Aplikasi Metode Geolistrik untuk Menentukan Model

PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014
Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa
Makassar, 13 September 2014
Aplikasi Metode Geolistrik untuk Menentukan Model Penyebaran Air Tanah Daerah Distrik
Jayapura Selatan, Kota Jayapura
Virman1)
1)
Jurusan Mipa, Program Studi Pendidikan Fisika Uncen
[email protected]
Sumber daya air tanah bersifat dapat diperbaharui secara
alami, karena air tanah merupakan bagian yang tak
terpisahkan dari siklus hidrologi di bumi, yang ditemukan
pada formasi geologi tembus air (reservoir). Reservoir
adalah sebuah tendon air alami yang sangat tergantung
antara lain kecuraman lereng, kondisi material permukaan
tanah, jenis serta banyaknya vegetasi dan curah hujan. Air
tanah di dalam tanah terdapat pada material lepas seperti
pasir, kerikil, campuran pasir dan kerikil. Menururt Hadian
(2006) porositas batuan pasir berkisar kurang 5 % dan
paling tinggi 30 %, dan bentuknya dipengaruhi oleh ukuran
butir, bentuk butir dan tempat terbentuknya sedimen. Batu
pasir terbentuk dari material yang berukuran pasir yang
diameternya mencapai 0.006-2 mm, merupakan sedimen
lepas dari hasil rombakan batuan beku, sedimen dan
metamorf. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan
model penyebaran air tanah daerah Distrik Abepura dan
Distrik Jayapura Selatan.
Sari
Ketersediaan air dari waktu ke waktu relatif tetap karena
mengikuti daur hidrologi, walaupun demikian ketersediaan
air dirasakan semakin terbatas. Hal ini antara lain
disebabkan oleh meningkatnya jumlah penduduk dan
pembangunan ekonomi. Kota Jayapura salah satu kota yang
mengalami perkembangan ekonomi dan jumlah penduduk
yang pesat. Dalam rangka mencapai pembangunan yang
berkelanjutan, maka yang perlu dipahami adalah
bagaimana memenuhi kebutuhan air secara memadai untuk
penduduk dan pembangunan. PDAM yang selama ini
diusahakan oleh pemerintah untuk mensuplai air bersih
merasa kewalahan akibat permintaan yang terus bertambah.
Agar kebutuhan akan air bersih baik kualitas maupun
kuantitas terpenuhi maka diperlukan sumber air bersih lain
berupa air tanah. Sumber daya air tanah bawah permukaan
keberadaannya
tidak
merata
sehingga
untuk
pemanfaatannya harus dilakukan pemboran. Kegiatan
pemboran air tanah termasuk mahal sehingga untuk efektif
dan efesien maka sebaiknya dilakukan pengukuran
pendahuluan yaitu geolistrik. Pemanfaatan metode
geolisitrik telah dilakukan untuk menentukan model
penyebaran air tanah di daerah Distrik Abepura dan Distrik
Jayapura Selatan. Berdasarkan hasil pengukuran diketahui
potensi air tanah di bagian utara daerah penyelidikan
(Entrop, skyland, walikota dan Vihara) berada pada
kedalaman > 70 m (air tanah dalam) dengan tahanan jenis
antara 10.1 ohm m hingga 28.3 ohm m. Sedangkan bagian
selatan daerah penelitian (Aspol Abepura, Tanah Hitam dan
Otonom) berada pada kedalaman > 50 m dengan tahanan
jenis 2.16 ohm m - 19 ohm m.
Dalam hal pencarian reservoir air dapat dilakukan suatu
studi awal dengan penentuan lapisan batuan yang
mengandung air dalam jumlah jenuh. Metode yang banyak
digunakan dalam penentuan lapisan batuan diantaranya
adalah metode geolistrik tahanan jenis. Metode ini
merupakan salah satu dari metode geofisika memeiliki
kelebihan diantaranya lebih murah, cepat dan akurasi yang
baik. Dalam metode geolistrik arus listrik diinjeksikan
melalui elektroda AB. Arus listrik akan mengalir di bawah
permukaan bumi melalui lapisan-lapisan batuan yang
memiliki tahanan jenis yang berbeda-beda. Sepasang
elektroda tegangan MN yang dibentangkan pada jarak
tertentu akan mengukur besar tegangan listrik dipermukaan
bumi. Dengan mengetahui nilai tegangan dan arus listrik
maka nilai tahanan jenis perlapisan batuan bawah
permukaan dapat diprediksi. Hubungan antara tahanan jenis
material (ρ), potensial (△V) dan arus (I) adalah sebagai
berikut (Telford, 1990) :
Kata kunci: Air Tanah, Pemboran, Tahanan Jenis
Pendahuluan
………………………….……………….(1)
Lebih dari tujuh puluh lima persen bagian dari bumi
dilingkupi oleh air. Daratan yang menempati seperempat
bagian juga tidak terpisah dari perairan-perairan di
dalamnya, oleh karena itu air memegang peranan yang
sangat penting bagi kehidupan di muka bumi ini.
Dimana ρ adalah tahanan jenis (ohm m), △V = beda
potensial (volt) dan I=arus listrik (mA) dan K= factor
geometri yang bersarnya tergantung susunan elektroda.
1
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014
Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa
Makassar, 13 September 2014
Persamaan (1) ini merupakan rumus dasar untuk
menghitung tahanan jenis semu batuan. Jika medium
homogen maka persamaan diatas memberikan harga
tahanan jenis yang sebenarnya.
DC (tegangan tinggi) menggunakan 2 buah elektroda arus
yaitu A dan B yang ditancapkan ke dalam tanah dengan
jarak tertentu. Semakin panjang jarak elektroda AB akan
menyebabkan aliran arus listrik bisa menembus lapisan
batuan lebih dalam. Dengan adanya aliran arus lirtrik
tesebut maka akan menimbulkan tegangan listrik di dalam
tanah, yang besarnya dapat diukur melalui 2 buah elektroda
tegangan M dan N yang jaraknya lebih pendek dari jarak
elektroda AB.
Faktor-faktor yang mempengaruhi tahanan jenis
Struktur bawah permukaan kemungkinan merupakan
lapisan-lapisan dengan tahanan jenis berbeda-beda. Banyak
factor yang mempengaruhi tahanan jenis ini, antara lain
(Kenneth, 1994):


Bila posisi jarak elektroda AB di ubah menjadi lebih besar
maka tegangan listrik yang terjadi pada elektroda MN ikut
berubah sesuai dengan informasi jenis batuan yang ikut
terinjeksi arus listrik pada kedalaman yang lebih besar.
Dengan asumsi bahwa kedalaman lapisan batuan yang bisa
ditembus oleh arus listrik ini sama dengan separuh dari
jarak AB yang biasa disebut AB/2 maka diperkirakan
pengaruh dari injeksi aliran arus listrik ini berbentuk
setengah bola dengan jari-jari AB/2 (Keller, 1977).
Kandungan air, medium yang mengandung air,
tahanan jenis semakin kecil.
Porositas, yaitu perbandingan antara volume
rongga (pori-pori) terhadap volume batuanitu
sendiri. Volume pori-pori batuan yang besar akan
memberikan kandungan cairan yang lebih banyak
sehingga harga tahanan jenisnyapun akan
semakin kecil.
Prosedur pengambilan data mengikuti langkah-langkah
sebagai berikut:
Sehubungan dengan hal tersebut, terdapat suatu
rumusan empiris yang disebut Hukum Archie,
sebagai berikut:
1.
……………………………..(2)
Dimana ρ’ =tahanan jenis batuan yang berisi
cairan (ohm m), a dan m = konstanta (0.5 < a <
2.5 ; 1.3 < m < 2.5),
tahanan jenis air
(ohm m),
2.
= porositas, n = 2 dan S= bagian dari
pori-pori batuan yang berisi fluida.

3.
Suhu, tahanan jenis batuan berbanding terbalik
dengan suhu. Hubungan suhu dengan tahanan
jenis ditunjukkan oleh persamaan berikut:
Dari hasil pengukuran diperoleh data-data berupa arus listri
(I), beda potensial (V) dan factor geometri (K). Data-data
yang terkumpul tersebut kemudian diolah menggunakan
persamaan (1) untuk mendapatkan tahanan jenis semu.
Untuk mendapatkan tahanan jenis sebenarnya dalam
penelitian ini digunakan program IPI2win. Dari hasil
pengolahan data dengan IPI2win pada setiap titik amat
akan diperoleh informasi tentang jumlah perlapisan, harga
tahanan jenis sebenarnya dan ketebalan tiap lapisan. Dari
harga tahanan jenis dan ketebalan tiap lapisan direfer pada
hasil yang pernah dilakukan atau dicocokkan dengan harga
tahanan jenis batuan untuk selanjutnya diintepretasi secara
geologi. Hasil intepretasi semua titik amat kumudian dibuat
penampang kedalaman air bawah permukaan, sehingga
diperoleh gambaran kondisi lapisan air bawah permukaan
di daerah penelitian.
…………………………..(3)
Dimana
Survei pendahuluan, dimaksudkan untuk melihat
daerah survei sebagai bahan masukan dalam
menentukan titik-titik pengamatan dan arah
bentangan. Pertimbangan yang dipakai adalah
kondisi geologi, kondisi medan dan kenampakan
lainnya.
Pengambilan data dilakukan setelah titik amat
ditentukan. Adapun kegiatan yang dilakukan
meliputi menyusun rangkaian elekktroda,
mencatat arus listrik (I) dan beda potensial (V).
Pengecekan data di lapangan dimaksudkan untuk
mengetahui sesegera mungkin bila ada kesalahan.
tahanan jenis fluida (ohm m), k =
konstanta, bergantung konsentrasi elekstrolit
dalam fluida dan t = suhu.
Metodologi
Penelitian dengan geolistrik untuk menentukan model
penyebaran air tanah ini dilakukan di Distrik Abepuran dan
Distrik Jayapura Selatan. Lintasan pengukuran ditentukan
berdasarkan kondisi alam daerah sekitar lokasi penelitian,
lokasi atau titik pengukuran dapat dilihat pada Lampiran 1.
Pengukuran geolistrik tahanan jenis di daerah
menggunakan konfigurasi Schlumberger. Injeksi arus listrik
2
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014
Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa
Makassar, 13 September 2014
stratigrafi perselingan klastika halus dan kasar berupa batu
lempung, batu pasir, batu pasir tufaan, breksi, konglomerat,
dan batu lempung pasiran. Apabila tahanan jenis
dikorelasikan dengan data bor, maka akifer terdapat pada
lapisan lima dengan tahanan jenis 19 ohm m. Lapisan ini
berada pada kedalaman diatas 50 m dari permukaan, jenis
akuifer dalam. Lapisan di atasnya yaitu lapisan 3 dan
lapisan 4 merupakan lapisan yang memiliki tahanan jenis
antara 309 ohm m hingga 562 ohm m, merupakan lapisan
impermeable yang berfungsi sebagai penahan air tanah agar
tidak naik ke lapisan diatasnya.
Pembahasan
Sebaran titik pengukuran geolistrik diusahakan dapat
mewakili daerah survei, sehingga informasi yang diperoleh
dapat memberikan deskripsi yang lengkap tentang daerah
survei. Dari penelitian di Distrik Abepura dan Distrik
Jayapura Selatan telah dilakukan pengukuran sebanyak 10
titik sounding, yang dapat di lihat pada Lampiran 1.
Data sounding tersebut diolah menggunakan software
IPI2win yang hasilnya berupa perlapisan batuan, tahanan
jenis, ketebalan dan kedalaman. Hasil pengolahan data
dengan program IPI2win tersebut dapat digunakan sebagai
bahan acuan untuk membuat model penampang dua
dimensi menggunakan surfer versi 11, hasilnya seperti pada
Lampiran 2. Model penampang terhadap 10 titik sounding
kemudian dikorelasi dengan menarik setiap batas nilai
tahanan jenis yang sama. Untuk keperluan analisis terhadap
keberadaan air tanah dalam penelitian ini dilakukan
pembahasan dengan membagi dua yaitu dibagian selatan
adalah Distrik Abepura dan sebelah utara distrik Jayapura
Selatan.
Untuk titik sounding D (Otonom) berada pada ketinggian
20 m diatas permukaan laut termasuk daerah datar, air
tanah terkumpul dalam endapan alluvium yang menutupi
bagian yang bertopografi rendah. Hasil pengukuran
geolistrik diperoleh sebanyak 5 lapisan, lapisan 1 memiliki
ketebalan 0.75 m dengan tahanan jenis 9.5 ohm m dan
lapisan di bawahnya tahanan jenisnya 165 ohm m dengan
ketebalan 1.19 m. Otonom adalah daerah yang awalnya
hutan sagu (termasuk rawa) yang sekarang sudah banyak
dijumpai bangunan perumahan maupur kantor. Lapisan 1
dan 2 termasuk tanah timbunan dengan total kedalamannya
1.75 m. Lapisan di bawahnya (lapisan 3 dan 4) tahanan
jenisnya cukup kecil yaitu 2.16 hingga 35.2 ohm m, ini
menggambarkan bahwa pada lapisan 3 dan 4 terdapat air
tanah dangkal yang kualitasnya berbeda. Diperkirakan air
pada lapisan 3 bersifat payau sehingga konduktif, ini
dipengaruhi oleh larutnya berbagai tumbuhan seperti pohon
sagu, berbagai jenis rumput, dan lain-lain.
Analisis terhadap data hasil pengukuran dilakukan dengan
mengkorelasikan besarnya harga tahanan jenis dengan
harga tahanan jenis batuan uji laboratorium dalam tabel
tahanan jenis batuan serta data geologi (data bor, singkapan
dan sumur penduduk). Hasil korelasi tersebut akan
diperoleh informasi litologi batuan yang ada di bawah
permukaan, yang dapat menentukan ada dan tidaknya
lapisan akifer air tanah.
Distrik Jayapura Selatan
Penampang terhadap 10 titik sounding (Lampiran 2)
menggambarkan
adanya
perlapisan
tanah/batuan
berdasarkan nilai tahanan jenis sebenarnya. Intepretasi
litologi dari penampang dua dimensi terhadap 10 titik
pengukuran dapat dikelompokkan ke dalam tiga kelompok
tahanan jenis yaitu:
1.
2.
3.
Lapisan paling atas (lapisan 1) umumnya ditutupi oleh
soil/tanah mempunyai tahanan jenis 0-50 ohm m mencapai
tebal antara 0.75 m – 2 m (Entrop). Kondisi ini berbeda
dengan dua titik pengukuran di Skyland, dan Vihara, yang
nilai tahanan jenisnya masing-masing 224 ohm m dan 334
ohm m. Nilai tahanan jenis yang relatif besar ini akibat
telah dilakukan pengerasan yaitu pembuatan jalan untuk
kegiatan bongkar muat mobil proyek.
Kelompok tahanan jenis rendah <10 ohm m.
Lapisan ini diperkirakan merupakan akifer air
tanah
Kelompok tahanan jenis sedang antara 11-100
ohm m yang diperkirakan berasosiasi dengan
batuan sedimen, dan
Kelompok tahanan jenis tinggi 100-1000 ohm m
atau lebih besar dari 1000 ohm m.
Sedangkan lapisan di bawahnya dengan nilai tahanan jenis
175 ohm m hingga 3001 ohm m diperkirakan merupakan
lapisan batu pasir yang diharapkan berfungsi sebagai
lapisan impermeable sehingga pada lapisan ini diharapkan
dapat berfungsi untuk menahan air tanah agar tidak turun
ke lapisan bawahnya.
Distrik Abepura
Potensi akumulasi akuifer terdapat di lapisan 4 dengan
tahanan jenis 10.1 ohm m hingga 28.3 ohm m, karena pada
titik ini (Vihara dan Skyland) diperkirakan terdapat tendon
air pada kedalaman sekitar 40 m. Sedangkan untuk titik
Data geologi (pemboran) yang dilakukan pada titik
pengukuran C (Aspol Abepura) mempunyai ketinggian 35
diatas permukaan laut (Lampiran 1) menunjukkan urutan
3
PROSIDING SEMINAR NASIONAL GEOFISIKA 2014
Optimalisasi Sains dan Aplikasinya Dalam Peningkatan Daya Saing Bangsa
Makassar, 13 September 2014
pengukuran Entrop potensi air tanah dalam berada pada
lapisan 5, di atas lapisan ini (lapisan 4) tahanan jenisnya
berkisar antara 562 ohm m hingga 3679 ohm m. Lapisan ini
berfungsi sebagai lapisan impermeable yang menahan agar
air tanah tidak merember ke lapisan atas.
Lampiran 1
Kesimpulan
Secara garis besar, berdasarkan informasi tentang kondisi
geologi dan data geolistrik, maka dapat disimpulkan:
Model penyebaran air tanah daerah penelitian berdasarkan
Lampiran 2 memberikan gambaran bahwa akifer di sebelah
selatan (Distrik Abepura) berada pada kedalaman diatas 50
m (air tanah dalam), menyebar kearah timur (Tanah
Hitam). Kedua titik pengukuran ini berada persis dibatas
ketinggian kearah selatan Distrik Abepura-Kabupaten
Keerom. Air tanah dalam yang dijumpai pada titik
sounding C bersumber dari daerah tangkapan yang berada
pada ketinggian 200 m dengan vegetasi yang cukup lebat.
Air tanah di Daerah Otonom (D) berada pada kedalaman
16-20 meter (air tanah dangkal), air tanah bersifat payau
akibat pembusukan dari vegetasi seperti berbagai rumput
dan pohon sagu. Untuk daerah selatan daerah penelitian
(Distrik Jayapura Selatan) berdasarkan data geolistrik
maka air tanah dalam menyebar mulai pada kedalaman
>41 m (Skyland), 80 m (Entrop) dan 40 m (Vihara).
Lampiran 2
Daftar Pustaka
Dwi Hadian M. S., Mardiana U., dan Abdulrahman O.,
2006. Sebaran akuifer dan pola aliran air tanah di
Kecamatan Batuceper dan Kecamatan Benda Kota
Tangerang. Jurnal Geologi Indonesia.
Telford, W. M., Geldart, L. P., dan Sherif, R. E., 1990.
Applied Geophysics, Cambridge University Press,
New York.
Keller, G.V., 1977. Electrical
prospecting. Pergamon Press.
method
geophisical
Kenneth, P., 1994. Sediment transfort and depositional
processes. Blacwell Scientific Publications.
Yatini. 2007. Penerapan metode geolistrik sounding untuk
mengatasi persoalan air bersih di Kabupaten Bantul,
Daerah Istimewa Yogjakarta. Jurnal Riset Daerah.
4