INTER RPRETASII DATA A ANOMALI GAYAB BERAT MIKRO M AN NTAR WA AKTU UN NTUK ME ENENTUK KAN POLA A P PERGERA AKAN AIIR TANAH H DI SEM MARANG
TUGAS AKHIIR
Diaajukan sebaggai syarat meeraih gelar Sarjana S Teknnik Strata Sattu di Program P Stuudi Teknik G Geofisika, Institut Teknologi Bandunng
oleh: Eko Jaanuari Wah hyudi NIM M 123 04 03 30
PROGR RAM STU UDI TEKNIIK GEOFIISIKA FAKULT TAS TEKN NIK PERT TAMBANG GAN DAN PERMINY P YAKAN INST TITUT TE EKNOLOG GI BANDUN NG 2008
INTER RPRETASII DATA A ANOMALI GAYAB BERAT MIKRO M AN NTAR WA AKTU UN NTUK ME ENENTUK KAN POLA A P PERGERA AKAN AIIR TANAH H DI SEM MARANG
TUGAS AKHIIR
Diaajukan sebaggai syarat meeraih gelar Sarjana S Teknnik Strata Sattu di Program P Stuudi Teknik G Geofisika, Institut Teknologi Bandunng
oleh: Eko Jaanuari Wah hyudi NIM M 123 04 03 30
PROGR RAM STU UDI TEKNIIK GEOFIISIKA FAKULT TAS TEKN NIK PERT TAMBANG GAN DAN PERMINY P YAKAN INST TITUT TE EKNOLOG GI BANDUN NG 2008
i
HALAMAN PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir ini berjudul “Interpretasi Data Anomali Gayaberat Mikro Antar Waktu untuk Menentukan Pola Pergerakan Air Tanah di Semarang ”, disusun dan diajukan untuk menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu di Program Studi Teknik Geofisika, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung, yang selanjutnya telah diperiksa dan disetujui oleh pembimbing Tugas Akhir
Bandung, Juni 2008
Penulis, Eko Januari Wahyudi NIM: 123 04 030
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Dr. Darharta Dahrin
Susanti Alawiyah, MT
NIP: 131 467 109
NIP: 132 207 752
ii
Segala puji bagi Allah tuhan semesta alam Ya Allah ... Ya Rasulullah ..., berikut adalah usaha di tengah segala keterbatasan ... mencoba memberikan usaha yang terbaik untuk sebentuk karya sederhana ... persembahan bagi yang senantiasa jauh, tapi ‘dekat’ (keluargaku, terutama ibu) persembahan bagi yang senantiasa sibuk , tapi peduli (best friends) persembahan bagi yang ‘lelah’, tapi ikhlas (semua yang membantu sejak lahir sampai sekarang) persembahan untuk yang ‘mengebul’, tapi menentramkan dan menasehati (Mr Exo) persembahan untuk yang ‘tak peka’, tapi memotivasiku (‘debar dan desirku’)
iii
ABSTRAK
Untuk memantau pergerakan air tanah di daerah Semarang, telah dilakukan tujuh kali pengukuran gayaberat mulai bulan Juli 2002 sampai dengan November 2005. Dari data pengukuran tersebut dapat diidentifikasi anomali 4D gayaberat mikro yang melibatkan koreksi pasang surut, koreksi apungan (drift) dan koreksi amblesan. Untuk keperluan interpretasi arah aliran air tanah yang didasarkan pada nilai kontras densitas, dilakukan pemodelan inversi 3D data anomali 4D gayaberat mikro yang didukung oleh data geologi dalam mengakomodasi lokasi perubahan massa jenis air tanah beserta kedalaman lapisan-lapisan akuifer. Dalam penelitian ini, pemodelan inversi dilakukan dengan menggunakan software GRAV3D sedangkan interpretasi arah aliran dilakukan dengan menggunakan software Golden Surfer. Dengan menggunakan pendekatan persamaan diferensial (directional derivatives) pada data kontras densitas hasil pemodelan inversi, arah aliran air tanah diinterpretasikan menuju ke lokasi yang kontras densitasnya relatif lebih negatif dan lebih positif dibandingkan dengan daerah sekitarnya. Nilai negatif dari kontras densitas sebagai respons dari pengurangan massa berkaitan dengan daerah konsumsi air tanah oleh penduduk, sedangkan nilai kontras densitas positif sebagai respons dari penambahan massa berkaitan dengan imbuhan air tanah.
Kata kunci: gayaberat mikro, time lapse, air tanah.
iv
ABSTRACT
In order to monitor ground water movement at Semarang, seven times gravity surveys have been applied since July 2002 until November 2005. From those observed data, we can identify 4D microgravity anomaly that involve tidal correction, drift correction, and subsidence correction. For interpretation of direction ground water flow based on density contrast value, 3D inversion model of 4D microgravity anomaly that supported by geology data to accommodate the location ground water density change with depth of aquifer layers has been done. In this study, inverse modeling use GRAV3D software and the interpretation of direction ground water flow use Golden Surfer software. Using differential equation approximation (directional derivatives) on density contrast data achieved from inversion modeling, the direction of ground water flow interpreted towards the location that have density value relatively more negative or more positive to the others. Negative value of density contrast response of mass decrease relates to ground water consumption area, while the positive anomaly response of mass increase relates to ground water recharge area
Keywords: microgravity, time lapse, ground water.
v
KATA PENGANTAR
Syukur alhamdulillah atas karunia rahmat, taufik, hidayah dan kasih sayang-Nya laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Selalu ada makna dalam perjalanan pendewasaan kehidupan ini asalkan mau terus belajar dan memperbaiki kesalahan. Selama proses pembelajaran di bangku kuliah, terutama saat pengerjaan tugas akhir, begitu banyak hal yang didapatkan. Oleh karena itu, berikut adalah ucapan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu dan memotivasi: 1.
Ibuku, emakku, mbokku yang sudah melahirkan aku. Terimakasih atas doa, tahajud, wiridan, serta keikhlasannya selama ini. Ga ada yang lebih hebat bisa membuatku bertahan melakukan yang terbaik, selain mengingat ibu.
2.
Keluargaku, utamanya Bapak (yang sudah ikut cemas, sayang, perhatian, banting tulang) dan adhek Deny (yang sudah mau nurut ketika aku suruh menemani ibu di sela-sela liburan kuliah).
3.
Dr Darharta Dahrin dan Susanti Alawiyah, MT selaku pembimbing dalam pengerjaan tugas akhir ini. Terimakasih atas kesempatan, kepercayaan, tanggung jawab, bimbingan, perhatian, dan banyak lagi yang lainnya.
4.
Dr Wawan Gunawan A Kadir selaku dosen wali, yang telah memberi perhatian dan arahan selama berkuliah di Teknik Geofisika, ITB.
5.
Segenap staf dosen, TU, asisten praktikum, dan perangkat program studi lainnya yang telah banyak membantu dalam mengakomodasi proses pembelajaran di mata kuliah yang saya ikuti.
6.
Pak Supriyadi yang telah menyediakan data dan fasilitas lainnya selama pengolahan data.
7.
Teman seperjuangan untuk melalui masa sidang sebelum Juli 2008, terutama Taufan ’03 yang sudah ikhlas membantu banyak hal.
8.
Frans ’02 dan Ronald ’00 (lewat Tugas Akhirnya) yang telah membantu untuk mempelajari penggunaan software Grav3D lebih cepat dan mudah.
vi
9.
Semua teman dari TK sampai kuliah yang telah ikut andil membentuk pribadiku.
10. Seluruh teman angkatan 2004 TG ITB (wajah-wajah yang monoton selama 4 tahun ini), angkatan 2003 TG ITB (yang sangat unik-unik, diantaranya: Erik, Gunle, Ibien, Vandog, dll), angkatan 2002 TG ITB (yang sangat dominan membantai kami saat Interaksi, pra-Binwal, sampai Binwal). 11. Special thanks to: Vidia (yang selalu memiliki pemikiran terbuka), Yogie (yang udah membantu membuat BG slide presentasi), Ari, Goppy, tementemen kontrakkan (Imron, Fasri, Sigit, Setyo). 12. Teman-teman di organisasi seperti: UBT (Ilham, Irwan, Yuda, Jumadi, David, dll) , HIMA TG ‘TERRA’ ITB, KEMMA. 13. Semua pihak lainnya yang sudah sangat membantu, yang mungkin terlupa dan tidak dapat disebutkan satu per satu. Masih banyak kekurangan dalam setiap pekerjaan manusia, upaya perbaikkan akan terus diusahakan untuk hasil yang lebih baik. Kritik dan saran sangat diharapkan untuk perbaikkan pekerjaan selanjutnya. Akhirnya, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat.
Bandung, Juni 2008 Penulis
Eko Januari Wahyudi
vii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL
i
HALAMAN PENGESAHAN
ii
HALAMAN PERSEMBAHAN
iii
ABSTRAK
iv
ABSTARCT
v
KATA PENGANTAR
vi
DAFTAR ISI
viii
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR TABEL
xiii
BAB 1 PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Lokasi Penelitian
1
1.3 Tujuan Penelitian
3
1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
3
1.5 Metodologi Penelitian
3
1.6 Sistematika Penulisan
4
BAB 2 TEORI DASAR
6
2.1 Konsep Dasar Gayaberat
6
2.2 Satuan Gayaberat
7
2.3 Koreksi Data Gayaberat
7
2.3.1 Koreksi Tidal (Pasang Surut)
8
2.3.2 Koreksi Drift (Apungan)
9
2.3.3 Koreksi Amblesan
10
2.4 Gayaberat Mikro 4D
11
viii
2.5 Pemodelan Inversi BAB 3 GEOLOGI SEMARANG
12 15
3.1 Geomorfologi
15
3.2 Stratigrafi
15
3.3 Struktur
16
3.4 Hidrologi
17
3.5 Iklim dan Cuaca
19
BAB 4 PENGOLAHAN DATA DAN PEMODELAN INVERSI
21
4.1 Data
21
4.2 Pengolahan Data
22
4.3 Pemodelan
27
BAB 5 ANALISIS DAN INTERPRETASI
32
5.1 Analisis Data Anomali 4D Akibat Pengaruh Fluida
32
5.2 Analisis dan Interpretasi Hasil Pemodelan
37
5.3 Interpretasi Arah Pergerakkan Fluida
42
BAB 6 SIMPULAN DAN SARAN
46
6.1 Simpulan
46
6.2 Saran
47
DAFTAR PUSTAKA
48
LAMPIRAN
50
A. Perbandingan Anomali 4D Akibat Pengaruh Fluida dan Hasil Pemodelan Inversi serta Error-nya
51
ix
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Lokasi daerah penelitian, Semarang, Jawa Tengah
2
Gambar 2.1 Sketsa gaya tarik dua benda berjarak R
6
Gambar 2.2 Skematik pengaruh gayaberat bulan terhadap titik p di permukaan bumi Gambar 2.3 Sketsa pengambilan data gayaberat dengan loop tertutup
8 10
Gambar 2.4 Ilustrasi untuk pengukuran amblesan pada survei gayaberat 11 Gambar 2.5 Skematik model gayaberat mikro antar waktu pengurangan dan imbuhan air tanah
12
Gambar 3.1 Struktur geologi daerah Semarang dan sekitarnya (Marsudi, 2000)
17
Gambar 3.2 Penampang selatan - utara akifer air tanah daerah Semarang hasil pemboran (modifikasi dari Marsudi, 2000)
18
Gambar 3.3 Aliran air tanah regional daerah Semarang dan sekitarnya (Marsudi, 2000) Gambar 4.2 Lokasi titik pengukuran gayaberat
19 21
Gambar 4.2 Data curah hujan Semarang pada Juli 2002 sampai November 2005 (BMG Stasiun Klimatologi Semarang) Gambar 4.3 Diagram alir pengolahan data
22 23
Gambar 4.4 Perbandingan peta gayaberat observasi dan topografi daerah penelitian
25
Gambar 4.5 Peta anomali 4D akibat pengaruh fluida (Juli 2002 s/d November 2005)
26
Gambar 4.6 Peta anomali 4D akibat pengaruh pergerakkan fluida di lokasi yang dianalisis
26
Gambar 4.7 Diagram alir dari proses inversi
27
Gambar 4.8 Ukuran sel untuk memodelkan daerah penelitian
28
x
Gambar 4.9 Sketsa pengaturan batas atas dan batas bawah dari hasil inversi
29
Gambar 4.10 Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya untuk data Juli 2002 s/d Desember 2003 Gambar 4.11 Desain irisan penampang dari model hasil inversi
30 31
Gambar 4.12 Irisan penampang pada UTM X = 436100, UTM Y = 9226700, dan kedalaman 99 m untuk hasil pemodelan inversi data Juli 2002 s/d Februari 2005
31
Gambar 5.1 Peta anomali gayaberat 4D akibat perubahan massa jenis fluida
32
Gambar 5.2 Data ketinggian muka air tanah sumur pantau di Citra Land 33 Gambar 5.3 Sebaran posisi dan nama titik pengukuran di lokasi yang dianalisis
34
Gambar 5.4 Kurva perubahan anomali 4D (dalam μGal), pada titik pengukuran yang memiliki kecenderungan semakin positif 35 Gambar 5.5 Kurva perubahan anomali 4D (dalam μGal), pada titik pengukuran yang memiliki kecenderungan semakin negatif 36 Gambar 5.6 Kurva perubahan anomali 4D (dalam μGal), pada titik pengukuran yang memiliki anomali positif namun semakin berkurang nilainya
36
Gambar 5.7 Kurva perubahan anomali 4D (dalam μGal), pada titik pengukuran yang memiliki kecenderungan negatif pada tahap awal dan menjadi positif
37
Gambar 5.8 Sebaran kontras densitas penampang U-S hasil pemodelan data gayaberat mikro 4D dengan teknik inversi, pada irisan UTM X=436100
38
Gambar 5.9 Sebaran kontras densitas penampang B-T hasil pemodelan Data gayaberat mikro 4D dengan teknik inversi, pada irisan UTM Y=9226700
39
xi
Gambar 5.10 Sebaran kontras densitas hasil pemodelan data gayaberat mikro 4D dengan teknik inversi, pada irisan horisontal kedalaman 99 meter
40
Gambar 5.11 Skematik penentuan arah pergerakkan fluida berdasar kontras densitas
42
Gambar 5.12 Formulasi pendekatan persamaan diferensial, dirrectional derrivative, untuk membantu interpretasi pola arah aliran fluida untuk kontras densitas positif dan negatif
43
Gambar 5.13 Tampilan arah pergerakkan fluida berdasar sebaran kontras densitas pada irisan horisontal kedalaman 99 meter Gambar 5.14 Interpretasi pergerakkan fluida (berdasar gambar 5.12)
44 45
Gambar A.1. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d September 2002
51
Gambar A.2. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d Juni 2003
52
Gambar A.3. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d Desember 2003
53
Gambar A.4. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d Juni 2004
54
Gambar A.5. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d Februari 2005
55
Gambar A.6. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d November 2005
56
xii
DAFTAR TABEL Halaman
Tabel 3.1
Susunan stratigrafi daerah Semarang bagian utara (Marsudi, 2000)
Tabel 4.1
Tabel 4.2
16
Musim pada saat pengambilan data gayaberat (berdasar data curah hujan)
22
Waktu komputasi yang dibutuhkan pada proses inversi
29
xiii
