identifikasi akuifer air tanah kota palopo menggunakan

Jurnal Fisika FLUXVolume 14, Nomor 2, Februari 2017ISSN : 1829-796X (print); 2514-1713(online)http://ppjp.unlam.ac.id/journal/index.php/f/

65

Identifikasi Akuifer Air Tanah Kota Palopo MenggunakanMetode Geolistrik Tahanan Jenis Konfigurasi Schlumberger

Baso Usman1*), Rahma Hi Manrulu1), Aryadi Nurfalaq2), Emi Rohayu2)

1)Program Studi Fisika Universitas Cokroaminoto Palopo2)Program Studi Teknik Informatika Universitas Cokroaminoto Palopo

*) Email: [email protected]

ABSTRAK-Telah dilakukan penelitian untuk mengidentifikasi akuifer air tanah di Kecamatan SendanaKota Palopo menggunakan metode geolistrik tahanan jenis konfigurasi Schlumberger. Metode geolistriktahanan jenis dilakukan dengan cara menginjeksikan arus listrik ke dalam bumi melalui dua elektroda arusdan potensialnya diukur melalui dua elektroda potensial. Bila arus listrik diinjeksikan ke dalam suatumedium dan diukur beda potensialnya (tegangan), maka nilai hambatan dari medium tersebut dapatdiperkirakan. Metode kerja penelitian ini yaitu dengan membuat sebuah lintasan dengan panjangbentangan paling kecil (AB/2) 1,5 hingga panjang bentangan terjauh (AB/2) 200 m, kemudian melakukanpengukuran dengan resistivitymeter, data yang diperoleh kemudian diolah menggunakan software IP2Winuntuk mendapatkan gambaran struktur bawah permukaannya. Hasil interpretasi memperlihatkan bahwaakuifer di kecamatan Sendana kota Palopo berupa pasir dan kerikil yang memiliki nilai tahanan jenis 21,6 –81,3 Ωm pada kedalaman lebih dari 45 m.

KEYWORD: Akuifer, Bawah permukaan, Geolistrik, Schlumberger

I. PENDAHULUANAir tanah merupakan sumber daya yang

sangat bermanfaat bagi mahluk hidup dimuka bumi. Makhluk hidup khususnyamanusia melakukan berbagai cara untukmemenuhi kubutuhan air. Usahamemanfaatkan dan mengembangkan airtanah telah dilakukan sejak jaman kuno.Dimulai menggunakan timba yang ujungnyadiikat pada bambu kemudian dilengkapidengan pemberat (sistem pegas), kemudianberkembang dengan menggunakan teknologicanggih dengan cara mengebor sumur-sumurdalam sampai kedalaman 200 meter (Halikdan Widodo 2008).

Dalam usaha untuk mendapatkansusunan mengenai lapisan bumi, kegiatanpenyelidikan melalui permukaan tanah ataubawah tanah haruslah dilakukan, agar bisadiketahui ada atau tidaknya lapisan pembawaair (akuifer), ketebalan dan kedalamannya

serta untuk mengambil contoh air untukdianalisis kualitas airnya. Meskipun air tanahtidak dapat secara langsung diamati melaluipermukaan bumi, penyelidikan permukaantanah merupakan awal penyelidikan yangcukup penting, paling tidak dapatmemberikan suatu gambaran mengenai lokasikeberadaan air tanah tersebut.

Beberapa metode penyelidikanpermukaan tanah yang dapat dilakukan,diantaranya: metode geologi, metodegravitasi, metode magnetik, metode seismik,dan metode geolistrik. Dari metode-metodetersebut, metode geolistrik merupakanmetode yang banyak sekali digunakan danhasilnya cukup baik (Bisri 1991).

Metode geolistrik merupakan metodeyang menggunakan prinsip aliran arus listrikdalam menyelidiki struktur bawahpermukaan bumi. Aliran arus listrik mengalirdi dalam tanah melalui batuan-batuan dan


65














65













66 Jurnal Fisika FLUX, 14(2), 2017. Hal. 65-72

sangat dipengaruhi oleh adanya air tanah dangaram yang terkandung di dalamnya. Olehkarena itu, metode geolistrik dapatdigunakan pada penentuan akuifer,kontaminasi air tanah, penyelidikan mineral,survei arkeologi dan deteksi hostrocks padapenyelidikan panas bumiserta penelitianuntuk mengetahui perkiraan kedalamanbedrock untuk fondasi bangunan(Prasetiawati 2004). Survei geolistrik yangdilakukan di sebelah barat lokasi penelitian(Kel. Latuppa) diperoleh nilai tahanan jenissangat tinggi lebih dari 1000 Ωm yang terdiridari batuan granit (Nurfalaq and Manrulu2016).

Penentuan lapisan air (akuifer) denganmenggunakan metode geolistrik telahdilakukan oleh beberapa peneliti. Hanifa et al.(2016) melakukan penelitian lapisan akuiferair tanah dengan metode geolistrikkonfigurasi Schlumberger di desa Sungai JatiKabupaten Banjar Kalimantan Selatan.Penelitian serupa juga dilakukan olehWardani et al. (2016) di desa TakutiKabupaten Banjar Kalimantan Selatan,Wahyono (2011) di desa Rampa ManunggulKota Baru Kalimantan Selatan.

1.1 Air TanahAir tanah merupakan bagian air di alam

yang terdapat dibawah permukaan tanah.Pembentukan air tanah mengikuti siklusperedaran air di bumi yang disebut daurhidrologi, yaitu proses alamiah yangberlangsung pada air di alam yangmengalami perpindahan tempat secaraberurutan dan terus menerus (Kodatie 2012)

Kebanyakan air tanah berasal darihujan. Air hujan yang meresap ke dalamtanah menjadi bagian dari air tanah,perlahan-lahan mengalir ke laut, ataumengalir langsung dalam tanah atau dipermukaan dan bergabung dengan aliransungai. Banyaknya air yang meresap ke tanahbergantung pada selain ruang dan waktu,juga dipengaruhi kecuraman lereng, kondisimaterial permukaan tanah dan jenis sertabanyaknya vegetasi dan curah hujan.

1.2 Metode Geolistrik Tahanan JenisMetode geolistrik merupakan salah satu

metode geofisika yang mempelajari sifataliran listrik di dalam bumi dan bagaimanacara mendeteksinya di permukaan bumi.Dalam hal ini meliputi pengukuran potensialdan pengukuran arus yang terjadi baik secaraalamiah maupun akibat injeksi arus kedalambumi. Oleh karena itu metode geolistrikmempunyai banyak macam, salah satunyaadalah metode geolistrik tahanan jenis(resistivitas) (Hendrajaya and Arif 1990).

Tujuan dari survei geolistrik adalahuntuk menentukan distribusi resistivitasdibawah permukaan dengan membuatpengukuran di permukaan tanah.Pengukuran resistivitas secara normal dibuatdengan cara menginjeksikan arus ke dalamtanah melalui dua elektroda arus, danmengukur beda tegangan yang dihasilkanpada dua elektroda potensial. Daripengukuran ini resistivitas yang sebenarnyadari bawah permukaan dapat diperkirakan.Resistivitas tanah berkaitan dengan berbagaiparameter geologi seperti mineral dan kontencairan, porositas, derajat patahan, persentasedari patahan diisi dengan air tanah danderajat dari saturasi air di batuan (Singh et al.2004).

Gambar 1. Arus yang dialirkan di dalam materialkonduktif berbentuk silinder (Telford et al.1990)

Berdasarkan hukum Ohm diketahuibahwa besar tegangan V suatu materialbergantung pada kuat arus I dan hambatanlistrik R yang dirumuskan sebagai:

IRV (1)Studi hambatan listrik dapat dipahami dalamkonteks dari aliran arus melalui medium dibawah permukaan yang terdiri dari lapisanbahan dengan resistivitas yang berbeda.

Usman, B.,dkk. Identifikasi Akuifer Air Tanah... 67

Secara sederhana semualapisan dapatdiasumsikan horisontal. Resistivitas bahan ρmerupakan parameter ukur seberapa baikbahan menghambat aliran arus listrik(Herman 2001).

Jika suatu material konduktif berbentuksilinder yang homogen memiliki panjangsebesar L dan luas penampang A makaresistivitasnya sebesar:

LAR (2)

Persamaan (1) dan persamaan (2)saling disubstitusikan dan menjadipersamaan (3)

ILVA (3)

(Telford et al. 1990).Batuan umumnya mempunyai sifat

kelistrikan yang berupa daya hantar listrik(konduktivitas) dan konstanta dielektrik.Konstanta dielektrik merupakan polarisasimaterial dalam suatu medium listrik.Konstanta dielektrik menentukan kapasitasinduktif efektif dari suatu material batuandan merupakan respon statik untuk medanlistrik AC maupun DC (Dobrin 1998).

Menurut Telford et al (1990), terkaitdengan sifat resistivitas listrik, lapisan akuifermerupakan lapisan batuan yang memilikirentang nilai tahanan jenis 1-108Ωm. Faktor-faktor yang berpengaruh antara lain:komposisi litologi, kondisi batuan, komposisimineral yang dikandung, kandungan bendacair. Air alam mengandung zat padat terlarutyang berasal dari mineral dan garam-garamyang terlarut ketika air mengalir di bawahatau di permukaan tanah. Apabila airdicemari oleh limbah yang berasal dariindustri pertambangan dan pertanian,kandungan zat padat tersebut akanmeningkat.

Beberapa penelitian menggunakanmetode geelistrik diantaranya Marjuni et al(2015) untuk identifikasi litologi bawahpermukaan di daerah rawa jalan TransKalimantan Kabupaten Banjar. Astutik et al(2016) menggunakan metode geolistrik untukmenentukan intrusi air laut di desa Kampung

Baru Tanah Bumbu. Kinayung et al (2015)menggunakan metode geolistrik untukidentifikasi potensi sebaran galena (PBS).

1.3 Konfigurasi Schlumberger

Gambar 2. Susunan Elektroda KonfigurasiSchlumberger (Reynolds 1997)

Konfigurasi Schlumberger menggunakan empat buah elektroda dengan duabuah elektroda potensial dan dua buahelektroda arus yang disusun dalam satugarislurus dengan susunan jarak elektrodapotensial lebih kecil daripada jarak elektrodaarus. Susunan elektroda konfigurasiSchlumberger terlihat pada Gambar 2.Gambar 2 memperlihatkan bahwa elektrodaM dan N digunakan sebagai elektrodapotensial dan elektroda A dan B digunakansebagai elektroda arus dengan jarak padamasing-masing elektroda, r1=(L-l), r2=(L+l),r3=(L+l), r4=(L-l) dengan L = AB/2 dan l = MN/2

Jarak masing-masing elektroda di atasdi subsitusikan ke Persamaan (2) sehinggadiperoleh harga K untuk konfigurasiSchlumberger adalah:

llLK2)( 22

(4)

Berdasarkan harga K yang diperolehmakaharga tahanan jenis semu (apparentresistivity) untukkonfigurasi Schlumbergerdapat dihitung dengan persamaan:

IVka (5)

Pada konfigurasi Schlumberger secaraprinsip adalah mengubah jarak elektrodaarusnya. Namun semakin jauh elektroda arusdari elektroda potensialnya maka potensialyang akan diterima oleh elektroda arus akanmengecil. Dengan hal ini maka dapat


dilakukan penjagaan sensitifitas pengukuran.Modifikasi tersebut dilakukan denganmemperluas elektroda potensialnya. Dampakperubahan tersebut hanya berpengaruhterhadap kurva perhitungan yang akanoverlap. Namun ini tidak akan berpengaruhterhadap kehomogenan dari resistivitasmaterialnya.

II. METODE PENELITIANPenelitian ini dilakukan di kecamatan

Sendana Kota Palopo (Gambar 3) sebanyakdua titik pengukuran. Masing-masing titik

pengukuran memiliki panjang bentangan(AB/2) yang bervariasi mulai dari 1,5 mhingga 200 m. Objek dalam penelitian iniadalah struktur batuan bawah permukaanberupa akuifer air tanah. Akuifer air tanah inidiidentifikasi berdasarkan nilai tahanan jenisyang diperoleh dari hasil pengukuran.Adapun alat dan bahan yang digunakandalam penelitian ini yaitu resistivitymeter,kompas, meteran, palu geologi, empat buahelektroda (sepasang elektroda potensial dansepasang elektroda arus), empat buah kabelrol, aki kering, GPS, laptop, dan kamera.

Gambar 3. Lokasi titik pengukuran geolistrik

Penelitian ini dilakukan melaluibeberapa tahap yaitu:Tahap Persiapan

Dalam tahapan ini dilakukan surveypendahuluan untuk penyiapan alat danperlengkapan lainnya serta menentukanlokasi titik pengukuran. Penelitian ini terdiridari dua lintasandenganpanjang bentanganpaling kecil (AB/2) 1,5 m hingga panjangbentangan terjauh (AB/2) 200 m. Pengambilandata dilakukan dengan seperangkat alatresistivitymeter tipe IPGEO 4100.Tahap Pengambilan Data

Adapun prosedur dalam pengambilandata adalah sebagai berikut:

a. Menentukan titik tengah lintasanpengukuran dan arah lintasan denganmenggunakan kompas.

b. Memasang elektroda arus dan elektrodapotensial berdasarkan tabel pengukurankonfigurasi Schlumberger yang telahdibuat.

c. Menyusun rangkaian resistivitymeter.d. Mengaktifkan resistivitymeter kemudian

melakukan pengukuran dengan caramenginjeksikan arus listrik kedalam tanahmelalui elektroda yang telah terpasang.

e. Mencatat nilai arus lissehtrik (I) dan bedapotensial (∆V) yang terukur padaresistivitymeter.






























Tahap Pengelolahan DataData yang telah diperoleh kemudian

diolah berdasarkan persamaan tahanan jenissemu, sehingga diperoleh nilai tahanan jenissemu (ρa). Kemudian data tersebutdimodelkan dengan menggunakansoftwareIP2Win.Tahap Interpretasi Data

Dalam melakukan interpretasi datageolistrik, diperlukan sebuah pemahamangeologi yang baik dan menafsirkankenampakan citra bawah permukaankedalam bentuk litologi ataupun strukturbatuan. Setiap lapisan batuan memiliki sifatresistivitas yang khas yang memiliki nilairesistivitas masing-masing seperti yangdiperlihatkan dalam Gambar 4. Setelah datatersebut didapatkan, selanjutnya diolah dandimodelkan dengan menggunakan softwareIP2Win.

III. HASIL DAN PEMBAHASANSecara geologi, daerah penelitian

tersusun oleh Formasi Aluvium yang terdiriatas lempung, lanau, pasir, kerikil, dankerakal.Pengukuran geolistrik dengan

konfigurasi Schlumberger telah dilakukan didua lokasi di Kecamatan Sendana yaituKelurahan Purangi dan Sendana.

Resistivitas semu masing-masing lapisanbatuan di setiap titik lokasi dihitungberdasarkan Persamaan (5). Hasil perhitunganini kemudian diolah menggunakan softwareIP2Win sehingga didapatkan distribusi hargatahanan jenis batuan bawah permukaan yangdimodelkan seperti pada Gambar 6. DariGambar 6, dapat dibuat hasil interpretasidengan memberikan informasi keadaan litologidi bawah permukaan tanah berdasarkan nilaihambatan jenis dari beberapa tipe batuan yangtelah diketahui sebelumnya.

Hasil pengolahan data titikpengukuran pertama (SD1) dapat dilihatdalam Tabel 1. Berdasarkan Tabel 1 di atasdiperoleh nilai tahanan jenis 21,6 – 81,3 Ωmdari kedalaman hingga lebih dari 20 m.Adapun untuk titik pengukuran kedua(SD2),hasil pengolahan datanya dapat dilihatpada Tabel 2. Berdasarkan Tabel 2 diperolehnilai tahanan jenis batuan bawah permukaan62,2 – 77,7 Ωm hingga kedalaman lebih dari45,6 m.

Gambar 4. Harga Resistivitas Berbagai Batuan (Loke 2004)


Gambar 5. Peta geologi Daerah Sendanadan sekitarnya (modifikasi Djuri et al, 1998)

Gambar 6. Penggabungan lintasan I dan II

Berdasarkan dari kedua titikpengukuran tersebut diperoleh nilai tahananjenis 21,6 – 81,3 Ωm pada kedalaman lebihdari 45,6 m. Batuan yang memiliki nilaitahanan jenis pada rentang tersebut diinterpretasikan sebagai pasir dan kerikil.Berdasarkan tabel dalam gambar 4 terlihat

nilai tahanan jenis pasir dan kerikil (aluvium)sebesar 10 – 1000 Ωm. Struktur batuan bawahpermukaan cukup homogen. Ini terlihat darinilai tahanan jenis yang tidak fluktuatif. Pasirdan kerikil inilah yang berperan sebagailapisan pembawa air tanah (akuifer) di daerahtersebut.












Tabel 1. Hasil interpretasi titik SD1Resitivitas

(Ωm)Kedalaman

(m)Keterangan

21.6 0 – 0.9 Pasir, kerikil33.1 0.9 – 2.0 Pasir, kerikil92.6 2.0 – 4.3 Pasir, kerikil78.3 4.3 – 9.5 Pasir, kerikil82.1 9.5 – 20.8 Pasir, kerikil81.3 >20.8 Pasir, kerikil

abel 2. Hasil interprestasi titik SD2Resitivitas

(Ωm)Kedalaman

(m)Keterangan

77.7 0 – 0.8 Pasir, kerikil (padat)74.2 0.8 – 1.7 Pasir, kerikil (padat)62.2 1.7 – 4.3 Pasir, kerikil63.0 4.3 – 9.5 Pasir, kerikil62.8 9.5 – 45.6 Pasir, kerikil62.9 >45.6 Pasir, kirikil

IV. KESIMPULANBerdasarkan hasil penelitian geolistrik

tahanan jenis dengan menggunakankonfigurasi Schlumberger dapat disimpulkanbahwa lapisan akuifer di daerah ini berupapasir dan kerikil yang memiliki nilai tahananjenis 21,6 – 81,3 Ωm pada kedalaman lebihdari 45 m.

V. UCAPAN TERIMA KASIHPeneliti mengucapkan terima kasih

kepada Direktoral Jendral Pendidikan TinggiRepublik Indonesia atas dukunganpendanaan hibah melalui program kreativitasmahasiswa.

VI. DAFTAR PUSTAKAAstutik, P., Wahyono, S.C., and Siregar, S.S.,

2016. Identifikasi Intrusi Air LautMenggunakan Metode Geolistrik DiDesa Kampung Baru, Tanah Bumbu.Jurnal Fisika FLUX, 13(2), 155-160.

Bisri, M., 1991. Aliran Air Tanah. Malang:Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.

Dobrin, M.B., 1998. Introduction to GeophysicalProspecting. New York: McGraw-Hill.

Halik, G., and Widodo, S. J., 2008. PendugaanPotensi Air Tanah dengan MetodeGeolistrik Konfigurasi Schlumberger diKampus Tegal Boto Universitas Jember.

Jember: Laboratorium HidroteknikFakultas Teknik Jurusan Sipil UNEJ.

Hanifa, D., Sota, I., and Siregar, S.S.,2016.Penentuan lapisan akuifer air tanahdengan metode Geolistrik konfigurasischlumberger di desa sungai Jatikecamatan mataraman kabupaten banjarKalimantan selatan. Jurnal Fisika FLUX,13 (1), 30-39.

Hendrajaya, L. and Arif, I., 1990. GeolistrikTahanan Jenis. Bandung: LaboratoriumFisika Bumi Jurusan Fisika FMIPA ITB.

Herman, R., 2001. An Introduction toElectrical Resistivity in Geophysics.Journal of American Association of PhysicsTeachers, 69, 943-952.

Kinayung, S., Darsono, D., and Legowo, B.,2014. Aplikasi Metode GeolistrikResistivitas Konfigurasi Dipole-Dipoleuntuk Identivikasi Potensi SebaranGalena (PBS) Daerah-X, KabupatenWonogiri. Jurnal Fisika FLUX, 11(2), 140-149.

Kodatie, R.J., 2012. Tata Ruang Air Tanah.Yogyakarta:Penerbit Andi.

Marjuni, M., Wahyono, S.C., and Siregar, S.S.,2015. Identifikasi Litologi BawahPermukaan Dengan Metode GeolistrikPada Jalan Trans Kalimantan yangMelewati Daerah Rawa di KabupatenBanjar Kalimantan Selatan. Jurnal FisikaFLUX, 12(1), 54-62.

Nurfalaq, A., and Manrulu, R.H., 2016.Investigasi Penyebaran LapisanPembawa Emas Menggunakan MetodeGeolistrik Resistivity di KelurahanLatuppa. Prosiding Seminar Nasional2(1).

Prasetiawati, L., 2004. Aplikasi MetodeResistivitas dalam Eksplorasi EndapanLaterit Nikel serta Studi PerbedaanKetebalan Endapannya BerdasarkanMorfologi Lapangan. Jakarta: ProgramSarjana Sains FMIPA, UniversitasIndonesia.

Reynolds, J.M., 1997. An Introduction toApplied and Environmental Geophysics.


New York: John and Wiley and SonsLtd.

Singh, K.B., Lokhande, R.D., Prakash, A.,2004. Multielectrode Resistivity ImagingTechnique for The Study of Coal Seam.Journal of Scientific and IndustrialResearch, 63, 927-930.

Telford, W.M., Geldart, L.P., Sheriff, R.E.1990.Applied Geophysics SecondEdition.United Kingdom: CambridgeUniversity Press.

Wahyono, S.C., 2011. Pendugaan LapisanAkuifer dengan Metode GeolistrikKonfigurasi Schlumberger di RampaManunggul, Kotabaru. Jurnal FisikaFLUX, 8(1), 66-74.

Wardani, I., Wahyono, S.C., and Sota, I., 2016.Pendugaan Air Tanah dengan MetodeGeolistrik Schlumberger di Desa TakutiKabupaten Banjar Kalimantan Selatan.Jurnal Fisika FLUX, 13(1), 79-88.

identifikasi akuifer air tanah kota palopo menggunakan

Documents