Analisa Resiko Gempa Kasus : Proyek Pengeboran Minyak Di Tiaka

Analisa Resiko Gempa di Pengeboran Minyak Tiaka Field (Helmy D)
69
Analisa Resiko Gempa
Kasus : Proyek Pengeboran Minyak Di Tiaka Field
Helmy Darjanto, Ir, MT
ABSTRAK
Tiaka field terletak di zona gempa subduksi Sulawesi Utara maupun sesar-sesar
dangkal Palu-Koro yang memiliki aktifitas seismik yang cukup tinggi. Dari
record data gempa tahun 1970 – 2000 zona tersebut di atas terhadap lokasi Tiaka
didapat magnitude rata-rata, kedalaman rata-rata dan radius rata-rata masingmasing sebesar 6.1, 55 km dan 298 km. Di Tiaka Field ini akan dibangun areal
reklamasi untuk pengeboran minyak. Oleh karena area tersebut termasuk zona
gempa tinggi maka diperlukan analisa resiko gempa. Hasil dari anlisa tersebut
menyatakan bahwa perlu diperhatikan keberadaan struktur pengeboran
terhadap percepatan gempa yang terjadi.
Kata kunci: zona gempa tinggi, resiko gempa.
PENDAHULUAN
Tiaka field terletak di zona gempa subduksi Sulawesi Utara maupun sesar-sesar
dangkal Palu-Koro yang memiliki aktifitas seismik yang cukup tinggi. Dari record data
gempa tahun 1970 – 2000 zona tersebut di atas terhadap lokasi Tiaka didapat
magnitude rata-rata, kedalaman rata-rata dan radius rata-rata masing-masing sebesar
6.1, 55 km dan 298 km. Gambar 1 memperlihatkan data gempa dan lokasi Tiaka.
Gambar 1. Data Gempa Lokasi Tiaka
Di lokasi Tiaka tersebut akan dibangun area reklamasi untuk pengeboran minyak.
Oleh karenanya diperlukan anlisa resiko gempa.
Resiko Gempa. Peristiwa gempa merupakan suatu peristiwa acak yang tidak dapat
diramalkan secara tepat baik waktu, besar dan lokasinya. Analisa kegempaan hanya
dapat dilakukan dengan memperkirakan berapa probabilitas terjadinya gempa di
suatu daerah dengan intensitas tertentu selama periode ulang tertentu. Probabilitas ini
mencerminkan terjadinya resiko gempa. Resiko gempa (RN) adalah kemungkinan
terjadinya suatu gempa dengan intensitas (percepatan, kecepatan, lamanya
70
NEUTRON, Vol.5, No. 1, Februari 2005
goncangan) serta perioda ulang rata-rata tertentu, selama suatu masa guna (lifetime)
bangunan. Dalam analisis resiko gempa dikenal pula resiko tahunan (RA).Perioda
ulang rata-rata (T) dari suatu intensitas merupakan perbandingan terbalik dari resiko
tahunan.
T
1
RA
(1)
Resiko yang akan dicari untuk suatu jangka waktu yang pasti biasanya dihubungkan
dengan umur bangunan yang ditinjau. Dengan asumsi bahwa resiko-resiko dalam
tahun-tahun yang berurutan tidak saling bergantungan, maka hubungan antara resiko
per tahun (RA) dan resiko dalam jangka waktu N tahun (RN) dapat dinyatakan sebagai
berikut :
(2)
R N  1  (1  R A )N
Berdasarkan besarnya waktu perioda ulang rata-rata ataupun resiko tahunan,
Federation Internationale de la Precontrainte (FIP, 1977) telah membuat klasifikasi
tingkatan beban gempa kedalam tiga kategori, yaitu :
1. Sedang, dengan waktu ulang rata-rata 10 - 20 tahun.
2. Kuat, dengan waktu ulang rata-rata 50 - 100 tahun.
3. Sangat kuat, dengan waktu ulang rata-rata 100 - 500 tahun.
Analisis Resiko Gempa Model Gumbel. Model Gumbel (point source) adalah teorema
probabilitas total yang berkaitan dengan nilai ekstrim. Model tersebut merupakan
model statistik jenis I atau lebih dikenal dengan Distribusi Gumbel. Dengan distribusi
tersebut, akan ditentukan peak ground acceleration (PGA) Tiaka field untuk berbagai
periode ulang. Pengaruh dari setiap kejadian gempa pada titik yang ditinjau
ditentukan dalam bentuk percepatan dengan menggunakan fungsi-fungsi atenuasi,
dengan asumsi bahwa masing-masing kejadian gempa adalah independen terhadap
titik tersebut.
Distribusi gempa menurut Gumbel :
  .e M 


 ;M
G(M)  e 
0
(3)
dimana :

= jumlah gempa rata-rata per tahun,

= parameter yang menyatakan hu-bungan antara distribusi gempa dengan magnitude,
M = momen magnitude gempa.
Fungsi Atenuasi. Analisis resiko gempa memerlukan nilai percepatan tanah akibat
gempa. Pada analisis resiko gempa apabila lokasi yang ditinjau tidak mempunyai data
rekaman gempa, maka untuk memperkirakan besarnya percepatan maksimum tanah
digunakan fungsi atenuasi. Yang dimaksud dengan fungsi atenuasi adalah suatu
fungsi yang menggambarkan korelasi antara intensitas gerakan tanah setempat (i) dan
magnitude (M) serta jarak (R) dari suatu sumber titik dalam daerah sumber. Fungsi
atenuasi merupakan alat yang penting dalam implementasi resiko kegempaan dalam
perencanaan bangunan tahan gempa. Faktor-faktor yang mempengaruhi fungsi
atenuasi adalah sebagai berikut :
1. Mekanisme Gempa. Gempa-gempa besar biasanya terjadi karena pergeseran tibatiba lempeng tektonik yang mengakibatkan terlepasnya enerji yang sangat besar.
Analisa Resiko Gempa di Pengeboran Minyak Tiaka Field (Helmy D)
71
Pergeseran lempeng tektonik ini bisa terjadi pada daerah subduction, ataupun
pada patahan yang tampak di permukaan bumi. Gempa yang terjadi pada daerah
subduction biasanya merupakan gempa dalam yang mempunyai kandungan
frekwensi yang berbeda dengan gempa dangkal. Oleh karena itu sebagaimana
yang diusulkan oleh Idriss (1991), rumus-rumus atenuasi untuk gempa subduction
harus dipisahkan dari gempa strike slip.
2. Jarak Episenter. Respon spektrum dari gempa yang tercatat pada batuan
mempunyai bentuk yang berbeda tergantung jarak episenternya (near, mid dan far
field). Jitno et. Al (1995) menyajikan hasil analisis gempa Loma Prieta, yang
dilakukan Mohraz (1992), yang memperlihatkan adanya pengaruh jarak episenter
terhadap bentuk respon spektra.
3. Kondisi Tanah Lokal. Juga mempunyai peran yang sangat penting dalam
menentukan respon suatu daerah terhadap gelombang gempa. Respon gempa
yang tiba di batuan dasar bisa diperkuat, diperlemah atau berubah kandungan
frekwensinya karena tersaringnya getaran berfrekwensi tinggi.
Ada beberapa fungsi atenuasi yang telah dikembangkan, diantaranya fungsi
atenuasi Joyner & Boore (1981, 1988), Crouse (1991), Fukushima & Tanaka (1992),
Sadigh (1997), dan lain-lain. Fungsi-fungsi atenuasi tersebut diturunkan
berdasarkan data pengamatan kegempaan dimasa lalu dengan memakai metoda
penyesuaian kuadrat terkecil terhadap data pengamatan tersebar.
Joyner & Boore (1988). Fungsi atenuasi yang diperoleh oleh Joyner & Boore adalah
fungsi atenuasi untuk percepatan horizontal maksimum, kecepatan horizontal
maksimum. Fungsi ini menggunakan data dari North America dan pertama kali
dipublikasikan pada tahun 1981. Khusus untuk percepatan horizontal maksimum,
persamaan yang diusulkan oleh Joyner & Boore adalah :


 
 (4)
a  10 0.43  0.23 MW  6  log r  0.0027.r
r
r0 2  8 2
(5)
dimana :
= momen magnitude,
a
= percepatan (g),
MW
= jarak terdekat dari lokasi ke pro-yeksi vertikal dari gempa akibat aktifitas patahan pada permukar0
an tanah (km)
Crouse (1991). Fungsi atenuasi yang diturunkan oleh Crouse berdasarkan data gempa
dengan mekanisme subduction yang diambil dari zona subduction Cascadia Pasifik
Utara bagian barat dengan karakteristik percepatan arah horizontal dan damping 5 %.
Persamaan yang diperoleh dari analisis data tersebut adalah :
a e
(11.5  0.657.M  2.09. ln R  63.7.e 0.128.M    0.00397.h


(6)
dimana :
a
= percepatan (g),
M = magnitude gempa,
R
= jarak terdekat dari lokasi ke sum-ber gempa (km),
H
= kedalaman fokus (km).
Fukushima & Tanaka (1992). Fungsi atenuasi ini dikembangkan untuk percepatan
maksimum horizontal yang berlaku untuk sumber gempa disekitar Jepang. Rumusan
fungsi atenuasi yang dihasilkan adalah :
72
NEUTRON, Vol.5, No. 1, Februari 2005

0.42.MW   0.0033.R  1.22  0.14.L 

 0.42.MW  log R  0.025.10





a  10 
(7)
dimana :
a
= percepatan (g),
MS = magnitude gelombang permu-kaan (surface wave magnitude),
R
= jarak terdekat dari lokasi ke sumber gempa (km),
L
= 1 untuk sumber gempa di luar Jepang.
Sadigh (1997). Fungsi atenuasi yang dikembangkan oleh Sadigh (1997) sudah
mengakomodasi kebutuhan untuk mengembangkan koefisien untuk magnitude lebih
besar dan lebih kecil dari M = 6.5 dengan mekanisme gempa strike-slip. Rumusan
fungsi atenuasi yang dihasilkan adalah :
a e
( 1.274 1.10.M  2.10. ln Rrup  e  0.485  0.524.M  


(8)
dimana :
a
= percepatan (g),
M = magnitude gempa,
Rrup = jarak terdekat dari lokasi ke sum-ber gempa (km).
DATA dan METODE
Data. Data gempa yang digunakan dalam perencanaan ini sebanyak 31 (n=31), dari
tahun 1970 sampai dengan 2000 yang tersebar di Sulawesi Utara dan sekitar Palu-Koro.
Data tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tahun
Lintang
Bujur
Focus
(km)
M
1970
0,4
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
-2,6
-0,6
-0,1
1,7
0,8
-1,9
-1,7
0,5
1,0
-2,7
-1,3
0,1
1,1
-0,1
-2,0
0,9
0,7
1,5
0,1
1,2
1,2
-0,8
119,3
8
7,0
119,6
121,7
123,9
126,4
122,6
120,3
120,5
126,0
120,4
122,1
122,4
123,3
121,1
122,5
119,7
126,9
126,2
126,4
123,3
122,9
122,8
122,4
35
33
55
33
70
38
54
60
28
46
70
187
40
242
43
13
32
65
151
25
31
54
6,0
5,3
6,0
6,1
6,0
5,1
6,0
6,0
6,0
5,5
5,0
6,0
6,0
6,1
6,6
6,0
6,5
6,1
6,8
7,4
7,1
5,0
Analisa Resiko Gempa di Pengeboran Minyak Tiaka Field (Helmy D)
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
0,5
-0,6
0,8
1,0
1,2
-1,3
-1,7
1,3
121,5
123,2
126,0
120,4
122,5
123,7
122,5
120,9
96
29
33
33
24
33
33
33
73
6,4
5,4
6,1
6,9
6,8
6,1
6,1
5,7
Metode. Dalam perencanaan diambil percepatan gempa yang terbesar dari beberapa
perhitungan percepatan gempa di atas.
74
NEUTRON, Vol.5, No. 1, Februari 2005
HASIL dan PEMBAHASAN
Hasil. Hasil perhitungan perce-patan gempa (dalam satuan gal) dari 4 persamaan
atenuasi dapat dilihat pada Tabel 2 & 3 di bawah ini :
Tabel 2. Hasil Perhitungan Percepatan Gempa (1)
Periode
Ulang
100
Thn
200
Thn
300
Thn
500
Thn
Jenis
Gempa
Fukushima &
Tanaka (1992)
Joyner &
Boore (1988)
106,102
94,724
115,831
102,321
121,523
106,765
128,693
112,363
Subduction
Shallow
Crustal
Tabel 3. Hasil Perhitungan Percepatan Gempa (2)
Periode
Ulang
100
Thn
200
Thn
300
Thn
500
Thn
Jenis
Gempa
Crouse
(1991)
Sadigh
(1997)
167,575
99,477
181,802
108,655
190,124
114,024
200,609
120,789
Subduction
Strike Slip
Pembahasan. Dari 4 persamaan atenuasi, persamaan Crouse (1991) memberikan hasil
yang realistis. Percepatan gempa direncanakan 500 tahunan karena untuk pengeboran
minyak dibutuhkan investasi besar.
KESIMPULAN dan SARAN
Kesimpulan. Besarnya percepatan gempa a500 = 0.2 g adalah sesuai dengan zona
gempa 5 pada Peraturan Gempa Indonesia. Oleh karenanya seluruh perencanaan
struktur harus memasuk-kan pengaruh gempa.
Saran. Untuk kondisi pemba-ngunan konstruksi di zona 5 perlu ditinjau terhadap
potensi likufaksi dan respon spectra yang sesuai dengan daerah lokasi proyek tersebut.
REFERENSI
Darjanto, H., 2002, “Review and Detail Design Tiaka Oil Field Development Project,” Final
Report, Jakarta.
Irsyam M., 2001, “Seismic Risk Analysis”, Short Course Geo Millenium ke-32, Bandung.
Analisa Resiko Gempa di Pengeboran Minyak Tiaka Field (Helmy D)
Kramer, SL., 1996, “Geotcnical Earthquake Engineering,” University of Wa-shington.
75
76
NEUTRON, Vol.5, No. 1, Februari 2005