METODE TAHANAN JENIS KONFIGURASI WENNER

Transkripsi

1 METODE TAHANAN JENIS KONFIGURASI WENNER Pribadi Mumpuni Adhi, Almas Hilman Muhtadi, Panji Achmari, Zamzam Ibnu Sina, Iwan Jaya Aziz, Petrus Fajar Subekti 00, 00, 000, 00, 00, 000 Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia cometmetalics@gmail.com Asisten : (Doni Herlambang/00) (M. Rizqie Arbie /00) Tanggal Praktikum : (0-0-0) Abstrak Untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan dapat digunakan metode geolistrik. Salah satu metode dari geolistrik adalah metode tahanan jenis. Dengan mengetahui nilai tahanan jenis (resistivitas) di bawah permukaan maka dapat ditentukan banyaknya lapisan penyusun dan jenis material penyusun.metode resistivitas yang digunakan adalah konfigurasi Wenner. Arus diinjeksikan ke permukaan bawah bumi kemudian diukur nilai beda potensial listrik dan arus listrik. Sehingga dapat diperoleh nilai resistivitas di bawah permukaan. Didapatkan ba hwa semakin dalam permukaan maka semakin kecil nilai resitivitasnya dan semakin renggang jarak antar elektroda maka semakin dalam permukaan yang dapat diukur resistivitasnya. Digunakan software RESDINV untuk melakukan inversi data. Kata Kunci : Konfigurasi Wenner, RESDINV, Resistivitas I. Pendahuluan Praktikum Metode Tahanan Jenis Konfigurasi Wenner memiliki tujuan : a. Memahami konsep fisika yang terlibat pada metode tahanan jenis bawah permukaan tanah. b. Menentukan sebaran nilai tahanan jenis, banyaknya lapisan batuan, dan material penyusun c. Lapisan bawah permukaan tanah. d. Memahami interpretasi data yang diperoleh pada metode tahanan jenis. e. Memahami penerapan konsep tahanan jenis untuk keperluan eksplorasi. Batuan dan mineral yang ada di bumi memiliki sifatsifat listrik seperti; potensial listrik alami, konduktivitas listrik, dan konstanta dielektrik. Ada berbagai metode yang dilakukan untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan tanah. Salah satunya adalah metode geolistrik. Metode ini dapat dijadikan cara untuk menyelidiki sifat listrik di dalam bumi melaui respon yang ditangkap dari dalam tanah berupa beda potensial, arus listrik, dan medan elektromagnetik. Salah satu dari metode geolistrik ini adalah metode tahanan jenis. Metode geolistrik resistivitas adalah salah satu metode yang cukup banyak digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah karena resistivitas dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan airnya dimana bumi dianggap sebagai sebuah resistor. Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari jenis metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode resistivitas umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal, sekitar m. Prinsip dalam metode ini yaitu arus listrik diinjeksikan ke alam bumi melalui dua elektroda arus, sedangkan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik, dapat diperoleh variasi harga resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur. Metode Geolistrik resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus listrik ke permukaan bumi yang kemudian diukur beda potensial diantara dua buah elektrode potensial. Pada keadaan tertentu, pengukuran bawah permukaan dengan arus yang tetap akan diperoleh suatu variasi beda tegangan yang berakibat akan terdapat variasi resistansi yang akan membawa suatu informasi tentang struktur dan material yang dilewatinya. Prinsip ini sama halnya dengan menganggap bahwa material bumi memiliki sifat resistif atau seperti perilaku resistor, dimana materialmaterialnya memiliki kemampuan yang berbeda dalam menghantarkan arus listrik.

2 Ilustrasi garis ekipotensial yang terjadi akibat injeksi arus ditunjukkan pada dua titik arus yang berlawanan di permukaan bumi dapat dilihat pada gambar 1. Gambar. Skema Susunan Alat Gambar 1. Pola aliran arus dan bidang ekipotensial [1] Semakin besar jarak antar elektroda menyebabkan makin dalam tanah yang dapat diukur. Ada beberapa konfigurasi untuk tahanan jenis dalam melakukan akuisisi data. Salah satunya adalah dengan menggunakan konfigurasi Wenner. Konfigurasi Wenner ditunjukkan pada gambar. Gambar. Konfigurasi Wenner[] Beda potensial yang terjadi pada MN karena injeksi arus pada AB dapat dituliskan sebagai berikut: (1) *( *( ) ) ( ( )+ )+ () () Alat-alat yang dibutuhkan dalam praktikum ini antara lain: 1. Elektroda 0 buah. Naniura. Voltmeter. Amperemeter. Akumulator. Kabel penghubung Cara pengambilan data adalah yang pertama tancapkan elektroda pada tempat yang akan diukur dengan jarak setiap elektroda satu meter. Lakukan pada dua titik pengamatan. Setelah semua elektroda ditancapkan maka susun alat seperti pada gambar. Amperemeter dan voltmeter dihubungkan dengan elektroda, dan amperemeter juga dihubungkan dengan Naniura. Naniura dihubungkan dengan sumber tegangan DC (yang dipakai pada praktikum adalah akumulator). Untuk pengambilan data yang pertama adalah jarak setiap elektroda adalah 1 meter. Apabila alat sudah siap dan voltmeter dipasang pada menu V, tombol pada Naniura ditekan sehingga arus mengalir melalui elektroda-elektroda. Setelah itu geser ke elektroda berikutnya masih dengan jarak 1 meter dan lakukan cara yang sama. Kombinasikan jarak elektroda dari mulai 1 meter hingga meter. Maka akan didapatkan titik pengamatan. Sehingga () Dengan *( ) ( )+ () II. Metode Percobaan Gambar. Cara Pengambilan Data Lakukan inversi data dengan software RESDINV. Sebelumnya lakukan dahulu pengolahan data dengan software spreadsheet seperti Ms. Excel. Save dalam format txt kemudian dikonversi ke format dat. Setelah itu jalankan software RESDINV lakukan buka menu File

3 read data files, pilih nama file dengan ekstensi.dat. Setelah itu pilih menu Inversion Least-square inversion. Maka akan tampil gambar hasil inversi. Untuk melakukan koreksi data maka pilih menu Edit exterminate bad datum points. Eliminasi data yang buruk, lalu save kembali data dengan nama yang berbeda. Setelah itu pilih menu Inversion inversion method and setting choose logarithm of apparent resistivity use apparent resistivity lalu tekan ok. Setelah itu pilih menu Inversion Least-square inversion kembali. III. Data dan Pengolahan No A M N B V(mV) I(mA) a Tabel 1. Data Hasil Percobaan Menggunakan software RESDINV, maka akan dihasilkan hasil inversi data seperti pada gambar berikut ini

4 Gambar. Hasil Inversi Menggunakan Software RESDINV IV. Analisis Resistivitas semu (apparent resistivity) dipengaruhi oleh jenis batuan yang berada di bawah permukaan. Apabila batuannya lebih berongga maka nilai resistivitasnya besar, sedangkan apabila batuan lebih kompak maka nilai resistivitasnya akan lebih kecil. Batuan yang lebih kompak akan lebih mudah mengalirkan arus daripada batuan yang berongga, sehingga nilai resistivitas batuan yang kompak akan lebih kecil. Resistivitas terhadap kedalaman tidak dapat kita peroleh hubungan secara langsung, karena masih tergantung dari jenis batuan yang dikandung di bawah permukaannya. Pada umumnya semakin ke dalam permukaan bumi maka batuan akan semakin kompak. Oleh karena itu resistivitas akan semakin kecil. Dari sumber yang didapatkan, pengaruh jenis material terhadap resistivitas disajikan dalam tabel Material Resistivity Ω-m Ashes. Clay soil - 0% moisture. Clay soil - 0% moisture Clay London -0 Clay - very dry 0- Chalk 0- Coke 0.- Consolidated Sedimentary rocks -00 Garden earth 0% moisture 1 Garden earth 0% moisture Gravel - well graded Gravel - poorly graded Gravel clay mixture 0-00 Peat -00 Sand - 0% moisture Sand - normal moisture Sand clay mixture Surface Limestone 0-,000 Tabel Tipe Resistivitas Tanah [] Apabila dilihat dari gambar hasil inversi menggunakan software RESDINV, lapisan yang paling atas memiliki nilai resitivitas yang lebih tinggi dibandingkan lapisan yang berada di bawahnya. Berarti dapat diartikan bahwa lapisan yang paling atas terdiri dari bahan yang apabila diinjeksikan arus maka dia akan lebih menghambat arus tersebut. Bahan tersebut adalah batuan yang lebih keras dibandingkan dengan batuan yang berada di lapisan di bawahnhya. Warna yang ungu tua menunjukkan bahwa resistivitasnya paling tinggi. Tetapi warna ungu tersebut tidak tersebar merata, hanya ada di beberapa daerah saja dan tidak dalam. Dapat dianalisis bahwa warna ungu adalah campuran tanah lempung dengan kerikil. Karena saat pengambilan data di lapangan terdapat kerikil-kerikil di beberapa tempat (tidak semua) pengambilan data. Selanjutnya warna yang lebih tua yaitu kuning, sampai merah yaitu lapisan paling atas terdiri dari tanah gambut (peat). Tanah gambut adalah tanah yang subur yang banyak ditanami oleh tumbuhan. Dapat dilihat dari tempat pengambilan data di lapangan sipil, tempat pengambilan data berada di atas lapangan rumput. Untuk warna hijau, merupakan transisi dari tanah gambut ke tanah lempung (clay). Tanah lempung terdiri dari dua jenis, yaitu tanah lempung kering dan tanah lempung basah. Tanah lempung basah ditunjukkan dengan warna biru. Adanya tanah lempung basah disebabkan hujan yang terjadi malam sebelum

5 praktikum sehingga menyebabkan air lebih tersimpan di lapisan yang paling bawah. Namun terjadi anomali yang ditunjukkan oleh warna biru yang lebih cerah dibandingkan dengan yang di sekitarnya. Analisisnya mengapa bisa terjadi anomali adalah karena tempat pengambilan data berada di lapangan Sipil yang dekat dengan pohon. Warna biru yang lebih muda menunjukkan adanya akar pohon yang menyerap air sehingga tanah lempungnya menjadi lebih kering dibandingkan dengan yang berada di sekitarnya. Jadi secara umum ada dua lapisan, yaitu lapisan tanah gambut dan lapisan tanah lempung. Tanah lempung dapat dibagi menjadi dua lapisan yaitu tanah lempung kering dan tanah lempung basah. Sementara itu di atas permukaan terdapat kerikil-kerikil, tetapi tidak termasuk dalam kategori lapisan tanah. Hubungan antara jarak a atau jarak antar elektroda terhadap kedalaman dapat dilihat pada gambar. Dari gambar dapat diambil interpretasi bahwa semakin lebar jarak a maka kedalaman yang dapat diukur pun semakin dalam. Hal ini sesuai juga dengan hasil inversi yang didapat yang disajikan dalam gambar. Dari gambar dapat dilihat bahwa hasil inversi semakin mengerucut ke bawah, hal ini disebabkan pengambilan data untuk a yang lebih besar lebih sedikit dibandingkan dengan a yang lebih kecil. [] alwiki/earth-resistivity/revision/1.aspx (tanggal akses Maret 0) V. Simpulan Didapatkan dari praktikum a. Kondisi di bawah permukaan dapat ditentukan dengan melihat nilai resistivitasnya. Semakin besar nilai resitivitasnya maka arus semakin sulit mengalir. Batuan yang berpori dan berongga memiliki resistivitas yang tinggi dibandingkan batuan yang kompak. b. Struktur tanah pada lapangan Sipil ITB memiliki dua lapisan, lapisan pertama adalah tanah gambut dan lapisan kedua adalah tanah lempung. c. Resistivitas bergantung terhadap jenis batuan yang ada di bawah permukaan. Semakin dalam permukaan nilai resistivitas semakin kecil. d. Jarak antara elektroda, apabila semakin renggang maka semakin dalam resistivitas yang dapat diukur di bawah permukaan. Pustaka [1] Bulkis Kanata dan Teti Zubaidah. 00. Aplikasi Metode Geolistrik Jenis Konfigurasi Wenner- Schlumberger untuk Survey Pipa Bawah Permukaan. Tersedia : %1%.pdf (tanggal akses Maret 0) [] (tanggal akses Maret 0)

6 Lampiran The Use of Wenner Configuration to Monitor Soil Water Content Menggunakan Konfigurasi Wenner untuk Memonitor Kandungan Air Tanah Para insinyur, ahli agronomi, dan professional yang lainnya, pada bidang pekerjaan mereka membutuhkan pengetahuan untuk mengetahui kuantitas air di dalam tanah dan mereka perlu bisa mengukurnya secara cepat, mudah, dan akurat. Menentukkan kandungan air biasanya diselesaikan dengan metode langsung dan tak langsung. Metode untuk menentukkanya bisa menggunakan konfigurasi Wenner. Metode konfigurasi Wenner merupakan metode tak langsung, yang mengukur kandungan air tanah sebagai fungsi dari resistivitas tanah (R s ). Digunakan empat probe beso yang ditancapkan ke dalam tanah dengan penempatan seperti pada gambar 1. Resisitivitas tanah (pada tempat yang diuji) dapat ditentukan dengan mengalirkan arus ke dalam tanah melalui elektroda-elektroda. Resistansi R diukur melalui perubahan tegangan antara jarak elektroda horizontal dengan arus yang tercipta dari medan listrik pada elektroda-elektroda. Dengan tanah yang homogen, resistivitas tanah menurut Neidle dapat dihitung dengan Rs = πar =.av/i dimana Rs merupakan resistivitas tanah dalam (ohm-cm), R merupakan resistansi tanah (ohm), V adalah tegangan (V), I adalah arus (A), a merupakan jarak elektroda (cm) = b, dan b the kedalaman elektroda (cm). Gambar 1. Metode Eksperimen Dari nilai resistivitas yang didapatkan maka akan dapat dilihat kandungan air dalam tanah. Semakin basah tanahnya maka resistivitasnya akan semakin kecil. Pustaka S.K. Agodzo, P.Y. Okyere and K. Kusi-Appiah. The Use of Wenner Configuration to Monitor Soil Water Content. 00. Lecture given at the College on Soil Physics Trieste, 1 March 00. Tersedia (tanggal akses Maret 0)