Pemanfaatan Metoda Geolistrik WENNER

Jurnal Riset IPTEK Kelautan Vol.2 No.3, Januari 2005:

Jurnal Riset IPTEK Kelautan, Vol.2 No.3 Januari 2005.pp:

@Printed in Indonesia

Pemanfaatan Metoda Geolistrik WENNER-SCHLUMBERGER

untuk Eksplorasi Lapisan Aquifer Pembawa Air Tawar

C. AHMAD HATORI

Pusat Riset Teknologi Kelautan

Badan Riset Kelautan dan Perikanan, Departemen Kelautan dan Perikanan Jl. MT. Haryono Kav. 52-53 Jakarta, Indonesia. Email: [email protected]

Abstrak

Penentuan potensi sumberdaya air tanah dapat dilakukan dengan berbagai cara,

diantaranya dengan melakukan teknik geofisika dengan menggunakan metoda

geolistrik jenis konfigurasi Vertical Electrical Sounding.. Survey geolistrik dilakukan

dengan mengalirkan arus searah kedalam bumi melalui dua elektroda arus dan beda

potensial yang timbul diukur melalui kedua elektroda potensial. Penelitian Geolistrik

telah dilakukan di Kelurahan Sikeli, Pulau Kabaena-Sulawesi Tenggara. Penelitian

menggunakan metoda Wenner-Schlumberger dengan elektroda potensial (MN) 1 m

dan 5 m, jarak elektroda arus 1 sampai 5 kali elektroda potensial serta panjang

bentangan maksimum AB/2) 27,5 meter. Dari hasil pengolahan dan interpretasi

didapatkan bahwa lapisan aquifer pembawa air tawar berada pada kedalaman

dangkal dan berkisar antara 1-2 meter dari permukaan tanah, memiliki harga

tahanan jenis antara 10.5 61.7 Ohm-meter dengan jenis litologi berupa endapan aluvial.

Abstract

The groundwater resources can be determined by one of geophysical technique, that

is geoelectrical method with vertical electrical sounding measurement. This method

is made by passing an electrical current using a pair of current electrodes and

measuring the resulting potential gradient with a pair of potential electrodes. Survey

with this method was carried out at Sikeli District, Kabaena Island, South-East

Sulawesi, used wenner-schlumberger array with the spacing value between the

current electrodes (AB) 1 to 5 times of the spacing value of a pair of the potential

electrodes (MN), in this case 1 m and 5 m. The results of the geoelectrical survey

indicate that the aquifer saturated with freshwater is available at the site at the

depth 1 to 2 meter from the earth surface. The resistivity value of this layer is

between 10.5 to 61.7 ohm-meter with the kind of lithology is alluvial deposit.

Kata Kunci : geolistrik, aquifer, air tanah, sounding




PENDAHULUAN

Survey geolistrik pada umumnya

digunakan untuk mengetahui kondisi

geologi bawah permukaan, terutama

yang memiliki kontras tahanan jenis

yang cukup jelas. Misalnya untuk

eksplorasi air tanah, panas bumi dan

mineral.

Metoda survey geolistrik terdiri

dari berbagai macam bentuk susunan

elektroda, yaitu susunan wenner,

schlumberger, dipole-dipole, pole-

dipole dan sebagainya. Dalam

eksplorasi air tanah susunan elektroda

wenner dan schlumberger merupakan

yang paling banyak digunakan.

Susunan elektroda wenner

terdapat pada suatu garis lurus dengan

jarak masing-masing elektroda sama.

Metoda ini sangat sensitif terhadap

perubahan lateral setempat seperti

gawir atau lensa-lensa, sehingga baik

digunakan untuk mengetahui kondisi

bawah permukaan secara lateral.

Adapun kelemahannya membutuhkan

waktu dan tenaga yang besar dalam

penerapannya dilapangan

dibandingkan dengan metoda

schlumberger. Metoda schlumberger

memiliki susunan jarak elektroda arus

yang lebih besar dibandingkan dengan

elektroda Metoda ini baik digunakan

untuk penyelidikan dalam karena tidak

terlalu dipengaruhi oleh perubahan

secara lateral.

Tipe pengukuran geolistrik ada

dua macam, yaitu horisontal profiling

dan vertical profiling atau sering juga

disebut vertikal electrical sounding

(VES). Tipe horisontal profiling

memiliki bentangan elektroda yang

tetap untuk setiap titik sounding yang

berbeda. Dengan demikian didapatkan

tahanan jenis untuk kedalaman yang

tetap. Hasilnya berupa peta

isoresistivity untuk kedalaman tertentu

disuatu daerah. Tipe ini biasanya

digunakan untuk menentukan suatu

intrusi atau patahan.

Pada tipe vertical electrical sounding

bentangan elektroda dibuat bervariasi

sesuai kebutuhan sehingga

mendapatkan variasi secara vertikal.

Untuk mendapatkan variasi horisontal

antar titik sounding bisa dibuat

korelasi.

PRINSIP DASAR

Metoda geolistrik menggunakan

prinsip bahwa lapisan batuan atau

material mempunyai tahanan yang

berbeda-beda yang disebut tahanan

jenis batuan ( Tahanan jenis

batuan tersebut diukur dengan

mengalirkan arus listrik searah (DC)

melalui sepasang elektroda arus (AB)

yang dimasukan kedalam bumi, dan

beda potensial yang terjadi akan

terukur melalui sepasang elektroda

potensial (MN) seperti terlihat pada

gambar 1.

Menurut Shankar (1994),

Kemampuan suatu batuan dalam

menghantarkan arus listrik tergantung

pada tiga faktor utama, yaitu :

1. Jumlah pori-pori dalam suatu




batuan (Porositas)

2. Hubungan antar pori-pori

3. Volume dan konduktivitas

fluida dalam batuan

Gambar 1. Susunan Konfigurasi

Wenner Schlumberger

Kehadiran fluida penghantar

listrik dalam suatu batuan dapat

dikatakan sebagai faktor pengontrol

besarnya harga tahanan jenis, karena

batuan yang kering umumnya

memiliki tahanan jenis yang cukup

tinggi. Dengan adanya kandungan

fluida penghantar listrik seperti air

tawar atau air asin dalam pori-pori

suatu batuan, nilai tahanan jenis

batuan tersebut otomatis akan menjadi

lebih kecil, sehingga kontras dengan

batuan sekitarnya yang tidak

mengandung fluida.

Semakin banyak suatu batuan

mengandung fluida penghantar listrik

harga tahanan jenisnya semakin

menurun. Hal ini berlaku pula untuk

porositas dan kandungan salinitas

yang terdapat dalam suatu batuan.

Zohdy (1980) dalam Simoen &

Purnama (2000) telah membuat

klasifikasi harga tahanan jenis batuan

yaitu; endapan aluvial (endapan lepas

berupa lempung atau pasir) yang jenuh

air asin memiliki harga tahanan jenis <

1 ohm-meter. Batuan beku dan

batupasir kering mencapai ribuan

ohm-meter, sebaliknya batupasir yang

jenuh air tawar harga tahanan jenisnya

berkisar antara 15-600 ohm meter.

Tetapi, untuk endapan aluvial harga

tersebut dapat mencapai 2 ohm-meter

dikarenakan besarnya porositas

sehingga memiliki kandungan air

tanah yang banyak, sehingga sifatnya

sangat menghantarkan arus listrik.

Untuk material lempung nilai harga

tahanan jenis berkisar antara 1-10 ohm

meter.

METODOLOGI

Konfigurasi Elektroda disusun

sedemikian rupa mengacu pada

susunan Wenner-Schlumberger

dengan Sistem fixed electrode

potensial dan elektroda arus berjalan

(gambar 1).

Loke (2000) menyatakan bahwa

dalam susunan Wenner-Schlumberger

Variasi jarak elektroda arus

merupakan kelipatan dari jarak

elektroda potensial (a) dengan faktor

pengali (n) yang berkisar dari mulai 1

sampai maksimum 6. Harga n > 6

tidak disarankan karena besaran

potensial yang didapatkan kurang

akurat.

Kelebihan Konfigurasi wenner-

schlumberger dalam mendapatkan data

VES (vertical electrical sounding)

adalah memiliki tingkat kesalahan

rendah dan tidak terlalu dipengaruhi




kondisi lapangan. Selain itu

konfigurasi ini lebih menghemat

waktu dan tenaga serta mudah aplikasi

di lapangan.

Dalam aplikasi di lapangan ada

beberapa prosedur yang harus

diperhatikan yaitu :

1. Medan lapangan cukup datar

dan rata dalam bentangan

memanjang pada jarak yang

sesuai kedalaman yang

diinginkan;

2. Jauh dari bangunan permanen,

besi dan beton yang dapat

mengganggu arus listrik;

3. Pada daerah dekat tebing,

kabel direntangkan searah

tebing / kontur;

4. Disekitar titik sounding, dicatat

posisi geografis, elevasi,

kedalaman muka air tanah

bebas dan jenis litologi atau

pelapukan batuan (bila ada)

yang berguna untuk korelasi

permukaan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Harga tahanan yang didapatkan

dari alat pengukuran (R) harus

dikonversi kedalam nilai tahanan jenis

semu (a). Untuk mendapatkan nilai

Tahanan Jenis semu (a) dari

konfigurasi Wenner-Schlumberger

digunakan persamaan :

a = . n(n+1).MN.R

Dimana :

a = nilai Tahanan Jenis semu

= konstanta (3.14) n = faktor pengali

MN = jarak elektroda potensial (a)

R = Tahanan Jenis dari alat

Nilai Tahanan Jenis semu yang

didapatkan (a) merupakan nilai semu

(apparent) dari Tahanan Jenis bumi

yang dianggap homogen. Untuk

mendapatkan nilai Tahanan Jenis

sebenarnya harus dilakukan

interpretasi. Ada dua cara interpretasi

yang dapat dilakukan yaitu :

Interpretasi kualitatif dan Kuantitatif.

Dalam interpretasi kualitatif, zona

aquifer ditentukan dengan

mempelajari kurva lapangan

berdasarkan adanya harga tahanan

jenis yang kontras. Sedangkan dalam

Interpretasi kuantitatif tahanan jenis

batuan ditentukan dengan cara

langsung dan cara tidak langsung.

Cara tidak langsung memakai metoda

pencocokan kurva (Matching Curve)

antara kurva standar dengan kurva

lapangan (Gambar 2), Sedangkan cara

langsung memakai cara model inversi

dan metoda Filter Linear dengan

bantuan komputer.

Hasil Interpretasi berupa

penyebaran harga Tahanan Jenis yang

berupa penampang secara vertikal

sedangkan untuk mengetahui

penyebaran secara horizontal dapat

dilakukan korelasi antar titik

pengukuran.




Type H

1>2




Gambar 3. Kurva lapangan Baliara 3


Tidak berbeda dengan titik

pengukuran sebelumnya, pada Titik

pengukuran Baliara 4 (Gambar 4),

muka air tawar diperkirakan terdapat

pada kedalaman 1,57 meter dengan

harga tahanan jenis 20,43 ohm-meter

Demikian juga pada Titik

pengukuran Baliara 5 (Gambar 5),

muka air tawar diperkirakan terdapat

pada kedalaman 1,26 meter dengan

harga tahanan jenis 19,20 ohm-meter.


Gambar 6. Kurva lapangan basecamp2

Pada pengukuran di titik

basecamp 2 (Gambar 6) merupakan

kurva tipe Q yang menunjukkan harga

tahanan jenis batuan yang semakin

kecil. Dari hasil interpretasi

didapatkan bahwa air tawar terdapat

pada kedalaman 1,5 meter 16,8

meter dengan harga tahanan jenis

berkisar antara 10,5 29,2 ohm-meter.

Pada pengukuran di titik

basecamp 1 (Gambar 7), dari hasil

interpretasi didapatkan bahwa air

tawar terdapat pada kedalaman 2,92

meter dengan harga tahanan jenis

berkisar antara 14,7 61,7 ohm-meter.




Gambar 7. Kurva lapangan basecamp1

KESIMPULAN

Metode Geolistrik merupakan

salah satu metoda geofisika yang dapat

digunakan untuk eksplorasi air tanah.

Lapisan aquifer pembawa air tawar

memiliki harga tahanan jenis yang

yang kontras dibandingkan lapisan

batuan yang tidak mengandung air

atau lapisan lempung.

Dari hasil studi kasus,

didapatkan bahwa harga tahanan jenis

aquifer yang mengandung air tawar

relatif kecil berkisar antara 10,5

61,7. Kecilnya harga ini karena aquifer

didaerah tersebut berupa endapan

aluvial yang bersifat lepas-lepas

sehingga memiliki porositas yang

cukup tinggi, dengan kandungan air

tawar yang banyak.

DAFTAR PUSTAKA

Loke, M.H., 2000. Electrical Imaging

Surveys for Environmental

and Engineering Studies: A

Practical guide to 2D and

3D Surveys. www.

agiusa.com.

Mardiana, U., Mulyo, A., 1993.

Metoda Tahanan Jenis

Untuk Penelitian Air

Tanah., UNPAD. Bandung.

Shankar, K. Ravi., 1994.

Groundwater Exploration.

Colombo, Sri Lanka.

Simoen, Soenarso., Purnama, Ig.

Setyawan., 2000.,

Geolistrik:Suatu Teknik

Geofisika Untuk

Penyelidikan Bawah

Permukaan, UGM.

Yogyakarta.

Documents

Pemanfaatan Metoda Geolistrik WENNER