IDENTIFIKASI POLA ALIRAN SUNGAI BAWAH TANAH
DAERAH KARST DI DESA GEBANGHARJO KECAMATAN
PRACIMANTORO MENGGUNAKAN METODE RESISTIVITY
TOMOGRAPHY KONFIGURASI WENNER-SCHLUMBERGER
Disusun Oleh : YUDI PURWANTO
M0213101
SKRIPSI
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA Agustus, 2017
IDENTIFIKASI POLA ALIRAN SUNGAI BAWAH TANAH
DAERAH KARST DI DESA GEBANGHARJO KECAMATAN
PRACIMANTORO MENGGUNAKAN METODE RESISTIVITY
TOMOGRAPHY KONFIGURASI WENNER-SCHLUMBERGER
Disusun Oleh : YUDI PURWANTO
M0213101
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian Persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA Agustus, 2017
ii
HALAMAN PERSETUJUAN SKRIPSI
Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah Daerah Karst di Desa Gebangharjo Kecamatan Pracimantoro Menggunakan Metode Resistivity
Tomography Konfigurasi Wenner-Schlumberger
Oleh: Yudi Purwanto
M0213101
Telah disetujui oleh Pembimbing I
Darsono S.Si., M.Si. Tanggal : ……… NIP 1970107271997021 001
Pembimbing II
Sorja Koesuma, S.Si., M.Si. Tanggal : ……… NIP 197208012000031001
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi dengan judul : Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah Daerah Karst di Desa Gebangharjo Kecamatan Pracimantoro Menggunakan Metode Resistivity Tomography Konfigurasi Wenner-Schlumberger
Yang ditulis oleh
Nama : Yudi Purwanto NIM : M0213101
Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada Hari : Selasa
Tanggal : 2 Agustus 2017
Dewan Penguji : 1. Ketua Penguji
Budi Legowo, S.Si., M.Si. NIP. 19730510 199903 1 002
……… 2. Sekretaris Penguji
Dr. Eng. Budi Purnama. S.Si., M.Si. NIP. 19731109 200003 1 001
……… 3. Anggota Penguji I
Darsono, S.Si., M.Si.
NIP. 19700727 199702 1 001
……… 4. Anggota Penguji II
Sorja Koesuma, S.Si., M.Si. NIP. 19720801 200003 1 001
………
Disahkan pada Tanggal ……….. Oleh
Kepala Program Studi Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetehuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta
Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si. NIP. 19721013 200003 1 002
iv
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah Daerah Karst di Desa Gebangharjo Kecamatan Pracimantoro Menggunakan Metode Resistivity Tomography Konfigurasi Wenner-Schlumberger” adalah benar-benar hasil penelitian saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah di publikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi. Segala bentuk bantuan dari semua pihak telah di tulis di bagian saya ucapkan terima kasih. Isi skripsi ini boleh di rujuk atau difotocopy secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta 31 Juli 2017 Penulis
v MOTTO
“…Dan sebaik-baik manusia adalah orang yang paling bermanfaat bagi manusia.” (HR. Thabrani dan Daruquthni)
“Jika kalian berbuat baik, sesungguhnya kalian berbuat baik bagi diri kalian sendiri” (QS. Al-Isra:7)
“Hidup adalah keberanian menghadapi tanda tanya” ( Soe Hok Gie) Alam Telah Hidup Jutaan Tahun, Karena Itu Alam Akan Mengajarkan Lebih
vi
PERSEMBAHAN Persembahkan karya ini untuk : Bapak (Sumardi) dan Ibu (Sri Mulyani)
Adik (Diah Ayu Puspita Sari)
Keluarga Besar Garba Wira Bhuana MAPALA UNS Rekan-Rekan Geofisika UNS
vii
Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah Daerah Karst di Desa Gebangharjo Kecamatan Pracimantoro Menggunakan Metode Resistivity
Tomography Konfigurasi Wenner-Schlumberger
Yudi Purwanto M0213101
Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Penelitian ini dimaksud untuk mengidentifikasi pola aliran sungai bawah tanah di Desa Gebangharjo, Pracimantoro. Jumlah data diambil sebanyak 4 lintasan dengan panjang masing-masing 750 meter, jarak a = 50 meter, dan faktor pengali n = 1,
2, 3, 4, 5, 6. Instrument yang digunakan adalah resistivity OYO model 2119C
McOHM-EL. Data diolah menggunakan software Res2Dinv ver. 3.56.22 untuk mendapatkan penampang resistivitas 2D dan software RockWork16 untuk membuat pemodelan 3D. Hasilnya menunjukkan bahwa keberadaan lorong sungai bawah tanah diduga terdeteksi di lintasan 2 pada titik 350 meter – 530 meter kedalaman 65 meter – 110 meter, lintasan 3 pada titik 400 meter – 500 meter, dan lintasan 4 pada titik 150 meter – 300 meter kedalaman 100 meter ke bawah dan pada titik 450 meter – 500 meter kedalaman 125 meter ke bawah. Struktur lorong sungai bawah tanah terbentuk dari batugamping konglomerat yang menjadi lapisan penudung. Pola aliran sungai bawah tanah diduga mengalir menuju selatan karena lorong pada lintasan 3 dan lintasan 4 diperoleh lebih rendah dari lintasan 2. Kata kunci : sungai bawah tanah, lapisan penudung, lorong, resistivitas
viii
Identification of Karst Underground River System in Gebangharjo Village, Pracimantoro by Using Wenner-Schlumberger’s Configuration in Resistivity
Tomography Method Yudi Purwanto
M0213101
Physics Department, Faculty of Mathematics and Science Universitas Sebelas Maret
ABSTRACT
This research is intended to identify of karst underground river system in Gebangharjo Village, Pracimantoro. It is conducted using 4 data with 750 meters in
length with each length a = 50 meters and n=1, 2, 3, 4, 5, 6. Resistivity meter OYO
2119C McOHM-EL model is used as the instrument. Furthermore, the data is processed with two softwares; Res2Dinv ver. 3.56.22 to get 2D resistivity section and RockWork16 to make 3D model of the site. After the process, it is found that the underground river is located in the line 2 on point of 350 meter – 530 meter with the depth of 65 meter – 110 meter, in line 3 on the point of 400 meter – 500 meter, and line 4 on the point of 150 meter – 300 meter with the depth of 100 meter and lower, and on the point of 450 meter – 500 meter with the depth of 125 meter and lower. Hollow carbonate rocks are structured as the caprock of the underground river. Moreover, It is expected that the underground river is flowing to the South because of the chamber in third and fourth line are lower than second line.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan penelitian dalam bentuk skripsi ini. Skripsi berjudul “IDENTIFIKASI POLA ALIRAN SUNGAI BAWAH TANAH DAERAH KARST DI DESA GEBANGHARJO KECAMATAN PRACIMANTORO MENGGUNAKAN METODE RESISTIVITY TOMOGRAPHY KONFIGURASI WENNER-SCHLUMBERGER” disusun untuk
memenuhi syarat menyelesaian studi sarjana Fisika di Universitas Sebelas Maret. Penulisan skripsi ini dapat terselesaikan berkat bantuan dan dukungan dari banyak pihak yang berperan dalam prosesnya. Atas selesainya skripsi ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada :
1. Bapak (Sumardi), Ibu (Sri Mulyani), dan adik (Diah Ayu Puspita Sari) yang selalu memberi dukungan, semangat, dan doa.
2. Bapak Dr. Fahru Nurosyid S.Si., M.Si. selaku Kepala Program Studi Fisika FMIPA UNS
3. Bapak Budi Legowo S.Si., M.Si. selaku Pembimbing Akademik (PA) yang telah membimbing dan memberi arahan untuk menyelesaikan studi ini. 4. Bapak Darsono, S.Si., M.Si., dan Bapak Sorja Koesuma, S.Si., M.Si. selaku
pembimbing I dan II yang telah memberi arahan, masukan, dan motivasi selama proses penyusunan skripsi ini.
5. Bapak Ibu dosen beserta Staff di Program studi Fisika FMIPA UNS. 6. Teguh, Luluk, Andhika, Annashr, Diaz, Anton, Berli, Nug beserta keluarga,
Lintang, Brenda, dan Chiran yang telah membantu dan melancarkan proses pengambilan data di Pracimantoro.
7. Rekan-rekan laboratorium Geofisika UNS (Fachrul, Luluk, Annashr, Andhika, Diaz, Chiran, Digdyo, Sinta, Fahri, dan Lela) terimakasih sudah bertukar pikiran berbagi ilmu dan saling membantu.
8. Nenek besarta semua sanak saudara yang berada di Solo dan sekitarnya yang selalu memberi dukungan dan bantuan selama mengikuti proses perkuliahan di UNS.
x
9. Saudara-saudari keluarga besar Garba Wira Bhuana MAPALA UNS. 10. Teman-teman seperjuangan Fisika UNS 2013
11. Semua pihak yang berperan dan mungkin tidak sempat disebutkan satu-persatu.
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini tidak lepas dari kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, penulis menerima saran dan kritik yang membangun terkait tugas akhir penelitian ini. Semoga skripsi ini dapat memberi manfaat untuk semua pihak yang membutuhkan.
Surakarta, 31 Juli 2017
xi PUBLIKASI
Sebagian dari skripsi yang berjudul “Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah Daerah Karst di Desa Gebangharjo Kecamatan Pracimantoro Menggunakan Metode Resistivity Tomography Konfigurasi Wenner-Schlumberger” telah
disubmit di Indonesian Journal of
Applied Physics (IJAP) Universitas Sebelas Maret, Surakarta tanggal 30 Juli 2017.
xii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN PERNYATAAN ... iv
HALAMAN MOTTO ... v
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vi
HALAMAN ABSTRAK ... vii
HALAMAN ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
HALAMAN PUBLIKASI ... xi
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
DAFTAR SIMBOL ... xvii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang Masalah ... 1
1.2. Batasan Masalah... 3
1.3. Perumusan Masalah ... 3
1.4. Tujuan ... 3
1.5. Manfaat ... 3
BAB IITINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Geomorfologi Karst ... 4
2.2. Akuifer Karst ... 6
2.3. Metode Geolistrik... 8
2.4. Metode Resistivitas ... 9
2.5. Hukum Ohm Kerapatan Arus... 10
2.6. Aliran Listrik Dalam Bumi ... 11
xiii
2.8. Beda Potensial Pada Susunan 4 Elektroda ... 14
2.9. Resistivitas Semu ... 15
2.10. Konfigurasi Wenner-Schlumberger ... 16
BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN ... 19
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 19
3.2. Alat dan Bahan ... 20
3.3. Prosedur Penelitian... 21 3.3.1. Survei Awal ... 22 3.3.2. Pengambilan data ... 22 3.3.3. Pengolahan data 2D ... 23 3.3.4. Pengolahan 3D ... 24 3.3.5. Analisa ... 25
BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 26
4.1. Intepretasi Tomografi 2D ... 26
4.1.1. Lintasan 1 ... 29
4.1.2. Lintasan 2 ... 31
4.1.3. Lintasan 3 ... 33
4.1.4. Lintasan 4 ... 35
4.2. Analisis Aliran Sungai Bawah Tanah ... 37
BAB VPENUTUP ... 40
5.1. Kesimpulan ... 40
5.2. Saran ... 40
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1. Struktur hidrologrifis karst ... 5
Gambar 2. 2. Skema Pelarutan Batuan Karst ... 5
Gambar 2. 3. Sistem aliran diffuse ... 6
Gambar 2. 4. Sistem aliran conduit ... 6
Gambar 2. 5. Prinsip Akuisisi Geolistrik Dengan Susunan 4 Elektroda ... 8
Gambar 2. 6. Arus I yang Dialirkan pada Material Homogen dengan Luas Penampang A dan Panjang L, Dengan Beda Potensial Ujung Permukaannya ∆V ... 10
Gambar 2. 7. Arus I Elektroda Tunggal yang Dialirkan Pada Medium Homogen ... 11
Gambar 2. 8. Susunan 4 Elektroda dalam Akuisisi Resistivitas ... 14
Gambar 2. 9. Konfigurasi Wenner-Schlumberger ... 17
Gambar 2. 10. Peta Geologi Kecamatan Pracimantoro... 18
Gambar 3. 1. Peta Lokasi Penelitian ... 19
Gambar 3. 2. Seperangkat Resistivitymeter ... 20
Gambar 3. 3. Diagram Alir Penelitian ... 21
Gambar 3. 4. Susunan Lintasan Pengambilan Data ... 22
Gambar 3. 5. Konfigurasi Wenner-Schlumberger dalam Penelitian... 23
Gambar 3. 6. Input Data Resistivitas Semu ... 24
Gambar 3. 7. Input RockWork16 ... 25
Gambar 4. 1. Hasil Inversi Data Lintasan 1 ... 29
Gambar 4. 2. Hasil Inversi Data Lintasan 2 ... 31
Gambar 4. 3. Hasil Inversi Data Lintasan 3 ... 33
Gambar 4. 4. Hasil Inversi Data Lintasan 4 ... 35
Gambar 4. 5. Dugaan Pola Aliran Sungai Bawah Tanah (garis putih), letak luweng (lingkaran merah) ... 38
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1. Klasifikasi Hidrologi Pada Akuifer Karbonat ... 7
Tabel 2. 2. Resistivitas Material ... 9
Tabel 4. 1. Resistivitas Material ... 27
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A Data Penelitian ... 44 LAMPIRAN B Dokumentasi Pengambilan Data ... 56 LAMPIRAN C Instrumentasi Alat Resistivitymeter OYO ... 60
xvii
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
𝑅 Resistansi Ω
𝜌 Resistivitas material Ω.m
𝐿 Panjang m
𝐴̅ Luasan permukaan setengah bola m2
𝑉 Potensial mV
𝐼 Arus m.A
𝐽 Rapat arus A/m2
𝐸 Medan listrik V/m
𝜎 Induktivitas material Ω-1
𝑟̂ Koordinat r ∇ Nabla
𝑟 Jari-jari m
𝑉(𝑟) Potensial untuk variable r mV
𝐶 Konstanta 𝐴 Konstanta 𝜋 Konstanta phi 𝑟1 Jarak elektroda C1 – P1 m 𝑟2 Jarak elektroda P1 – C2 m 𝑟3 Jarak elektroda C1 – P2 m 𝑟4 Jarak elektroda P2 – C2 m 𝑉𝑃1 Potensial elektroda P1 mV
𝑉𝑃2 Potensial elektroda P2 mVolt
∆𝑉 Beda potensial elektroda P1 dan P2 mVolt
𝜌𝑎 Resistivitas semu material Ω.m
𝐾 Faktor geometri 𝑛 Faktor pengali
