Hubungan Faktor Eksternal Terhadap Rekayasa Sipil dan Geologi (Bagian-2) - Bencana Alam

Beberapa bagian di dunia ini ada yang tertimpa bencana alam berulang kali. Bencana yang sering dijumpai sehubungan dengan kegiatan rekayasa adalah seperti gempabumi; angin badai, puting beliung, badai pasir, banjir, dan bencana volkanisme juga sering terlibat. Tidak ada pekerjaan rekayasa dapat berjalan di area yang sering terjadi problema tersebut tanpa mengenali hal yang penting seperti bencana alam. Lima bencana alam yang jelas antara lain banjir, badai angin, erupsi vulkanik, gempabumi dan pergerakan massa (longsoran/landslides).

Banjir 

Dari semua bencana alam dapat dipastikan bahwa banjir merupakan yang paling destruktif. Walaupun tidak sespektakuler erupsi gunung api atau sedramatis gempabumi, banjir biasa terjadi dan terletak di sekitar sungai atau lembah dimana orang banyak bekerja dan tinggal. Umumnya banjir terjadi di dataran aluvial dimana banyak terdapat lahan agrikultur. Adakalanya Banjir membunuh banyak orang dan menghancurkan properti, adakalanya tidak demikian. Tapi dapat menghilangkan binatang dan menghancurkan hasil panen, merusak persediaan makanan, menghambat pasokan makanan, memperlambat sirkulasi pekerjaan, dan akhirnya berpengaruh terhadap perekonomian. Namun banjir tidak hanya berdampak dalam kurun waktu yang singkat tapi juga bisa berdampak hebat terhadap kelangsungan hidup jangka pendek maupun panjang. 

Mayoritas suatu banjir terbagi atas dua kategori. Banjir yang dihasilkan dari badai hujan, kemungkinan bisa berasosiasi dengan kejadian angin ribut atau badai topan, dan banjir yang disebabkan oleh kenaikan tingkat muka air laut yang dibawa oleh badai. Banjir besar yang terjadi pada suatu area biasanya diikuti oleh endapan Quarter, sedimentasi baru yang berasal dari dataran banjir atau dasar sungai. Asal muasal banjir bisa jauh dari luar area yang terkena banjir. 

Sungai dan aliran berlapis-lapis yang melewati batas dataran banjir mempunyai keterbatasan kapasitas tampung air dan, jika jumlah air yang datang dari catchment area melebihi kapasitas, maka banjir akan terjadi. Kelebihan jumlah air dikeluarkan masuk kedalam sungai dari catchment area merupakan hasil dari infiltrasi kedalam tanah yang tidak dapat mengabsorb intensitas hujan di catchment area. Penyebab paling mendasar dari infiltrasi yang rendah diungkap berdasarkan kondisi geologi pada catchment area; jika batuan yang membentuk cekungan catchment area permeable, seperti batupasir dan batu gamping, maka infiltrasi akan sangat tinggi. Tapi jika batuannya impermeable, seperti mudstones atau batuan kristalin, infiltrasi rendah dan dapat lebih mudah dilampaui oleh intensitas air hujan. 

Hal tersebut menandakan bahwa pada area tertentu yang memiliki hujan yang banyak jauh dari pegunungan dapat meningkatkan potensi banjir pada dataran rendah yang kering. Di Indonesia banyak terjadi banjir, kejadian yang paling mengkhawatirkan adalah masalah banjir di kota besar dan terus berlangsung berulang kali, seperti DKI Jakarta dan Bandung Selatan. Kejadian banjir di dua kota besar tersebut jelas berhubungan erat dengan masalah geologi, terutama geomorphologi dataran banjir sungai dan land subsidence. Hingga saat ini tidak ada studi masalah geologi dan iklim yang ditindaklanjuti, atau memang belum ada studi geologi dan iklim yang saling berkorelasi dan yang bisa memberi pengetahuan mengenai masalah banjir.

Di area dataran rendah pantai, tanggul dan tebing laut memberikan perlindungan terhadap banjir laut. Seperti pada area polder beberapa tanggul memberikan perlindungan terhadap lahan disekitar laut yang telah direklamasi menggunakan konstruksi tanggul dan drainase lahan. Seperti pekerjaan pertahanan laut harus kuat terhadap gelombang, angin dan ombak, dan bisa jadi memberi perlindungan dari kombinasi tiga kondisi tersebut. Satu kejadian yang paling dramatis, banjir terjadi di Netherlands pada Januari 1953, saat itu menenggelamkan 1.490 orang; kerusakan diperkirakan mencapai USD2,5juta. Sejak kejadian itu, pekerjaan delta mulai dilakukan untuk mencegah terjadinya bencana itu lagi. Dibandingkan dengan kejadian banjir besar, seperti yang pernah terjadi di China ketika terjadi banjir Sungai Huang Ho atau Yangtze, insiden ini bisa dikatakan sebagai bencana “minor”.

Banjir Netherland,1953

Sebaran Banjir Netherland, 1953

Solusi masalah ini terletak pada konstruksi pekerjaan bangunan penahan. Pada kasus sifat bendungan banjir sungai mungkin ditingkatkan atau dikonstruksi tanggul-tanggul. Tapi sejauh ini, teknik yang efektif adalah mengendalikan aliran sungai dengan konstruksi bendungan pada beberapa cekungan sungai. Bendungan dapat juga menyediakan pembangkit hydroelectric (untuk mendukung infrastruktur regional) atau sebagai penampungan air untuk irigasi pada musim kering. Oleh karena itu, mengenal sifat alam sangat perlu untuk mengantisipasi hal yang ironis bahwa banyak dibeberapa daerah mendapatkan area yang hancur karena banjir pada musim hujan bahkan menderita kekeringan di sisa tahunnya. 

Penanganan masalah banjir di area urban mungkin lebih sulit disana dengan sedikit kebebasan untuk melakukan pekerjaan konstruksi besar, konstruksi yang dilakukan kecil-kecil dan sporadis butuh biaya yang besar. Tindakan yang perlu dilakukan pertama sebagai langkah awal perencanaan, di beberapa perkotaan dibuat studi tentang pemetaan dataran banjir sebagai pengendali resiko dan menentukan efek dari pengendalian sungai oleh studi rute banjir. Bahaya banjir di area urban bisa sebagian terkumpul pada penurunan lahan yang disebabkan oleh settlement alam dalam kurun waktu yang lama, ekstraksi air tanah seperti pada kasus di Bangkok dan DKI Jakarta, atau sebagai hasil isostatic subsidence alamiah. Banjir di zona pantai pada area seismik sebagai konsekuensi penyebab tsunami harus dipertimbangkan. 

Badai 

Badai besar yang paling dikenal adalah angin ribut dan angin topan yang terjadi di daerah tropis dan subtropis. Angin ribut seringkali ditemukan pada area sekitar Karibia sedangkan Angin Topan terjadi di laut China. Meteorologi moderen menjelaskan fenomena ini dan frekuensi dan kemungkinan edaran badai ini dapat ditentukan. Edaran dan serbuan badai dapat diramalkan, dan ketepatan untuk memberikan peringatan pada daerah yang akan dilintasi badai.

Rekayasa struktur sipil harus dirancang tahan terhadap tekanan angin seperti badai dimana kecepatan angin bisa mencapai 100km/jam. Hal ini berarti ada tambahan beban pada fondasi; jika bangunan terpancang maka beberapa pancang mungkin butuh tensi yang baik. Tidak hanya rancangan bangunan yang harus tahan terhadap badai angin, namun peralatan berat saat proses pekerjaan rekayasa berlangsung harus dapat bertahan ketika angin datang. Kejadian di Mekkah saat rekonstruksi Masjidi Haram menggambarkan bahwa pelaksana kerja tidak mengantisipasi Badai pada peralatan konstruksi. Bagaimanapun, efek lain dari badai mungkin bisa terjadi lebih serius. Di area pantai sewaktu-waktu terjadi peningkatan muka air laut beberapa meter diatas normal yang mungkin membawa banjir pantai meluas dan mengakibatkan erosi.

Crane utama roboh tak mampu menahan terpaan angin ribut, Mekkah, 2015

Demikian pula badai dapat berasosiasi dengan turunnya hujan yang intensif dan sangat ekstrim. Maka banjir akan terjadi dari sungai yang overcharge dan infiltrasi yang jenuh mengakibatkan aliran air dipermukaan. Aliran air permukaan yang deras juga akan menyebabkan terbentuknya saluran air yang akan mengakibatkan tanah pada lereng terkikis. Akibatnya terjadi peningkatan moisture content dari sedimen dan tanah pada lereng sehingga dapat memicu longsoran. 

Seperti pada kejadian di akhir 2014, Bencana tanah longsor terjadi Dusun Jemblung, di Kabupaten Banjarnegara berada di sebuah lembah kecil, dengan perbukitan di belakangnya. Hujan yang terus turun selama dua hari menyebabkan salah satu bukit disana longsor dan menyapu dusun yang berpenduduk lebih dari 300 orang.

Longsor di Banjarnegara, Jawa Tengah, 2014

Erupsi Vulkanik 

Terdapat lebih dari 500 gunung api yang masuk dalam klasifikasi aktif dan diestimasikan bahwa, dalam 500 tahun terakhir, sekitar 200.000 orang telah kehilangan kehidupan sebagai konsekuensi dari letusan gunung api. Walaupun jumlahnya banyak dan ketika tindak pencegahan harus diambil sebagai langkah menghindari hilangnya kehidupan, letusan gunung api bakal terlihat sebagai kepentingan yang relatif minor pada rekayasa konstruksi dibanding bencana alam lainnya. Namun, terlepas dari perbandingan mana yang paling destruktif, badai tunggal yang berasosiasi dengan banjir di Bangladesh telah menelan korban sebanyak 500.000 orang. 

Gunung api mempunyai karakteristik model yang variatif, setiap model gunung api mempunyai tipe erupsi yang spesifik. Tulisan kali ini bukan memberikan penjelasan mengenai berbagai macam tipe erupsi vulkanik. Sampai sekarang belum ada teknologi yang dapat memprediksi dengan tepat kapan letusan gunung api akan terjadi. Bencana gunung api dijadikan sebagai kejadian yang mendapat toleransi atas kegagalan rekayasa pekerjaan sipil. Kontribusi yang paling baik sebagai alternatif pemanfaatan ilmu geologi adalah dengan mengetahui besaran erupsi dan jangkauan semburan piroklastik yang terlepas saat erupsi, hal tersebut dapat diketahui dari sejarah erupsi secara periodik berdasarkan hamparan piroklastik yang tersebar. Pengetahuan ini dijadikan sebagai dasar perencanaan mitigasi dan evakuasi para pekerja rekayasa, bukan membuat suatu konstruksi bangunan yang tahan terhadap letusan gunung api.

Sudah menjadi catatan umum bahwa langkah pasti untuk menghindar dari bahaya gunung api aktif adalah pindah tempat lain mencari area yang jauh dari jangkauan aktivitas vulkanik. Bagaimanapun juga, tuntutan rekayasa konstruksi, baik bangunan maupun infrastruktur, tetap akan dilakukan seiring penambahan penduduk yang memaksa tinggal mendekati area volkanik aktif. Sehingga dibutuhkan pengetahuan mengenai rekayasa geologi yang berkaitan dengan prilaku vulkanisme disekitar area vulkanik guna mencari area konstruksi yang paling memungkinkan untuk tindakan evakuasi dan tempat penampungan.

Gempabumi 

Gempabumi yang berasal dari aktivitas tektonik, disebut sebagai gempabumi tektonik, sedangkan gempabumi yang berasal dari aktivitas gunung api maka disebut sebagai gempabumi vulkanik. Sama halnya dengan bencana gunung api, prediksi kapan terjadinya gempabumi memang belum dapat ditentukan dengan tepat melalui teknologi yang ada saat ini.

Dalam konteks Rekayasa Geologi disini bukan untuk meramalkan bakal kejadian gempabumi, atau menyampaikan suatu pendekatan mengenai gempabumi berasal, frekuensi kejadian gempa, dan lain-lain, atau memberikan penanganan yang terbatas. Serupa dengan beberapa tulisan mengenai seismologi, ketika mengingatkan prilaku tanah yang berlokasi -secara horizontal- dekat dengan posisi tremor bumi dan -secara vertikal- posisi tremor jauh dibawah permukaan bumi, maka tanah pada permukaan itu tidak akan dimunculkan sebagai pertimbangan prilaku tanah pada kedalaman dangkal.

Beberapa literatur membicarakan masalah gempabumi dan rekayasa sipil secara eksklusif dari sudut pandang konsekuensi pada struktur bangunan apabila terjadi getaran gempabumi, tapi itu bukanlah rekayasa geologi tapi itu merupakan teknologi dan inovasi rekayasa sipil. Rekayasa geologi memberikan informasi atas konsekuensi atas reaksi permukaan tanah -yang akan mempengaruhi struktur bangunan- apabila terjadi gempa. Oleh karena itu perlu penanganan yang layak menjadi sorotan terhadap masalah gempa bumi berdasarkan ranah rekayasa geologi:

1. Suatu perkiraan tentang kekuatan, frekuensi dan lokasi terhadap gempa dimasa datang. Hal ini diperoleh dari studi mengenai geologi regional sekitar lokasi konstruksi dan survey mengenai kejadian gempa yang telah lalu. 
2. Studi mengenai site geologi agar dapat menilai respon yang mungkin terjadi pada suatu tanah atau lahan untuk mendapatkan perkiraan kejadian gempabumi dimasa yang akan datang. Hal ini bisa menentukan beberapa fenomena yang kemungkinan akan terjadi akibat gempa seperti liquifikasi, pemisahan lahan, aliran longsor, dan lain-lain yang berasosiasi dengan deposit yang rapuh, jenuh, kuarter. 
3. Penilaian respon dari struktur bangunan yang diusulkan dan kejadian respon tanah disekitarnya sebagai antisipasi akibat aksi tremor yang terasosiasi dengan gempabumi. 
4. Penilaian terhadap potensi tsunami yang dipicu gempabumi yang menyebabkan displacement lantai dasar laut. 

Perhatian yang sama juga diberikan pada setiap aspek pengetahuan untuk memastikan bahwa kesesuaian konstruksi yang terlindungi betul-betul telah dirancang. Jika pelaksanaan studi berkaitan dengan konstruksi pada pusat industri atau suatu pemukiman, perhatian pada efek gempabumi harus diberikan pada infrastruktur yang diperlukan (jalan, air, listrik, dll.), pembenahan dan pengembangan area yang tertimpa bencana. Oleh karena itu, perlu dipersyaratkan merancang fasilitas infrastruktur yang memadai agar akses tindak pertolongan darurat jika terjadi gempabumi dapat dilaksanakan dengan baik.

Pergerakan Massa 

Jenis Longsoran

Pergerakan Massa pada dasarnya adalah longsor (landslides), tapi bisa juga longsoran; kejadian ini bisa terjadi pada material apa saja, batu atau tanah. Berkenaan dengan gerakan massa di sedimen Kuarter itu mungkin benar, sebut saja bahwa gerakan massa yang terbesar umumnya terkait dengan terinduksi gempa liquifaksi. Satu sisi sebagian besar perhatian pada gelinciran deposit di teras sungai, di tanah dangkal meliputi lereng batu, gelinciran buatan manusia penggalian memotong deposit kuarter untuk jalan, rel kereta dan pekerjaan lain, dan bidang miring pada tanggul yang dibangun oleh manusia.

Baru-baru ini bahaya yang berhubungan dengan gerakan massa di lereng benua telah disorot karena ini bisa mengirim tsunami seperti gelombang memancar ke seluruh permukaan laut, dampaknya dapat mempengaruhi suatu daerah jauh lebih besar dari pembangunan pesisir ketimbang daerah gerakan lereng yang sebenarnya. Longsoran yang dapat menimbulkan gelombang tinggi diilustrasikan pada gambar berikut:

Seperti yang pernah terjadi di Lituya Bay Alaska dan Vajont Dam di Italia, Material longsoran pada lereng langsung masuk ke perairan dan mengakibatkan gelombang besar, menghempaskan pemukiman yang berada disekitarnya.

Vajont Dam, Italia, 1963

Lituya Bay, Alaska, 1958

Kejadian-kejadian tersebut memberi gambaran bahwa rekayasa geologi dimanfaatkan bukan saja untuk memberikan informasi bahaya longsoran di lokasi tempat rekayasa konstruksi bersangkutan dan berdampak pada konstruksi atau pengembangan wilayah tertentu. Rekayasa geologi bertanggungjawab untuk memberi gambaran bahaya longsoran di area sekitarnya dalam radius tertentu yang akan berdampak langsung terhadap manfaat bangunan dan wilayah yang telah dikembangkan.  

 Bahaya Buatan Manusia 

Selama ada pekerjaan engineering yang diusulkan, kegiatan manusia dapat dipertimbangkan sebagai bagian dari lingkungan (barangkali sebagai bahaya yang tidak alami). Aktivitas ini bisa menjadi suatu yang tidak berkaitan secara langsung terhadap konstruksi yang diusulkan, seperti penurunan tanah akibat pertambangan, ekstraksi migas dan air tanah, pemicu aktivitas seismik dengan pemompaan sumur dalam atau reservoir penampungan, dan lain-lain. Efek dari aktivitas tersebut harus ditangani sebagai beban ketika membuat perencanaan kerja baru. 

Suatu pekerjaan baru juga akan terpengaruh oleh lahan yang terkontaminasi limbah racun yang berasal dari aktivitas industri, baik industri yang masih ada atau yang berasal dari dimasa lalu. Airtanah dan air permukaan bisa terkena polusi oleh rembesan pada lahan yang terkontaminasi, atau lahan yang terkontaminasi dari penahan pada penampungan limbah yang kurang baik. Tempat penyimpanan dan pembuangan limbah radioaktif merupakan hal utama yang paling penting. Tidak ada yang berharap untuk tinggal dekat dengan tempat pembuangan, akan lebih baik tinggal di atas fasilitas tempat penampungan dalam kondisi geologi yang aman ketimbang tinggal di tempat dari kondisi geologi yang kurang baik. Tekanan aktivitas manusia pada lingkungan di seluruh muka bumi harus diketahui dengan mempertimbangkan sebagai salah satu perantara yang signifikan untuk menentukan karakter lingkungan itu sendiri.