RESISTIVITY BASED AKUIFIER IDENTIFICATION USING SCHLUMBERGER CONFIGURATION GEOELECTRIC METHOD IN KALIREJO VILLAGE OF KALIPARE SUBDISTRICT OF MALANG DISTRICT Muhammad Ghufron, Daeng Achmad Suaidi,S.Si, M.Kom, Burhan Indriawan. S.Si, M.Si. Jurusan FMIPA Universitas Negeri Malang Email :
[email protected] ABSTRACT One of the basic necessities of everyday life, living things in the world that must always be met is water. Water has a major role to sustain the body's metabolism in a human beings life is no exception. In the village Kalirejo Kalipare District of Malang are very deficient soil water, people there had done drilling but little water and seeping everywhere in because in a layer of water below the surface of the soil contains gravel and sand. So that the discharge of water from springs and strems have the needs of the community, lithology in this area is dominated by the rock of marble and other rocks are hard and dry local conditions, so the business of extracting ground water is difficult. This research aims to know the value of resistivity of rocks and subsurface structure. Of the rock resistivity value and subsurface structure, it will be know the presence of groundwater in the study research area. The method used in this research is Schlumberger configuration geoelectric method. Process of data retrieval is determine the points and the current electrode potential. Then, drain voltage and injecting currents. After that, moving the electrode potential with specified spacing and produce the resistivity values. The result of this research is the value of resistivity. Retrieval of data in reference point (well data as reference) in the depth interval 11,059 meters of the equifer layer wells intervals obtained resistivity values of 81-100 Ωm. ( this is in accordance with well data). In the track 1 depth of 46,4 to 59,9 meters resistivity value of each layer for the geoelectrict expected point data obtained that groundwater is at a resistivity value 75 to 100 Ωm. (in accordance of well data). On track 2 is obtained that the groundwater found at depth of 129 meters in below the surface with a value of 81.1-100 Ωm resistivity. It is indicated that the value of resistivity is the lowest resistivity value of others contained groundwater. (in accordance of well data). On track 3 of each layer for the geoelectrict expected point data obtained that groundwater found at depth of 167 meters in below the surface with a value of 79.4-100 Ωm. It is as shown by the resistivity existing and in accordance with data well in attachment. On track 4 of each layer for the geoelectrict expected point data obtained that groundwater found at depth of 63.1-79.4 meters in below the surface with a value of 79.4-100 Ωm. It is as shown by the resistivity existing and in accordance with data well in attachment. Keywords: geoelectric resistivity, Schlumberger method, groundwater, IPI2 Win
PENDAHULUAN Dalam kehidupannya, manusia memerlukan air untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Air dan manusia adalah dua elemen yang tidak bisa dipisahkan, karena air merupakan kebutuhan pokok bagi manusia. Sebagian besar pemenuhan akan air tersebut, biasanya didapat dari dalam tanah. Kandungan air bumi sangat melimpah, jumlah seluruhnya mencapai sekitar 1.400.000.000 km3, terdiri dari 97 % air laut (air asin) yang sangat dimanfaatkan dalam kehidupan manusia. Hanya 3 % sisanya berupa air tawar, yang meliputi 2% berupa gunung-gunung es di kedua kutub bumi.
Sekitarnya 0,75% merupakan air tawar yang mendukung kehidupan makhluk hidup di darat, di danau, di sungai dan di dalam tanah (Sultan,2009). Seiring dengan perkembangan peradaban manusia, kebutuhan air sebagai kebutuhan primer semakin meningkat, baik untuk kebutuhan seharihari, memanfatkan untuk pertanian, perternakan dan industri. Di daerah desa Kalirejo Kecamatan kalipare Kabupaten malang. Debit air dari sumber mata air dan sungai sudah tidak dapat mencukupi kebutuhan masyarakat, litologi di daerah ini didominasi oleh batuan marmer dan batuan-batuan
1
lainnya yang keras serta kondisi daerah yang kering, sehingga usaha eksplorasi air tanah sulit dilakukan. Sifat batuan di daerah tersebut bersifat semiporus sampai padu, Sehingga keberadaan air tanah tidak merata dan pada umumnya dalam. Kondisi air tanah yang semacam ini menjadikan masyarakat di desa kalirejo mengandalkan air hujan dan sumber air yang jauh dari pemukiman dengan debit air kecil terutama diwaktu musim kemarau. Dengan intensitas hujan yang rendah dan musim basah yang pendek, menjadikan daerah ini sangat kering. Salah satu usaha untuk mendapatkan sumber air tanah adalah menggunakan metode geolistrik. Metode geolitrik ini, arus listrik diinjekcsikan ke dalam tanah melalui dua titik elektroda arus kemudian beda potensial diukur pada elektroda potensial pada titik tertentu pada permukaan tanah. Resistivitas batuan merupakan fungsi dari konfiguransi geolistrik dari elektroda dan parameter listrik di tanah. Tahanan listrik dari lapisan berbeda-beda dari jenis batuan, derajat kepadatan, dan kodisi kelembaban tanah.(santoso 2002). Santoso,Djoko.2002. pengantar teknik geolistrik.Bandung:penerbit ITB. Dalam penelitian ini, digunakan metode geolistrik konfigurasi schlumberger untuk menggambarkan penyebaran tahanan jenis bawah permukaan dengan mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dengan cara mendeteksinya di permukaan. Perbedaan tahanan jenis di lapangan itulah yang menggambarkan beragamnya lapisan batuan yang ada. Data hasil selanjutnya di olah dengan software IPI2 Win untuk kedalaman dan ketebalan lapisan air tanah.
3. Empat rol kabel masing-masing 200 meter Digunakan untuk mengalirkan arus dan tegangan yang nantinya akan disambungkan dengan Elektroda arus dan elektroda potensial 4. Empat buah elektroda logam Digunakan untuk mengalirkan atau menginjeksikan arus ke dalam medium (tanah) yang akan diukur. Elektroda arus yang digunakan di lapangan yaitu berupa besi dengan panjang sekitar 35 cm. Elektroda ditanam hingga kira-kira mencapai kedalaman 20 cm yang ujung elektroda dihubungkan dengan rangkaian, jarak antara elektroda tergantung dari konfigurasi yang digunakan 5. Empat buah palu Digunakan untuk memasukan elektroda ke dalam tanah. Pelaksanaan Penelitian Untuk mendapatkan data yang baik dan mewakili data dari daerah penelitian, maka dalam pengumpulan data akan dilakukan dengan langkahlangkah sebagai berikut : 1. Orientasi lapangan, yaitu dilakukan untuk menentukan letak titik-titik yang akan diukur dalam hubungannya dengan situasi dan kondisi medan daerah penelitian. Dalam penentuan lokasi penelitian juga perlu diperhatikan beberapa hal antara lain, di antara bentangan elektroda tidak boleh sejajar dengan jalur listrik PLN, pipa air logam dalam tanah dan sungai, tetapi harus melintang atau memotong tegak lurus. Hal ini dimaksudkan agar arusnya tidak mengalir melalui medium konduksi tersebut. 2. Dengan menggunakan dua buah alat ukur (meteran) kita menentukan panjang lintasan yang akan diukur serta letak titik-titik setiap elektroda baik elektroda arus C1 dan C2 maupun elektroda potensial P1 dan P2. 3. Selanjutnya alat dirangkai seperti pada gambar di bawah ini.
METODE EKSPERIMEN Prosedur yang dilakukan pertama kali adalah survey lapangan di daerah penelitian desa Kalirejo kecamatan Kalipare kabupaten Malang. Kemudian mengukur panjang lintasan di daerah tersebut dan penentuan tiap-tiap lintasan sepanjang 200 meter dan spasi 5 meter untuk pengukuran area geolistrik. Setelah survey tempat tesebut di ketahui sumber mata air untuk sebagai acuan yang ada di daerah tersebut maka membuat surat perizinan penelitian pada kepala desa khususnya pada kepala desa Kalirejo. Setalah mendapatkan balasan baru kemudian dilakukan penelitian Peralatan Penelitian Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Alat Geolistrik (OYO) yang merupakan peralatan yang utama digunakan dalam pengukuran geolistrik. 2. Dua rol alat ukur panjang (meteran)masing-masing 200 meterDigunakan untuk mengukur jarak spasi elektroda arus C1 dan C2 elektroda potensial P1 dan P2
Gambar 1.SkemaSusunanPeralatan GeolistrikMetodeTahananJenisKonfigurasi schlumberger
Susunan Elektroda Konfigurasi Schlumberger 4. Elektroda potensial yaitu P1 dan P2ditancapkan dengan jarak 1 meter dengan pusat (jarak antara P1-P2 adalah 2 meter). Untuk memperoleh data yang cukup baik letak elektroda C1 dan C2
2
harus memenuhi b/a=1/3. Dari itulah letak elektroda C1 dan C2 dalam penelitian ini yaitu berjarak 4 meter dari pusat atau berjarak 3 meter dari P1 atau P2. 5. Kemudian tegangan dialirkan dengan arus yang dibuat tetap yaitu 20 miliampere. Setelah itu tegangan diinjeksikan dengan cara menembakkan arus. 6. Setelah arus dialirkan maka akan timbul nilai beda potensial (milivolt) pada voltmeter dan dicatat pada tabel yang telah disediakan beserta jarak elektroda arus C1 dan C2, jarak elektroda potensial P1 dan P2. 7. Pengukuran dilakukan secara berulang-ulang dengan memindahkan letak elektroda potensial P1 dan P2 dengan spasi yang kita inginkan (dalam penelitian ini spasi elektroda arus C1 dan C2 adalah 1 meter). Pengukuran dilakukan sampai nilai beda potensial yang diukur mulai tidak terbaca atau keluarannya sangat kecil. Letak elekroda arus berada dalam satu garis. 8. Untuk memperoleh jarak kedalaman yang cukup dalam pada daerah yang kita teliti elektroda potensial P1 dan P2 harus dipindahkan atau digeser sejauh 1 meter. Setelah itu elektroda arus C1 dan C2 ditancapkan dengan jarak yang sama seperti pada pengambilan data yang pertama. Kemudian data diambil sama seperti pada butir (5) sampai (7). Banyaknya perpindahan elektroda potensial P1 dan P2 tergantung dari besarnya kedalaman yang kita inginkan dan sepanjang nilai beda potensial masih memungkinkan dapat dilihat perubahannnya. Berikut adalah gambar set alat geolistrik yang terdiri dari : - AlatGeolistrik Oyo type McOhm-El - Accu - Meteran - KabelRol - PenjepitBuaya - LogamElektroda - Palu - GPS (Global Positioning System) - AlatTulis
Tabel 4.2Data Metode Schlumberger pada Data Sumur 01 Berikut adalah kerangka rancangan penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Data 1. Dari data pengukuran dan perhitungan pada tabel kemudian diinterpretasikan menggunakan Software IPI2 Win sehingga dapat dilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan yang diteliti dengan nilai resistivitas yang diperoleh. Langkah-langkah menjalankan software IPI 2 Win sebagai berikut: Menjalankan Software IPI2 Win Me-klik make new VES point Memilih jenis konfigurasi yang digunakan kemudian memasukkan data AB/2 dan ρ. Mengklik OK (tampil data kedalaman dengan resistivitasnya) Membuka software IPI2Win untuk lintasan yang kedua Mengulangi langkah pada poin 2 sampai 4 Mengklik Add new data Mengklik OK (muncul kontur lapisan IPI2Win) 2. Hasil Interpretasi Data Menggunakan software IPI2Win.
Gambar 2. Set AlatGeolistrik
3
terhadap lapisan akuifer sumur diperoleh interval nilai resistivitas sebesar 81-100 Ωm. Hal ini sesuai dengan data sumur.
Dalam hasil interpretasi yang menggunakan software IPI2 Win. Hasil analisa untuk mendapatkan nilai resistivitas pada setiap titik disajikan pada gambar berikut : Pengambilan Data di Titik Pertama (Data Sumur sebagai acuan) Hasil analisa untuk mendapatkan nilai resistivitas pada titik acuan disajikan pada gambar berikut: Penelitian geolistrik untuk menentukan sumber air tanah ini menggunakan 5 titik, Dari masing-masing titik duga, dicari informasi sampai kedalaman maksimum sesuai dengan lintasan yang telah tersedia. Untuk data sumur sebagai acuan Kedalaman akuifernya berkisar 11.059 m sampai permukaan bawah tanah.
Ket : Garis biru : model parameter Garis merah : kalkulasi data. Hasil analisa untuk mendapatkan nilai resistivitas pada titik 1 disajikan pada gambar berikut: Tabel 4.2. Jumlah lapisan, Ketebalan, Kedalaman dan nilai resistivitas pada titik acuan Data Sumur dengan Ralat 1.71%
Gambar 4.1 Ploting skala DS 01 Schlumberger
Ket :
Garis biru : model parameter Garis merah : kalkulasi data. Tabel 4.1. Jumlah lapisan, Ketebalan, Kedalaman dan nilai resistivitas pada titik acuan Data Sumur dengan Ralat 19.7%
Hal ini juga dibuktikan pada gambar yang dihasilkan software IPI 2 Win sebagai berikut:
Ini adalah gambar yang dihasilkan software IPI 2 Win sebagai berikut:
Gambar 4.2 Hasil interpretasi data pengukuran resistivitas Dengan IPI2 Win dapatdilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan
Dari hasil interpretasi data dengan Software IPI2 Win dapat dilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan tanah. Dari Gambar 4.2, Pada kedalaman 46.4 s/d 59.9 meter nilai resistivitas tiap lapisan untuk titik duga geolistrik Data lintasan didapat bahwa air tanah berada pada nilai resistivitas 75s/d 100 Ωm.( Sesuai dengan data sumur).
Gambar 4.1 Hasil interpretasi data pengukuran resistivitas Dengan IPI2 Win dapat dilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan
Dari hasil interpretasi data dengan Software IPI2 Win dapat dilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan tanah pada kedalaman. Dari Gambar 4.1, Pada interval kedalaman 11.059 meter
Tabel 4.3Data Metode Schlumberger pada DS 02
4
Hasil
analisa untuk mendapatkan nilai resistivitas pada titik 2 disajikan pada gambar berikut:
Dengan adanya sifat ini menunjukkan bahwa pada lintasan ke tiga mengandung air. Hal ini juga dibuktikan pada gambar yang dihasilkan software IPI2 Win sebagai berikut:
Gambar 4.4 Hasil interpretasi data pengukuran resistivitas dengan IPI2 Win dapat dilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan
Gambar 4.3 Ploting skala DS 02 Schlumberger
Ket : Garis biru : model parameter Garis merah : kalkulasi data. Hal ini dibuktikan pada gambar yang dihasilkan software IPI2 Win sebagai berikut:
Dari hasil interpretasi data dengan Software IPI2 Win dapat dilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan tanah. Dari Gambar 4.3, tiap lapisan untuk titik duga geolistrik DS 03 diperoleh bahwa air tanah terdapat pada kedalaman 167 meter di bawah permukaan dengan nilai resistivitas 79.4 s/d 100 Ωm. Hal ini ditunjukkan dengan besarnya resistivitas yang ada serta sesuai dengan data sumur yang terdapat pada lampiran. Pengambilan Data di Titik Keempat (DS 04) Hasil analisa untuk mendapatkan nilai resistivitas pada titik 4 disajikan pada gambar berikut:
Gambar 4.3 Hasil interpretasi data pengukuran resistivitas Dengan IPI2 Win dapat dilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan
Tiap lintasan untuk titik duga geolistrik diperoleh bahwa air tanah terdapat pada kedalaman 129 meter di bawah permukaan dengan nilai resistivitas 81.1-100 Ωm. Hal ini ditunjukkan bahwa nilai resistivitas paling rendah di antara nilai resistivitas yang lain terdapat air tanah. (sesuai dengan data sumur). Pengambilan Data di Titik Ketiga (DS 03) Hasil analisa untuk mendapatkan nilai resistivitas pada titik 3 disajikan pada gambar berikut:
Gambar 4.4 Ploting skala DS 04 Schlumberger
Ket : Garis biru : model parameter Garis merah : kalkulasi data. Tabel 4.4. Jumlah lapisan, Ketebalan, Kedalaman dan nilai resistivitas pada titik DS 04 dengan Ralat 15.6 % Gambar 4.3 Ploting skala DS 03 Schlumberger
Ket : Garis biru : model parameter Garis merah : kalkulasi data. Tabel 4.7. Jumlah lapisan, Ketebalan, Kedalaman dan nilai resistivitas pada titik DS 03 dengan Ralat 15 % Dengan adanya sifat ini menunjukkan bahwa pada lapisan kelima mengandung air. Hal ini juga dibuktikan pada gambar yang dihasilkan software IPI 2 Win sebagai berikut:
5
Todd D.K. 1980. Groundwater Hidrology. John Willey and Sons. New York, Melbourne Van Nostrand, Robert, G. & Kenneth, L Cook.1966. Interpretation of Resistivity Date. Washington: Geological Survey. Dobrin, M. B. & Savit, C. H. 1998. Introduction to Geophysical Prospecting. McGraw Hill, New York. Tachjudin. 1990. Metode Eksplorasi Tahanan Jenis. Laboratorium Geofisika dan Vulkanologi. Jurusan Teknik Geologi. Bandung :Penerbit ITB. Loke, M.H. 1977. Electrical Imaging Surveys for Environmental and Engineering Studies: A practical quide to 2-D and 3-D surveys. Malaysia: Penang. Robinson and Coruh. 1998. Basics Exploration Geophysics. Jhon Willey and Sons, Inc., Canada. Reynold, J.M. 1997. an Introduction to Applied and Environmental Geophysics. John Willey And Son, New York. Telford, W.M., Geldart, L.P., Sheriff, R.E., Keys, D.A. 1990. Applied Geophysics. Second edition. Cambridge University Press. Cambridge, London, New York, Melbourne. Van Nostrand, Robert, G. & Kenneth, L Cook.1966. Interpretation of Resistivity Date.Washington: Geological Survey Marino. 1984. Konfigurasi Schlumberger. Direktorat Jenderal Geologi dan Sumber Daya Mineral Departemen Energi. Bandung. Sultan.2009. penyelidikan geolistrik resistivitas pada penentuan titik sumur bor untuk pengairan di daerah garongkong desa lempang kecamatan tanete rianji baru ,(online(http://puslit2.petra.ac.id/ejourn al/index.php/enjiniring/article/viewArticl e/17846), diakses 21 april 2014.
Gambar 4.4Hasil interpretasi data pengukuran resistivitas dengan IPI2 Win dapat dilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan
Dari hasil interpretasi data dengan Software IPI2 Win dapat dilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan tanah. Dari Gambar 4.5, tiap lapisan untuk titik duga geolistrik data sumur 04 diperoleh bahwa air tanah terdapat pada kedalaman 63.1- 79.4 meter di bawah permukaan dengan nilai resistivitas 79.4 s/d 100 Ωm. Hal ini ditunjukkan dengan besarnya resistivitas yang ada serta sesuai dengan data sumur yang terdapat pada lampiran. KESIMPULAN Dari hasil interpretasi data dengan Software IPI2 Win dapat dilihat pola penyebaran lapisan bawah permukaan tanah pada kedalaman. interval kedalaman akuifer dari data sumur 11.059 meter diperoleh interval nilai resistivitas sebesar 81-100 Ωm.Dengan adanya sifat ini menunjukkan bahwa pada kedalaman tersebut mengandung air. Pada lintasan 1 kedalaman 46.4 s/d 59.9 meter nilai resistivitas tiap lapisan untuk titik duga geolistrik Data lintasan didapat bahwa air tanah berada pada nilai resistivitas 75s/d 100 Ωm.( Sesuai dengan data sumur). Pada lintasan 2 air tanah terdapat pada kedalaman 129 meter di bawah permukaan dengan nilai resistivitas 81.1-100 Ωm. Hal ini ditunjukkan bahwa nilai resistivitas paling rendah di antara nilai resistivitas yang lain terdapat air tanah. (sesuai dengan data sumur).
DAFTAR RUJUKAN Santoso,Djoko.2002. pengantar teknik geolistrik. Bandung:penerbit ITB. Saparuddin. 2010. Pemanfaatan Air Tanah Dangkal Sebagai Sumber Air Bersih Di Kampus Bumi Bahari Palu. Jurnal SMARTek, 8 (2): 143-152. Subagyo, Sentot. Ir. 1990. Dasar-Dasar Hidrologi. Edisi Indonesia. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Putranto, T.T & Kusuma, K.I. 2009. Permasalahan Air Tanah Pada Daerah Urban. Jurnal TEKNIK, 30(1): ISSN 0852-1607. Seyhan, Ersin. 1977. Dasar-Dasar Hidrologi. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Soemarno, S. 1984. Studi Kasus Aplikasi Metode Tahanan Jenis dalam Eksplorasi Mineral. Lembaga Geologi dan Pertambangan Nasional - LIPI, Bandung.
6
