Penentuan Transmisivitas Akuifer di Daerah Padarincang dengan
Menggunakan Data Geolistrik Sounding
SYUHADA DAN TITI ANGGONO
Pusat Penelitian Fisika – LIPI, Komplek PUSPIPTEK Tangerang Selatan, Banten E-mail: syuhada@lipi.go.id
Diterima: 12 Maret 2013 Revisi: 6 Mei 2013 Disetujui: 15 Mei 2013
ABSTRAK: Penghitungan besaran transmisivitas dari suatu akuifer secara konvensional dapat dilakukan dengan menggunakan “pumping test” pada suatu sumur bor. Namun, cara ini cukup mahal dan memakan waktu yang tidak sedikit. Penggunaan data geolistrik sounding terbukti efektif dan murah dalam menentukan besaran transmisivisitas di suatu daerah. Dalam penelitian ini telah dilakukan survey geolistrik 1D dengan spasi elektroda 5-400 m di daerah Padarincang, Banten. Data geolistrik kemudian diproses dengan menggunakan program data inversi untuk mendapatkan model lapisan bawah permukaan berupa resistivitas dan tebal lapisan, yang kemudian digunakan untuk perhitungan parameter Zarrouk. Besaran transmisivitas dari daerah penelitian tersebut kemudian diturunkan dari parameter Dar-Zarrouk dengan menggunakan metoda Niwas. Hasil estimasi menunjukan bahwa daerah penelitian mengandung potensi air tanah yang cukup dengan besaran transmisivitas berkisar antara 400 hingga 2000 m2/hari. Hasil yang didapat dari perhitungan ini cukup konsisten dengan perhitungan transmisivitas dengan mengunakan relasi empirik antara besaran resistivitas dari lapisan bawah permukaan dengan besaran konduktivitas hidrolik akuifer, yang didapat dari daerah yang mempunyai kemiripan kondisi geologi dengan daerah penelitian.
KATA KUNCI : Akuifer, Parameter Dar-Zarrouk, Transmisivitas, Air tanah, Geolistrik
ABSTRACT: Transmissivity is usually determined using a pumping test of a borehole. However, it is very expensive and
needs a long time period to conduct a pumping test. Geoelectrical sounding is an effective and inexpensive method to determine transmissivity of an area. One dimensional geolectrical survey has been carried out using 5 - 400 m electrode spacing in Padarincang, Banten. The data were analyzed using an inverse software program to obtain a subsurface profile resistivities and their layers. This model then was employed to extract Dar-Zarrouk parameters. Transmissivity in this region is derived from Dar-Zarrouk parameters using Niwas method. Estimation results show that the region has enough groundwater supply with transmisivity values ranging from 400 to 2000 m2/day. The results are consistent with the calculated transmissivity from resistivity and hydraulic conductivity of an aquifer obtained from another similar geologic region.
KEYWORDS: Aquifer, Dar-Zarraouk parameter, Transmissivity, Ground water, Geoelectric
1. PENDAHULUAN
Ketersediaan air bersih mutlak diperlukan untuk menunjang kehidupan manusia. Untuk melayani kebutuhan akan air bersih ini dapat memanfaatkan potensi air tanah dipermukaan. Namun kebutuhan ini dari tahun ke tahun otomatis akan meningkat seiring dengan pertumbuhan populasi dan pembangunan. Oleh karena itu perlu pemanfaatkan sumber air alternatif berupa potensi air dalam berupa akuifer.
Akuifer ini terdapat dalam suatu lapisan tanah berpori yang mengakibatkan aliran air dalam tanah. Air dalam tanah ini bergerak baik secara vertikal maupun lateral yang dipengaruhi oleh keadaan geologi, morfologi dan hidrologi daerah setempat. Adapun parameter fisika yang ditentukan dalam karakterisasi akuifer ini pada umumnya adalah konduktivitas hidraulik, kedalaman dan transmisivitas akuifer. Berbagai macam metoda atau teknik dikembangkan untuk mengestimasi besaran fisik dari suatu akuifer tersebut [1,2,3].
Secara tradisional, cara yang lazim dan banyak digunakan adalah dengan menggunakan uji pompa atau “pumping test” dari suatu sumur dimana akuifer tersebut berada. Namun, cara ini tidak akan efektif dalam menentukan distribusi sebaran kondisi akuifer suatu wilayah karena akan memerlukan beberapa sumur baru yang tentunya akan memerlukan waktu dan biaya yang tidak sedikit. Sehingga telah dikembangkan pula metoda yang cukup efektif dan murah untuk menentukan parameter akuifer misalnya dengan menggunakan data vertical electric sounding berupa resistivitas dari suatu lapisan formasi batuan penyusun akuifer [2,3]. Penelitian ini bertujuan untuk mengkarakterisasi besaran fisika suatu sistem akuifer dari data geolistrik didaerah Padarincang, Banten beserta interpretasinya. Daerah penelitian ini termasuk pada kawasan Cekungan Rawa Dano dan secara geologi terletak pada kompleks gunung api yang terkenal sebagai Komplek Volkanik Dano [ 4,5,6 ].
2. METODOLOGI PENELITIAN
Telah dilakukan pengukuran tahanan jenis formasi batuan sebanyak 20 titik geolistrik dengan menggunakan metoda Schlumberger sounding dengan bentangan elektroda AB/2 hingga 400 m (Gambar 1). Pengukuran geolistrik ini cukup efektif dalam mengidentifikasi keberadaan akuifer berdasarkan nilai tahanan jenis lapisan batuan. Data geolistrik tersebut kemudian diinterpretasi untuk mendapatkan model lapisan bawah permukaan berupa resistivitas dan tebal lapisan dengan menggunakan software iterative inversion modeling [i.e. 7]. Hasil modeling tersebut dianalisa untuk mendapatkan informasi ketebalan serta kedalaman dari akuifer pada suatu titik sounding. Nilai besaran transverse resistance dan longitudinal conductance atau biasa disebut parameter Dar-Zarrouk kemudian dihitung berdasarkan parameter ketebalan dan tahanan jenis akuifer tersebut [1]. Selanjutnya, parameter transmisivitas akuifer dihitung dengan menggunakan persamaan [1]:
R
T
(1) Dimana =K (yang diasumsikan konstan untuk satu wilayah); T adalah besaran transmisivitas akuifer (m2/hari); K adalah konduktivitas hidraulik akuifer (m/ hari); adalah konduktivitas elektrik (mho/m) dan R adalah transverse resistance (ohm m2). Dalam penelitian ini harga K dianggap konstan yaitu 0.5 m/ hari berdasarkan model yang diturunkan oleh [7]. Karena harga dalam teknik ini juga diasumsikan konstan maka harga dihitung berdasarkan nilai rata-rata dari tiap titik sounding sehingga persamaan 1 dapat dimodifikasi menjadi :R
T
Konstanta
.
(2) Konsistensi hasil penghitungan yang untuk selanjutnya disebut metoda Niwas ini kemudian dikomparasikan dengan menggunakan relasi tahanan jenis akuifer dan hidraulik konduktifitasnya yang didapat dari pumping test yang dilakukan didaerah yang secara geologi berdasarkan kandungan mineralnya mirip dengan lokasi penelitian [8]. Disini harga transmisivitas dihitung menggunakan persamaan:K.b
T
(3) dengan b adalah tebal dari suatu akuifer dan harga K dihitung menurut relasi [8]:
1.13
K
(4) disini adalah tahanan jenis dari akuifer.3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 2 menunjukan pola sebaran resistivitas pada kedalaman 70 m yang juga menunjukan sebaran keberadaan akuifer didaerah penelitian yang didapat dari hasil inversi data geolistrik. Secara umum sebaran akuifer pada kedalaman 70 m yang ditandai dengan resistivitas > 15 Ohm.m tersebar di tengah peta kontur resistivitas, sementara sebelah utara daerah studi cenderung didominasi oleh lapisan lempung dan sebelah selatan didominasi oleh lapisan breksi yang merupakan penanda dinding kawah bagian selatan dari komplek volkanik Dano yang berupa deretan gunung api berusia muda. Pola sebaran resistivitas lapisan ini juga menegaskan konsep hidrogeologi yang terjadi pada gunung api strato, dimana dibagian puncak dan lereng atas umumnya terbentuk dari lava, aglomerat, breksi dan tufa dengan ukuran butir yang cukup kasar. Sedangkan untuk lereng tengah dengan kelandaian sedang cenderung didominasi oleh lapisan sedimen dengan ukuran butir yang cukup kecil dan semakin menjauhi puncak pemisahan antara butir pasir dengan lempung akan mudah dikenali. Pada daerah dataran, sedimen volkanik ini umumnya didominasi oleh lapisan selang-seling lempung dan pasir, dan bahkan seringkali berselingan dengan endapan Dano [5].
Tabel 1 menunjukan hasil interpretasi geolistrik, tahanan jenis akuifer, konduktivitas hidrolik, konduktansi elektrik serta transmisivitas yang dihitung berdasarkan metoda Niwas. Konduktansi elektrik dan transmisivitas didapat dengan menggunakan persamaan 1 dengan menggunakan nilai K=1.32 yang ditentukan dengan regresi linear. Di sini nilai K pada titik nomer 11, 12, 17 dan 18 diabaikan dalam pengambilan regresi linear karena harga K-nya cukup tinggi, sedangkan untuk titik sounding nomer 10 tidak ada perhitungan parameter akuifer karena berdasarkan interpretasi geolistrik dibawah titik tersebut kemungkinan tidak ditemukan akuifer. Sebagai komparasi kami juga menghitung besaran fisika dari akuifer dengan menggunakan persamaan 4 yang ditunjukan dengan tabel 1 yang ditandai dengan label T2. Kontur sebaran nilai transmisivitas untuk kedua metoda tersebut juga ditampilkan guna memperjelas apabila ada perbedaan nilai seperti yang ditunjukan oleh gambar 3a dan 3b. Secara umum dari perbandingan dua buah tabel dan kontur distribusi nilai T dapat digambarkan bahwa kedua perhitungan menunjukan kesamaan nilai, dimana harga T berkisar antara 400 m2/hari hingga 2000 m2/hari. Peta sebaran transmisivitas menunjukan bahwa daerah bagian barat dan tenggara penelitian mengandung akuifer yang cukup potensial dan hal ini juga berkorelasi dengan peta sebaran resistivitas dari akuifer. Hasil perhitungan ini juga cukup konsisten dengan penelitian sebelumnya dengan menggunakan hasil interpretasi pemboran yang mengestimasi bahwa harga T untuk akuifer didaerah sekitar Padarincang berkisar 1468.8 m2/hari [5].
Tabel 1. Hasil perhitungan parameter akuifer. VES no b (m) (ohm.m) R (ohm.m2) (ohm) K alluvial akuifer K T1=1.32*R (m2/day) T2 (m2/day) 1 40 11 440 3.64 0.5 1.82 580.8 497.2 2 55 19 1045 2.89 0.5 1.45 1379.4 1180.85 3 70 22 1540 3.18 0.5 1.59 2032.8 1740.2 4 40 11 440 3.64 0.5 1.82 580.8 497.2 5 30 13 390 2.31 0.5 1.15 514.8 440.7 6 35 18 630 1.94 0.5 0.97 831.6 711.9 7 40 11 440 3.64 0.5 1.82 580.8 497.2 8 40 30 1200 1.33 0.5 0.67 1584 1356 9 20 20.27 405.4 0.99 0.5 0.49 535.13 458.1 11 60 11 660 5.45 0.5 2.72 871.2 745.8 12 80 11 880 7.27 0.5 3.64 1161.6 994.4 13 45 25 1125 1.8 0.5 0.9 1485 1271.25 14 60 22 1320 2.73 0.5 1.36 1742.4 1491.6 15 30 13 390 2.31 0.5 1.15 514.8 440.7 16 40 27 1080 1.48 0.5 0.74 1425.6 1220.4 17 125 14 1750 8.93 0.5 4.46 2310 1977.5 18 60 11 660 5.45 0.5 2.73 871.2 745.8 19 50 12 600 4.17 0.5 2.08 792 678 20 35 10 350 3.5 0.5 1.75 462 395.5
Keterangan: b=tebal akuifer; =resistivitas lapisan akuifer; R=transverse resistance; =konduktivitas elektrik; K=konduktivitas hidraulik; T1=nilai transmivitas dengan metoda Niwas; T2=nilai transmisivitas dengan menggunakan relasi empirik K dengan dimana K=1.13
(b)
Gambar 3. Peta sebaran nilai transmisivitas didaerah Padarincang yang dihitung berdasarkan: a) Metoda Niwas dengan
menghitung parameter Dar-Zarrouk. b) Relasi empirik antara besaran K dengan akuifer dari suatu daerah yang sedimen depositnya mirip dengan daerah penelitian.
4. KESIMPULAN
Pemanfaatan data geolistrik dalam mengestimasi besaran fisik dari suatu akuifer dapat menghemat waktu dan biaya dibandingkan apabila memakai pumping test. Studi kasus estimasi transmisivitas di daerah Padarincang dapat disimpulkan kalau daerah penelitian secara umum mengandung potensi air tanah yang cukup dengan besaran transmisivitas yang berkisar antara 400 hingga 2000 m2/hari. Hasil-hasil ini juga cukup konsisten dengan penelitian sebelumnya yang menggunakan data pemboran. Perhitungan transmisivitas dengan melibatkan parameter Dar-Zarrouk juga konsisten dengan estimasi transmisivitas menggunakan relasi empirik antara besaran K dengan akuifer yang didapat dari penelitian didaerah lain, yang secara geologi didominasi lapisan sendimen yang tidak jauh berbeda dengan daerah Padarincang.
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terimakasih ditujukan kepada semua pihak yang telah membantu dalam penelitian ini terutama kepada Kemenristek yang telah memeberikan dana penelitian melalui paket PKPP, PEMDA Banten, bapak Hari Soesanto, M. Si dan teman-teman teknisi yang telah membantu dalam akuisisi data.
DAFTAR PUSTAKA
[1] S. Niwas and D.C Singhal. Estimation of Aquifer Transmissivity from Dar Zar Rouk Parameters in Porous Media. Journal of Hydrology. 50 (1981): 393-399.
[2] S. Niwas and D.C Singhal. Aquifer Transmissivity of Porous Media from Resistivity Data. Journal of Hydrology. 82 (1985): 143-153.
[3] R. Mazac, W.E. Kelly and Landa. A Hydrogeological Model for Relations between Electrical and Hydraulic Properties of Aquifers. Journal of Hydrology. 79 (1985): 1-19.
[4] S. Van Der Kaars, D. Penny, J. Tibby, J. Fluin, R.A.C Dam, and P. Suparan. Late Quaternary palaeoecology, palynology and palaeolimnology of a tropical lowland swamp: Rawa Danau, West Java, Indonesia. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 171, (2001): 185-212.
[5] H. D. Said, Djuwahir and H. Danaryanto. Potensi Sumber Airtanah Cekungan Rawa Danau Bagi Penyediaan Air Daerah Cilegon, Kabupaten Serang, Jawa Barat. Direktorat Geologi Tata lingkungan, Bandung, 1985.
[6] R.W. Van Bemmelen. The Geology of Indonesia , vol. 1. 1A, 1B. Government Printing Office, Den Haag, 1949.
[7] A. R. Zohdy. A new method for the automatic interpretation of Schlumberger and Wenner sounding curves. Geophysics 54 (1989): 2
[8] V. Shevnin, O. Delgado-Rodríguez, A. Mousatov and A. Ryjov. Estimation of Hydraulic Conductivity on Clay Content in Soil Determined from Resistivity Data. Geofísica Internacional. 45 (2006): 195-207.
