Perbandingan Elektroda Konvensional dan Elektroda Tempel pada Metode Resistivitas untuk Identifikasi Model Anomali Bawah Permukaan

Transkripsi

1 33 Perbandingan Elektroda Konvensional dan Elektroda Tempel pada Metode Resistivitas untuk Identifikasi Model Anomali Bawah Permukaan Muhammad Fachrul Rozi Kurniawan *, Sorja Koesuma, Darsono Program Studi Fisika, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Jalan Ir. Sutami No. 36A, Jebres, Surakarta, Jawa Tengah 57126, Indonesia * fachrulrozi29@student.uns.ac.id Abstrak Elektroda merupakan komponen vital dalam metode resistivitas yang berfungsi untuk menginjeksikan arus ke dalam bumi serta mengukur potensial yang ditimbulkan. Elektroda yang umum digunakan adalah elektroda konvensional yaitu elektroda besi yang ditancapkan ke dalam tanah, namun jenis elektroda ini tidak selamanya dapat digunakan misalnya pada kondisi permukaan tertutup (plester/paving) atau cagar budaya karena dikhawatirkan dapat menyebabkan kerusakan pada situs dangkal, sehingga diperlukan elektroda yang tidak ditancapkan ke tanah, elektroda ini disebut elektroda tempel. Pemodelan bawah permukaan dibuat di akuarium yang di dalamnya ditanam pipa PVC berdiameter 11,4 cm sebagai anomali. Pada permukaan tanah terbuka pengukuran dilakukan dengan elektroda konvensional dan pada plester dengan elektroda tempel kombinasi lempung dan cairan elektrolit (air dan air garam). Berdasarkan hasil yang diperoleh elektroda tempel, kombinasi lempung dan air garam memiliki hasil yang paling mendekati dengan hasil menggunakan elektroda konvensional. Pengukuran menggunakan elektroda konvensional dan elektroda tempel di lapangan menghasilkan penampang resistivitas 2D yang identik. Kata kunci: anomali, elektroda, elektroda tempel, identik, resistivitas Abstract Electrodes are important components in the resistivity method for the subsurface current injection and its potential measurements. The commonly use electrodes are conventional ones like a spike that must be inserted into the ground. Unfortunately, this kind of electrodes cannot always be used i.e. at a concrete covered land or at an archaeological site where it could be damage a site on the shallow subsurface. Hence, we need to develop electrodes that does not need to insert into the ground or commonly called a flat electrode. It has been done a subsurface modelling made in an aquarium where three 11.4 cm diameter PVC pipes were planted as an anomaly. At the open surface, measurements were performed using conventional electrodes. While flat electrodes with a combination of clay and a liquid electrolyte (water and saltwater) are use at a concrete covered surface. The result show that the combination of clay and salt water for flat electrodes is yield the most identic results with conventional electrodes measurement, or in the other word the measurements using conventional and flat electrodes will produced an identical 2D resistivity cross sections. Keywords: anomaly, electrodes, flat electrodes, identic, resistivity I. PENDAHULUAN Geolistrik merupakan suatu metode eksplorasi geofisika yang digunakan untuk mencitrakan kondisi bawah permukaan berdasarkan distribusi resistivitas yang diukur di permukaan. Metode geolistrik mempunyai beberapa konfigurasi, di antaranya Wenner, Schlumberger, Wenner-Schlumberger, dipol-dipol, dan pol-dipol [1]. Dalam penerapannya, metode geolistrik telah digunakan untuk beberapa studi misalnya studi hidrologi [2], identifikasi bidang gelincir [3], aliran sungai bawah tanah [4], dan identifikasi situs arkeologi [5]. Pengambilan data geolistrik dilakukan dengan cara memasukkan (inject) arus listrik (DC) ke dalam bumi melalui elektroda arus serta untuk mengetahui beda potensial yang terukur antara dua titik di permukaan melalui elektroda potensial. Elektroda yang biasa digunakan adalah elektroda konvensional yaitu elektroda besi yang dalam penggunaanya harus ditancapkan ke dalam tanah. Apabila pengambilan data dilakukan di daerah tertutup (plester/ paving) maka elektroda konvensional tidak dapat digunakan sehingga data pada titik tersebut diabaikan yang berakibat dengan hilangnya informasi di titik tersebut. Kemudian jika lokasi penelitian merupakan daerah cagar budaya misalnya situs arkeologi maka penggunaan elektroda konvensional menjadi sangat riskan karena dapat merusak situs yang berada di permukaan dangkal. Dari uraian tersebut maka diperlukan suatu elektroda yang sifatnya tidak merusak, elektroda yang dalam penggunaanya hanya ditempelkan pada permukaan [6]. Penggunaan elektroda tempel pada penelitian yang telah dilakukan oleh Athanasiou dkk [6], dilakukan dengan menambahkan cairan elektrolit pada batas kontak antara elektroda tempel dan permukaan. Namun hal tersebut belum tentu seluruhnya mereduksi resistivitas pada bidang kontak karena dapat dimungkinkan permukaan tidak seluruhnya rata sehingga

2 34 Muhammad Fachrul Rozi Kurniawan / Perbandingan Elektroda Konvensional dan Elektroda Tempel masih terdapat celah antara elektroda tempel dan permukaan. II. LANDASAN TEORI Metode Geolistrik Prinsip dasar dari metode geolistrik yaitu aliran arus listrik (I) pada suatu medium sehingga dikedua ujungnya memiliki beda potensial (V). Hubungan di antara keduanya diekspresikan dengan persamaan V = IR (1) dengan R adalah hambatan (resistance) dari suatu bahan dengan satuan SI ohm (Ω) [7]. Besarnya nilai R dipengaruhi oleh dimensi, dengan kata lain nilai R bahan berbanding lurus dengan panjang medium L dan berbanding terbalik dengan luas penampang A. Dengan hubungan tersebut maka besarnya hambatan suatu bahan dapat diekspresikan dengan persamaan R = ρl/a (2) dengan ρ resistivitas (resistivity) dengan satuan SI ohmmeter [7]. Medium diasumsikan homogen isotropis sehingga resistivitas yang diperoleh merupakan resistivitas semu yang dapat dihitung dengan persamaan kemudian untuk skala lapangan dilakukan di depan gedung C Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret. Pada skala laboratorium digunakan pemodelan bawah permukaan dengan akuarium berukuran (1,5 1,2 0,5) m yang di dalamnya ditanam pipa PVC sebagai anomali benda berongga seperti pada Gambar 2. Pada permukaan tanah ditutup plester (dari semen) dengan ketebalan 2-4 cm sebagai model keadaan permukaan tertutup. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Resistivity meter OYO Model 2119C McOHM-EL dengan sumber tegangan 12V. ρ = KV/I (3) dengan K adalah faktor geometri susunan elektroda [8]. Konfigurasi Wenner-Schlumberger Konfigurasi Wenner-Schlumberger merupakan kombinasi antara konfigurasi Wenner dan Schlumberger [1]. Konfigurasi Wenner-Schlumberger memiliki susunan elektroda C1-P1-P2-C2 seperti pada Gambar 1. Jika jarak antara elektroda potensial adalah a maka jarak antara elektroda arus adalah 2na+a dengan n adalah faktor pengali [9]. C1 P1 P2 C2 Gambar 2. Model anomali bawah permukaan skala laboratorium. (a) (b) Gambar 3. (a) elektroda tempel dan (b) elektroda konvensional. na a na Gambar 1. Konfigurasi Wenner-Schlumberger. Berdasarkan (3) maka nilai resistivitas yang dihasilkan dari konfigurasi Wenner-Schlumberger adalah. (4) III. METODE Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium dan skala lapangan. Skala laboratorium dilakukan di Laboratorium Geofisika Universitas Sebelas Maret, Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan elektroda konvensional (elektroda tancap) pada permukaan tanah terbuka seperti pada Gambar 3, dan menggunakan elektroda tempel (seperti pada Gambar 3), pada permukaan plester dengan beberapa kombinasi (lempung dan air / air garam). Konfigurasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah konfigurasi Wenner-Schlumberger. Panjang lintasan yang digunakan adalah 1,5 m dengan spasi elektroda 0,075 m yang memotong anomali. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengolahan data resistivitas dilakukan menggunakan software Res2Dinv. Dari pengolahan data yang dilakukan didapatkan penampang resistivitas 2D dengan interval resistivitas yang sama yaitu 5 Ωm 85 Ωm.

3 35 A. Skala Laboratorium Pengambilan data skala laboratorium dilakukan pada akurium model anomali bawah permukaan sepanjang 1,5 m dengan spasi elektroda 0,075 m. Gambar 4 adalah hasil pengukuran dengan elektroda konvensional sebelum anomali ditanam, hal ini bertujuan untuk melihat keadaan awal sebelum anomali ditanam yang kemudian digunakan sebagai referensi pengukuran setelah anomali ditanam. Gambar 6. Penampang resistivitas 2D dengan elektroda tempel kombinasi lempung dan air setelah ditanam anomali. Gambar 7 adalah hasil pengukuran dengan elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam setelah anomali ditanam. Dapat diketahui dari gambar bahwa anomali terletak pada titik 0,75 m dengan resistivitas 25 Ωm - 30 Ωm. Gambar 4. Penampang resistivitas 2D dengan elektroda konvensional sebelum ditanam anomali. Gambar 5 adalah hasil pengukuran dengan elektroda konvensional setelah anomali ditanam. Dari Gambar 5 dapat diketahui bahwa anomali terletak pada titik 0,75 m dengan resistivitas 25 Ωm - 35 Ωm. Kemudian dilakukan pengukuran dengan elektroda tempel di permukaan yang telah diplester sebagai simulasi media tertutup di lapangan. Setiap pengukuran elektroda tempel dikombinasikan dengan lempung serta ditambahkan beberapa cairan elektrolit yaitu air dan air garam. Gambar 7. Penampang resistivitas 2D dengan elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam setelah ditanam anomali. Berdasarkan hasil yang didapat dari penelitian diketahui anomali benda berongga memiliki resistivitas 25 Ωm 35 Ωm. Pengukuran menggunakan elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam memiliki hasil yang identik dengan hasil elektroda konvensional. Sehingga elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam digunakan pada pengukuran di lapangan. Gambar 5. Penampang resistivitas 2D dengan elektroda konvensional setelah ditanam anomali. Gambar 6 adalah hasil pengukuran dengan elektroda tempel kombinasi lempung dan air setelah anomali ditanam. Dapat diketahui dari gambar bahwa anomali terletak pada titik 0,75 m dengan resistivitas 25 Ωm - 35 Ωm. B. Skala Lapangan Pengambilan data di lapangan dilakukan menggunakan elektroda konvensional dan elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam dengan elektroda konvensional sebagai kontrol data. Lintasan pengukuran berada di depan gedung C Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret sepanjang 20 m dengan spasi elektroda 1 m, seperti pada Gambar 8.

4 36 Muhammad Fachrul Rozi Kurniawan / Perbandingan Elektroda Konvensional dan Elektroda Tempel Gambar 8. Lintasan pengambilan data di lapangan. Gambar 9 adalah hasil pengukuran di lapangan menggunakan elektroda konvensional. Kemudian pada tempat yang sama namun kondisi permukaannya tertutup (paving) dilakukan pengambilan data dengan menggunakan elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam. Gambar 10. Penampang resistivitas 2D dengan elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam di lapangan. Gambar 11. Grafik hubungan resistivitas dengan jarak elektroda. Gambar 9. Penampang resistivitas 2D dengan elektroda konvensional di lapangan. Gambar 10 adalah hasil pengukuran di lapangan menggunakan elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam. Pada penampang resistivitas 2D gambar 9 dan 10 terlihat pola anomali yang dengan resistivitas 25 Ωm 45 Ωm yang diidentifikasikan sebagai timbunan batuan bekas bangunan. Hasil tersebut seperti informasi yang didapatkan bahwa lokasi tersebut merupakan bekas timbunan bangunan. Dari kedua hasil pengukuran di lapangan didapatkan bahwa menggunakan elektroda konvensional dan elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam terdapat kesamaan anomali yang terbaca yaitu terlihat pola kemenerusan resistivitas yang sama. Dengan merujuk Gambar 10 maka dapat dikatakan bahwa kedua elektroda yang digunakan memiliki trend grafik yang sama. Berdasarkan hasil penelitian ini elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam memiliki hasil yang identik dengan elektroda konvensional. V. KESIMPULAN Dari pengujian yang dilakukan didapatkan bahwa elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam memiliki hasil yang paling mendekati dengan menggunakan elektroda konvensional dari pada menggunakan kombinasi air. Pada pengambilan data geolistrik di lapangan yang menggunakan elektroda tempel kombinasi lempung dan air garam pada permukaan tertutup (paving) dan elektroda konvensional pada tanah terbukadiperoleh hasil yang mengindikasikan anomali yang sama dengan trend grafik resistivitas yang identik, sehingga elektroda tempel kombinasi lempung air garam dapat digunakan di lapangan tertutup (plester/paving). UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada DIKTI yang telah membantu pendanaan peneltitian ini melalui PKM. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada semua rekan-rekan Laboratorium Geofisika FMIPA UNS karena telah membantu terselesaiakannya penelitian ini

5 37 PUSTAKA [1] Loke,M., H. Tutorial: 2-D and 3-D Electrical Imaging Surveys [2] Naudet, V., Revil, a., Rizzo, E., Bottero, J.-Y., & Bégassat, P. Groundwater Redox Conditions and Conductivity in a Contaminant Plume from Geoelectrical Investigations. Hydrology and Earth System Sciences, vol. 8, no.1, 2004,pp [3] Nurlaksito, B., & Legowo, B. Identifikasi Bidang Gelincir Pemicu Bencana Tanah Longsor Dengan Metode Resistivitas 2 Dimensi Di Desa Pablengan Kecamatan Matesih Kabupaten Karanganyar. Indonesian Journal of Applied Physics (IJAP), vol. 2, no. 1,2001, pp [4] Karunia, D., Darsono, & Darmanto. Identifikasi Pola Aliran Sungan Bawah Tanah di Mudal, Pracimantoro dengan Metode Geolistrik. Indoesian Journal of Applied Physics (IJAP), vol.2, no. 2, 2012, pp. [5] Jayanti, D. S., & Legowo, B, Identifikasi Situs Candi Bukit Carang, Karanganyar Menggunakan Metode Geolistrik Tahanan Jenis Konfigurasi Dipol-Dipol. Indoesian Journal of Applied Physics (IJAP), vol.2, no. 1, 2012, pp [6] Athanasiou, E., Tsourlos, P. I., Tsokas, G. N., Papazachos, C., & Vargemezis, G. Nondestructive DC Resistivity Surveying Using Flat Base Electrodes. Near Surface Geophysics. 2007, pp [7] Lowrie, W. Fundamental of Geophysic Second Edition. Cambridge University Press, New York,2007. [8] Bagloni, V., N., Perdomo, S., & Ainchil, J. Geoelectric and Magnetic Surveys at La Libertad archaeological Site (San Cayetano Country, Buenos Aires Province, Argentina): A Transdisiplinary Approach. Quaternary International, vol. 245, no. 1, 2011, pp [9] Priambodo, I. C., Purnomo, H., & Rukmana, N. Aplikasi Metoda Geolistrik Konfigurasi Wenner-Schlumberger pada Survey Gerakan Tanah di Bajawa, NTT. Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, vol. 6, no. 2, 2011, pp TANYA JAWAB Supriyadi, UNNES Bagaimana dengan geometri yang digunakan serta ketelitian elektroda tempel tersebut? Muhammad Fachrul Rozi Kurniawan, UNS Pada dasarnya fungsi kedua jenis elektroda sama sehingga geometri yang digunakan sama dengan elektroda konvensional, sedangkan untuk ketelitiannya dapat dilihat pada Gambar 11 yang merupakan hasil pengukuran kedua jenis elektroda. Sismanto, UGM Bagaimana jika elektroda tempel tersebut digunakan di permukaan aspal? Muhammad Fachrul Rozi Kurniawan, UNS Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh [6] medium aspal merupakan bahan impermeabel sehingga distribusi arus tidak dapat berjalan baik.