kuta and west Denpasar subdistrict (risk category I, II, and III). Seismic vulnerability low areas, i.e east andnorth Denpasar, north Kuta, Mengwi, Sukawati, Kediri subdistrict (risk category I, II, III, and IV).

keywords: earthquake; Denpasar; microtremor; HVSR; vs30

*Korespondensi: randi.adzin.m@gmail.com

1 Department of Physics, Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara PO BOX

BLS 21, 55281 Yogyakarta, Indonesia

Murdiantoro et al. — Jurnal Fisika Indonesia 37

1. PendahuluanKotamadya Denpasar dan sekitarnya berada di Baliselatan dengan topografi permukaan yang landaidan berdekatan dengan beberapa pantai termasukpantai hasil reklamasi. Hasil penelitian terdahulumenunjukan bahwa semakin dekat suatu daerahdengan bibir pantai, maka semakin besar resikokerusakan akibat gempabumi [1]. Gempabumi Seririttahun 1976 merupakan salah satu gempabumi besaryang pernah melanda provinsi Bali. Gempabumiini menyebabkan korban jiwa sebanyak 573 orangmeninggal, 4755 orang terluka, dan kerusakanbangunan dalam radius 50 kilometer dari pusatgempa seperti 226 sekolah, 85.500 rumah wargarusak. Meskipun di Kotamadya Denpasar dansekitarnya jarang terjadi gempabumi, namun tingkatresiko akibat bencana gempabumi dapat meningkatkarena faktor kepadatan penduduk, kerentananinfrastruktur, dan nilai substansial ekonomi daerahtersebut. Berdasarkan hal tersebut, diperlukanpenelitian berupa pemetaan zona-zona yangberpotensi terhadap kerusakan akibat gempabumi.Kotamadya Denpasar merupakan daerah perkotaansehingga penelitian yang paling cocok adalahpenelitian dengan menggunakan metode geofisikapasif seperti pengukuran mikrotremor. Mikrotremormerupakan getaran alami yang dapat disebabkanoleh alam dan aktivitas manusia. Pengukuranmikrotremor single station dapat digunakan untukmengetahui karakteristik dinamika tanah berdasarkannilai frekuensi dominan f0, amplifikasi A, indekskerentanan seismik Kg, ground shear-strain γ,sedangkan mikrotremor array digunakan untukmengetahui ketebalan lapisan sedimen permukaandan klasifikasi profil tanah (Classification Site)berdasarkan nilai kecepatan gelombang sekundersedalam 30m vs30. Penelitian ini menggunakandata gempabumi Seririt tahun 1976 sebagai studikasus untuk mencari nilai PGA (Peak GroundAcceleration) batuan dasar dan PGA lapisan tanahpermukaan. Analisis data mikrotremor single stationmenggunakan metode HVSR (Horizontal to VerticalSpectral Ratios). Hasil analisis HVSR dan PGAbatuan dasar digunakan untuk mencari nilai indekskerentanan seismik dan ground shear-strain. Analisisdata mikrotremor array menggunakan metode SPAC(Spacial Auto Correlation) untuk mendapatkan nilaivs30 (kecepatan gelombang shear sedalam 30 m). Nilaivs30 digunakan untuk mengklasifikasi jenis tanahberdasarkan SNI 1726:2012.

Informasi lengkap tentang penulis dapat dilihat pada akhir artikel†Equal contributor

2. Metode PenelitianData mikrotremor diperoleh dari data pengukuranyang dilakukan oleh Tim Pusat Survei Geologi(PSG) Bandung pada bulan Mei-Juni dan bulanOktober-November tahun 2014. Jumlah titik ukuradalah sebanyak 277 titik pengukuran mikrotremorsingle station menggunakan seismometer tipe MarkL4-3D dan 15 titik pengukuran mikrotremor array.

Pengolahan data single station menggunakanmetode HVSR melalui software Geopsy. Pengolahandiawali dengan membuka data di software Geopsyyang masih dalam kawasan waktu. Kemudiandilakukan proses windowing yaitu memilih sinyal yangstasioner sesuai kriteria Sesame 2004.

Tahapan selanjutnya adalah memasukkanparameter pengolahan data pada kolom processingdalam menu H/V toolbox. Parameter yang diisikanantara lain jenis smoothing Konno-Ohmachi besertanilai bandwidhnya, nilai tapering, dan memilihsquared average untuk perhitungan pada komponenhorizontal. Kemudian tekan start untuk memprosesdata dan menghasilkan kurva HVSR. Pada puncakkurva HVSR terdapat nilai frekuensi dominan danamplifikasi HVSR yang kemudian digunakan untukmenghitung indeks kerentanan seismik. Secaraeksplisit metode HVSR memenuhi persamaan (1)

SHS

SV S=

√(Sutara-selatan)

2+ (Sbarat-timur)

2

Svertikal(1)

Pengambilan data mikrotremor array dilakukanmenggunakan 4 seismometer OYO model 1134dengan konfigurasi berbentuk segitiga. Satu datamikrotremor array terdiri atas 5-6 data pengukurandengan jarak antar seismometer r yang berbeda-beda.Jarak seismometer yang digunakan adalah 2m, 5m,7m, 10m, 20m. Pengukuran ke-6 dilakukan jikaluas daerah pengukuran memungkinkan membuatkonfigurasi dengan jarak antar seismometer 30-35m.Durasi tiap pengukuran antara 20-45 menit. Padamikrotremor array pengukuran hanya dilakukan padakomponen vertikal.

Pengolahan data pengukuran mikrotremorarray menggunakan metode SPAC (SpatialAuto Correlation) untuk menentukan kecepatangelombang sekunder. Pengolahan data diawalidengan menggunakan software Geopsy dilanjutkanmenggunakan program Spac2disp dan terakhirmenggunakan program Dinver untuk memperolehground profile tiap titik pengukuran.

Analisis metode SPAC dilakukan denganmentransformasikan data mikrotremor kawasanwaktu ke dalam kawasan frekuensi pada seluruh

Murdiantoro et al. — Jurnal Fisika Indonesia 38

sensor array kemudian korelasi data mikrotremordihitung untuk tiap pasangan sensor. Korelasi dariseluruh pasangan sensor kemudian dihitung nilairata-ratanya dan mendapatkan koefisien autokorelasirata-rata (spektrum koherensi/koefisien SPAC).Menurut Robert dan Asten (2008), koefisien SPACmemenuhi persamaan fungsi Bessel orde nol sepertipada persamaan (2)

c̄(f) = Jo

(2πfr

v(f)

)(2)

dengan adalah koherensi rata rata, Jo adalah fungsiBessel orde nol, r adalah jarak antar stasiunpengukuran.

3. Hasil dan PembahasanNilai frekuensi dominan yang didapatkan berkisarantara 0,569-14,236 Hz (Gambar ). Sebaran nilai f0secara umum bernilai tinggi di sebelah utara danbarat daerah penelitian meliputi Kecamatan DenpasarBarat, Kecamatan Denpasar Utara dan KecamatanKuta Utara. Secara geologi daerah ini termasukformasi batuan gunungapi kelompok Buyan-Bratandan Batur. Material dari formasi ini terdiri dari tufapasiran, endapan lahar, breksi, kerikil. Di KecamatanKuta utara yang berbatasan dengan Samudera Hindiadidominasi oleh materi berupa batuan sedimengamping keras. Sebaran nilai f0 rendah pada daerahpenelitian terletak di sebelah selatan yaitu KecamatanDenpasar Selatan dan Kecamatan Kuta. Daerahtersebut didominasi oleh material aluvium berupakerikil, lanau, lempung serta endapan sungai dandanau. Nilai frekuensi dominan f0 berasosiasi dengankedalaman bedrock. Semakin rendah nilai f0 makasemakin tebal lapisan sedimen tersebut [2].

Semakin tebal lapisan sedimen suatu daerah akanmengakibatkan amplifikasi saat terjadi gempabumi.Hal ini sesuai dengan sebaran nilai indeks kerentananseismik Kg daerah penelitian. Nilai Kg berkisar antara0,103-33,78. Peta sebaran nilai Kg ditunjukan padaGambar .

Sebaran intensitas gempabumi dapat diketahuidari parameter PGA (Peak Ground Acceleration).Penelitian ini menggunakan data gempabumi Seririt1976, adapun peta PGA batuan dasar dapat dilihatpada Gambar . Nilai PGA tinggi di bagian utaradan semakin rendah ke selatan. Hal ini karenaperhitungan nilai PGA menggunakan persamaanFukushima-Tanaka (1990) yang bergantung padamagnitudo dan jarak hiposenter.

Profil tanah daerah penelitian diklasifikasikanberdasarkan SNI 1726:2012 dengan menggunakan nilai

vs30 dari pengukuran mikrotremor array. Klasifikasiprofil tanah Kotamadya Denpasar dan sekitarnyaditunjukan pada Tabel 1. Berdasarkan Tabel 1,Kecamatan Denpasar Selatan memiliki nilai vs30 yangrendah dengan jenis tanah berupa tanah lunak. Halini menandakan bahwa Kecamatan Denpasar Selatanmemiliki potensi paling besar terhadap kerusakanakibat gempabumi dibandingkan kecamatan yang lain.

Pemetaan daerah rawan kerusakan akibatgempabumi di Kotamadya Denpasar dan sekitarnyadilakukan berdasarkan perhitungan dan analisisnilai ground shear-strain, indeks kerentanan seismik,dan ketebalan lapisan sedimen. Ketiga parameterini berhubungan dengan deformasi tanah yangmenyebabkan kerusakan bangunan dan infrastrukturyang ada di dalam maupun di permukaan tanah.Peta daerah rawan kerusakan akibat gempabumiditunjukan oleh Gambar . Tingkat kerawanan seismiktinggi ditandai dengan warna merah, untuk tingkatkerawanan menengah ditandai dengan warna oranyedan daerah dengan tingkat kerawanan seismikrendah ditandai dengan warna kuning. Dalamkaitannya dengan rencana tata ruang dan wilayahKotamadya Denpasar dan sekitarnya, peta daerahrawan kerusakan akibat gempabumi digunakansebagai rekomendasi yang bersifat umum berdasarkanSNI 1726:2012. Penelitian ini tidak memberikanrekomendasi tipe dan desain bangunan yang sudahada ketentuannya.

Tabel 1: Sebaran nilai dan jenis batuan daerahpenelitian.Nama vs30 Jenis tanah Kecamatantitik (m/s)A001 345.72 tanah sedang MengwiA002 387.75 tanah keras, batuan lunak SukawatiA003 662.42 tanah keras, batuan lunak KutaA004 738.63 tanah keras, batuan lunak KutaA005 327.75 tanah sedang Denpasar TimurA006 764.62 batuan Denpasar TimurA007 640.50 tanah keras, batuan lunak Denpasar BaratA008 425.68 tanah keras, batuan lunak Denpasar TimurA009 726.96 tanah keras, batuan lunak Denpasar TimurA010 325.62 tanah sedang Denpasar SelatanA011 694.54 tanah keras, batuan lunak MengwiA012 243.01 tanah sedang Denpasar SelatanA013 171.32 tanah lunak Denpasar SelatanA014 273.96 tanah sedang Denpasar TimurA015 367.26 tanah keras, batuan lunak Kuta

4. KesimpulanBerdasarkan hasil dan pembahasan yang sudahdiuraikan pada bab sebelumnya, dapat diperolehkesimpulan sebagai berikut:1 (a) Berdasarkan peta sebaran indeks kerentanan

seismik, nilai indeks kerentanan seismikberkisar antara 0,103-33,78. Nilai Kg

Murdiantoro et al. — Jurnal Fisika Indonesia 39

Gambar 1: Peta sebaran nilai frekuensi dominan

di Kecamatan Denpasar Timur adalah0,10-13,12, nilai Kg Kecamatan DenpasarBarat 0,30-24,12, Kecamatan Kuta memilikinilai 0,39-18,35. Nilai Kg di KecamatanMengwi berkisar 0,40-29,69, KecamatanKuta Utara berkisar 0,35-20,48, NilaiKg Kecamatan Denpasar Utara yaitu0,32-16,83. Nilai Kg tinggi berada diKecamatan Denpasar Selatan yaitu0,29-33,78.

(b) Berdasarkan peta sebaran groundshear-strain, nilai ground shear-strainberkisar antara dengan nilai rata-rataantara berada di seluruh daerah penelitian.

2 Berdasarkan peta sebaran vs30, nilai vs30 berkisarantara 171,32–764,62 m/s. Kecamatan Denpasarselatan memiliki nilai vs30 rendah. Daerah inimerupakan pantai reklamasi dan berisi tanahaluvium.

3 Potensi kerusakan infrastruktur berkaitan eratdengan karakteristik gerakan tanah dan klasifikasitanah. Berdasarkan hasil analisis, KecamatanDenpasar Selatan memiliki potensi kerusakanpaling tinggi dibandingkan dengan kecamatanlainnya. Berdasarkan hasil analisis vs30, jenistanah di Kecamatan Denpasar Selatan berupatanah lunak.

4 Berdasarkan SNI 1726:2012 dan hasil analisis,tingkat kerawanan seismik di Kotamadya

Tabel 2: Tingkat kerawanan seismik daerah penelitian.

KecamatanTingkat kerawanan Kategori resiko

seismik (SNI 1726:2012)Denpasar Utara Rendah I, II, III dan IVDenpasar Selatan Tinggi IDenpasar Barat Sedang, Tinggi, I, II, dan III

Dominan rendahDenpasar Timur Rendah I, II, III dan IV

Kuta Sedang, I, II, dan IIIDominan rendah

Kuta Utara Rendah I, II, III dan IVMengwi Rendah I, II, III dan IVKediri Rendah I, II, III dan IV

Sukawati Rendah I, II, III dan IV

Denpasar dan sekitarnya ditunjukan pada Tabel

2.Informasi penulis

1 Department of Physics, Universitas Gadjah Mada, SekipUtara PO BOX BLS 21, 55281 Yogyakarta, Indonesia. 2

Pusat Survei Geologi, Kementerian ESDM, Bandung,Indonesia.

Pustaka1. Nakamura, Y.: Seismic vulnerability indices for ground

and structures using microtremor. In: World Congress onRailway Research, Florence (1997). World Congress onRailway Research

2. Parolai, B.P. S, Milkert, C.: Assessment of the naturalfrequency of the sedimentary cover in the cologne area(germany) using noise measurements. Journal of

Earthquake Engineering 5 (2001)

Murdiantoro et al. — Jurnal Fisika Indonesia 40

Gambar 2: Peta sebaran nilai indeks kerentanan seismik

Gambar 3: Peta sebaran nilai PGA batuan dasar

Murdiantoro et al. — Jurnal Fisika Indonesia 41

Gambar 4: Peta daerah rawan kerusakan akibat gempabumi Kotamadya Denpasar dan sekitarnya.