EKSPLORASI AIRTANAH DENGAN METODE TAHANAN
JENIS MENGGUNAKAN
SOFTWARE PROGRESS V. 3.0
DI
DESA NAGRAK, KABUPATEN BOGOR, JAWA BARAT
CAHYO EDI NUGROHO
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Eksplorasi Airtanah dengan Metode Tahanan Jenis menggunakan Software Progress V. 3.0 di Desa Nagrak, Kabupaten Bogor, Jawa Barat adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Cahyo Edi Nugroho
ABSTRAK
CAHYO EDI NUGROHO. Eksplorasi Airtanah dengan Metode Tahanan Jenis menggunakan Software Progress V. 3.0 di Desa Nagrak, Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Di bawah bimbingan ROH SANTOSO BUDI WASPODO.
Seiring dengan pertumbuhan penduduk yang begitu pesat di Indonesia, khususnya di kota-kota besar, maka kebutuhan air minum juga meningkat. Penelitian mengenai ketersediaan air baik di permukaan tanah atau bawah tanah haruslah dilakukan untuk mendapatkan susunan mengenai lapisan bumi, agar bisa diketahui ada tidaknya lapisan pembawa air (akuifer), ketebalan dan kedalamannya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik litologi penyusun tanah, posisi akuifer dan ketebalannya, serta sebaran dan pola aliran airtanah di Desa Nagrak, Kecamatan Sukaraja, Kabupaten Bogor, Jawa Barat dengan metode geolistrik, yang kemudian diolah menggunakan software Progress V. 3.0. Berdasarkan penelitian lapisan akuifer terdapat pada tanah yang memiliki karakteristik litologi berupa pasir ataupun batu pasiran. Letak akuifer dangkal di Desa Nagrak berkisar pada kedalaman 2 – 6 m di bawah permukaan tanah. Ketebalan akuifer dangkal berkisar 2 – 3 m. Letak akuifer dalam tidak terdeteksi hingga kedalaman 50 – 75 m.
Kata Kunci: airtanah, akuifer, geolistrik, metode tahanan jenis, Schlumberger
ABSTRACT
CAHYO EDI NUGROHO. Groundwater Exploration with Resistiviy Method using Progress V. 3.0 Software at Nagrak, Bogor, West Java. Supervised by ROH SANTOSO BUDI WASPODO.
Along with the rapid population growth in Indonesia, especially in big cities, the needs of drink water are also increasing. Research about water availability at soil surface or subsurface should be done, to identify the arrangement of earth layers so it can be known the position, the thickness, and the depth of the aquifer. This research aim to determine the lithology characteristics, position and thickness of the aquifers, and also distribution and patterns of groundwater flow in Nagrak, Bogor Regency, West Java using geoelectrical method and Progress V. 3.0 Software. Based on the research result, aquifers layer were found on soil with lithological characteristic of sand or sandy rocks. The unconfined aquifers are located at depth range from 2 – 6 m below ground level with the thickness of 2 – 3 m. Confined aquifers is not detected until 50 – 75 m below the soil surface.
EKSPLORASI AIRTANAH DENGAN METODE TAHANAN
JENIS MENGGUNAKAN
SOFTWARE PROGRESS V. 3.0
DI
DESA NAGRAK, KABUPATEN BOGOR, JAWA BARAT
CAHYO EDI NUGROHO
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Judul Skripsi : Eksplorasi Airtanah dengan Metode Tahanan Jenis menggunakan Software Progress V. 3.0 di Desa Nagrak, Kabupaten Bogor, Jawa Barat
Nama : Cahyo Edi Nugroho NIM : F44110066
Departemen : Teknik Sipil dan Lingkungan
Disetujui oleh
Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T Pembimbing
Diketahui oleh
Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA Ketua Departemen
i
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian yang dilaksanakan dari Maret 2015 hingga Juli 2015 ini berjudul Eksplorasi Airtanah dengan Metode Tahanan Jenis menggunakan Software Progress V. 3.0 di Desa Nagrak, Kabupaten Bogor.
Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1 Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo M.T, sebagai dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan yang bermanfaat dalam penyusunan laporan ini.
2. Kedua orang tua penulis yang selalu memberikan dukungan, baik dukungan moral hingga dukungan material, sehingga penulis dapat melaksanakan kegiatan penelitian dengan baik.
3. Dr. Ir. Nora Herdiana Pandjaitan, DEA. dan Dr. Ir. Chusnul Arif, STP. sebagai dosen penguji dalam tugas akhir yang telah memberikan banyak masukan yang bermanfaat dalam penyusunan tugas akhir.
4. Pengki Irawan S.T, M.T dan Dimas Ardi P., S.T yang telah membantu penulis dalam penyusunan laporan ini.
5. Bangun Parinata, Cindo Riskina E.S., Ardilla Ayu dan M. Mauldy Bhagya, selaku teman seperjuangan selama menjalani penelitian dan selalu memberikan bantuan dan semangat dalam penyusunan laporan ini.
6. Wilona Kaulika dan seluruh teman-teman SIL angkatan 48 atas segala kebersamaannya.
Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam penulisan skripsi ini, oleh karena itu penulis sangat menghargai saran dan kritik demi perbaikan di masa yang akan datang.
Bogor, Agustus 2015
DAFTAR ISI
Perkiraan Lapisan Tanah, Letak dan Sebaran Akuifer 17
DAFTAR TABEL
1 Jenis batuan dan nilai resistivitas 13
2 Data hasil pengukuran geolistrik 17
3 Hasil penafsiran lapisan tanah masing-masing titik pengukuran 18
DAFTAR GAMBAR
1 Kondisi akuifer ideal 3
2 Susunan elektroda konfigurasi Schlumberger 5
3 Proses pemasukan data pada software Progress V.3.0 9 4 Proses estimasi model parameter dalam software Progress V.3.0 10 5 Proses iterasi dalam software Progress V.3.0 11 6 Interpretasi data pada lembar interpeted data 12
7 Diagram alir penelitian 14
8 Letak dan luasan area Desa Nagrak 15
9 Letak dan koordinat empat titik pengukuran 16
10 Peta hidrogeologi Kota dan Kabupaten Bogor (Potongan) 19 11 Bor log hasil interpretasi data 20
12 Denah pola aliran airtanah 21
DAFTAR LAMPIRAN
1 Lisensi software Progress V. 3.0 24
2 Input data geolistrik dengan Progress V. 3.0 (GL 1) 24 10 Input data geolistrik dengan Progress V. 3.0 (GL 3) 30 11 Forward modelling data dengan Progress V. 3.0 (GL 3) 30 12 Invers modelling dengan Progress V. 3.0 (GL 3) 31 13 Interpretasi data pada Progress V. 3.0 (GL 3) 32
14 Peralatan pengukuran geolistrik 33
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air merupakan kebutuhan pokok manusia untuk melangsungkan kehidupan dan meningkatkan kesejahteraannya. Pembangunan di bidang sumber daya air pada dasarnya adalah upaya untuk memberikan akses secara adil kepada seluruh masyarakat untuk mendapatkan air agar hidup dengan cara yang sehat, bersih dan produktif. Setiap kelompok masyarakat sangat memerlukan air untuk proses kelangsungan kehidupan dipermukaan bumi. Untuk itu, diperlukan teknik tertentu guna mengetahui potensi sumber daya air bawah permukaan sebagai salah satu sumber air bersih untuk memenuhi kebutuhan hidup masyarakat (Sukobar, 2007).
Seiring dengan meningkatnya pertumbuhan penduduk yang begitu pesat di Indonesia, khususnya di kota-kota besar, maka kebutuhan air minum juga meningkat. Namun, peningkatan kebutuhan air minum tersebut tidak diiringi dengan ketersediaan air baku yang memadai. Keterbatasan air baku tersebut antara lain disebabkan oleh pembangunan dan perubahan tata guna lahan yang kurang memperhatikan kelestarian ekosistem di sekitarnya. Pembanguan yang dilakukan sering diikuti dengan pemanfaatan airtanah yang berlebihan dan tidak terkendali. Pemanfaatan airtanah yang berlebihan dapat mengakibatkan kerusakan lingkungan seperti pengurangan jumlah ketersediaan airtanah yang berlanjut pada kekeringan, menurunnya permukaan air tanah, penurunan kualitas airnya sampai dengan penurunan permukaan tanah. Upaya pengendalian dan pemantauan sumber mata air dan penggunaan airtanah menjadi sangat diperlukan untuk menjaga kelangsungan (sustainability) mata air ataupun ketersediaan airtanah oleh lingkungan sekitarnya. Untuk itu diperlukan kajian mendalam analisa geologi – hidrogeologi sumber mata air dan airtanah yang akan di olah menjadi air bersih dalam jumlah yang cukup untuk menunjang berbagai kegiatan usaha atau industri yang sesuai dengan kondisi lingkungan setempat.
Kegiatan penyelidikan melalui permukaan tanah atau bawah tanah haruslah dilakukan untuk mendapatkan susunan mengenai lapisan bumi, agar bisa diketahui ada atau tidaknya lapisan pembawa air (akuifer), ketebalan dan kedalamannya serta untuk mengambil contoh air untuk dianalisis kualitas airnya. Meskipun airtanah tidak dapat secara langsung diamati melalui permukaan bumi, penyelidikan permukaan tanah merupakan awal penyelidikan yang cukup penting, paling tidak dapat memberikan suatu gambaran mengenai lokasi keberadaan air tanah tersebut. Beberapa metode penyelidikan permukaan tanah yang dapat dilakukan, diantaranya : metode geologi, metode gravitasi, metode magnit, metode seismik, dan metode geolistrik. Dari metode-metode tersebut, metode geolistrik merupakan metode yang banyak sekali digunakan dan hasilnya cukup baik (Bisri, 1991). Pendugaan geolistrik ini didasarkan pada kenyataan bahwa material yang berbeda akan mempunyai tahanan jenis yang berbeda apabila dialiri arus listrik.
permeabilitas magnet, dan permitifitas dielektrik (Williams, 1986). Sifat konduktivitas batuan berpori dihasilkan oleh sifat konduktivitas dari fluida yang mengisi pori, interkoneksi ruang pori dan sifat konduktivitas dari interfase butiran dan fluida pori(Revil, 1998). Berdasarkan pada harga resistivitas listriknya, suatu struktur bawah permukaan bumi dapat diketahui material penyusunnya(Telford, dkk, 1980). Metode geolistrik cukup sederhana, murah dan sangat rentan terhadap gangguan sehingga cocok digunakan dalam eksplorasi dangkal. Desain sistem monitoring menggunakan resistivitas listrik sangat penting untuk mendeteksi aliran air tanah(White, 1994).
Perumusan Masalah
Masalah dalam penelitian ini adalah kebutuhan terhadap air bersih yang semakin meningkat seiring bertambahnya jumlah penduduk di Kota maupun Kabupaten Bogor, sehingga terjadi peningkatkan penggunaan airtanah. Eksplorasi airtanah dilakukan sebagai langkah awal pencarian airtanah. Masalah tersebut dapat dirumuskan dalam beberapa hal, yaitu :
1. Bagaimana litologi lapisan tanah di lokasi penelitian?
2. Pada kedalaman berapa di lokasi penelitian lapisan akuifer dapat ditemukan?
3. Berapa ketebalan lapisan akuifer di lokasi penelitian? 4. Bagaimana pola aliran airtanah di lokasi penelitian? Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik litologi penyusun tanah, posisi akuifer dan ketebalannya, serta sebaran dan pola aliran airtanah di Desa Nagrak, Kecamatan Sukaraja, Kabupaten Bogor, Jawa Barat dengan metode geolistrik serta diolah menggunakan software Progress V. 3.0. Serta, untuk mengetahui efektivitas Software Progress V. 3.0 dalam memodelkan lapisan batuan penyusun di lokasi penelitian.
Manfaat Penelitian
Melalui data-data yang akurat dari hasil penelitian ini, penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan serta memberikan masukan dalam kegiatan pengelolaan airtanah di Desa Nagrak, Kecamatan Sukaraja, Kabupaten Bogor, Jawa Barat.
Ruang Lingkup Penelitian
3
TINJAUAN PUSTAKA
Airtanah
Airtanah adalah air yang bergerak di dalam tanah yang terdapat di dalam ruang antar butirbutir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah yang disebut akuifer. Lapisan yang mudah dilalui oleh airtanah disebut lapisan permeabel, seperti lapisan yang terdapat pada pasir atau kerikil, sedangkan lapisan yang sulit dilalui airtanah disebut lapisan impermeabel, seperti lapisan lempung atau geluh. Lapisan impermeabel terdiri dari dua jenis yakni lapisan kedap air dan lapisan kebal air. Lapisan yang menahan air seperti lapisan batuan (rock) disebut lapisan kebal air (aquifuge), sedangkan lapisan yang sulit dilalui airtanah seperti lapisan lempung disebut lapisan kedap air (aquiclude)
(Todd, 1995).
Pola aliran air bawah permukaan secara ideal, dimana air mengalir di atas lapisan yang bersifat impermeabel (kedap). Lapisan air tersebut adalah kondisi untuk akuifer ideal. Ilustrasi lapisan akuifer di dalam tanah ditunjukkan pada Gambar 1.
Sumber: Todd, 1995
Gambar 1 Kondisi akuifer ideal
Untuk lebih memahami proses terbentuknya airtanah, pertama kali harus diketahui tentang gaya-gaya yang mengakibatkan terjadinya gerakan air di dalam tanah. Uraian tentang infiltrasi telah secara lengkap menunjukkan proses dan mekanisme perjalanan air dalam tanah. Juga telah disebutkan bahwa semakin dalam, jumlah dan ukuran pori-pori tanah menjadi semakin kecil. Lebih lanjut, ketika air tersebut mencapai tempat yang lebih dalam, air tersebut sudah tidak berperan dalam proses evaporasi atau transpirasi. Keadaan tersebut menyebabkan terbentuknya wilayah jenuh di bawah permukaan tanah yang kemudian dikenal sebagai airtanah.
Geolistrik
Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika untuk mengetahui perubahan tahanan jenis lapisan batuan di bawah permukaan tanah. Penentuan sebaran akuifer dan pola aliran airtanah dengan metode tahanan jenis memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan metode yang lain (Damtoro, 2007). Keunggulan pengukuran tahanan jenis dengan alat geolistrik memiliki beberapa keunggulan yaitu teknik pengukuran yang relatif mudah, pengolahan data yang dapat diprediksi langsung, alat dan bahan yang relatif murah, waktu pengerjaan yang relatif singkat, dan tidak membutuhkan banyak orang dalam pengerjaannya. Metode geolistrik dapat digunakan untuk mendeteksi perlapisan batuan sampai kedalaman sekitar 500 m.
Geolistrik bekerja dengan cara mengalirkan arus listrik DC (direct current) yang mempunyai tegangan tinggi ke dalam tanah. Injeksi arus listrik ini menggunakan 2 buah elektroda arus 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. adanya aliran arus listrik tersebut akan menimbulkan tegangan listrik di dalam tanah. Tegangan listrik yang terjadi di permukaan tanah diukur dengan menggunakan multimeter yang terhubung melalui 2 buah elektroda tegangan M dan N yang jaraknya lebih pendek dari pada jarak elektroda AB. Bila posisi jarak elektroda AB diubah 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.
Metode geolistrik terdiri dari beberapa konfigurasi, setiap konfigurasi mempunyai metode perhitungan tersendiri untuk mengetahui nilai ketebalan dan tahanan jenis batuan di bawah permukaan. Salah satunya adalah konfigurasi yang ke 4 buah elektrodanya terletak dalam satu garis lurus dengan posisi elektroda AB dan MN yang simetris terhadap titik pusat pada kedua sisi yaitu konfigurasi
Wenner dan Schlumberger (Damtoro, 2007). Metode geolistrik konfigurasi
5
mengetahui karakteristik lapisan batuan bawah permukaan dengan biaya survei yang relatif murah.
Pada konfigurasi Schlumberger, idealnya jarak MN dibuat sekecil - kecilnya, sehingga jarak MN secara teoritis tidak berubah. Tetapi karena keterbatasan kepekaan alat ukur, maka ketika jarak AB sudah relatif besar maka jarak MN hendaknya dirubah. Perubahan jarak MN hendaknya tidak lebih besar dari 1/5 jarak AB. Sketsa susunan elektroda pada konfigurasi Schlumberger dapat dilihat pada Gambar 2.
Sumber: Mutowal, 2008
Gambar 2 Susunan elektroda konfigurasi Schlumberger
Dengan asumsi bahwa kedalaman lapisan batuan yang bisa ditembus oleh arus listrik ini sama dengan separuh dari jarak AB yang biasa disebut AB/2 (bila digunakan arus listrik DC murni), maka diperkirakan pengaruh dari injeksi aliran arus listrik ini berbentuk setengah bola dengan jari-jari AB/2. Umumnya metode geolistrik yang sering digunakan adalah yang menggunakan 4 buah elektroda yang terletak dalam satu garis lurus serta simetris terhadap titik tengah, yaitu 2 buah elektroda arus (AB) di bagian luar dan 2 buah elektroda tegangan (MN) di bagian dalam. Kombinasi dari jarak AB/2, jarak MN/2, besarnya arus listrik yang dialirkan serta tegangan listrik yang terjadi akan didapat suatu harga tahanan jenis semu (apparent resistivity). Disebut tahanan jenis semu karena tahanan jenis yang terhitung tersebut merupakan gabungan dari banyak lapisan batuan di bawah permukaan yang dilalui arus listrik (Patra dan Nath, 1999).
METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian
Kegiatan penelitian dilakukan di Desa Nagrak, Kecamatan Sukaraja, Kabupaten Bogor, Provinsi Jawa Barat. Desa Nagrak terletak pada 106°51’27” Bujur Timur dan 06°36’74” Lintang Selatan. Penelitian dilakukan dari Maret sampai Juli 2015 yang terbagi kedalam 3 tahapan yaitu pengumpulan data, pengolahan data, dan penulisan laporan akhir.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan Earth Resistivity Metre tipe SAZ 3000 G100. Alat ini menggunakan input power dari accu 12 V,45 A dengan output yang dihasilkan mulai dari 5 – 500 A.
Peralatan penunjang yang dipergunakan untuk keperluan penggunaan geolistrik antara lain :
1. Geolistrik Earth Resistivity Metre type SAZ 3000 G100, Model BD 1000,
Serial Number M422002 dengan impedansi sebesar 10 MOhm.
2. Seperangkat komputer beserta perlengkapannya dan software (Progress V. 3.0).
3. Kabel sepanjang 500 m sebanyak 2 unit untuk elektroda arus. 4. Kabel sepanjang 300 m sebanyak 2 unit untuk elektroda potensial. 5. Elektroda stainless stell sebanyak 4 unit.
6. AVO meter 1 unit. 7. Kompas Geologi 1 unit.
8. Rol Meter sepanjang 50 m sebanyak 4 unit. 9. Palu sebanyak 4 unit.
10. Handy Talky sebanyak 3 unit. 11. GPS.
Metode Penelitian
Kegiatan penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahapan, yaitu : pengumpulan bahan pustaka, serta pengukuran dan pengambilan data di lokasi penelitian. Setelah itu dilakukan analisis data, penyusunan laporan dan presentasi hasil penelitian.
Pengumpulan Data
7
dimulai dengan penentuan titik-titik pengukuran. Untuk mendapatkan gambaran sebaran akuifer di Desa Nagrak, Kabupaten Bogor, Provinsi Jawa Barat maka pengukuran dilakukan di sejumlah titik yang telah ditentukan. Titik-titik tersebut mewakili seluruh wilayah Desa Nagrak, Kabupaten Bogor, Provinsi Jawa Barat. Prosedur Analisis Data
Setelah melakukan pengumpulan data, tahap yang dilakukan selanjutnya adalah melakukan pengolahan data dengan bantuan software Progress V.3.0. Data yang diolah dengan software Progress V.3.0 berupa nilai resistivitas yang terbaca pada alat geolistrik saat pengukuran, serta nilai interval jarak masing-masing titik pengukuran. Proses pengolahan data dengan software Progress V.3.0 meliputi input data, trial and error data, dan intrepretasi data. Pada interpretasi data,
software Progress V.3.0 akan menampilkan karakteristik litologi penyusun batuan beserta kedalamannya di lokasi pengukuran.
Pengolahan dan Analisis Data
Pengolahan dan analisis data, baik yang berasal dari lapangan maupun data sekunder, dilakukan untuk memperoleh gambaran sebaran akuifer. Analisis data dengan memakai beberapa penampang karakteristik litologi hasil geolistrik menghasilkan model akuifer airtanah.
Pengukuran resistivitas secara umum adalah dengan cara menginjeksikan arus kedalam tanah melalui 2 elektroda arus (A dan B), dan mengukur tegangan yang ditimbulkannya pada 2 elektroda potensial (M dan N). Dari data nilai arus (I) dan tegangan (V), secara teoritis dapat dihitung nilai resistivitas semu menggunakan rumus konfigurasi Wenner-Schlumberger pada persamaan (1).
a k ... (1)
Dimana k (m) adalah faktor geometri yang tergantung pada jenis konfigurasi jarak AB/2 dan MN/2. Rumus k ditunjukkan pada persamaan (2).
k 1 2 - 1 -B 1 B 1
... (2)
AM, AN, BM dan BN adalah jarak elektroda dalam konfigurasi Wenner-Schlumberger dengan satuan panjang (m). Jika melakukan perhitungan secara manual tanpa bantuan software, maka faktor geometri (k) untuk konfigurasi elektroda Schlumberger secara teoritis dapat dihitung dengan persamaan (3).
k 0 785 L l L-l
l
... (3)
L merupakan jarak dari titik tengah pengukuran ke salah satu elektroda A atau B, jarak L untuk elektroda A dan B harus sama. Sedangkan l merupakan jarak dari titik tengah pengukuran ke elektroda M atau N.
nilai semu (apparent) yang merupakan resistivitas dari bumi yang dianggap homogen yang memberikan nilai resistansi yang sama untuk susunan elektroda yang sama (Van Nostrand dan Cook, 1966). Untuk menentukan nilai resistivitas bawah permukaan yang sebenarnya diperlukan proses perhitungan secara inversi maupun forward dengan menggunakan bantuan komputer (software Progress V. 3.0).
Pengolahan data pada software Progress V. 3.0 dimulai dengan input data
interval jarak bentangan elektroda (AB/2) dan nilai resistivitas yang terbaca pada alat geolistrik. Dari kedua nilai tersebut, software akan menghitung faktor geometri (k) tiap-tiap data dengan persamaan (1), kemudian menghitung kembali resistivitas a) dengan nilai k yang baru, proses ini disebut forward modelling. ilai resistivitas a hasil perhitungan menggunakan nilai k yang baru ini bersifat semu (apparent resistivity). Kemudian nilai a diplotkan pada grafik sebagai sumbu y, dan nilai AB/2 sebagai sumbu x. Grafik tersebut merupakan grafik logaritmik yang mengurutkan hasil terendah hingga tertinggi yang didapatkan. Pada tahap ini simpangan / error masih tinggi, sehingga proses invers perlu dilakukan untuk mendapatkan selisih error yang besar. Dari kurva tersebut dilakukan proses matching curve untuk selanjutnya diolah kembali dengan fungsi invers. Pada proses matching curve, diambil nilai resistivitas dan AB/2 beberapa titik pada kurva forward modelling.
Selanjutnya, dilakukan invers terhadap hasil perhitungan yang didapatkan pada forward modelling. Software akan menghitung invers dari nilai faktor geometri (k) yang telah didapatkan sebelumnya dengan persamaan (4).
... (4)
Dari nilai k baru yang didapatkan, kemudian dihitung kembali nilai resistivitas dengan persamaan (1), sehingga didapatkan kembali kurva antara nilai resistivitas dengan AB/2. Tujuan dilakukan perhitungan invers pada nilai k adalah untuk mengkoreksi nilai resistivitas a yang diapatkan pada dari hasil pengukuran Jika simpangan / error pada proses inverse modelling ini jauh lebih kecil daripada saat forward modelling, maka nilai resistivitas hasil pengukuran dilapangan telah mendekati nilai yang sebenarnya (true resistivity).
Pengolahan Data
9
antara satu dan lainnya, sehingga didapatkan perkiraan lapisan batuan dari tiap-tiap titik pengukuran.
Pemasukan Data
Pada tahap awal ini, data yang dimasukkan ke dalam software Progress V.3.0 adalah jarak bentangan elektroda arus AB dan nilai resistivitas dari tiap masing-masing jarak bentangan. Kedua data tersebut dimasukkan ke dalam lembar observed data yang terdapat pada software Progress V.3.0.
Gambar 3 Proses pemasukan data pada software Progress V.3.0
Masing-masing nilai jarak bentangan elektroda arus AB diisikan ke dalam kolom Spacing, sedangkan nilai resistivitasnya diisikan pada kolom observed data
seperti yang terlihat pada Gambar 3. Estimasi Model Parameter
Gambar 4 Proses estimasi model parameter dalam software Progress V.3.0
Pada Gambar 4 dapat dilihat grafik hubungan antara jarak bentangan AB/2 (spacing) dengan nilai resistivitas semu hasil perhitungan dengan nilai k baru. Estimasi lapisan batuan dilakukan dengan mengisikan kedalaman batuan pada kolom depth serta nilai tahanan jenisnya pada kolom resistivity. Proses inilah yang disebut matching curve. Nilai kedalaman dan resistivitas dimasukkan sebanyak 6 sampai 12 titik yang diambil dari pendekatan titik-titik biru pada grafik. Setelah data dimasukkan, tombol panah berwarna merah di bagian atas diklik dan
software akan memodelkan ulang nilai kedalaman dan nilai resistivitas, sehingga grafik akan berubah. Nilai RMS (root mean square) pada tahap ini cukup besar, sehingga dapat dikatakan masih jauh dari kondisi asli di lapangan.
Proses Iterasi
Proses iterasi dilakukan untuk mendpatkan nilai RMS atau error yang sekecil mungkin. Proses ini dilakukan pada lembar invers modelling di dalam
11
Gambar 5 Proses iterasi dalam software Progress V.3.0
Iterasi data dilakukan dengan mengklik tanda panah arah kiri berwarna merah di sebelah jendela invers modelling. Jumlah proses iterasi diatur maksimal 10 kali, dengan cara mengklik tanda panah arah bawah di sebelah max iteration. RMS cut off diset pada angka 0. Pada Gambar 5 terlihat grafik garis berwarna biru muda yang merupakan hasil perhitungan invers menunjukkan bentuk yang terbalik dengan garis berwarna kuning. RMS pada proses ini jauh lebih kecil daripada saat forward modelling, sehingga dapat dikatakan nilai resistivitas telah mendekati hasil pengukuran di lapangan.
Interprestasi Data
Interpretasi data merupakan tahap akhir pengolahan data menggunakan
Software Progress V.3.0. Setelah proses iterasi pada lembar Invers Modelling
dilakukan dan telah mencapai jumlah maksimal iterasi, lembar Interpreted Data
dapat langsung diklik untuk melihat hasil perhitungan nilai resistivitas dari masing-masing kedalaman yang lebih mendekati kondisi asli di lapangan. Lembar Interpretasi data pada Software Progress V.3.0 dapat dilihat pada Gambar 6.
Pada lembar Interpreted Data ini dapat dilihat table of interpreted data di sebelah kiri yang menunjukkan nilai resistivitas hasil pengukuran di lapangan, nilai resistivitas hasil perhitungan oleh software, serta error dari masing-masing interval jarak elektroda AB. Resistivity log di sebelah kanan bawah merupakan perkiraan nilai resistivitas lapisan penyusun batuan pada titik pengukuran, beserta kedalaman tiap-tiap jenis tanahnya (depth). Nilai resistivitas yang muncul pada
13
Tabel 1 Jenis batuan dan nilai resistivitas
Jenis Batuan Nilai Resistivitas Ω Pyrite (Pirit) 0.01 - 100 Quartz (Kwarsa) 500 – 800,000 Calcite (Kalsit) 1 x 1012 - 1 x 1013 Rock Salt (Garam Batu) 30 - 1 x 1013 Granite (Granit) 200 - 100.000 Andesite (Andesit) 1.7 x 102 - 45 x 104 Basalt (Basal) 200 - 100.000 Limestone (Gamping) 500 - 10.000 Sandstone (Batu Pasir) 200 - 8.000 Shales (Batu Tulis) 20 - 2.000
Setelah didapatkan nilai resistivitas yang mendekati kondisi asli di lapangan, maka dapat diketahui perkiraan jenis tanah penyusun lapisan di titik pengukuran. Perkiraan jenis tanah penyusun tersebut didasarkan pada Tabel 1.
Interpretasi dari pengukuran ini bisa dilakukan dengan beberapa asumsi yaitu, di bawah permukaan tanah terdapat sejumlah lapisan batuan dengan ketebalan terbatas, lapisan batuan di bawah permukaan dalam posisi horizontal, dan setiap lapisan batuan mempunyai sifat homogen (jenis litologi sama) dan secara kelistrikan bersifat isotropik (diukur dari berbagai arah akan memberikan harga yang sama) (Telford dkk, 1990).
Airtanah terdapat pada lapisan akuifer yang memiliki ciri-ciri tersusun atas batuan pasir. Dengan mengetahui litologi lapisan tanah maka dapat diduga sebaran dan ketebalan lapisan akuifer di lokasi penelitian. Dengan bantuan perangkat lunak komputer (Progress V. 3.0) maka didapatkan jenis lapisan tanah dengan ketebalannya.
Tahapan Penelitian
15
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keadaan Umum Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian berada di Desa Nagrak, Kecamatan Sukaraja, Kabupaten Bogor. Desa Nagrak merupakan salah satu dari delapan desa di Kecamatan Sukaraja, Kabupaten Bogor. Secara wilayah, Desa Nagrak memiliki luas sekitar 230 Ha, dengan areal pertanian sebesar 120 Ha dan pemukiman 80 Ha. Desa ini berbatasan langsung dengan beberapa wilayah. Sebelah utara berbatasan dengan Bantar Kemang, selatan berbatasan dengan Desa Cikeas, timur berbatasan dengan Desa Cibanon dan barat berbatasan dengan Desa Cijayanti. Lahan di Desa Nagrak didominasi oleh pemukiman dan lahan pertanian sederhana yang dilakukan oleh masyarakat sekitar. Topografi Desa Nagrak relatif datar dengan kelerengan berkisar 0-15 %, serta terletak pada ketinggian 280 m di atas permukaan laut. Curah hujan di Desa Nagrak yaitu sebesar 2000 - 2500 mm/tahun, keadaan tanah cukup subur dengan kisaran pH 4,40 – 5,35, C-organic 1,32 %, serta kejenuhan basah 78,88 % (BPTPTH Bogor, 2012). Desa Nagrak berada diantara beberapa perumahan yang baru di bangun, serta merupakan jalur alternatif penghubung Kelurahan Bantar kemang dan Desa Sukaraja. Jarak dari Kota Bogor kurang lebih 10 km yang dapat ditempuh sekitar 30 menit. Akses ke pintu Tol terdekat hanya 10 menit melalui gerbang tol Sentul City. Letak dan luasan Desa Nagrak dapat dilihat pada Gambar 8.
Sumber: wikimapia.com
Gambar 8 Letak dan luasan area Desa Nagrak
Jenis Tanah dan Hidrogeologi Wilayah
andesit basal. Sedangkan sebagian kecil merupakan lapisan batu lempung dengan sisian batu pasir, tufa dan batu gamping. Akuifer yang berkembang di wilayah Desa Nagrak merupakan akuifer airtanah dangkal dengan kedalaman 0 – 10 meter, sedangkan airtanah dalam diduga terdapat pada kedalaman 70 – 150 meter. Lokasi Titik Pengukuran
Pengukuran dilakukan di empat titik yang tersebar di wilayah Desa Nagrak. Titik pengukuran ditentukan berdasarkan banyaknya objek (bangunan, pepohonan, pagar, dll) yang terdapat pada sekitar wilayah Desa Nagrak. Lahan yang dipilih adalah lahan yang luas dan tidak dikelilingi objek benda. Lahan tersebut sangat ideal untuk melakukan pengukuran geolistrik, karena kabel dapat membentang tanpa ada penghalang, sehingga bentangan semakin jauh dan nantinya akan didapatkan perkiraan lapisan yang makin dalam. Denah dan koordinat keempat titik pengukuran (GL 1, GL 2, GL 3, dan GL 4) dapat dilihat pada Gambar 9.
Sumber: Google Earth
Gambar 9 Letak dan koordinat empat titik pengukuran Data Pengukuran
17
Tabel 2 Data hasil pengukuran geolistrik
No.
-A : Resistivitas semu hasil pengukuran di lapangan
Jarak bentangan elektroda arus AB dan nilai resistivitas yang didapaatkan kemudian diinput ke dalam software Progress V.3.0. Masing-masing titik pengukuran (GL) menunjukkan nilai resistivitas yang berbeda-beda di tiap bentang elektroda arus AB-nya. Nilai resistivitas yang dihasilkan dari pengukuran menggunakan alat geolistrik di lokasi penelitian tidak 100% akurat, teradapat kesalahan (error) pada beberapa nilai yang dihasilkan oleh alat geolistrik. Kesalahan data tersebut berupa nilai tahanan jenis yang terlalu tinggi ataupun terlalu rendah. Kesalahan-kesalahan tersebut diakibatkan oleh kondisi lingkungan daerah penelitian dan teknis pengukuran, yaitu elektroda arus AB dengan tanah tidak terhubung dengan baik sehingga arus listrik tidak stabil, injeksi arus lemah / belum optimal dan kondisi lapisan tanah yang terbentuk akibat timbunan maupun adanya tumpukan sampah.
Perkiraan Lapisan Tanah, Letak dan Sebaran Akuifer
Tabel 3 Hasil penafsiran lapisan tanah masing-masing titik pengukuran
Pada titik pengukuran 1 (GL 1), lapisan akuifer terletak pada kedalaman 0-1.5 m di bawah muka tanah (bmt). Laspisan akuifer ini merupakan akuifer dangkal dengan litologi berupa lapisan pasir atau batu pasir dengan nilai resistivitas 19.46 Ωm. Pada kedalaman 1.6 - 15 Ωm nilai resistivitas kurang dari 10 sehingga merupakan lapisan kedap air dengan litologi lempung atau batu gamping. Lapisan kedap air di titik GL 1 diperkirakan memiliki kedalaman lebih dari 15 m di bawah muka tanah yang terletak di bawah lapisan akuifer dangkal. Akuifer dalam tidak terdeteksi di titik GL 1.
19
10 m bmt, lapisan yang terdeteksi adalah lempung atau batu gamping, sehingga air tanah dalam tidak terdeteksi pada titik GL 3 ini.
Pada titik GL 4, lapisan akuifer dangkal terdapat pada kedalaman 0 m – 6.5 m yang merupakan lapisan gamping pasiran setebal 1 m dan lapisan pasir setebal 5.3 m. Pada kedalaman dibawah 6.5 m bmt, lapisan penyusun berupa lempung sebagai lapisan impermeabel. Lapisan lempung ini terdetaksi hingga kedalaman lebih dari 10 m bmt, sehingga pada titik GL 4 juga tidak terdeteksi keberadaan akuifer dalam.
Akurasi pendugaan geolistrik dalam penelitian ini dapat dikatakan cukup akurat. Berdasarkan hasil wawancara singkat dengan beberapa penduduk desa Nagrak tentang sumur - sumur yang mereka miliki, kedalaman sumur yang mereka miliki tidak lebih dari 5 m dan tidak pernah kering. Hal tersebut sesuai dengan hasil pendugaan geolistrik yang telah dilakukan dalam penilitan ini. Di Desa Nagrak juga terdapat mata air yang keluar secara alami dari permukaan tanah dengan debit yang cukup besar. Mata air ini telah dikelola secara kelompok oleh warga Desa Nagrak, sehingga hanya sedikit warga yang memiliki sumur di rumahnya. Hal tersebut menunjukkan bahwa, di Desa Nagrak, Kecamatan Sukaraja, Kabupaten Bogor memiliki kandungan air tanah yang melimpah.
Pendugaan hasil pengukuran geolistrik di Desa Nagrak ini juga diperkuat dengan Peta Hidrogeologi Kota dan Kabupaten Bogor. Peta Hidrogeologi Kota dan Kabupaten Bogor dapat dilihat pada Gambar 10.
Sumber: Direktorat Geologi Tata Lingkungan R.I.
Pada Gambar 10 terlihat bahwa Desa Nagrak memiliki dua jenis karakteristik lapisan penyusun tanah, yaitu lapisan yang terdiri dari batu lempung, napal dengan sisian batu pasir, tufa dan batu gamping, serta sebagian area merupakan lapisan yang terdiri dari tufa batu apung pasiran, lahar breksi tufaan, dan lava andesit basalt. Lapisan akuifer yang berkembang di Desa Nagrak merupakan lapisan batuan endapan volkanik muda berupa batu pasir dan batu gamping pasiran, sedangkan sebagian area Desa Nagrak merupakan daerah non akuifer.
Lapisan akuifer yang berkembang di Desa Nagrak secara keseluruhan merupakan lapisan akuifer dangkal dengan litologi pasir dan memiliki ketebalan antara 1.5 m hingga 6 m. Lapisan akuifer dangkal ini rata – rata ditemukan pada kedalaman 0 – 6.5 m di bawah permukaan tanah (bmt) setempat. Pada keempat titik pengukuran, lapisan berupa lempung mendominasi lapisan penyusun tanah dengan ketebalan lebih dari 50 m. Lapisan lempung secara keseluruhan dapat ditemukan pada kedalaman lebih dari 10 m bmt setempat. Lapisan akuifer dalam tidak terdeteksi pada keempat titik pengukuran dikarenakan beberapa faktor, yaitu lapisan lempung yang terlalu dalam, arus listrik yang lemah, dan banyaknya benda penghalang seperti renik dan sampah di dalam tanah. Sebaran akuifer dangkal berdasarkan ketebalannya dapat dilihat dengan penampang tegak atau bor log pada Gambar 11.
21
Pola Aliran Airtanah
Pola aliran airtanah di lokasi pengukuran geolistrik dapat diduga dengan membandingkan penampang tegak tahanan jenis hasil pengukuran yang telah dilakukan pada titik-titik pengukuran (Mutowal, 2008). Pola aliran airtanah di Desa Nagrak dapat diduga dengan membandingkan kedalaman lapisan akuifer masing-masing titik pengukuran pada Gambar 11. Bor log menunjukkan titik GL 4 memiliki lapisan akuifer yang paling dalam dibandingkan titik – titik lainnya, sehingga berdasarkan gradien hidrolik airtanah, airtanah di Desa Nagrak cenderung menuju ke arah barat mendekati GL 4. Denah pola aliran airtanah dapat dilihat pada Gambar 12.
Gambar 12 Denah pola aliran airtanah
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan hasil dan pembahasan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
akuifer, serta lapisan lempung dan batu gamping yang merupakan lapisan kedap air atau non akuifer.
2. Diduga terdapat lapisan akuifer dangkal (unconfined aquifer) pada titik pengukuran GL 1, GL 3, dan GL 4. Pada GL 1 lapisan akuifer terletak pada kedalaman 0 m - 1.5 m di bawah muka tanah (bmt) dengan ketebalan 1.5 m dan nilai resistivitas 19 46 Ωm. Pada GL 3 Lapisan akuifer dangkal terletak pada kedalaman 0 m – 2.5 m dan 4.6 m – 6.7 m bmt, jika digabungkan ketebalannya sedalam 4.6 m. Lapisan akuifer dangkal pada titik pengukuran GL 4 terletak pada kedalaman 0 m – 6.5 bmt dengan ketebalan 6.5 m dan nilai resistivitas antara 13.82 – 34 85 Ωm. Tidak terdapat lapisan akuifer dangkal maupun dalam pada titik GL 2. Lapisan penyusun tanah didominasi oleh lempung dengan kedalaman lebih dari 50 m. Nilai resistivitas lapisan lempung tersebut berkisar antara 0.02 – 8.34 Ωm
3. Pola aliran airtanah di Desa Nagrak menuju arah barat mendekati titik pengukuran GL 4.
4. Software Progress V. 3.0 cukup efektif dalam mengolah dan memodelkan hasil pengukuran geolistrik di Desa Nagrak, Kabupaten Bogor.
Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dirumuskan beberapa saran sebagai berikut :
1. Sosialiasi perlu dilakukan kepada warga, khususnya yang ingin melakukan pengeboran untuk mendapatkan airtanah, cukup sampai kedalaman 5-6 m saja.
2. Penggunaan airtanah di desa Nagrak, Kabupaten Bogor diharapkan dibarengi dengan penggunaan mata air yang terdapat di Desa Nagrak. Hal ini agar akuifer dangkal memiliki waktu untuk me-recharge kembali. 3. Pada setiap titik pengukuran, jarak bentangan elektroda AB harus lebih
dari 100 m, agar lapisan akuifer dalam dapat terdeteksi.
23
DAFTAR PUSTAKA
Bisri M. 1991. Aliran Air Tanah. Malang (ID): Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.
[BPTPTH] Balai Penelitian Teknologi Perbenihan Tanaman Hutan Kab. Bogor. 2012. Stasiun Penelitian Nagrak [Internet]. [diunduh 2015 Sep 13]. Tersedia pada: http://bptpbogor.litbang.dephut.go.id/index.php/pages/nagrak
Damtoro J. 2007. Metode Geofisika [Internet]. [diunduh 2015 Mar 4]. Tersedia pada: http://www.bravo3x.com/Damtoro/Geofisik.htm.
Intining. 2012. Geoelectrical Data Interpretation for Determining Interface Boundary Between Fresh and Brackish Groundwater in Dalen Area, Drenthe Province, The Netherlands. J Lingkungan dan Bencana Geologi Vol. 3 No.3. Bandung(ID): Badan Geologi.
Kashef AAI. 1987. Groundwater Engineering. Singapore (SG): Mc Graw-Hill Book Co.
Mutowal W. 2008. Penentuan Sebaran Akuifer dan Pola Aliran Airtanah dengan Metode Tahanan Jenis (Resisitivity Method) di Desa Cisalak, Kecamatan Sukmajaya, Kota Depok, Provinsi Jawa Barat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Van Nostrand RG, KL Cook. 1966. Interpretation of Resistivity Data: a presentation of mathematical potential theory and practical field application for the direct-current methods of electrical resistivity prospecting. Washington (US): Goverment Printing Office.
Patra HP, SK Nath. 1999. Schulmberger Geoelectric Sounding in Ground Water. Rotterdam (NL): A.A. Balkema.
Revil A. 1998. Nature of Surface Electrical Conductivity in Natural Sand, Sandstones, and Clays. Geophysical Research, 25, Hlm. 691-694.
Sukobar. 2007. Identifikasi Potensi Sumber Daya Air Kabupaten Pasuruan. J
Aplikasi Vol.3 No.1. Surabaya (ID): Fakultas Teknik Sipil ITS
Telford WM, LP Geldart, and RE Sheriff. 1990. Applied Geophysics, Second Edition. Cambridgeshire (UK): Cambridge University Press.
Todd DK. 1995. Groundwater Hydrology. Second Edition. Singapore (SG): John Wiley & Sons.
Waspodo RSB. 2011. Eksplorasi Air Tanah di Jakarta. J Keteknikan Pertanian Vol. 26, No. 1. Bogor (ID): Fakultas Teknologi Pertanian IPB.
White PA. 1994. Electrode arrays for measuring groundwater flow direction and velocity. Geophysics, 59, Hlm 192-201.
LAMPIRAN
Lampiran 1 Lisensi software Progress V. 3.0
25
Lampiran 3 Forward modelling data dengan Progress V. 3.0 (GL 1)
27
Lampiran 6 Input data geolistrik dengan Progress V. 3.0 (GL 2)
29
Lampiran 10 Input data geolistrik dengan Progress V. 3.0 (GL 3)
31
33
Lampiran 14 Peralatan pengukuran geolistrik
