ANALISIS INTRUSI AIR LAUT DENGAN MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK RESISTIVITAS 2D DIPOLE DIPOLE DI DESA
BAGAN DELI KECAMATAN MEDAN BELAWAN
Oleh : Viktor Panjaitan
NIM 4121240010 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iii
RIWAYAT HIDUP
Viktor Panjaitan, lahir di Selat besar pada tanggal 12 November 1994.
Anak dari Edison Panjaitan dan Pesta Tampubolon, dan merupakan anak kelima
dari tujuh bersaudara. Pada tahun 2000 , penulis masuk sekolah dasar (SD) Negeri
117486 kampung sipirok, dan lulus pada tahun 2006. Pada tahun 2006 penulis
melanjutkan sekolah SMP Negeri 1 Panai hulu, dan lulus pada tahun 2009. Pada
tahun 2009 penulis melanjutkan sekolah SMA Negeri 1 Panai Hulu.dan lulus
pada tahun 2012. Pada tahun 2012 penulis diterima, melalui jalur seleksi
Pemandu Minat Dan Prestasi (PMP) penulis diterima masuk ke Universitas
Negeri Medan pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
iii
ANALISIS INTRUSI AIR LAUT DENGAN MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK RESISTIVITAS 2D DIPOLE DIPOLE DI DESA
BAGAN DELI KECAMATAN MEDAN BELAWAN
Viktor Panjaitan ( 4121240010 )
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan Untuk mengetahui nilai resistivitas lapisan batuan di desa Bagan
Deli yang diduga mengalami intrusi air laut berdasarkan nilai jenis batuan bawah permukaan.
Untuk mendapatkan nilai tahanan jenis ini digunakan metode geolistrik tahanan jenis
konfigurasi Dipole-Dipole dengan 16 elektroda dan jarak antar elektroda 5 cm. Penelitian ini dilakukan pada 2 lintasan dengan panjang masing-masing lintasan 75 meter, nilai tahanan jenis
semu yang diperoleh selanjutnya diolah dengan menggunakan Softwere Res2Dinv sebagai nilai tahanan jenis yang sebenarnya. Hasil inversi terhadap resistivitas semu diinterpretasikan sebagai
struktur bawah permukaan yang dapat dikaitkan dengan daerah yang mengandung intrusi air
laut.
hasil pengolahan dan interpretasi data diperoleh kedalaman maksimal 10,9 m yang terdiri
dari lapisan akuifer endapan lumpur (alluvial) dengan volume air tawar yang sedikit bercampur
pasir (sandstone), kerikil (grafel) dan batuan pasir berlumpung dan Ditemukan intrusi air laut
pada kedua lintasan pengukuran dengan volume air laut yang berbeda. Pada lintasan pertama
terjadi intrusi air laut yang sangat besar dan hampir terjadi pada seluruh bentangan dengan nilai
resistivitas 0,691 – 4,90 Ωm hal ini dikarenakan letak pengukuran yang dekat dengan garis
pantai (300 m). Pada lintasan kedua terjadi intrusi air laut yang sangat besar dan hampir terjadi
pada seluruh betangan dengan nilai resistivits 0,711 –3,74 Ωm.
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Kuasa, karena atas
rahmat dan hidayahNya yang memberikan kesehatan dan hikmah kepada penulis
sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik dan sesuai dengan
waktu yang direncanakan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah Intrusi,
dengan judul “Analisis Intrusi Air Laut Dengan Menggunakan Metode Geolistrik
Resistivitas 2d Dipole dipole di Desa Bagan Deli Kecamatan Medan Belawan.”.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
Bapak Drs. Rappel Situmorang, M.Si selaku Dosen Pembimbing Skripsi, yang
telah banyak memberikan bimbingan, motivasi dan saran-saran kepada penulis
sejak awal penulisan proposal sampai dengan selesainya penulisan skripsi. Serta
Bapak Dr.Karya Sinulingga,M.Si, Bapak Dr.Togi Tampubolon,M.Si dan Bapak
Dr.Nurdin Siregar,M.Si. Selaku Dosen Penguji I,II Dan III yang telah banyak
memberikan saran dan keritikan demi penyempurnaan skripsi ini.Bapak
Drs.Pintor Simamora M.Si selaku Dosen Penasehat Akademik yang telah banyak
memberikan bimbingan dan pengarahan. Disamping itu, Bapak Dr. Asrin Lubis,
M.Pd selaku Dekan FMIPA UNIMED, Bapak Alkhafi Maas Siregar, M.Si, selaku
ketua jurusan fisika, Ibu Rita Juliana, M.Si, selaku sekretaris jurusan fisika, Bapak
Makmur Sirait, M.Si, selaku ketua program studi fisika, beserta seluruh staf
edukatif dan administratif pada program studi Fisika Universitas Negeri Medan.
Ucapan terimakasih yang teristimewa penulis sampaikan kepada kedua orang
tua penulis, Ayahanda E. Panjaitan dan Ibunda P. Tampubolon, yang telah
membesarkan, mendidik, mendukung dan mendoakan dengan penuh kasih sayang
yang tulus ikhlas.Ucapan terimakasih penulis ucapkan kepada abang abang saya
Kardo Panjaitan, Erwin Panjaitan, kakak saya Yusni Panjaitan, Reni Panjaitan dan
adik adik ku Agus Panjaitan dan Zulpan Panjaitan yang telah mendukung dan
memberikan semangat serta kepada seluruh keluarga besar yang telah mendoakan
dan memberikan semangat dalam penulisan skripsi ini.
Pada kesempatan ini, penulis juga ingin mengucapkan terimakasih kepada
v
Suryani Siregar, Juliana Lubis, Erni Simbolon, Reni Purba, Martha Padang,
Marnala Manurung serta seluruh teman-teman seperjuangan Fisika 2012 yang
tidak dapat disebutkan namanya satu persatu atas kebersamaan kita selama ini.
Ucapan terimakasih kepada abangnda Hotdon Naibaho, alumni Fisika 2015 yang
telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada abang/kakak, rekan-rekan serta adik-adik Unit
Kegiatan-Kerohanian Mahasiswa Kristen Protestan (UKMKP) UNIMED,
abang/kakak, rekan-rekan serta adik-adik Jurusan Fisika UNIMED, terkhusus
yang tergabung dalam organisasi Ikatan Keluarga Besar Kristen Fisika (IKBKF),
abang/kakak dan rekan-rekan telah membantu, mendukung dan mendoakan
penulis dalam penyusunan skripsi ini.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam menyelesaikan
skripsi ini, namun penulis menyadari masih ada kekurangan baik dari segi isi
maupun tata bahasa, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang
bersifat membangun dari pembaca demi kesempurnaan skripsi ini.
Akhir kata penulis mengucapkan banyak terimakasih dan semoga skripsi
ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Tuhan Yesus Memberkati
Medan, Maret 2016
Penulis
Viktor Panjaitan
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembaran Pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar viii
Daftar Tabel ix
Daftarr Lampiran vii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang 1
1.2.Batasan Masalah 3
1.3.Rumusan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5.Manfaat Penelitian 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Gambaran Umum Lokasi Penelitan 5
2.1.1. Letak Geografis dan Topografi 5
2.1.2 Peta Daerah Penelitian 6
2.1.3 Peta Lokasi Pengambilan Data 7
2.2.Tanah 8
2.3.Air Tanah 9
2.4.Kondisi Air Tanah 11
2.5.Kualitas Air Tanah 16
2.6.Akifer 20
2.7.Porositas dan Permaebilitas 24
2.8.Siklus Hidrologi 26
2.9. Metode Geolistrik 28
vii
2.10.1.Wenner Alpha 30
2.10.2.Pole – Pole 31
2.10.3.Wenner – Schlumberger 32
2.11. Dampak Air Bawah Tanah Tidak Terkontrol 33
2.12. Intrusi Air Laut ke Daratan 34
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1.Tempat dan Waktu Penelitian 36
3.1.1 Tempat Penelitian 36
3.1.2 Waktu Penelitian 36
3.2. Alat dan Bahan Penelitian 36
3.2.1. Alat-alat 36
3.2.2. Bahan penelitian 38
3.3.Prosedur Kerja 38
3.4. Analisa Data 39
3.5. Diagram Alir Penelitian 41
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Penelitian 42
4.2 Analisis Data dan Pembahasan 47
4.2.1 Lintasan I 48
4.2.2 Lintasan II 51
4.3 Hasil interpretasi dengan software Res2dinv 53
4.3.1 Pada Lintasan I 53
4.3.2. Pada Lintasan II 54
4.4 Intrusi 54
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 56
5.2 Saran 57
Daftar Pustaka 58
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Letak Geografis Belawan 5
Gambar 2.2. Peta Geologi Daerah Penelitian 6
Gambar 2.3. Peta Lokasi Pengambilan Data 7
Gambar 2.4. Perbatasan antara air asin dan air tawar berada seimbang di Pantai 14 Gambar 2.5. Penampang Air Bawah Tanah 15 Gambar 2.6. Akifer Air Tanah 21 Gambar 2.7. Model air tanah melewati rekahan dan batuan 22 Gambar 2.8. (A) Porositas dan (B) Permeabilitas 24
Gambar 2.9. Berbagai tipe rongga pori di dalam batuan yang mengontrol mengalirnya air bawah tanah. 24
Gambar 2.10. Siklus Hidrologi secara umum 27
Gambar 2.11. Konfigurasi elektroda dalam eksplorasi geolistrik 30
Gambar .2.12. Konfigurasi Wenner Schlumberger 33
Gambar 4.2. Penampang melintang reistivitas lapisan bawah permukaan bumi dengan konfigurasi DipoleDipole Lintasan I 48
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Klasifikasi air berdasarkan konsentrasi Chlorida 16
Tabel 2.2 Klasifikasi air berdasarkan daya hantar listrik (DHL) 16
Tabel 2.3. Klasifikasi Intrusi Air Laut Berdasarkan Konduktivitas Listrik 17
Tabel 2.4 Persyaratan Kualitas Air Minum 20
Tabel 2.5. Nilai Porositas dan Permaebilitas Akifer 26
Tabel 3.1. Alat Penelitian 36
Tabel 3.2 Alat pemancar dan spesifikasinya 37
Tabel 3.3 Alat penerima dan spesifikasinya 37
Tabel 4.1 Data lapangan menggunakan GPS 42
Tabel 4.2 Data Hasil Penelitian Lintasan I 42
Tabel 4.3 Data Hasil Penelitian Lintasan II 45
Tabel 4.4 Nilai Resistivitas Dari berbagai tipe batuan 48
Tabel 4.5 Analisis Kondisi Bawah Permukaan Pada Lintasan 1 49
Tabel 4.6 Analisis Kondisi Bawah Permukaan Lintasan II 52
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Nilai Resistivitas Semu 60
Lampiran 2. Gambar Proses Pengambilan Data Dilapangan Dan
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Masalah
Perkembangan Daerah Sumatera Utara, terkhusus yang tinggal di pesisir baik
di bidang industri, perusahaan, maupun perdagangan berakibat pada meningkatnya
kebutuhan air bersih, yang hingga saat ini masih mengandalkan air tanah. Kebutuhan
air tanah yang terus meningkat, mendesak masyarakat untuk juga terus
mengusahakan ketersediannya, sehingga menyebabkan pengambilan air tanah
semakin meningkat.
Air merupakan faktor yang sangat penting dalam kehidupan manusia,karena
zat pembentuk tubuh manusia sebagian besar adalah air, bahkan hampir 60 – 70 %
tubuh manusia mengandung air. Setiap hari manusia mengkonsumsi air bersih untuk
keperluan minum minimal sebanyak 2 liter per hari. Sumber utama air yang ada
dipermukaan dan bawah permukaaan tanah berasal dari hujan. Berdasarkan Peraturan
Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001, menyatakan bahwa yang
dimaksud dengan air adalah semua air yang terdapat diatas dan dibawah permukaan
tanah kecuali air laut dan air fosil. Air yang berada diatas lapisan tanah (dalam bentuk
cair) dinamakan air permukaan dan air yang berada di bawah lapisan tanah
dinamakan air tanah (Gusnisar, 2012).
Kebutuhan air yang selalu meningkat sering membuat orang lupa bahwa daya
dukung alam ada batasnya dalam memenuhi kebutuhan air. Kondisi sistem aquifer di
dalam tanah sangat rumit, namun dapat dipelajari dan diprediksi keberadaannya. Pada
musim hujan kandungan air pada aquifermeningkat sedangkan pada musim kemarau
kandungan air menurun atau tidak ada sama sekali. Padahal air sangat dibutuhan dari
waktu ke waktu untuk mendukung kehidupan semua makhluk hidup di bumi
2
Peningkatan kebutuhan air bersih sebanding dengan berkembangnya suatu
daerah, maka eksploitasi air tanah akan semakin besar. Hal ini mengakibatkan
persediaan air tanah semakin berkurang. Berkurangnya kandungan air tanah pada
lapisan akuifer dapat mengakibatkan masuknya air laut ke dalam akuifer
(Sosrodarsono, 2003).
Di Desa Bagan Deli, penggunaan air tanah oleh penduduk perlu mendapat
perhatian yang serius karena masih terbatasnya sarana Perusahaan Daerah Air Minum
(PDAM), seiring dengan semakin meningkatnya laju pertumbuhan penduduk, maka
tingkat konsumsi air juga semakin tinggi. Pentingnya air bawah tanah karena
potensinya yang diperkirakan 98% dari air tawar yang ada di permukaan bumi,
sedangkan selebihnya berada di danau, sungai dan lain-lain (Hendrayana, 2002).
Keberadaan industri-industri besar yang berlokasi di pelabuhan Belawan hotel
berbintang, kawasan permukiman elit, dan kawasan perkantoran di sepanjang pantai
Kota Belawan memenuhi kebutuhan air bersih berasal dari sumur bor atau air tanah
dalam. Pembuatan sumur bor memang harus berijin dan dikenai pajak, namun banyak
para pengusaha dan masyarakat membuat sumur bor tanpa melakukan proses
perijinan. Keberadaan jumlah dan lokasi sumur bor semakin banyak. Oleh karena itu
air bawah tanah menjadi berkurang, sehingga terjadi penurunan muka tanah di
kawasan pantai Kota Belawan. Pengembilan air tanah berlebihan di kawasan pantai
Belawan akan menyebabkan terjadi penyusupan air laut ke daratan. Untuk itu perlu
dilakukan pemantauan kualitas air tanah dan sejauh mana intrusi air laut sudah
menyusup ke dataran pantai Kota Belawan (Situmorang, 2003).
Hasil wawancara dengan beberapa masyarakat yang tinggal di desa bagan
deli, masyarakat umumnya menggunakan sumur bor. Keadaan air sumur bor pada
daerah tersebut warnanya sudah keruh. Kemudian rasa airnya kalau diminum sudah
ada rasa asinnya. Keberadaan sarana PDAM pada daerah tersebut masih terbatas
hanya berada pada kelurahan tertentu sedangkan kelurahan lain belum. Masyarakat
3
masyarakat Medan Belawan lebih terkonsentrasi pada wilayah yang dekat dengan
pinggir pantai.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya di beberapa daerah
penelitian yang berbeda, di temukan bahwa faktor yang paling mempengaruhi
terjadinya intrusi air laut disebabkan adanya eksploitasi air tanah secara meningkat,
sehingga menurunnya tekanan air tanah dan mempermudah air laut untuk masuk
melalui pori – pori lapisan atau akuifer. Menurut hasil penelitan sebelumnya
Janner Marihot Sinaga (2011) “ Analisis Intrusi Air Laut Pada Sumur Gali Di
Daerah Kecamatan Lima Puluh Kabupaten BatuBara Dengan Metode Konduktivitas Listrik” menyimpulkan bahwa Kecamatan Lima Puluh telah terintrusi air laut dari tingkat terintrusi sedikit, sedang, agak tinggi dan tinggi pada jarak 969 meter dan
6831 meter dari garis pantai.
Suhendra (2014) “Pemetaan Intrusi Air Laut Pada Sumur Gali dan Sumur Bor
Dengan Metode Konduktivitas Listrik Di Kecamatan Teluk Mengkudu Kabupaten
Serdang Bedagai”menyimpulkan bahwa berdasarkan nilai Daya Hantar Listrik telah
terjadi intrusi air laut pada jarak terjauh 2,85km dari garis pantai dan dengan
kedalaman 3 meter.
Hasil penelitian yang dilakukan hanya meneliti air sumur bor tanpa
memprediksi faktor-faktor penyebab yang lain. Sehubungan dengan hal di atas, maka
peneliti ingin meneliti dengan judul “Analisis Intrusi Air Laut Dengan
Menggunakan Metode Geolistrik Resistivitas 2d Dipole dipole di Desa Bagan Deli
kecamatan Medan Belawan”
1.2Batasan Masalah
Untuk memberi ruang lingkup yang jelas, penulis membatasi masalah yang
akan diteliti. Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Pengambilan data dilapangan menggunakan resistivitas geolistrik dengan
4
2. Tingkat intrusi air laut ditentukan berdasarkan besarnya nilai resistivitas
lapisan penyusun bawah permukaan yang telah terintrusi oleh air laut.
3. Pengolahan data hasil penelitian menggunakan software Res2Dinv.
1.3. Rumusan masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Berapakah nilai resistivitas lapisan batuan di desa bagan deli
menggunakan metode resistivitas geolistrik ?
2. Berapa besar tingkat intrusi air laut berdasarkan lapisan batuan di desa
Bagan Deli ?
3. Sejauh mana desa bagan deli yang sudah teridentifikasi oleh intrusi air
laut ?
1.4. Tujuan penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui nilai resistivitas lapisan batuan di desa Bagan Deli.
2. Untuk mengetahui tingkat intrusi air laut disekitar desa Bagan Deli.
3. Untuk mengetahui sejauh mana desa bagan deli yang sudah teridentifikasi
oleh intrusi air laut.
1.5. Manfaat penelitian
Adapun maanfaat dari penelitian ini adalah:
1. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi pada masyarakat
Belawan, apakah air tanah di daerah Belawan telah terintrusi oleh air laut.
2. Sebagai bahan referensi untuk perbandingan dalam penelitian-penelitian
56
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengolahan data pengukuran pada dua lintasan yang berbeda di
Desa Bagan Deli Kecamatan Medan Belawan maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdeteksi adanya kandungan air laut
atau air asin pada kedua lintasan pengukuran. Sehingga ditemukan
terjadinya intrusi air laut. Hal ini dapat dilihat dari nilai resistivitasnya yaitu pada lintasan I nilai resistivitasnya 0,691 Ω.m – 10,7 Ω.m, lintasan II nilai resistivitasnya 0,711 Ω.m – 34,3 Ω.m ,dimana suatu lintasan terjadi intrusi jika nilai resistivitasnya 0, 5 Ω.m – 5 Ω.m.
2. Berdasarkan lapisan batuan pada lokasi pengukuran lintasan pertama dan
kedua yang berjarak ± 300 m dan ± 310 m sejajar dan tegak lurus dari
garis pantai dengan panjang lintasan 75 m banyak mengandung lapisan air
tanah permukaan (groundwater) dalam akuifer tanah endapan lumpur
(alluvial) yang terdiri dari campuran pasir (sand) dan lempung (clay)
sudah terintrusi oleh air laut.
3. Pada lokasi pengukuran lintasan pertama dan kedua di desa bagan deli
sudah terjadi intrusi air laut sejauh ± 385 m dari garis pantai, semakin
jauh jarak pengukuran dari garis pantai maka semakin kecil intrusi air laut
57
5.2 Saran
1. Sebaiknya dilakukan penelitian dengan menggunakan metode yang
berbeda seperti metode resistivitas tiga dimensi atau metode – metode
lainnnya yang hasilnya berupa pemodelan tiga dimensi
2. Memilih Objek kajian lain yang berkaitan dengan lapisan permukaan
bumi seperti tentang penyebaran air, penyebaran lindi atau penyebaran
polutan.
3. Sebaiknya dalam melakukan penelitian dilakukan satu hari, karena bila
dilanjutkan pada hari berikutnya maka keadaan daerah tanah lokasi
58
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, R, M.Si., 2004, Kimia Lingkungan, Penerbit ANDI, Jakarta.
Davis , S.N, dan Wiest, R.J.M, 1996, Hydrogeology, Jhon Willey dan Sons, Inc, New York.
Gabriel, J.F., 2001, Fisika Lingkungan, Hiporates, Jakarta.
Grace, 2014. Analisis Intrusi Air Laut dan Kandungan Logam Berat pada Air Sumur Gali dan Sumur Bor di Kecamatan Hamparan Perak. Skripsi. Unimed : Medan
Gusnisar, 2012. Pengaruh Sumur Resapan Terhadap Kualitas Air Tanah Di Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Skripsi.Ui : Jakarta
Harahap, R., 2013, Rekayasa Hidrologi, UNIMED Press, Medan
Hendrayana, 2002, Geological Engineering Dept., Faculty of Engineering, Gajah Mada University, Yogyakarta
Kirsch, Reinhard. 2009, Groundwater Geophysics A Tool for Hydrogeology.Springer. Berlin.
Kodoatie, J.R. (1996), Pengantar Hidrogeologi, Andi, Yokyakarta.
Linsley, R.K dan Franzini, J.B, (1991), Teknik Sumber Daya Air, Erlangga, Jakarta
Sinaga,J.M, 2011, Analisis Intrusi Air Laut Pada Sumur Gali Di Daerah Kecamatan Lima Puluh Kabupaten BatuBara Dengan Metode Konduktivitas Listrik,Unimed : Medan.
Situmorang,R.,2004., Pendeteksian Intrusi Air Laut Di Sekitar Kawasan Industri Kimia Medan (KIM) Dengan Metode Konduktivitas Listrik,Tesis,program Pasca Sarjana USU, Medan.
Sosrodarsono, S. dan Takeda, S. 2003, Hidrologi untuk Perairan. PT. Pradnya Paramita. Jakarta.
59
Suhendra, 2014, Pemetaan Intrusi Air Laut Pada Sumur Gali dan Sumur Bor Dengan Metode Konduktivitas Listrik Di Kecamatan Teluk Mengkudu Kabupaten Serdang Bedagai.Unimed : Medan.
Suripin,2004, Pelestarian Sumber Daya Tanah Dan Air. Penerbit Andi : Yogyakarta
Telford, W.M. 1990. Applied Geophysics. Second Edition. Cambridge University Press. Cambridge.
