TUGAS AKHIR. oleh: NIM

Transkripsi

1 INTERPRETASI DATA ANOMALI GAYABERAT MIKRO ANTAR WAKTU UNTUK MENENTUKAN POLA PERGERAKAN AIR TANAH DI SEMARANG TUGAS AKHIR Diajukan sebagai syarat meraih gelar Sarjana Teknik Strata Satu di Program Studi Teknik Geofisika, Institut Teknologi Bandung oleh: Eko Januari Wahyudi NIM PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 INTERPRETASI DATA ANOMALI GAYABERAT MIKRO ANTAR WAKTU UNTUK MENENTUKAN POLA PERGERAKAN AIR TANAH DI SEMARANG TUGAS AKHIR Diajukan sebagai syarat meraih gelar Sarjana Teknik Strata Satu di Program Studi Teknik Geofisika, Institut Teknologi Bandung oleh: Eko Januari Wahyudi NIM PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008 i

3 HALAMAN PENGESAHAN Laporan Tugas Akhir ini berjudul Interpretasi Data Anomali Gayaberat Mikro Antar Waktu untuk Menentukan Pola Pergerakan Air Tanah di Semarang, disusun dan diajukan untuk menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu di Program Studi Teknik Geofisika, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung, yang selanjutnya telah diperiksa dan disetujui oleh pembimbing Tugas Akhir Bandung, Juni 2008 Penulis, Eko Januari Wahyudi NIM: Menyetujui: Pembimbing I, Pembimbing II, Dr. Darharta Dahrin Susanti Alawiyah, MT NIP: NIP: ii

4 Segala puji bagi Allah tuhan semesta alam Ya Allah... Ya Rasulullah..., berikut adalah usaha di tengah segala keterbatasan... mencoba memberikan usaha yang terbaik untuk sebentuk karya sederhana... persembahan bagi yang senantiasa jauh, tapi dekat (keluargaku, terutama ibu) persembahan bagi yang senantiasa sibuk, tapi peduli (best friends) persembahan bagi yang lelah, tapi ikhlas (semua yang membantu sejak lahir sampai sekarang) persembahan untuk yang mengebul, tapi menentramkan dan menasehati (Mr Exo) persembahan untuk yang tak peka, tapi memotivasiku ( debar dan desirku ) iii

5 ABSTRAK Untuk memantau pergerakan air tanah di daerah Semarang, telah dilakukan tujuh kali pengukuran gayaberat mulai bulan Juli 2002 sampai dengan November Dari data pengukuran tersebut dapat diidentifikasi anomali 4D gayaberat mikro yang melibatkan koreksi pasang surut, koreksi apungan (drift) dan koreksi amblesan. Untuk keperluan interpretasi arah aliran air tanah yang didasarkan pada nilai kontras densitas, dilakukan pemodelan inversi 3D data anomali 4D gayaberat mikro yang didukung oleh data geologi dalam mengakomodasi lokasi perubahan massa jenis air tanah beserta kedalaman lapisan-lapisan akuifer. Dalam penelitian ini, pemodelan inversi dilakukan dengan menggunakan software GRAV3D sedangkan interpretasi arah aliran dilakukan dengan menggunakan software Golden Surfer. Dengan menggunakan pendekatan persamaan diferensial (directional derivatives) pada data kontras densitas hasil pemodelan inversi, arah aliran air tanah diinterpretasikan menuju ke lokasi yang kontras densitasnya relatif lebih negatif dan lebih positif dibandingkan dengan daerah sekitarnya. Nilai negatif dari kontras densitas sebagai respons dari pengurangan massa berkaitan dengan daerah konsumsi air tanah oleh penduduk, sedangkan nilai kontras densitas positif sebagai respons dari penambahan massa berkaitan dengan imbuhan air tanah. Kata kunci: gayaberat mikro, time lapse, air tanah. iv

6 ABSTRACT In order to monitor ground water movement at Semarang, seven times gravity surveys have been applied since July 2002 until November From those observed data, we can identify 4D microgravity anomaly that involve tidal correction, drift correction, and subsidence correction. For interpretation of direction ground water flow based on density contrast value, 3D inversion model of 4D microgravity anomaly that supported by geology data to accommodate the location ground water density change with depth of aquifer layers has been done. In this study, inverse modeling use GRAV3D software and the interpretation of direction ground water flow use Golden Surfer software. Using differential equation approximation (directional derivatives) on density contrast data achieved from inversion modeling, the direction of ground water flow interpreted towards the location that have density value relatively more negative or more positive to the others. Negative value of density contrast response of mass decrease relates to ground water consumption area, while the positive anomaly response of mass increase relates to ground water recharge area Keywords: microgravity, time lapse, ground water. v

7 KATA PENGANTAR Syukur alhamdulillah atas karunia rahmat, taufik, hidayah dan kasih sayang-nya laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Selalu ada makna dalam perjalanan pendewasaan kehidupan ini asalkan mau terus belajar dan memperbaiki kesalahan. Selama proses pembelajaran di bangku kuliah, terutama saat pengerjaan tugas akhir, begitu banyak hal yang didapatkan. Oleh karena itu, berikut adalah ucapan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu dan memotivasi: 1. Ibuku, emakku, mbokku yang sudah melahirkan aku. Terimakasih atas doa, tahajud, wiridan, serta keikhlasannya selama ini. Ga ada yang lebih hebat bisa membuatku bertahan melakukan yang terbaik, selain mengingat ibu. 2. Keluargaku, utamanya Bapak (yang sudah ikut cemas, sayang, perhatian, banting tulang) dan adhek Deny (yang sudah mau nurut ketika aku suruh menemani ibu di sela-sela liburan kuliah). 3. Dr Darharta Dahrin dan Susanti Alawiyah, MT selaku pembimbing dalam pengerjaan tugas akhir ini. Terimakasih atas kesempatan, kepercayaan, tanggung jawab, bimbingan, perhatian, dan banyak lagi yang lainnya. 4. Dr Wawan Gunawan A Kadir selaku dosen wali, yang telah memberi perhatian dan arahan selama berkuliah di Teknik Geofisika, ITB. 5. Segenap staf dosen, TU, asisten praktikum, dan perangkat program studi lainnya yang telah banyak membantu dalam mengakomodasi proses pembelajaran di mata kuliah yang saya ikuti. 6. Pak Supriyadi yang telah menyediakan data dan fasilitas lainnya selama pengolahan data. 7. Teman seperjuangan untuk melalui masa sidang sebelum Juli 2008, terutama Taufan 03 yang sudah ikhlas membantu banyak hal. 8. Frans 02 dan Ronald 00 (lewat Tugas Akhirnya) yang telah membantu untuk mempelajari penggunaan software Grav3D lebih cepat dan mudah. vi

8 9. Semua teman dari TK sampai kuliah yang telah ikut andil membentuk pribadiku. 10. Seluruh teman angkatan 2004 TG ITB (wajah-wajah yang monoton selama 4 tahun ini), angkatan 2003 TG ITB (yang sangat unik-unik, diantaranya: Erik, Gunle, Ibien, Vandog, dll), angkatan 2002 TG ITB (yang sangat dominan membantai kami saat Interaksi, pra-binwal, sampai Binwal). 11. Special thanks to: Vidia (yang selalu memiliki pemikiran terbuka), Yogie (yang udah membantu membuat BG slide presentasi), Ari, Goppy, tementemen kontrakkan (Imron, Fasri, Sigit, Setyo). 12. Teman-teman di organisasi seperti: UBT (Ilham, Irwan, Yuda, Jumadi, David, dll), HIMA TG TERRA ITB, KEMMA. 13. Semua pihak lainnya yang sudah sangat membantu, yang mungkin terlupa dan tidak dapat disebutkan satu per satu. Masih banyak kekurangan dalam setiap pekerjaan manusia, upaya perbaikkan akan terus diusahakan untuk hasil yang lebih baik. Kritik dan saran sangat diharapkan untuk perbaikkan pekerjaan selanjutnya. Akhirnya, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat. Bandung, Juni 2008 Penulis Eko Januari Wahyudi vii

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN HALAMAN PERSEMBAHAN ABSTRAK ABSTARCT KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL Halaman i ii iii iv v vi viii x xiii BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Lokasi Penelitian Tujuan Penelitian Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan 4 BAB 2 TEORI DASAR Konsep Dasar Gayaberat Satuan Gayaberat Koreksi Data Gayaberat Koreksi Tidal (Pasang Surut) Koreksi Drift (Apungan) Koreksi Amblesan Gayaberat Mikro 4D 11 viii

10 2.5 Pemodelan Inversi 12 BAB 3 GEOLOGI SEMARANG Geomorfologi Stratigrafi Struktur Hidrologi Iklim dan Cuaca 19 BAB 4 PENGOLAHAN DATA DAN PEMODELAN INVERSI Data Pengolahan Data Pemodelan 27 BAB 5 ANALISIS DAN INTERPRETASI Analisis Data Anomali 4D Akibat Pengaruh Fluida Analisis dan Interpretasi Hasil Pemodelan Interpretasi Arah Pergerakkan Fluida 42 BAB 6 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran 47 DAFTAR PUSTAKA 48 LAMPIRAN 50 A. Perbandingan Anomali 4D Akibat Pengaruh Fluida dan Hasil Pemodelan Inversi serta Error-nya 51 ix

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Lokasi daerah penelitian, Semarang, Jawa Tengah 2 Gambar 2.1 Sketsa gaya tarik dua benda berjarak R 6 Gambar 2.2 Skematik pengaruh gayaberat bulan terhadap titik p di permukaan bumi 8 Gambar 2.3 Sketsa pengambilan data gayaberat dengan loop tertutup 10 Gambar 2.4 Ilustrasi untuk pengukuran amblesan pada survei gayaberat 11 Gambar 2.5 Skematik model gayaberat mikro antar waktu pengurangan dan imbuhan air tanah 12 Gambar 3.1 Struktur geologi daerah Semarang dan sekitarnya (Marsudi, 2000) 17 Gambar 3.2 Penampang selatan - utara akifer air tanah daerah Semarang hasil pemboran (modifikasi dari Marsudi, 2000) 18 Gambar 3.3 Aliran air tanah regional daerah Semarang dan sekitarnya (Marsudi, 2000) 19 Gambar 4.2 Lokasi titik pengukuran gayaberat 21 Gambar 4.2 Data curah hujan Semarang pada Juli 2002 sampai November 2005 (BMG Stasiun Klimatologi Semarang) 22 Gambar 4.3 Diagram alir pengolahan data 23 Gambar 4.4 Perbandingan peta gayaberat observasi dan topografi daerah penelitian 25 Gambar 4.5 Peta anomali 4D akibat pengaruh fluida (Juli 2002 s/d November 2005) 26 Gambar 4.6 Peta anomali 4D akibat pengaruh pergerakkan fluida di lokasi yang dianalisis 26 Gambar 4.7 Diagram alir dari proses inversi 27 Gambar 4.8 Ukuran sel untuk memodelkan daerah penelitian 28 x

12 Gambar 4.9 Sketsa pengaturan batas atas dan batas bawah dari hasil inversi 29 Gambar 4.10 Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya untuk data Juli 2002 s/d Desember Gambar 4.11 Desain irisan penampang dari model hasil inversi 31 Gambar 4.12 Irisan penampang pada UTM X = , UTM Y = , dan kedalaman 99 m untuk hasil pemodelan inversi data Juli 2002 s/d Februari Gambar 5.1 Peta anomali gayaberat 4D akibat perubahan massa jenis fluida 32 Gambar 5.2 Data ketinggian muka air tanah sumur pantau di Citra Land 33 Gambar 5.3 Sebaran posisi dan nama titik pengukuran di lokasi yang dianalisis 34 Gambar 5.4 Kurva perubahan anomali 4D (dalam μgal), pada titik pengukuran yang memiliki kecenderungan semakin positif 35 Gambar 5.5 Kurva perubahan anomali 4D (dalam μgal), pada titik pengukuran yang memiliki kecenderungan semakin negatif 36 Gambar 5.6 Kurva perubahan anomali 4D (dalam μgal), pada titik pengukuran yang memiliki anomali positif namun semakin berkurang nilainya 36 Gambar 5.7 Kurva perubahan anomali 4D (dalam μgal), pada titik pengukuran yang memiliki kecenderungan negatif pada tahap awal dan menjadi positif 37 Gambar 5.8 Sebaran kontras densitas penampang U-S hasil pemodelan data gayaberat mikro 4D dengan teknik inversi, pada irisan UTM X= Gambar 5.9 Sebaran kontras densitas penampang B-T hasil pemodelan Data gayaberat mikro 4D dengan teknik inversi, pada irisan UTM Y= xi

13 Gambar 5.10 Sebaran kontras densitas hasil pemodelan data gayaberat mikro 4D dengan teknik inversi, pada irisan horisontal kedalaman 99 meter 40 Gambar 5.11 Skematik penentuan arah pergerakkan fluida berdasar kontras densitas 42 Gambar 5.12 Formulasi pendekatan persamaan diferensial, dirrectional derrivative, untuk membantu interpretasi pola arah aliran fluida untuk kontras densitas positif dan negatif 43 Gambar 5.13 Tampilan arah pergerakkan fluida berdasar sebaran kontras densitas pada irisan horisontal kedalaman 99 meter 44 Gambar 5.14 Interpretasi pergerakkan fluida (berdasar gambar 5.12) 45 Gambar A.1. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d September Gambar A.2. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d Juni Gambar A.3. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d Desember Gambar A.4. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d Juni Gambar A.5. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d Februari Gambar A.6. Perbandingan anomali 4D akibat pengaruh fluida dan hasil pemodelan inversi serta error-nya selang waktu Juli 2002 s/d November xii

14 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Susunan stratigrafi daerah Semarang bagian utara (Marsudi, 2000) 16 Tabel 4.1 Musim pada saat pengambilan data gayaberat (berdasar data curah hujan) 22 Tabel 4.2 Waktu komputasi yang dibutuhkan pada proses inversi 29 xiii