Aplikasi Metode 2D Resistivitas Untuk Menyelidiki

1
Aplikasi Metode 2D Resistivitas Untuk
Menyelidiki Intrusi Air Laut Di Akuifer Pantai
Ninuk Susiyanti, Haryo Dwito Armono, dan Kriyo Sambodho
Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: [email protected]
Abstrak— Makalah ini mendiskusikan pengunaan metode 2D
Resistivitas untuk menyelidiki kemungkinan terjadi intrusi air
laut pada suatu aquifer bebas. Lokasi studi yang dipilih adalah
aquifer pantai di Teluk Pacitan, Jawa timur. Pemilihan lokasi ini
didasarkan pada pertimbangan bahwa lokasi tersebut akan
dikembangkan menjadi salah satu lokasi wisata bahari di Jawa
Timur, sehingga studi menyeluruh mengenai kualitas air adalah
suatu hal yang penting. Pada penilitian kali ini penyelidikan atas
kualitas air dilakukan dengan metode 2D Resistivitas. Metode ini
dipilih karena terbukti efektif untuk mengetahui penyebaran air
laut di aquifer pantai penguuran resistivitas tanah dilakukan
dengan cara menginjeksi aliran lisrik kedalam tanah. Hasil
pengukuran resistivitas dengan menggunakan 2D ini selanjutnya
diandingkan dengan pengukuran Total Dissolve Solid (TDS), dan
Daya Hantar Listrik (DHL). Selain itu teori Ghyben-herzberg
juga digunakan untuk memvalidasi hasil pengukuran resistivitas
tanah. Dari hasil analisa di dapatka bahwa batas air laut dan air
tawar di lokasi studi terletak pada kedalaman -20 M dari
permukaan tanah. Hal ini sesuai dengan prediksi berdasarkan
keseimbangan dinamis antara air laut dan air tawar (Ghybenherzberg Theory). Seanjutnya dapat diperkirakan volume air
tawar yang tersedia di aquifer tinjauan sebesar 45 km3.
Kata Kunci—Unconfined aquifer, sea water – fresh water
interface, 2D resistivity, Glednicd conductivity.
I. PENDAHULUAN
K
abupaten Pacitan merupakan Kabupaten yang terletak di
ujung barat daya Provinsi Jawa Timur. Daerah di sekitar
pantai yang berbatasan langsung dengan Samudra Hindia
memungkinkan memiliki banyak pantai yang berpotensi untuk
dikembangkan sebagai tempat pariwisata bahari di Jawa
Timur, salah satu yang cukup terkenal yaitu Pantai Teleng Ria.
Sektor Pariwisata sendiri merupakan salah satu sektor andalan
Indonesia yang memiliki nilai dan keuntungan yang signifikan
bagi kemajuan ekonomi lokal dan global, karena itu sektor
pariwisata ini digolongkan sebagai industri terbesar di
indonesia bahkan di dunia dan merupakan sektor ekonomi
yang memiliki pertumbuhan yang sangat cepat dan penyedia
lapangan pekerjaan yang banyak. Dalam realisasinya perlu
perencanaan yang matang, oleh karena itu tujuan dari makalah
ini adalah memperkirakan ketersediaan air bersih untuk
menunjang sarana dan prasarana didaerah Pantai Teleng Ria.
Metode Geolistrik untuk mendeteksi intrusi sudah banyak
digunakan sebelumnya dan terbukti efektif. Penelitian yang
pernah dilakukan antara lain : Program komprehensif
pemetaan air tanah asin di Belanda pertengahan tahun [1].
Survey air tanah di sudan tengah dekat sungai nil [2], Deliniasi
intrusi air laut disemenanjung Lekki, Lagos, Nigeria [3] dan
masih banyak penelitian lain yang terus dikembangkan. Dalam
perencanaannya mendisain lintasan hal pertama yang akan
dilakuakan, agar lebih mudah dalam pengambilan datadan
survey lapangan. Selanjutnyadilakukan proses inter`polasi
untuk mendapatkan nilai resistitas yang digunakan untuk
mendapatkan pencintraan dibawah permukaan tanah. Hasil ini
akan dibandingkan dengan data pendukung, yang meliputi
data Total Dissolve Solid (TDS), Daya Hantar Listrik (DHL),
dan data bor. Untuk lebih jelasnya akan diterangkan pada bab
selanjutnya.
II. METODOLOGI
Penelitian ini dilakukan pada dua kelurahan yaitu Kelurahan
Sidoharjo dan kelurahan Ploso, Kedua kelurahan ini terletak di
Kecamatan Pacitan, Kabupaten Pacitan, Propinsi Jawa Timur.
Untuk mempercepat pekerjaan di lapangan dilakukan
pembuatan desain lintasan pada area penelitian. Desain
lintasan dapat dilihat pada Gambar 1 berupa garis berwarna
merah. Lintasan dibuat sebanyak 6 lintasan, 4 lintasan tegal
lurus terhadap bibir pantai, dan sisanya sejajar dengan
panjang pantai. Lintasan pertama berada pada desa Ploso
yang berdekatan dengan hulu sungai, sedangkan lintasan
2.3,5,6 berada pada pemungkian penduduk. Hasil dari
pengukuran pengujian sumur penduduk pada area studi dapat
dilihat pada gambar 1 yang ditunjukan berupa lingkaran
berwarna putih.
Gambar. 1. Desain awal Akuisisi data geolistrik 2-Dimensi dan penguran TDS
dan DHL
2
Tabel .1 Resistivitas dari Air dan Sediment Modifiet
Dalam melakukan akuisisi data geolistrik dan akuasisi data
pendukung diperlukan beberapa alat yaitu seperangkat alat
Geolistrik tahanan jenis Tigre campus, TDS & konduktivitas
meter, data sheet, Global Positioning System (GPS), Meteran,
alat Tulis dan kamera.
Metode geolistrik tahanan jenis merupakan salah satu
metoda geofisika yang memanfaatkan sifat tahanan jenis
batuan untuk menyelidiki keadaan dibawah permukaan
bumi [2]. Akuisisi data geolistrik tahanan jenis 2-dimensi yang
akan dilakukan menggunakan konfigurasi Wenner.
Konfigurasi ini membutuhkan 4 buah elektroda, 2 buah
elektroda (C1, C2) digunakan sebagai penginjeksi arus dan 2
elektroda (P1, P2) lainnya digunakan sebagai penerima
tegangan yang dihasilkan. Jarak antar elektroda ini dibuat
sama ( a ) dengan urutan C1, P1, P2 dan C2, untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2 Setelah pengukuran pada
posisi ini selesai semua elektroda di pindah sejauh a meter,
begitu seterusnya hingga elektroda P2 sampai pada akhir
lintasan. Pada penelitian jarak awal antar elektroda (a) yang
digunakan adalah 20 meter dengan jarak antar elektroda
maksimal 180 meter (9x20 meter). lintasan yang akan dilalui
elektroda sepanjang 600 meter sebanyak 6 lintasan yang
tersebar diarea penelitian.
Resistivity
( ohm m )
0.5 - 2.0
Sediment
Keterangan
Tanah dengan butiran
sedikit atau lempung
jenuh
Air laut atau air yang sangat
asin TDS berkisar 20000
mg/L
2.0 – 4.5
Butiran pasir atau
lempung jenuh
Air asin TDS 10000 mg/L
4.5 – 10.0
Tanah kepasiran atau
lempung berpasir
Air apayau keasinan TDS
berkisar 10000-1500 mg/L
10.0 – 15.0
Pasir, kerilik dan
terdapat lempung
Air payau TDS bekisar 5000 –
1500 mg/L
15.0 – 30.0
Pasir, kerikil, sedikit
lempung
Air tanah berkualiatas rendah
TDS 1500-700 mg/L
30.0 – 70.0
Pasir, kerikil, sangaat
sedikit lempung
Pasir, kerikil, tidak
berlempung
Pasir kasar, kerikil
tidak berlempung
Air tanah kualiatas menengah
TDS bekisar 100 mg/L
Air tanah kualitas bagus TDS
kecil
Air tanah kualitas sangat
bagus TDS sangat kecil
70.0 – 100.0
Lebih dari
100.0
Berdasarkan interpolasi menggunakan konfigurasi Wenner
dengan jarak spasi elektroda 20 m, diperoleh model inversi
suatu penampang resistivitas listrik dibawah permukaan tanah
pada setiap lintasan sebagai berikut :
•
LPC 1
Utara
Selatan
Gambar. 2. Skema perpindahan elektroda konfigurasi Wenner
Gambar . 3. Hasil Analisa RES2DIV Pada LPC 1
Pengolahan data reistivitas 2 dimensi ini menggambarkan
resistivitas bawah permukaan secara 2 dimensi yakni
perubahan resistivitas secara vertical dan horizontal
menggunakan metode winner. Perhitungan batas antara air
tawar dan air laut akan membandingkan prinsip Badon
Ghyben-Hersberg pada data sumur dengan pengolahan data.
Selain itu juga akan dibandingan dengan data pengeboran
yang dilakukan pada setiap lintasan.
Dari hasil pengolahan dan interpretasi data yang telah
dilakukan, lintasan 1 ini disusun oleh lapisan tanah sangat
sedikit lempung dan pasir dengan ukuran butir yang beraneka
ragam yang ditunjukkan dengan nilai resistivitas 0 – 69.2 Ωm
dan juga menunjukkan air tanah berkualitas rendah pada
lintasan tersebut.
• LPC 2
III. HASIL
A. Analisa Data Geolistrik
Resistivitas semu (apparent resistivity) dipengaruhi oleh
jenis batuan yang berada di bawah permukaan. Apabila
batuannya lebih berongga maka nilai resistivitasnya besar,
sedangkan apabila batuan lebih kompak maka nilai
resistivitasnya akan lebih kecil. Batuan yang lebih kompak
akan lebih mudah mengalirkan arus dari pada batuan yang
berongga, sehingga nilai resistivitas batuan yang kompak akan
lebih kecil. Menurut [3] yang akan di klasifikasikan pada tabel
1 berikut ini :
Selatan
Utara
Gambar .4. Hasil Analisa RES2DIV Pada LPC 2
Apabila dilihat dari gambar 4. lapisan yang paling atas
memiliki nilai resitivitas yang lebih tinggi dibandingkan di
bawahnya. Dapat diartikan bahwa lapisan yang paling atas
3
terdiri dari bahan yang apabila di injeksikan arus maka dia
akan lebih menghambat arus tersebut. Bahan tersebut adalah
pasir yang lebih keras dibandingkan dengan lempung yang
berada di lapisan di bawahnya. Pada lintasan ini terlihat bahwa
batas air tawar dan air berada pada kedalaman 12 – 40 meter
dibawah permukaan tanah yang ditunjukan dengan resistivitas
10 – 15 Ωm .
warga yang tersebar di area penelitian. Lokasi pengambilan
sampel dan hasil pengukuran sebaran Total Dissolve Solid
(TDS) dapat dilihat pada gambar 7.
• LPC 3
Gambar .7. Sebaran tingkat zat terlarut dalam air pada penelitian
Selatan
Gambar .5. Hasil Analisa RES2DIV Pada LPC 3
Utara
Pengambilan data LPC 3 ini dilakukan di Desa Sidoarjo,
dari hasil interpretasi terlihat pada gambar .5. menunjukkan
bahwa lapisan didominasi oleh air asin, yaitu pada kedalaman
13 – 80 meter dibawah permukaan tanah . Dan batas air tawar
dan air asin terletak pada kedalaman 13 – 40 sepanjang
lintasan. Warna biru muda menunjukkan bahwa lapisan
tersebut merupakan pencampuran antara air tawar dan air asin
yang menyebabkan air pada lapisan tersebut akan terasa
payau.
Untuk menentukan kategori air berdasarkan hasil
pengukuran TDS, maka digunakan acuan kategori TDS [4].
Berdasarkan [4] untuk akuifer tak tertekan daerah penelitian
termasuk dalam kategori air tawar dan tidak ditemukan adanya
intrusi air laut. Hal ini ditunjukkan dengan hasil pengukuran
TDS daerah penelitian kurang dari 1000 ppm.
Hasil dari pengambilan data ini disajikan dalam gambar
berupa kontur sebaran nilai seperti pada Gambar.8. Nilai
konduktivitas air yang didapatkan dari hasil pengukuran
berkisar antara 100 – 900 µS/cm atau 0.01 – 0.09 S/m.
• LPC 4
Selatan
Utara
Gambar .6. Hasil Analisa RES2DIV Pada LPC 4
Hasil intrepertasi pada lintasan 4 (LPC 4) ini sedikit
berbeda dengan lintasan yang lain, perbedaan ini terlihat
bahwa batas antara air tawar dan asin (breckish water) berada
pada kedalaman 50 – 60 meter dibawah permukaan tanah . Hal
tersebut didukung dengan keadaan geologinya (material
bawah permukaan) yang kebanyakan berupa pasir dan juga
lintasan ini dekat dengan sungai yang mengakibatkan
pengaruh dari intrusi air laut tidak terlalu besar.
B. Sebaran Total Dissolve Solid (TDS) dan Nilai Daya
Hantar Listrik Air (DHL)
Data Sebaran Total Dissolve Solid (TDS) dan Nilai Daya
Hantar Listrik Air (DHL) daerah penelitian didapatkan dengan
cara melakukan pengukuran kedalaman muka air pada sumur
Gambar .8 Sebaran nilai DHL pada Area Penelitian
Klasifikasi jenis air berdasarkan nilai daya hantar
Listriknya dapat dilihat pada [5]. Sama seperti halnya nilai
TDS yang didapat, sebaran nilai Daya Hantar Listrik air di
area penelitian tidak menunjukkan adanya intrusi air laut
karena nilai DHL nya masih dibawah 1500 µS/cm yang
merupakan air tawar.
IV. DIKUSI
Lebih dari beberapa abad lalu [6] secara mandiri
menemukan bahwa air laut muncul di bawah tanah, tidak di
permukaan laut seperti yang di harapkan untuk tubuh air yang
statis. Tetapi pada kedalaman di bawah permukaan air laut
sekitar empat puluh kali head air tawar tersebut di atas
4
permukaan laut. Hubungan ini, yang dikenal sebagai
hubungan Ghyben-Herzberg yang telah secara luas digunakan.
Berdasarkan kedalaman dan panjang pada setiap lintasan
di Pantai Teleng Ria, maka didapat grafik sebagai berikut :
• LPC 1
S/F Interface
Gambar 9. Ineterface air laut air tawar
Gambar .12. Posisi S/F interface pada LPC 1
𝜉=𝜌
𝜌𝑓
𝑠 −𝜌𝑓
ℎ𝑓 ≈ 40ℎ𝑓
(2.1)
Dengan bantuan software Sigmaplot 11.0, maka untuk
LPC ini diperoleh luasan sebesar 9770.6424m2 , sedangkan
volumenya adalah 9770.6424m2x 1 m lebar = 9770.6424m3.
Denganh metode yang sama untuk lintasan 3 dan 4 didapatkan
volume sebesar 12139.29 m3 dan 15706.679 m3.
Panjang Lintasan mencapai 3,5 Km dan lebar yang kita
ambil sesuai dengan lintasan yaitu 600 m. Untuk mengetahui
volumenya maka akan dihutung rata-rata dari setipa lintasan
yaitu :
10622.62 + 12139.29 + 15706.679
= 38468,589 / 3
= 12822.863 m2
= 12.822863*3.5
= 44.88 km3
Jadi volume air tanah yang masih tersedia di Teluk Pacitan
sebesar 44.88 km3
Gambar .10. Perkiraan Posisi muka air laut pada LPC 2
V. KESIMPULAN
Berdasarkan dari hasil pengolahan data resistivitas 2
demensi dan membandingakan dengan prediksi posisi
interface menggunakan persamaan Ghyben herzberg pada
setiap lintasan, maka diperoleh rata-rata batas air laut dan air
tawar pada kedalaman -20 m dari permukaan tanah. Dan
diperoleh perkiraan volume di sepanjang daerah peneitian
yang mencapai 3,5 Km yaitu sebesar 45 km3.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
[2]
[3]
Gambar .11. Prediksi posisi Interface menggunakan persamaan Ghybenherzberg pada LPC 2
Dari gambar .10. menjelaskakan bahwa dengan menggunakan
persamaan 2.1 maka akan diketahui perkiraan air tawar dan
air asin didaerah peneitian. Dari hasil tersebut dibandingkan
dengan pengekuran data resistivitas, hasilnya tidak begitu
sama dengan perkiraan yang ada dalam persamaan Ghybenherzberg hal ini disebabkan karena hasil pengukuran lapangan
dipengaruhi oleh jenis sediment yng ada didalam tanah dan
keadaan hidro dinamis antara sea water dan fres water.
[4]
[5]
[6]
Jhon M. Reynolds. An Introduction to Applied and Environmental
Geophysics. Jhon Wiley & Sons. England.(1988)
Telford, W.M. Applied
Geophysics. Second
Edition,
Cambridge, Cambridge University Press.(1990)
Adepelumi A.A. Delineation of Saltwater intrusion into the
freshwater aquifer of Lekki Peninsula, Lagos, Nigeria. Arab
Water Forum.(2008)
Soni, A.K. Ground Water Vis-A-Vis Sea Water Intrusion Analysis
for a Part of Limestone Tract of Gujarat Coast India. Central
Institute of Mining and Fuel Research. Nagpur. India. (2010)
Sihwanto, Satrio. Metode Penentuan Keasinan Air Tanah (Studi
Kasus Daerah Dataran Pantai Dumai, Riau).
Makalah.
Pertemuan
Ilmiah Tahunan XIX. Ikatan Ahli Geologi
Indonesia. Bandung.(1990)
Badon, Ghyben, W. Nota in Verband Met de
Voogenomen
Putboring nabij Amsterdam ( Note on The Probable Results or
Well
Drilling Near Amsterdam), Thijdschrift Van Het
Koninkljk Intituut
vav Ingebieurs,.The Haque. 8-12.(1988)