Penggunaan Metode Geolistrik Untuk Mendeteksi Keberadaan Air Tanah Eva Rolia Dosen Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Metro
[email protected] ABSTRAK Geolistrik merupakan salah satu metoda geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di dalam bumi dan bagaiman cara mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada beberapa macam metoda geolistrik, antara lain : metoda potensial diri, arus telluric, magnetotelluric, IP (Induced Polarization), resistivitas (tahanan jenis) dan lainlain. Metoda ini lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih dari 1000 feet atau 1500 feet. Oleh karena itu metoda ini jarang digunakan untuk eksplorasi minyak tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoar air, juga digunakan dalam eksplorasi geothermal. Berdasarkan letak (konfigurasi) elektroda-elektroda potensial dan elektroda-elektroda arus, dikenal beberapa jenis metoda resistivitas tahanan jenis, antara lain metoda Schlumberger, metoda Wenner, dan metoda Dipole Sounding.
I.
PENDAHULUAN
Pemanfaatan air tanah sebagai sumber pasokan air bersih untuk berbagai keperluan di daerah lepasan air tanah (discharge area) memperlihatkan kecenderungan yang terus meningkat, sementara itu pemanfaatan lahan di daerah resapan air tanah (recharge area) juga mengalami perubahan seiring dengan kemajuan pembangunan. Beberapa akibat yang ditimbulkan adanya pemompaan yang berlebihan antara lain terjadinya penurunan muka air tanah, berkurangnya cadangan air tanah, perubahan arah aliran air tanah, penurunan daya dukung tanah, kekeringan pada sumur-sumur penduduk disekitar pemompaan, intrusi air laut ke arah daratan dan lain-lain (Hendrayana, 1994). Penyelidikan air tanah dilakukan untuk memperkirakan tempat terjadinya air tanah, kedalaman antara muka pembentukan (kerikil, pasir, dan lain-lain), serta ciri-ciri fisik air tanah (suhu, kerapatan, dll).
Penyelidikan air tanah dapat
dilakukan dari permukaan tanah maupun dari bawah permukaan tanah (Ersin TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Seyhan, 1990).
Penyelidikan air tanah yang biasa dilakukan dari permukaan
tanah adalah dengan menggunakan metode Geolistrik. II.
ISI
2.1
Persamaan Dasar Aliran Air Tanah
Aliran air tanah secara alami dapat berlangsung dalam zona jenuh (saturated zone) maupun dalam zona tidak jenuh (unsaturaed zone). Proses pengaliran pada zona tidak jenuh dapat berlangsung akibat perbedaan tekanan, perbedaan kadar lengas tanah, tekanan kapiler maupun akibat pengisapan oleh akar tumbuhan (root water uptake). Persamaan dasar aliran air tanah diturunkan dari hukum kekekalan massa dan hubungan konstitutif gerakan air tanah yang dikenal sebagai hukum Darcy.
Untuk sistem tersebut, hukum kekekalan massa menyatakan bahwa
jumlah aliran masuk dikurangi dengan jumlah aliran keluar sama dengan laju bersih perubahan massa di dalam control volume tersebut. Secara matematis hubungan tersebut dinyatakan dengan persamaan : ∂ ( ρVw ) I–O = ∂t dimana I
= jumlah massa aliran masuk
O
= jumlah massa aliran keluar
Ρ
= rapat massa air tanah
Vw
TAPAK
= volume air tanah di dalam control volume
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Tinjauan sebuah control volume dalam medan aliran air tanah berbentuk parrallelepiped dengan sisi-sisi yang berukuran Δx, Δy dan Δz (Gambar 1). z ρvz + ∂ (ρvz ) ∂Z
ρvy
∆z ∆y
ρvx
ρvy + ∂ (ρvy) ∂y y
∆x
ρvx + ∂ (ρvx) ∂x x
control volume ρvz
Gambar 1. Kontrol Volume Untuk Aliran Air tanah
Menurut hukum Darcy kecepatan aliran dapat dinyatakan dengan persamaan : ∂h V
= -K
∂s Dimana v adalah kecepatan aliran, h adalah tinggi hidrolik, s adalah jarak dan K adalah konduktivitas hidrolik (hydraulic conductivity) yang tergantung pada sifat butiran dan cairan. kρg K
= μ
K adalah permeabilitas hakiki (intrinsic permeability) dari media porous dan μ adalah kekentalan cairan. Untuk aliran tiga dimensi, komponen kecepatan aliran dalam arah x, y dan z masing-masing dinyatakan dengan persamaan : ∂h Vx
= - Kx ∂x ∂h
Vy
= - Ky ∂y
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
∂h Vz
= - Kz ∂z
2.2
Sifat Listrik Pada Batuan
Aliran arus listrik di dalam batuan/mineral dapat digolongkan menjadi tiga macam, yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik. Konduksi secara elektronik terjadi jika batuan/mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan/mineral tersebut oleh elektron-elektron bebas itu.
Konduksi elektrolitik
terjadi jika batuan/mineral bersifat porus dan pori-pori tersebut terisi oleh cairancairan elektrolitik. Pada konduksi ini arus listrik dibawa oleh ion-ion elektrolit. Sedangkan konduksi dielektrik terjadi jika batuan/mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik yaitu terjadi polarisasi saat bahan dialiri listrik. Berdasarkan harga resistivitas listriknya, batuan/mineral digolongkan menjadi tiga yaitu: 1.
Konduktor baik
: 10-8 < ρ < 1
2.
Konduktor pertengahan
:
1 < ρ < 107 Ωm
3.
Isolator
:
ρ > 107 Ωm
2.3
Pendugaan Geolistrik
Ωm
Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan untuk mengetahui perubahan tahanan jenis lapisan batuan di bawah permukaan tanah dengan cara mengalirkan arus listrik DC (direct current) yang mempunyai tegangan tinggi ke dalam tanah. Metode ini lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, contohnya penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoir air, dan juga digunakan dalam eksplorasi geothermal. Berdasarkan letak (konfigurasi) elektroda-elektroda potensial dan elektrodaelektroda arus, dikenal beberapa jenis metode resistivitas tahanan jenis, antara lain:
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
1.
Metode Schlumberger
2.
Metode Wenner
3.
Metode Dipole Sounding Tabel 1. Konstanta Schlumberger
Elektroda Jarak Elektroda Tembaga (1/2 a) Besi (1/2 L) 0,5 m 2,5 m 5m 10 m 25 m 50 m 75 m 100 m 6,25 1,5 m 11,8 2,0 m 18,8 2,5 m 49,5 4,0 m 77,70 11,80 5,0 m 112,3 18,70 6,0 m 200,3 38,30 8,0 m 313,3 58,90 23,50 10 m 451,8 86,50 37,40 12 m 706,1 137 62,80 15 m 1260 247 117,8 47,10 20 m 1960 389 188,5 82,30 25 m 2830 562 274,9 126 30 m 5020 1001 494,8 236 40 m 7850 1567 777,5 376 118 50 m 11300 2258 1123 550 187 60 m 17800 3330 1759 867,9 314 75 m 31420 6279 3144 1555 586 235 100 m 9814 4901 2438 920 412 125 m 14130 7060 3518 1370 628 524 150 m 9819 4800 1890 878 720 471 175 m 12560 6267 2480 1180 1191 825 200 m 9800 3900 1880 1767 257 250 m 14121 5610 2760 2448 1780 300 m 7640 3800 3233 2360 350 m 10000 4970 4123 3050 400 m 12700 6230 5118 3760 450 m 15300 7810 6218 4560 500 m 19000 9100 7422 5500 550 m 22000 11300 8731 6500 600 m 26000 15400 10140 7500 650 m 30800 20000 13290 9890 700 m 25400 16850 12560 800 m 31300 20830 15540 900 m 1000 m Sumber: Todd, 1980
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
200 m
1649 2062 2510 3000 3530 4700 6040 7540
Injeksi arus listrik ini mengunakan 2 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. Dengan adanya aliran arus listrik tersebut maka akan menimbulkan tegangan listrik di dalam tanah. Tegangan listrik yang terjadi di permukaan tanah diukur dengan menggunakan multi meter 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 AB diubah menjadi lebih besar maka tegangan listrik yang terjadi pada elektroda MN ikut berubah sesuai dengan informasi jenis batuan yang ikut terinjeksi arus lisrik pada pada kedalaman yang lebih besar. Dengan asumsi bahwa kedalaman lapisan batuan yang bisa di tembus oleh arus lisrik ini sama dengan separuh dari jarak AB yang bisa disebut AB/2 (Todd, 1980).
Gambar 2.
Siklus Elektrik Determinasi Resistivitas dan Lapangan Elektrik Untuk Stratum Homogenous Permukaan bawah tanah (Todd,D.K,1980)
Potensial pada dua elektroda arus permukaan terjadi apabila terdapat dua elektroda arus yang dibuat dengan jarak tertentu seperti pada gambar potensial pada titik-titik dekat permukaan akan dipengaruhi oleh kedua elektroda arus tersebut.
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Gambar 3.
Dua Pasang Elektroda Arus dan Potensial Pada Permukaan Medium Homogen Isotropis Dengan Tahanan Jenis
Potensial pada titik P1 akibat elektroda arus C1 adalah (Sosrodarsono, 2006)
Karena arus pada kedua elektroda sama dan berlawanan arah,maka potensial pada titik P2 akibat elektroda arus C2 dapat ditulis,
sehingga potensial pada titik P1 akibat elektroda arus C1 dan C2 adalah,
Dengan cara yang sama,potensial yang sama pada P2 akibat elektroda arus C1 dan C2 adalah,
Akhirnya antara potensial P1 dan P2 dapat ditulis sebagai,
Tujuan survey geolistrik tahanan jenis adalah untuk mengetahui resistivitas bawah permukaan bumi dengan melakukan pengukuran di permukaan bumi. Resistivitas bumi berhubungan dengan mineral, kandungan fluida dan derajat saturasi air dalam batuan. Metode yang bisa digunakan pada pengukuran resistivitas secara
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
umum yaitu dengan menggunakan dua elektroda arus (C1 dan C2),dan pengukuran beda potensial dengan menggunakan dua elektroda tegangan (P1 dan P2), dari besarnya arus dan beda potensial yang terukur maka nilai resistivitas dapat dihitung menggunakan persamaan:
Dengan k adalah faktor geometri yang tergantung penempatan elektroda permukaan. Tabel 2. Variasi Harga Tahanan Jenis Dari Beberapa Jenis Batuan Sedimen Jenis Batuan
Nilai Tahanan Jenis (Ωm)
Lempung
3-30
Lempung Berdebu
5 – 40
Pasir Berlempung
5 – 50
Lempung Berpasir
30 - 100
Lempung Shale
50 – 200
Pasir, Gravel
102 – 5.103
Gips, Batu Gamping
102 – 5.103
Batuan Kristalin
2.102 – 105
Batu Bergaram, Anhydrate
2.103 <
(Dohr, 1975, Rolia Eva, 2002)
Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya harga tahanan jenis adalah: 1.
Jenis Material Besarnya tahanan jenis tergantung pada daya hantar listrik setiap material. Semakin mudah material menghantarkan arus listrik, maka tahanan jenisnya semakin kecil.
2.
Kandungan Air Dalam Batuan Semakin banyak kandungan air dalam batuan, maka tahanan jenisnya semakin kecil, karena air merupakan media penghantar arus listrik.
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
3.
Porositas Batuan Semakin besar porositas batuan, berarti semakin banyak pori-pori dalam batuan, maka semakin kecil tahanan jenisnya karena semakin banyak air yang terkandung di dalamnya.
4.
Sifat Kimiawi Air asin lebih mudah menghantarkan listrik daripada air tawar, sehingga tahanan jenisnya semakin kecil. Hal ini disebabkan karena terdapatnya ionion (Na+ dan Cl-) yang mampu menghantarkan arus listrik.
Berikut adalah foto seperangkat alat geolistrik:
Accu 12 Volt
Kabel dan Elektroda
Perlengkapan Geolistrik
GPS
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Geolistrik
Bentangan Geolistrik
III.
KESIMPULAN
1.
Geolistrik merupakan metode geofisika yang cukup efektif untuk digunakan dalam mendeteksi keberadaan air tanah dengan memanfaatkan sufat batuan yang mampu mengalirkan arus listrik.
2.
Geolistrik merupakan alat alternatif yang dapat digunakan dalam kegiatan teknik sipil untuk mengetahui lapisan tanah di dalam bumi, selain dengan menggunakan metode hand bor, sondir, dan metode lain dalam ilmu teknik sipil.
3.
Geolistrik memiliki cara kerja yang efisien karena mudah dioperasikan, mudah dibawa, murah, dan akurasi data yang dapat diandalkan.
DAFTAR PUSTAKA Aryanto. 2010. Geolistrik. http://aryanto.blog.uns.ac.id. Harto, Sri. 1993. Analisis Hidrologi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. 303 hlm. Kodoatie, R. 2010. Tata Ruang Air. Andi Ofset. Yogyakarta. 538 hlm. Hendayana, Heru. 1994. Metode Resistivity Untuk Eksplorasi Air Tanah. Jurusan Teknik Geologi. Fakultas Teknik. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Seyhan, Ersin. 1990. Dasar-Dasar Hidrologi. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. 380 hlm. Simoen, Sunarso. 1980. Diktat Kuliah Geohidrologi. Jurusan Teknik Geologi. Fakultas Teknik. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Simoen, Sunarso. 2000. Geolistrik Suatu Teknik Geofisika Untuk Penyelidikan Bawah Permukaan. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Sosrodarsono, Suyono. 2006. Hidrologi Untuk Pengairan. Pradnya Paramita. Jakarta. Rolia, Eva. 2002. Studi Air Tanah Di Daerah Pesisir Teluk Lampung Dengan Metode Geolistrik. Skripsi. Universitas Lampung. Bandar Lampung. Tood, David Keith. 1980. Groundwater Hidrology. California. 535 hlm. Triatmadja, Radianta. 2009. Model Matematik Teknik Pantai Menggunakan Diferensi Hingga dan Metode Karakteristik. Beta Offset. Yogyakarta. Triatmodjo, Bambang. 2006. Hidrologi Terapan. Beta Offset. Yogyakarta. Undang-Undang Pengelolaan Sumber Daya Air. 2008. Fokusmedia. Bandung.
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar belakang Pada dasarnya batuan memiliki karakteristik tertentu yang dapat dijelaskan dari besaranbesaran fisis. Beberapa karakteristik batuan diantaranya adalah permeabililitas, porositas, konduktivitas dan resistivitas. Sifat-sifat suatu formasi dapat digambarkan oleh tiga parameter dasar yaitu konduktivitas listrik, permeabilitas magnet, dan permitifitas dielektrik. 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. Salah satu metoda yang menerapkan konsep dasar fisika yang meliputi besaran-besaran fisis diatas adalah metoda geolistrik. Metode ini mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi. Metode geolistrik yang lazim dikenal antara lain : Metode potensial diri ( Self potensial), arus telurik, magnetotelurik, metode polarisasi terinduksi ( inducted polarization), dan metode tahanan jenis / resistivitas ( resistivity). Pendeteksian diatas permukaan meliputi pengukuran medan potensial , arus dan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat penginjeksian arus kedalam bumi. Oleh karena metode geolistrik cukup sederhana, murah dan sangat rentan terhadap gangguan sehingga cocok digunakan dalam eksplorasi dangkal seperti eksplorasi mineral maupun reservoar air. Pada metode geolistrik,permasalahan mungkin saja muncul pada setiap metoda geofisika termasuk dalam metode geolistrik. Terutama dalam hal pengambilan data, pengolahan maupun saat interpretasi data. Dalam metoda geolistrik, konfigurasi Schlumberger sangat cocok untuk pengukuran secara vertical, sedangkan wenner lebih kearah lateral. Pengukuran yang telah dilakukan dapat mengidentifikasi struktur dibawah permukaan, tetapi hanya dalam daerah yang dangkal, sehingga untuk struktur-struktur dalam yang biasanya merupakan reservoir hydrocarbon, metoda yang dipilih adalah metoda geofisika lain (misalnya metode seismic). 1.2Maksud dan tujuan Maksud dari praktikum metode geolistrik ini adalah agar praktikan dapat memahami proses akuisisi, pengolahan, dan interpretasi data dalam metode geolistrik. Adapun tujuan dari praktikum ini adalah : 1.Mengetahui dan memahami fungsi bagian-bagian alat resistivity meter. 2.Mampu mengoperasikan alat resistivity meter. 3.Mengerti cara pengolahan data sounding resistivitas dengan menggunakan kurva matching secara manual dan komputerisasi. 4.Dapat menginterpretasi data hasil pengolahan. 1.3 Lokasi Penyelidikan Lokasi akuisisi data geolistrik dilakukan di lingkungan Unpad.Posisinya dilapangan merah.Tepat di sebelah timur himpunan Biology Unpad. 1.3Keluaran Penyelidikan TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Penyelidikan ini dilakukan untuk mengetahui nilai resistivitas lapisan bawah permukaan.Prinsip dasarnya yaitu mengalirkan/menginjeksikan arus listrik buatan berfrekuensi rendah kedalam bumi melalui dua electrode yang dinamai elektroda arus dan distribusi potensial yang dihasilkan diukur oleh dua elektroda potensial.Sehingga,saat arus diinjeksikan,kita dapat melihat potensial yang dihasilkan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Konsep dasar metode geolistrik Dalam geofisika eksplorasi terdapat beberapa metode geofisika yang dapat dimanfaatkan untuk mempelajari sifat-sifat fisika dan struktur kerak bumi yang bertujuajn untuk mencari sum ber daya alam. Salah satu metode geofisika tersbut diantaranya metode geolistrik. Umumnya, metoda ini baik untuk eksplorasi dangkal, sekitar 150 m. Metoda geolistrik merupakan salah satu metoda geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi. Parameter yang diukur dalam pengukuran geolistrik, diantaranya: potensial, arus, dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada beberapa metoda geolistrik, yaitu: resistivitas (tahanan jenis), Induced Polarization (IP), Self Potensial (SP), magnetotelluric, dan lain-lain. Dalam metoda geolistrik resistivitas, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus, beda potensial yang t erjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda yang berbeda kemudian dapat diturunkan variasi harga hambatan jenis masing-masing lapisan bawah titik ukur. Pengukuran Geolistrik den gan menggunakan metode resistivitas bertujuan untuk menetapkan distribusi potensial listrik pada permukaan tanah.Hal tersebut secara tidak langsung juga merupakan penentuan resisitivitas lapisan tanah. Dalam metode geolistrik resistivitas arus listrik dii n jeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus , beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda yang berbeda kemudian dapat diturunkan variasi harga hambata n jenis masing – masing lapisan dibawah titik ukur. Metoda geolistrik digunakan untuk eksplorasi mineral, reservoar air, geothermal, gas biogenik, kedalaman batuan dasar, dan lain-lain. 2.1.1 Perumusan dasar geolistrik Resistivitas 1. Hukum Ohm Hukum Ohm m enyatakan hubungan antara nilai tahanan yang sebanding Dengan nilai potensial dan berbanding terbalik dengan nilai arus, dimana nilai tahanan memiliki satuan Ohm, nilai potensial memiliki satuan volt dan arus memiliki satuan ampere. R = V/I Dengan : R = tahanan (Ohm) V = Beda potensial (Volt) TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
I = arus ( Ampere) 2. Arus listrik searah Konsep mengenai arus listrik searah merupakan konsep arus listrik I yang melewati suatu medium dengan luas penampang A, Panjang medium L dan memiliki beda potensial antara kedua ujungnya.Secara matematis dituliskan sebagai : atau Dengan Kedua konsep tersebut dapat digabungkan secara matematis menjadi : (2.5) Dengan : : Beda potensial antara kedua ujung kawat (Volt) : tahanan jenis bahan (Ohm m) : Panjang bahan : Konduktivitas (siemens/meter) Harga tahanan jenis batuan ditentukan oleh masing – masing tahanan jenis unsur pembentuk batuan. Hantaran listrik pada batuan yang ada didekat permuk aan tanah , sebagian besar ditentukan oleh distribusi elektrolit yang ada dalam pori – pori batuan tersebut. Selain dari jenis batuan dan jumlah masing – masing unsure pembentuk batuan , tahanan jenis ditentukan juga oleh factor – factor : 1.Kesarangan (Porositas) 2.Hantaran jenis / tahanan jenis cairan yang ada dalam pori – pori batuan 3.Temperatur 4.Permeabilitas atau kesanggupan suatu bahan yang mempunyai pori – pori untuk mengalirkan cairan. 2.1.2 Potensial dalam medium homogen Jika suatu arus mengali r dalam medium yang homogen isotropik dan dA merupakan elemen permukaan, adalah rapat arus dalam ampere/meter2, maka arus tersebut dapat dinotasikan sebagai .Da . Berdasarkan persamaan 2.5 ,maka : (2.6) Mengingat dan Maka rapat arus menjadi (2.7) Dengan E (volt/meter) dan adalah konduktivitas bahan (siemens/meter). Telah diketahui bahwa medan listrik merupakan gradient dari potensial scalar, (2.8) TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Dengan V dalam volt, maka persamaan 2.7 menjadi : (2.9) Jika muatan tersebuut berada pada suhu ruangan dengan volume tertutup dengan luas permukaan A, maka kondisi tersebut dapat ditulis : (2.10) Menurut teorema Gauss yang menyatakan bahwa divergensi integral volume dari suatu arus dalam suatu luasan akan sama dengan total muatan yang dilingkupi oleh luasan tersebut, dan dinyatakan dengan : (2.11) Dengan V adalah volume yang melingkupi muatan tersebut. Dengan mensubstitusikan persamaan (2.9) ke persamaan (2.11) maka didapat : Sehingga Jika bernilai konstan maka akan didapatkan persamaan laplace berikut : (2.12) 2.1.3 Tahanan jenis semu (apparent electrical resistivity) Tahanan jenis semu (apparent electrical resistivity) ña dari suatu formasi geologi diperoleh dari hubungan berikut ini: ña = R (A/L) dimana R adalah tahanan terhadap arus listrik searah I (yang menyebabkan terjadinya perbedaan potensial V) pada blok satuan dari material batuan dengan luas penampang A dan panjang L. Di dalam material yang jenuh air, ña tergantung pada kepadatan dan porositas dari material dan salinitas dari fluida yang terkandung di dalam material ini. Hukum Ohm merupakan hukum dan konsep dasar dari cara pendugaan geolistrik tahanan jenis ini. Dengan asumsi bahwa bumi bersifat homogen isotropik, resistivitas yang terukur merupakan resistivitas sebenarnya dan tidak bergantung pada spasi elektroda. Pada kenyataannya , bumi terdiri dari lapisan – lapisan dengan berbeda – beda, sehingga po tensial yang terukur merupakan pengaruh dari lapisan – lapisan tersebut. Karenanya, harga resistivitas yang diukur seolah – olah merupakan harga resistivitas untuk satu lapisan saja (terutama untuk spasi yang lebar). Resistivitas semu dirumuskan dengan : Dimana K adalah faktor konfigurasi dan bernilai : Harga tahanan semu bergantung pada faktor geometri atau dengan kata lain bergantung pada susunan elektroda yang digunakan. Dalam pendugaan tahanan jenis digunakan asumsi-asumsi sebagai berikut: 1.Di bawah permukaan tanah terdiri dari lapisan-lapisan dengan ketebalan tertentu. 2.Bidang batas antar lapisan adalah horizontal. 3.Setiap lapisan dianggap homogen isotropis. TAPAK Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Yang dimaksud dengan homogen adalah nilai tahanan jenisnya sama dan isotropis adalah tahanan jenisnya akan menyebar ke segala arah dengan harga yang sama. 2.1.4 Susunan (Konfigurasi) elektroda dalam pengukuran tahanan jenis Ada beberapa macam susunan (konfigurasi) elektroda dalam pengukuran tahanan jenis, antara lain : 1. Konfigurasi Schlumberger Dalam susunan elektroda Schlumberger ini, jarak antara dua elektroda arus A dan B dibuat lebih besar daripada jarak elektroda potensialnya M dan N. Umumnya pada susunan ini elektroda – elektroda diletakkan satu garis lurus seperti yang ditunjukan oleh gambar dibawah ini : Gambar 1.1 Susunan Elektroda Schlumberger Berdasarkan besaran fisis yang diukur susunan elektroda schlumberger ini bertujuan untuk mengukur gradien potensial listriknya. Besar faktor geometris untuk susunan elektroda schlumberger ini sesuai dengan persamaan : sehingga : Jadi, 2. Konfigurasi wenner Dalam p raktek aktifitas pendugaan geolistrik di lapangan, suatu arus listrik yang besarnya diketahui dilewatkan dari suatu alat duga geolistrik ke dalam tanah, yakni melalui sepasang elektrode arus yang dipasang, katakanlah di titik-titik A dan B. Kemudian seli s ih potensialnya diukur, yaitu melalui sepasang elektrode potensial yang ditancapkan di titik-titik M dan N. Titik-titik A, M, N, B diusahakan berada dalam suatu garis lurus. Metode pendugaan yang menggunakan susunan elektrode aturan Wenner (yang merupaka n bentuk khusus dari susunan Schlumberger dengan mengambil a = MN = 1/3 AB). Setiap kali selesai dilakukan pengukuran, elektrode arus (C) dan elektrode potensial (P) bersama-sama digerakkan atau dipindahkan dengan jarak pindah sesuai dengan kedalaman dug a menurut aturan tersebut. Jarak atau spasi elektrode-elektrode menentukan kedalaman penetrasi arus listrik ke dalam tanah. Untuk setiap kali pengukuran, nilai ña dihitung atas dasar hasil pengukuran perbedaan potensial, besar arus yang dikenakannya dan spasi dari elektrode-elektrode tersebut. Panjang bentangan diatur sekitar 500 m untuk kedalaman duga sekitar 150 m. Dengan menerapkan susunan elektrode Wenner ini (lihat gambar 1), bisa diperoleh harga-harga serta hubungan antara nilai tahanan jenis semu (apparent specific resistivity) ña dengan besaran fisika R (tahanan listrik) dengan menggunakan rumus: , yang berlaku untuk konfigurasi S chlumberger (Astier, 1971) Untuk konfigurasi Wenner berlaku ketentuan: AN = 2 MN; AM = MN, sehingga : Nilai tahanan jenis semu dinyatakan berdasarkan hubungan berikut ini: Keterangan : ña adalah nilai tahanan jenis semu (ohm meter) pada kedalaman duga TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
ÄV adalah selisih atau perbedaan potensial (milivolt) I adalah arus listrik (miliamper) K adalah faktor geometri lapangan dari konfigurasi Wenner a adalah jarak antara kedua elektrode potensial, yaitu MN dan jarak antara kedua elektrode arus AB adalah L = 3a R adalah tahanan yang terbaca pada alat (ohm) 3. Konfigurasi dipole-dipole Untuk konfigurasi ini: 4. Konfigurasi pole-dipole 5. Konfigurasi pole-pole 2.1.5 Pengukuran tahanan jenis Pengukuran tahanan jenis dapat dibedakan ke dalam dua jenis, yaitu: a.Mapping Pengukuran dilakukan dimana elektroda arus dan elektroda potensial dipindahkan tanpa merubah konfigurasi keempat elektroda tersebut. Hasil pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui variasi resistivitas secara lateral (horizontal). b.Sounding Posisi elektroda berubah-ubah terhadap suatu titik acuan. Tujuannya untuk mengetahui variasi resistivitas sebagai fungsi kedalaman pada suatu titik pengukuran. 2.1.6 Sifat Listrik Batuan Berdasarkan proses konduksi di dalam batuan, jenis batuan digolongkan menjadi tiga macam, yaitu: a.Konduksi dielektrik Terjadi jika batuan bersifat dielektrik terhadap aliran listrik (terjadi polarisasi muatan saat bahan dialiri arus listrik). b.Konduksi elektrolitik Terjadi jika batuan bersifat porus dan pori-pori tersebut terisi cairan-cairan elektrolit. Pada kondisi ini arus dibawa oleh ion-ion elektrolit. c.Konduksi elektronik Terjadi jika batuan mem[unyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik dibawa oleh elektron bebas. Berdasarkan harga resisitivitasnya, batuan igolongkan menjadi tiga, yaitu: -Konduktor baik: nilai resistivitasnya 10-6 < < 1 Ohm-meter. TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
-Konduktor pertengahan : nilai resistivitasnya 1 < < 107 Ohm-meter. -Isolator: nilai resistivitasnya > 107 Ohm-meter 2.1.7 Akuisisi data resistivitas Pengambilan data lapangan dengan menggunakan metode metode geolistrik resistivity ada 3 cara. Masing-masing memiliki fungsi yang berbeda, ketiga cara tersebut adalah Vertical Sounding, Lateral Mapping dan Resistivity 2D (Gabungan Lateral Mapping dengan Vertical Sounding). 1. Vertical Sounding Vertical sounding digunakan untuk mengetahui distrib usi harga resistivitas pada suatu titik target sounding di baw\\ ah permukaan. Cara ini dinamakan vertical sounding 1D karena resolusi yang dihasilkan hanya bersifat vertical. Konfigurasi yang digunakan dalam pengukuran sounding ini dapat menggunakan konfigurasi Schlumberger dan konfigurasi Wenner. Konfigurasi Schlumberger bertujuan untuk mencatat gradient potensial atau intensitas medan listrik dengan menggunakan pasangan elektroda potensial yang berjarak relative dekat dibandingkan dengan jarak elektroda arus. Dalam susunan ini empat elektroda kollinier atau dengan kata lain bahwa keempat elektroda terletak dalam satu garis lurus. Susunan elektroda dari konfigurasi ini dapat disajikan seperi gambar berikut : Besar tahanan jenis tergantung pada susunan elektroda, faktor ketergantungan ini disebut sebagai faktor geomeris(K). Faktor geometris ini merupakan parameter yang sangat penting dalam pendugaan geolistrik baik untuk pendugaan vertikal maupun horizontal, sebab harga K akan te tap untuk posisi C1 – C2 dan P1 – P2 yang tetap. Jadi, besarnya K tergantung pada kedudukan relatif antara elektroda-elektrodanya. Perhitungan tahanan jenis secara umum adalah Berikut teknik akuisisi vertikal sounding Berdasaarkan gambar di atas, pengukuran pertama dilakukan dengan membuat jarak spasi a. Dari pengukuran ini diperoleh satu titik pengukuran. Pengukuran kedua dilakukan dengan membuat jarak spasi antara C1 – P1 dan P2 – C2 menjadi 2a, dan dip eroleh titik pengukuran berikutnya. Adapun keuntungan dan keterbatasan penggunaan metoda schlumberger adalah : 1.Tidak terlalu sensitive pada perubahan lateral setempat. 2.Perbandingan AB/MN harus antara 2,5 – 50 (2,5 < AB / MN < 50) 3.Elektroda potensial tidak terlalu sering dipindahkan, sehingga mengurangi jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan. Selain konfigurasi Schlumberger, konfigurasi Weener pun dapat digunakan unutk pengukuran vertical sounding. Berikut gambarnya Persamaan resistivitasnya dan factor geometrisnya dirumuskan dengan persamaan dengan K = 2 Dengan a merupakan spasi antara dua elektroda. TAPAK Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Dalam konfigurasi Wenner ditempatkan empat elektroda dengan spasi yang sama dengan jarak a. Geometri pengukuran konfigurasi Wenner secara vertikal sounding dapat dilihat pada gambar berikut : Pengukuran pertama dilakukan dengan membuat spasi (misal a = 1m) dan diperoleh satu titik pengukuran. Pngukuran kedua dilakukan dengan membuat spasi antara C1 – P1 dan P2 – C2 menjadi 2a dan seterusnya sampai bentangan maksimal yang telah ditentukan. 2. Lateral Mapping Cara ini dilakukan untuk mengetahui kecenderungan harga resistivitas di suatu areal tertentu. Setiap titik target akan dilalui beberapa titik pengukuran. Ilustrasi cara ini dapat dilihat sperti gambar berikut : Gambar di atas merupakan skema akuisisi data secara mapping (dalam hal ini digunakan konfigurasi Weener). Untuk grup pertama (n = 1), spasi dibuat bernilai a. Setelah pengukuran pertama dilakukan, elektrode selanjutnya digeser ke kanan sejauh a (C1 pindah ke P1, P1 pindah ke P2, dan P2 ke C2) sampai jarak maksimum yang diinginkan. Adapun keuntungan dan keterbatasan met oda Weener : 1.Sangat sensitive terhadap perubahan lateral setempat 2.Jarak elektroda arus dengan potensial relatif lebih dekat sehingga daya tembus alat lebih dangkal dan sama besar untuk setiap grup (n). 3.Setiap pengukuran semua elektroda dipindahkan sehingga memerlukan tenaga kerja yang lebih banyak. 3. Resistivity 2D Cara ini merupakan gabungan antara mepping dengan sounding. Dimana pengukuran sounding dilakukan pada setiap titik lintasan secara lateral atau lintasan mapping dilakukan setiap kedalaman. Konf igurasi elektroda yang digunakan diantaranya adalah konfigurasi Weener, Dipole-Dipole, Schlumberger dan Pole-Dipole. 2.1.8 Alat Untuk Pengukuran Resistivitas 1. Power Source Komponen yang dibutuhkan untuk melakukan pengukuran resistivitas adalah sebuah power source, meters untuk mengukur arus dan tegangan, elektroda, kabel dan kumparan. Kita dapat menggunakan power dc atau power ac dengan frekuensi rendah, dianjurkan dibawah 60 Hz. Power source biasanya berupa motor gener ator yang bernilai ratusan watt atau beberapa kilowatt. Karena alat ini besar dan berat, maka alat ini termasuk jenis semiportable, sehingga alat ini tidak dipindah-pindahkan setiap kali elektroda berpindah. Untuk menghindari efek polarisasi elektrolisis yang disebabkan oleh arus tak terarah, maka polaritas dc harus dibalikkan secara berkala dengan menggunakan tangan atau tombol reversing, atau dengan komutator mekanis dan bisa juga dengan vibrator. Rata-rata komutasi bisa dalam rentangan tiga atau empat kali satu menit sampai 100 kali per detik.
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Alternating current juga digunakan pada komutasi dc. Suatu transistor osilator gelombang sinus frekuensi rendah dengan transformer output dari beberapa watt dapat memebuat power source portable yang baik. Setiap alat ini pastinya mempunyai keunggulan dan keterbatasan. Sumber dc mengizinkan pengukuran resistivita€s dcyang sbenarnya-sesuai yang diinginkan tapi juga mengukur potensial spontan. Ini membutuhkan titik poros yang berguna sebagai elektroda potensial; peng aruh SP harus dicatat sebelum sumber dinyalakan, dan kemudian dikurangi, secara langsung atau dengan arti mengganti tegangan dari pengukuran potensial ketika arus megalir. Penggunaan arus ac menghilangkan efek SP. Pada penjumlahan, amplifier pita sempit diposisikan di sumber frekuensi bisa digunakan untuk menaikkan rasio signal-to-noise. Akan tetapi pengukur resistivitas secara umum akan lebih rendah dari nilai dc yang sebenarnya. Pemasangan induktif antara arus panjang dan potensial yang berdekatan, sep erti arus bocor, khususnya pada tanah basah akan memberikan pembacaan yang aneh. Segala efek ini akan bertambah dengan naiknya frekuensi. 2. Ammeter dan Voltmeter Ammeter dan Voltmeter ini terdapat di dalam alat geolistrik (naniura) tersebut. Dengan dc, arus diukur dengan suatu miliammeter dc yang nilainya berkisar antara 5 sampai 500 mA, tergantung pada sebaran elektroda, tipe tanah dan power yang digunakan. Secara normal potensial diukur dengan suatu voltmeter dc yang mempunyai inputan impedansi ting gi (1M atau lebih) dan rentang 10mV samppai 20V. Ketika sumber ac digunakan, ac meter tentunya diperlukan. Suatu alat yang mengukur perbandingan arus dengan tegangan – biasanya dikenal dengan Megger – sering digunakan dalam pengukuran resitivitas. Dikembangkan untuk tes kabel isolasi, alat ini mudah dimodifikasi untuk mengukur resistansi tanah. Power dikembangkan dengan engkol tangan suatu generato dc atau mageto; keluarannya adalah sekitar 100 V dan suatu gulungan arus dc yang dihubungkan dalam rentetan dengan satu sisi. Kemudian outputnya dikomutasi dalam tangkai generator dan digunakan dalam elektroda arus. Elektroda potensial dihubungkan dengan komutator kedua, yang saling singkron. Akhirnya ditempelkan dengan gulungan arus untuk membuat jarum defleksi proposional dengan V/I. Instrumen lain yang tersedia adalah alat resistivitas all-in-one, yang menggunakan sebuah vibrator dengan power yang berasal dari baterai kering atau transistor osilator frekuensi rendah. Alat seperti Megger, mempunyai power keluaran yang rendah. Selanjutnya, dengan beberapa penyebaran elektroda, kombinasi sumber power dan kedua meter dalam satu box bisa mempunyai kekurangan. Akan tetapi alat ini padat dan pastinya portable. 3. Elektroda dan Kabel Dengan sumbe r power ac, semua elektroda yang terbuat dari baja, alumunium atau kuningan; stainless steel merupakan kombinasi kekuatan terbaik dan tahan terhadap korosi. Elektroda logam paling tidak harus mempunyai panjang 0,5 m sehingga bisa ditancapkan dalam tanah b eberapa cm untuk kontak listrik yang baik. Pada permukaan yang sangat kering, kontak ini bisa diperbaiki dengan memberi air pada elektroda.
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
Hubungan kabel, yang harus diisolasi seringan mungkin, tersobek pada gulungan portable. Isolasi plastic lebih dapat menahan daripada isolasi karet, melawan aberasi dan kelembapan; akan tetapi beberapa plastik dapat rusak dalam cuaca dingin. 4. Resistivity Meter Resisitivity meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur geolistrik tahanan jenis. Sedangkan alat yang digunakan dalam pengukuran geolistrik Induced polarization (IP) yaitu IP meter. Di jurusan Fisika Unpad terdapat tiga lata untuk mengukur geolistrik, yaitu: Resisitivity Meter Naniura NRD22S dan Naniura NRD22 serta Supersting Res dan IP Meter R8 Multicha nnel. Resistivity Meter Naniura NRD22S dan Naniura NRD22 merupakan alat ukur geolistrik konvensional yang masih menggunakan 1 channel (gambar 1.1). data yang dipeoleh dari pengukuran dengan menggunakan Resistivity Naniura NRD22S yaitu harga beda potensial (V) dan arus (I). Data V dan I ini kemudian diolah untuk mendapatkan harga tahanan jenis semu ( apparenth). Resistivity Meter NRD22S/NRD22 banyak digunakan untuk pengukuran sounding 1D, sedangkan untuk pengkuran 2D relatif masih jarang digunakan karena harus membuat dahulu geometri pengukuran (stacking chart), tabel akuisisi, membuat format konversi data lapangan ke format data software (dilakukan secara manual), dan pelaksanaan pengukuran di lapangan yang cukup lama. Misalnya untuk peng ukuran geolistrik 2D dengan panjang lintasan 250 meter dengan menggunakan konfigurasi Wenner, waktu yang dibutuhkan sekitar 4 – 6 jam tergantung kondisi medan di lapangan. Spesifikasi Resistivity Meter Naniura NRD22S terdiri dari dua bagian, yaitu bagian pemancar (transmitter) dan penerima (receiver). Pemancar (transmitter) terdiri dari: ·Catu daya (power supply): 12/24 V, minimal 6 AH ·Daya keluar (output power): 200 W untuk catudaya 12 V dan 300 W untuk catudaya 24 V (automatis) ·Tegangan keluar (output voltage): 350 V maksimum untuk catu daya 12 V dan 450 V untuk catu daya 24 V ·Arus maksimum (max current) : 2000 mA ·Ketelitian arus (current accuracy) : 1 mA ·Sistem Pembacaan: digital ·Catu daya digital meter: 9 V baterai kering ·Fasilitas: current loop indicator Sedangkan bagian penerima (receiver) terdiri dari: ·Impedansi maksimum (input impedance): 10 Mohm ·Batas ukur pembacaan (range): 0.1 mV – 500 V ·Ketelitian (accuracy): 0.1 mV TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
·Kompensator kasar: 10 x putar ·Kompensator halus: 1 x putar ·Sistem pembacaan: digital ·Catu daya digital meter: 3V(dua buah baterai kering AA) ·Fasilitas pembacaan : hold (data disimpan di memory) ·Massa alat: 10 kg Supersting Res dan IP Meter R8 Multichannel merupakan alat yang biasa digu nakan untuk mengukur geolistrik tahanan jenis 1D/2D/3D dan geolistrik induced polarization (IP) 2D/3D. Data pengukuran yang diperoleh dari alat ini sudah merupakan harga tahanan jenis semu ( apparenth) yang tersimpan di memori alat. Ala t ini terdiri dari 1 switch box, 28 elektroda, bentangan kabel maksimal 945 m (gambar 1.2). Di Asia Tenggara alat Supersting Res dan IP meter R8 Multichannel ini hanya ada di Unpad dan Pusat Survey Geologi (PSG). Beberapa kelebihan pengukuran resistivity 2D/3D dan IP 2D/3D dengan menggunakan alat geolistrik Supersting Res dan IP Meter Multichannel, yaitu: ·Pengukurannya relatif lebih cepat dibandingkan menggunakan Resistivity Meter Naniura NRD22S atau IP meter konvensional. Dengan menggunakan Supersting Res dan IP IP R8, pengukuran dengan panjang lintasan 810 – 945 m dengan tiga konfigurasi membutuhkan waktu sekitar 4 – 5 jam tergantung kondisi medan. ·Tidak perlu melakukan konversi data secara manual yang membutuhkan waktu cukup lama karena sudah tersedia sof tware AGIS Admin untuk melakukan konversi data pengukuran tersebut. ·Hasil pengukuran bisa langsung di lapangan (quick look). 2.1.9 Intepretasi data resistivitas Intepretasi data pendugaan resistivitas dibagi menjadi dua macam, yaitu interpratasi langsung dan interpretasi tidak langsung. Intepretasi Tidak langsung Intepretasi tidak langsung dilakukan denagn cara kita membuat model dulu lalu dicocokan dengan data dari lapangan sedangkan dalam intepretasi langsung data lapangan diolah sedemikian sehingga kit a bisa memperoleh parameter lapisan langsung dari data lapangan. Intepretasi tidak langsung dilakukan dengan cara kita membuat model lapisan tanah dari model itu dihitung fungsi resistivitas semu lalu dicocokan dengan harga resistivitas semu hasil pengukuran dari lapangan yang disebut curve matching . Dalam curve matching fungsi resistivitas semu yang dihitung tersebut berupa kurva-kurva teoritis, sehingga kita tinggal mencocokan kurva – kurva teoritis tersebut dengan kurva resistivitas semu dari lapangan. Harga atau nilai dari tahanan jenis lapangan (ohm meter) pada kedalaman duga (m) diplot terhadap jarak spasi elektrodenya pada suatu kertas grafik log-log, yang membentuk kurve atau garis-garis lengkung. Untuk tujuan interpretasi stratigrafi, maka TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
kurve h asil lapangan ini dibandingkan dengan kurve yang sudah baku (standard curve) dan sudah diterbitkan. Kurve-kurve ini merupakan model teoritis untuk suatu geometri lapisan-lapisan yang dibuat secara sederhana. Fungsi resistivitas semu dapat dinyatakan sebagai fungsi dari setengah bentangan elektroda arus per tebal lapisan pertama , yaitu : Dimana : = Resistivitas lapisan pertama = Bentangan elektroda arus = Tebal lapisan pertama Dalam fungsi resistivitas semu tersebut terkandung semua informasi parameter lapisan. Harga – harga batas diperoleh untuk AB/2 besar dan AB/2 kecil, untuk AB/2 besar kurva resistivitas semu akan menuju harga resistivitas yang terdalam sedangkan untuk AB/2 kecil akan menuju resistivitas lapisan teratas. Jika dilukiskan terhadap AB/2 d1 dengan membuat parameter lapisan tetap akan diperoleh suatu kurva untuk parameter – parameter lapisan tertentu. Penafsiran Data La pangan dengan Metoda Pencocokan Kurva Interpretasi geolistrik resistivity dapat dilakukan dengan metoda pencocokan kurva (curve matching / the auxiliary point method) yang bisa dilakuakn secara manual ataupun komputerisasi. Secara manual bisa dilakukan d engan menggunakan kurva matching dan kertas bilog, secara komputerisasi dapat dilakukan dengan menggunakan program Resint, Resis, Resix, Resty, dan lain-lain. Dalam pengukuran dengan mengggunakan metoda geolistrik resistivity, hasil pengukurannya masih merupakan tahanan jenis semu. Tahanan jenis terukur diplot sebagai fungsi jarak elektroda memiliki bentuk yang sama dengan lengkung teoritik jika diplot dalam skala yang sama. Lengkung ini dapat dibandingkan langsung dengan lengkung teoritik dengan cara superposisi dengan sumbu tegak dan datar, dengan menjaga agar kedua lengkung tersebut tetap sejajar. Kurva lapangan ini menggmabarkan susunan batuan yang ada di bawah permukaan. Dalam melakukan interpretasi kurva lapangan dilakukan dengan mencocokannya terhad ap kurva induk dua lapis (teoritik). Untuk interpretasi kurva lapangan yang terdiri dari beberapa lapisan dapat digunakan kurva induk dua lapis dan diperlukan kurva bantu. Kurva bantu diturunkan secara reduksi dimana anggapan bahwa lapisan-lapisan bumi ya ng homogen dan isotropis diganti dengan suatu lapisan fiktif dengan ketebalan d dan harga tahanan jenisnya . Macam-macam kurva bantu: 1.Kurva batu tipe A : bentuk kurva monoton baik. Bentuk kurva semacam ini dapat dihubungkan dengan perubahan resistivitynya . 2.Kurva bantu tipe H : kurva lapangan mempunyai bentuk yang mengandung minimum. Hala ini dihubungkan dengan adanya urutan tiga lapisan yang resistivitasnya berubah menurut: . 3.Kurva bantu tipe K : kurva lapangan mempunyai bentuk yang mengandung maksimum, dan dihubungkan dengan adanya uruten tiga lapisan resistivitasnya berubah menurut: . TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
4.Kurva bantu tipe Q : tipe kurva bantu ini kebalikan dari kurva tipe A, bentuknya monoton tur un dan dapat dihubungkan dngan perubahan keadaan resistivitasnya dimana: . BAB III AKUISISI DAN PENGOLAHAN DATA 3.1Peralatan yang digunakan Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah 1. Resistivity meter naniura NRD22S: 1 buah 2. Kabel arus: 2 gulung 3. Kabel potensial: 2 gulung 4. Elektroda arus: 2 buah 5. Elektroda potensial: 2 buah 6. Alat tulis: 1 Set 7. Kalkulator : 1 buah 8. Tabel pengamatan: 2 buah 9. Fotocopi kertas bilog: 2 buah 3.2 Prosedur Pengukuran Kalibrasi Pengukuran data dengan menggunakan resistivity meter naniura 1.Meletakan alat resistivity meter ditempat yang aman dari sinar matahari langsung. 2.Memeriksa apakah sumber tegangannya baik dan baterai analognya juga baik . (Jika baik , harga arus atau tegangan menunjukan angka 000.0) 3.Mengi njeksikan elektroda potensial dan arus pada jarak yang telah ditentukan. 4.Menghubungkan kabel penghubung elektroda potensial dan arus pada alat resistivity meter (perhatikan tanda + dan – jangan sampai tertukar). 5.Perhatikan tanda (jarum) galvanometer pada a lat resistivity meter, jika jarum penunjuk tersebut belum berada pada daerah merah, maka salah satu elektroda arus belum tertanam dengan baik (kurang dalam) 6.Melihat counter digital tegangan (volt) , aturlah kompensator course (kasar) agar nilai tegangan me ndekati nol. Jika telah mendekati nol putar kompensator fine (halus) sampai counter tegangan menunjukan harga nol. 7.Menekan tombol start, sebelumnya pastikan tidak ada yang memegang elektroda arus .Tekanlah tombol start sampai diperoleh harga arus (mA) yang konstan, setelah itu tekan tombol hold. TAPAK Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
8.Mencatat data pengukuran I terlebih dahulu kemudian data V, karena hanya data V saja yang disimpan pada alat. Akuisisi Pengukuran Sounding 1)Melakukan pengukuran sounding dengan menggunakan konfigurasi Schlumberger. 2)Pada gambar (1) pengukuran pertama dilakukan dengan membuat jarak (spasi) a. Dari pengukuran ini diperoleh satu titik pengukuran . Pengukuran kedua dilakukan dengan membuat jarak (spasi) antara C1 – P1 dan P2 – C2 menjadi 2 a dan diperoleh titik pengukuran berikutnya. 3)Melakukan pengukuran sebanyak 2 kali, kemudian catat harganya pada tabel pengamatan seperti dibawah ini : AB/2MN/2KIV (Ohm-m)1,52250
Setelah itu hitung nilai , kemudian plot harga terhadap AB/2 pada kertas bilog. Jika dalam pengeplotan terdapat data yang tidak smooth maka lakukan pengukuran ulang, atau pengukuran overlap. 4)Melakukan p engukuran sampai dengan bentangan yang telah ditentukan. Pengolahan data Dari data yang diperoleh nilai tahanan jenis semu dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan dibawah ini : Dengan nilai K sesuai dengan konfigurasi yang digunakan dalam pengambilan data. Interpretasi Interpretasi data geolistrik resistivity dapat dilakukan dengan metode pencocokan kurva (Curve Matching / the auxiliary point method) yang bisa dilakukan secara manual ataupun komputerisasi. Secara manual bisa dilakukan dengan menggunakan kurva matching dan kertas bilog, secara komputerisasi dapat dilakukan dengan menggunakan Resint, Resis, Resix, Resty, dan lain-lain. 3.3 Pengolahan Data BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Titik Pengukuran Daerah pengukuran nya seperti pola diatas,namun diberikan variasi jarak pada electrode arusnya yaitu AB/2.Sehingga hasil yang diperoleh,yaitu nilai potensial pada satu titik pengukuran saja.Namun menghasilkan nilai resistivitas yang berbeda,semakin besar bentangan electrode arusnya maka resistivitas semakin besar. 4.2 Hasil Pengukuran TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
4.3 Analisis Data BAB V KESIMPULAN Secara teoritis setiap batuan memiliki daya hantar listrik dan harga tahanan jenisnya masing-masing. Batuan yang sama belum tentu mempunyai nilai tahanan jenis yang sama. Sebaliknya harga tahanan jenis yang sama bisa dimiliki oleh batuan-batuan berbeda. Faktor-faktor yang berpengaruh antar a lain: komposisi litologi, kondisi batuan, komposisi mineral yang dikandung, kandungan benda cair dan faktor eksternal lainnya. Beberapa aspek yang berpengaruh terhadap nilai tahanan jenis suatu batuan bisa digambarkan sebagai berikut: 1)Batuan sedimen yang bersifat lepas (urai) mempunyai nilai tahanan jenis lebih rendah bila dibandingkan dengan batuan sedimen padu dan kompak 2)Batuan beku dan batuan ubahan (metamorf) mempunyai nilai tahanan jenis yang tergolong tinggi. 3)Batuan yang basah dan mengandung air, ni lai tahanan jenisnya rendah, dan semakin lebih rendah lagi bila air yang dikandungnya bersifat payau atau asin. Kandungan logam yang berada di sekitar lokasi pendugaan sangat berpengaruh terhadap nilai tahanan jenis batuan. Faktor luar seperti: kabel, tiang listrik, dan saluran pipa logam dapat mempengaruhi hasil pengukuran di lapangan. DAFTAR PUSTAKA
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
TAHAP-TAHAP METODE PELAKSANAAN PEKERJAAN
PEMBUATAN SUMUR DALAM
1. TAHAP PERSIAPAN 2. TAHAP PEMBORAN AWAL (PILOT HOLE) 3. TAHAP ELECTRICAL LOGING 4. TAHAP PEMBERSIHAN LUBANG BOR (REAMING HOLE) 5. TAHAP KONSTRUKSI PIPA CASING DAN SARINGAN (SCREEN) 6. TAHAP PENYETORAN KERIKIL PEMBALUT (GRAVEL PACK) 7. TAHAP PENCUCIAN DAN PEMBERSIHAN (WELL DEVELOPMENT) 8. TAHAP PENGECORAN 9. TAHAP UJI PEMOMPAAN (PUMPING TEST) 10.TAHAP FINISHING I. TAHAP PERSIAPAN Dalam pelaksanaan pekerjaan pemboran tahap pekerjaan persiapan meliputi : 1. Pekerjaan Mobilisasi Sebelum pekerjaan lapangan dimulai, dilakukan mobilisasi atau mendatangkan peralatan dan bahan-bahan pemboran beserta personelnya ke lokasi pemboran. Tahap mobilisasi ini dilakukan secara bertahap sesuai dengan kebutuhan lapangan. 2. Pekerjaan Persiapan Lokasi Pada tahap pekerjaan ini meliputi : a. Pembersihan, perataan dan pengerasan lokasi untuk posisi tumpuan mesin bor. b. Pembuatan bak Lumpur, bak control dan selokan untuk sirkulasi Lumpur bor. c. Penanaman casing pengaman sedalam 1-2 m pada posisi titik bor apabila formasi lapisan tanah paling atas yang akan dibor merupakan lapisan formasi yang mudah runtu. d. Penyetelan (setting) mesin bor beserta menara (rig), penyetelan (setting) pompa Lumpur beserta selang-selangnya. e. Penyedian air serta pengadukan Lumpur bor untuk sirkulasi pemboran. TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
II. TAHAP PEMBORAN AWAL Sistem pemboran yang diterangkan disini adalah menggunakan system bor putar (rotary drilling) dan tekanan bawah (pull down pressure) yang dibarengi dengan sirkulasi Lumpur bor (mud flush) kedalam lubang bor. Pemboran pilot hole adalah pekerjaan pemboran tahap awal dengan diameter lobang kecil sampai kedalaman yang dikehendaki, diameter pilot hole biasanya antara 4 sampai dengan 8 inchi, Selain itu juga ditentukan dengan kemampuan atau spesifikasi mesin bor yang digunakan. Hal-hal yang perlu diamati dalam pekerjaan pemboran pilot hole adalah : Kekentalan (viskositas) Lumpur bor Kecepatan mata bor dalam menebus formasi lapisan tanah setiap meternya (penetrasi waktu permeter) Contoh gerusan (pecahan) formasi lapisan dalam setiap meternya. Contoh (sample) pecahan formasi lapisan tanah (cutting) dimasukkan dalam plastik kecil atau kotak sample dan masing-masing diberi nomor sesuai dengan kedalamanya. Adapun maksud pengambilan sample cutting adalah sebagai data pendukung hasil electrical logging untuk menentukan posisi kedalaman sumber air (akuifer) III. TAHAP ELECTRICAL LOGING Electrical Loging tujuannya adalah untuk mengetahui letak (posisi) akuifer air, tahap pekerjaan ini sebagai penentu konstruksi saringan (screen). Electrical Loging dilakukan dengan menggunakan suatu alat, dimana alat tersebut menggunakan konfigurasi titik tunggal dimana eletroda arus dimasukakan kedalam lubang bor dan elektroda yang lain ditanam dipermukaan. Arus dimasukkan kedalam lubang elektroda yng kemudian menyebar kedalam formasi disekitar lubang bor. Sebagian arus kembali ke elektroda di permukaan dengan arus yang telah mengalami penurunan. Penurunan inilah yang diukur. IV. TAHAP PEMBERSIHAN LUBANG BOR (REAMING HOLE) Yang dimaksud dengan reaming adalah memperbesar lubang bor sesuai dengan diameter konstruksi pipa casing dan saringan (screen) yang direncanakan. Hal-hal yang diamati dalam tahap pekerjan reaming adalah sama seperti pada tahap pekerjaan pilot hole, hanya pada pekerjaan reaming cutting (formasi lapisan tanah) tidak perlu diambil lagi. Ideal selisih diameter lobang bor dengan pipa casing adalah 6 inchi. Hal ini dimaksudkan untuk mempermudah masuknya konstruksi pipa casing dan saringan (sreen) serta masuknya penyetoran kerikil pembalut (gravel pack). V. TAHAP KONSTRUKSI PIPA CASING DAN SARINGAN (SCREEN) Pada tahap ini peletakan pipa casing dan saringan (screen) harus sesuai dengan gambar konstruksi yang telah direncanakan. Terutama peletakan konstruksi saringan (screen) harus didasarkan atas hasil electrical logging dan analisa cutting. Selain itu juga didasarkan atas kondisi hydrogeology daerah pemboran. Dari pemahaman aspek-aspek hydrogeology diharapkan perencanaan sumur dalam yang dihasilkan mampu memberikan sumur pemanfatan (life time) yang maksimal dan kapasitas yang optimal TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
dengan memperhatikan kelestarian lingkungan didaerah sekitar pemboran. VI. TAHAP PENYETORAN KERIKIL PEMBALUT(GRAVEL PACK) Maksud dan tujuan penyetoran kerikil pembalut (gravel pack) adalah untuk menyaring masuknya air dari formasi lapisan akuifer kedalam saringan (screen) dan mencegah masuknya partikel kecil seperti pasir ke dalam lubang saringan (screen). Adapun cara penyetoran kerikil pembalut (gravel pack) adalah dibarengi dengan sirkulasi (spulling) air yang encer supaya kerikil pembalut (gravel pack) dapat tersusun dengan sempurna pada rongga antara konstruksi pipa casing dengan dinding lubang bor. VII. TAHAP PENCUCIAN DAN PEMBERSIHAN (WELL DEVELOPMENT) Tahap pekerjaan pencucian dan pembersihan sumur dalam dilakukan dengan maksud untuk dapat membersihkan dinding zona invasi akuifer erta kerikil pembalut dari partikel hlus, agar seluruh bukaan pori atau celah akuifer dapat terbuka penuh sehinga ar tanah dapat mengalir kedalam lubang saringan (screen) dengan sempurna. Manfaat dari tahap Well Development ini adalah : Menghilangkan atau mengurangi penyumbatan (clogging) akuifer pada dinding lobang bor. Meningkatkan porositas dan permeabilitas akuifer disekeliling sumur dalam. Menstabilakan formasi lapisan pasir disekeliling saringan, sehingga pemompaan bebas dari kandungan pasir. Pelaksanaan tahap Well Development dilakukan dengan cara : 1. Water Jetting Peralatan yang digunakan disebut Jetting Tool, yaitu suatu alat dari pipa yang mempunyai 4 lobang (dozzle). Alat ini dimasukkan kedalam sumur dalam pada tiap-tiap interval saringan secara berurutan dari bawah keatas dengan penghantar pipa bor yang dihubungkan dengan pompa yang dihubungkan dengan pompa tekan yang memompakan air bersih kedalam sumur dalam. Pada pengoperasiannya, alat ini digerakkan berputar-putar atau dengan memutar-mutar pipa penghantarnya dan naik turun sepanjang saringan (screen). 2. Air Lift Pada metode air lift ini dimulai dengan pelepasan tekanan udara kedalam sumur dalam dari tekanan kecil kemudian perlahan-lahan diperbesar. Pekerjaan air lift ini dilakukan mulai dari interval saringan paling atas ke bawah secara berurutan hingga ke dasar sumur dalam. VIII. TAHAP PENGECORAN (GROUTING) Maksud dan tujuan dari tahap grouting ini adalah : - Sebagai penguat (tumpuan) konstruksi pipa casing. TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
- Untuk menutup (mencegah) masuknya air permukaan (air atas) kedalam pipa casing melalui saringan (screen). IX. TAHAP UJI PEMOMPAAN (PUMPING TEST) Maksud dan tujuan uji pemompaan (pumping test) ini adalah untuk mengetahui kondisi akuifer dan kapasitas jenis sumur dalam, sehingga dapat untuk memilih jenis serta kapasitas pompa ang sesuai yang akan dipasang disumur dalam tersebut. Data-data yang dicat dalam uji pemompaan adalah : a. Muka air tanah awal (pizometrikawal) b. Debit pemompaan c. Penurunan muka air tanah selama pemompaan (draw-down) d. Waktu sejak dimulai pemompaan e. Kenaikan muka air tanah setelah pompa dimatikan f. Waktu setelah pompa dimatikan Uji pemompaan dilakukan melalui 2 tahap : 1) Uji pemompaan bertahap (step draw-doen test) Uji pemompaan yang dilakukan 3 step, masing-masing selama 2 jam dengan variasi debit yang berbeda. 2) Uji pemompaan panjang Uji pemompaan ini umumnya dilakukan selama 2x 24 jam dengan debit tetap. Pada uji pemompaan ini dimbil sample air 3 kali, yaitu pada awal pemompaan, pertengahan dan akhir pemompaan. Maksud dan tujuan pengambilan sample air adalah untuk pemeriksaan (analisa) kualitas air, apakah air yang dihasilkan dari sumur dalam tersebut memenuhi standar air minum yang diizinkan. Kualitas air yang dianalisa adalah : - PH (keasaman atau kebasaan) air tersebut. - Kadar unsure-unsur kimia terkandung dalam air tersebut. - Jumlah zat pada terlarut (TDS). X. TAHAP FINISHING Tahap finishing meliputi : o Pemasangan pompa submersible permanent, panel listrik serta instalasi kabel-kabelnya. o Pembuatan bak control (manhole) apabila well head posisinya dibawah level tanah, pembuatan apron apabila well head posisinya diatas level tanah. o Pembuatan instalasi perpipaan, asesoris serta Well Cover. o Pembersihan dan perapihan lokasi.
TAPAK
Vol. 1 No. 1 Nopember 2011
