DAYA LAYAN UJI GEOLISTRIK UNTUK MENDAPATKAN SUMBER AIR TANAH

Transkripsi

1 Konfereni Naional Teknik Sipil Univerita Tarumanagara, Oktober 207 DAYA LAYAN UJI GEOLISTRIK UNTUK MENDAPATKAN SUMBER AIR TANAH I Wayan Redana, I Nengah Simpen 2, dan Kadek Suardika 3 Program Studi Teknik Sipil, Fakulta Teknik, Univerita Udayana, Bukit Jimbaran Badung, Bali iwayanredana@alumni.uwaterloo.ca 2 Program Studi Fiika, Fakulta MIPA, Univerita Udayana, Bukit Jimbaran, Badung, Bali impen.nengah@yahoo.com 3 Program Studi Fiika, Fakulta MIPA, Univerita Udayana, Bukit Jimbaran, Badung, Bali dikaudayana5@gmail.com ABSTRAK Pengeboran air tanah dengan tanpa melakukan uji duga umber air eperti uji geolitrik ering berhail dan juga ering gagal mendapatkan umber air yang baik. Hal ini terjadi pada alah atu lokai umur bor yang pada kenyataannya tidak memberikan umber air yang bagu. Uji geolitrik yang dilakanaan etelah pengeboran umur memberi indikai bahwa air yang baik teredia hanya beberapa meter jauhnya dari umur yang telah dibuat terebut. Hal ini memberikan uatu leon learned atau pembelajaran bahwa untuk mendapatkan umber air yang baik pada uatu lokai diperlukan uji geolitrik. Peralatan yang dipakai untuk uji geolitrik antara lain: atu et reitivity meter, elektroda, kabel, dan aki 2 volt. Pengukuran dilakukan dengan memakai metode Werner. Pengujian geolitrik memanfaatkan empat electrode. Dua electrode dipakai untuk menginjeki aru litrik kedalam tanah, dan dua electrode lainnya dipakai untuk menangkap beda potenial yang terjadi akibat aru litrik yang diinjekikan. Tahanan jeni tanah dapat ditentukan ampai kedalaman 30 m atau lebih tergantung kemampuan peralatan. Hail yang didapat dari uji geolitrik ini dituangkan dalam contour penampang reitivita pada lintaan pengukuran dan menunjukkan contour aquifer berdaar bear reitivita batuan. Uji pumping dilakanakan etelah kedua umur bor dibuat yaitu umur bor ebelum dan eudah uji geolitrik. Uji pumping memberikan nilai Tranmiivity (T=0,063 m 2 /), Storativity (S=0,00356), hydraulic conductivity (K=0, m/) yang menunjukkan bahwa aquifer mempunyai kualita baik. Uji kelayakan air umur bor untuk dimanfaatkan ebagai air minum juga menunjukkan nilai yang baik pada umur euai hail te geolitrik. Sedangkan, pada umur yang telah dibuat lebih dahulu tanpa melakukan uji geolitrik, uji kelayakan air tidak memenuhi yarat. Keimpulan dari kajian ini bahwa daya layan uji geolitrik angat baik dalam menentukan aquifer umber air. Kata kunci: Air tanah, Uji pumping, Geolitrik. PENDAHULUAN Pendugaan geolitrik dapat dipakai untuk memperoleh gambaran tentang kandungan air tanah dibawah permukaan berdaarkan nilai kontra tahanan jeni. Nilai tahanan jeni tanah yang diperoleh ini dapat juga dipakai untuk mengetahui penyebaran jeni lapian tanah ecara vertikal maupun horizontal dibawah tanah didaerah penelitian. Rumuan maalah penelitian adalah bahwa umur yang dibuat tanpa penyelidikan geolitrik mendapatkan air yang tidak layak minum, ehingga diperlukan pengetahuan uji geolitrik untuk mendapatkan umber air atau aquifer. Tujuan penelitian adalah untuk menguji daya layan geolitrik mendapatkan air yang layak minum. Nilai koefiien Konductifita hidraulik (K) yang didapat dari uji pumping dan tebal lapian aquifer yang mengandung air yang didapat dari uji geolitrik dipakai untuk menghitung parameter tranmiivita dan toratifita dari umur. Parameter tranmiivita dan toratifita dipakai untuk menentukan produktifita air umur untuk keperluan rumah tangga. Uji kelayakan kualita air umur dipakai untuk menentukan kelayakan air umur ebagai air minum. Hail uji geolitrik dan uji pumping ini dapat dipakai untuk membandingkan produktifita dan kelayakan kualita air kedua umur yaitu umur yang dibuat tanpa penyelidikan dan umur yang dibuat etelah penyelidikan geolitrik. GEO - 2

2 2. METODOLOGI Pendugaan geolitrik Prinip daar metode geolitrik memanfaatkan aru litrik yang diinjekikan kedalam tanah dan menangkap beda potenial yang dihailkannya. Dalam menginterpretaikan pengukuran pada metoda geolitrik bumi dianggap homogen iotropi, yaitu etiap lapian memiliki reitivita yang ama. Prinip daar metoda geolitrik adalah mengukur repon potenial pada uatu elektroda potenial akibat aru litrik yang diinjekikan ke dalam bumi melalui elektroda aru, oleh karena itu perumuan teoriti metoda geolitrik didaarkan pada prinip perhitungan potenial litrik pada uatu medium tertentu akibat uatu umber aru litrik di permukaan bumi. Jika aru (I) diinjekikan ke dalam bumi yang homogen dan iotropi melalui ebuah elektroda tunggal, maka aru litrik terebut akan menyebar ke egala arah dalam permukaan-permukaan ekuipotenial pada bumi berupa permukaan etengah bola eperti yang diilutraikan dalam Gambar (Telford, 990). Gambar. Aliran Aru Litrik dan Bidang Ekuipotenial Nilai reitivita litrik uatu formai bawah permukaan dapat ditentukan menurut peramaan: V I () r 4r Karena permukaan yang dialiri aru adalah permukaan etengah bola yang mempunyai lua, maka 2rV I atau V (2) I 2 r Apabila dipaang empat buah elektroda eperti Gambar 2, dan jarak antara dua elektroda aru tidak terlalu bear, potenial dietiap titik dekat permukaan akan dipengaruhi oleh kedua elektroda aru terebut, ehingga equipotenial yang dihailkan dari kedua titik umber ini berifat lebih komplek dibandingkan umber aru tunggal. 2 2r Gambar 2. Skema Elektroda Aru dan Elektroda Potenial (Telford dkk., 990) Bila digambarkan gari-gari ekuipotenialnya akan didapatkan tampak ata eperti Gambar 3. Apabila digambarkan dalam bentuk penampang akan didapatkan eperti Gambar 4. Perubahan potenial angat drati pada daerah dekat umber aru, edangkan pada daerah antara A dan B gradien potenial kecil dan mendekati linier. Dari alaan ini, pengukuran potenial paling baik dilakukan pada daerah diantara A dan B yang mempunyai gradien potenial linier. Untuk menentukan perbedaan potenial antara dua titik yang ditimbulkan oleh umber aru litrik A dan B, maka dua elektroda potenial mialnya M dan N ditempatkan di dekat umber eperti pada Gambar 3. GEO - 22

3 Gambar 3. Gari-Gari Equipotenial Dilihat dari Ata (Telford dkk., 990) Dengan prinip bidang ekuipotenial, akan didapatkan bahwa pengukuran potenial di permukaan tanah akan menghailkan nilai yang ama dengan beda potenial di dalam tanah pada radiu yang ama untuk pengukuran beda potenial antara titik M dan N dari umber aru A dan B di permukaan eperti Gambar 4. (Telford et al, 990). Sehingga peramaan menjadi: Gambar 4. Elektroda Aru dan Elektroda Potenial, Serta Gari-Gari Ekuipotenial. V M I 2 AM BM (3) V N I 2 AN BN (4) Maka eliih beda potenial antara titik M dan N adalah: V (5) V V M N dan didapat peramaan untuk menentukan reitivita yaitu: 2 AM BM AN BN AV I atau K V (6) I Dimana K yang merupakan faktor geometri mempunyai nilai: 2 K AM MB AN NB (7) Apabila dalam pengambilan data jarak pai elektroda dibuat ama yaitu AM = MN = NM = a, maka AM = NB = a dan MB = AN = 2a, lihat Gambar 2, maka peramaan (7) akan menjadi: K 2a (8) Konfigurai eperti ini dikenal dengan Konfigurai Wenner, dimana K merupakan faktor geometri. Jadi dengan melakukan pengukuran beda potenial (V), kuat aru (I) dan jarak antar elektroda (a) akan didapatkan reitivita (reitivita emu) pada titik pengukuran terebut. Bear reitivita berbanding terbalik dengan kemampuan menghantarkan litrik. Makin bear daya hantar litrik, makin kecil reitivita. Reitivita air laut atau air ain kira-kira ebear 0.2Ωm. Variai berbagai reitivita batuan eperti pada Gambar 5. GEO - 23

4 Gambar 5. Reitivita berbagai lapian tanah Uji pumping Te umur tunggal dapat dilakukan untuk mendapatkan konduktivita hidraulik (K) dengan te kontan head didaerah aliran umur. Geometri dari uatu umur te atau piezometer diperlihatkan pada Gambar 6. Gambar 6. Te pada umur tunggal Langkah pada te ini adalah: pompa air keluar ukur Q dan ukur h dan h 2 untuk mendapatkan h. Te ini akan bagu untuk nilai K tinggi eperti pair kaar dan gravel atau retakan batuan. Q FKh (9) K Q Fh (0) Faktor bentuk F diberikan oleh dua bentuk ujung umur atau piezometer eperti Gambar 7 (Redana, 206). Piezometer dengan elubung dan aringan, tanpa and pack: F 2, 75r () Piezometer dengan and pack diekeliling aringan dan di ata aringan direkatkan dengan bentonit atau emen. 2L F L ln R Untuk L>8R (2) (a) (b) Gambar 7. Faktor bentuk untuk piezometer (a) tanpa dan (b) dengan and pack GEO - 24

5 Tranmiivita(T) dan Storativita (S) Secara mendaar, ada enam parameter yang diperlukan untuk menjelakan apek hidraulik dari aliran air tanah. Parameter terebut ada pada parameter tanah dan ada pada air (Redana, 206). Parameter tanah atau media porounya adalah: poroita (n), permeabilita (k) dan kompreibilita tanah (). Parameter air atau fluida adalah: kerapatan air (), vikoita air (μ), dan kompreibilita air (β). Parameter yang lain yang ering dipakai diturunkan dari enam parameter di ata eperti parameter hidraulik konduktivita (K), Specific torage (S ), Storativita (S) dan Tranmiivita (T). Nilai tranmiivita, T>0,05 m 2 /, menyatakan parameter aquifer yang baik untuk pengambilan air, edangkan nilai torativita, S, berkiar antara 0,005 ampai 0, Untuk ebuah confined aquifer etebal b, tranmiivita (T) didefiniikan ebagai: (3) Storativita didefiniikan ebagai: T Kb Specific Storage (S) S S b (4) Specific torage S didefiniikan ebagai volume air yang dikeluarkan oleh atu unit volume aquifer pada atu unit penurunan head hidraulik. Dua mekanime terjadi yaitu: pemampatan aquifer yang diebabkan oleh kenaikan tegangan efektif, e, oleh karenanya dikontrol oleh kompreibilita dan pengembangan air yang diebabkan oleh tekanan p, oleh karenanya dikontrol oleh kompreibilita fluida, β. Specific torage merupakan gabungan peramaan dengan dua mekanime terebut yang menghailkan: g n (5) Uji kualita air S Air berih adalah air yang digunakan untuk keperluan ehari-hari dan akan menjadi air minum etelah dimaak terlebih dahulu. Sebagai bataannya, air berih adalah air yang memenuhi peryaratan bagi item penyediaan air minum. Adapun peryaratan yang dimakud adalah peryaratan dari egi kualita air yang meliputi kualita fiik, kimia, biologi dan radiologi, ehingga apabila dikonumi tidak menimbulkan efek amping (Ketentuan Umum Permenke No.46/Menke/PER/IX/990., Tentang Pengawaan dan Syarat Syarat Kualita Air). 3. HASIL Hail uji geolitrik Hail penelitian geolitrik berupa gambar penampang reitivita lintaan pengukuran hail output program Re2dinv dapat dilihat pada Gambar 8. Gambar 8. Kontur Penampang Reitivita Riil Lintaan Pengukuran Lintaan pengukuran berada pada poii 4 m di utara bata tanah Puri Perada dengan kedudukan,5 m lebih rendah dari tanah di dalam Puri Perada. Dari Gambar 8 dapat dilihat bahwa penempatan umur berada pada GEO - 25

6 lapian tanah yang kurang mengandung air. Penempatan umur 2 yang dibuat etelah uji geolitrik berada pada daerah contour reitivita lapian tanah aquifer yang mengandung lebih banyak air. Hail uji pumping Poii umur dan umur 2 pada gambar kontur reitivita penampang lintaan eperti pada Gambar 8. Jarak antara umur dan umur 2 adalah 50 m. Untuk mengetahui kemampuan umur 2 dalam memproduki air, dilakukan uji pumping. Sumur ebagai umur pantau. Pengujian dilakukan pada tiga tingkat debit, namun hanya atu aja yang dibaha pada keempatan ini. Hail uji pumping elengkapnya dapat dilihat pada Tabel. Debit Tabel. Tabulai hail uji pumping atau Pumping Tet Waktu Pengukuran Kedalaman muka Air umur pantau () Kedalaman muka Air umur geolitrik (2) (l/) (l/menit) (m) (m) ,25 7,50 0/44 3, ,25 7, ,25 7, ,25 7,80 (tetap) Kedalaman awal muka air umur 2 adalah 6,25 m Berdaarkan hail pumping dapat dilihat bahwa, walaupun umur 2 ecara teru meneru airnya diambil, tetapi permukaan air umur tidak turun. Keadaan eperti ini berdaarkan gambar penampang reitivita dapat dijelakan bahwa umber air umur berbeda dengan umber air umur 2. Sumur mengambil air pada air permukaan yang mereap, edangkan umur 2 mengambil air pada aquifer yang terlindung dengan lapian kera. Antara umber air umur dengan umber air umur 2 terdapat lapian pembata. Berdaarkan Tabel diata etiap pengaturan debit tertentu dilakukan tiga tahap pengukuran penurunan permukaan air di dalam umur uji. Pengukuran penurunan kedalaman permukaan air dilakukan etiap 30 menit, dimulai dari pukul 4.00 ampai pukul dengan waktu pumping ebear 2 jam etiap atu tahap pengaturan debit umur. Waktu total yang dibutuhkan uji pumping adalah 6 jam. Dengan kedalaman awal permukaan air dalam umur 2 ebelum dilakukan uji pumping adalah 6,25 m. Sehingga, dapat diketahui bahwa nilai debit (Q) dan nilai penurunan permukaan air umur ( h) adalah ebagai berikut: Tabel 2 hubungan nilai debit(q) dan penurunan muka air umur 2 ( h) Q (l/menit) h (m) 3,63,55 Berdaarkan Tabel 2 dapat dicari bearnya Konduktivita hidraulik umur (K), Tranmiivita (T), Storativita (S) dan Speifik Storativita (S ). Konduktivita hidraulika umur 2 (K) dapat dicari dengan Rumu (0) dengan nilai (δr)= jari-jari dalam caing umur (0,063 m), Kontanta umur F= (2,75)(δr)=2,75 x 0,063=0,7325 m didapat: Q m K Fh (6) Selanjutnya untuk mencari nilai Tranmiivita(T) dihitung dengan Rumu (3) dengan nilai Konduktivita hidraulik umur ebear K=0, m/ dan dengan memperhatikan Gambar 8 contour reitivita nilai ketebalan aquifer ebear b=3,75m. Jadi nilai Tranmiivita, T adalah: 2 m T Kb ( 3. 75) (7) Nilai Speifik Storativita(S ) dapat dicari dengan Rumu (5) dengan =Kerapatan Air(000 Kg/m 3 ), g=gravitai (9,72 m/ 2 ), Φ=Poroita pair (35%), β=kompreibilita air (4,4x0-0 m 2 /N)=4,4x0-3 m 2 /kg (Hundak,2004), α =Kompreibilita aquifer(0-8 m 2 /N)=0-8 m 2 /kg (Hundak,2004): 4 S g n x0 m (8) GEO - 26

7 Nilai S dengan ketebalan aquifer b =3,75 m dapat dicari dengan rumu berikut: 4 S S b x0 ( 3. 75) (9) Tabel 3. Karakteritik Aquifer Parameter Aquier Satuan Kuantita Syarat akuifer baik Konduktivita Hidrolik (K) m/ 0, Tranmiivita (T) m 2 / 0,063 >0.05 Speifik Storativita (S ) /m 0,9869x0-4 - Storativita (S) - 0, Berdaarkan parameter- parameter aquifer yang didapat, diinterpretaikan bahwa: konduktivita hidrolik K=0, m/, menurut Todd (980) aquifer berupa pair, Tranmiivita T=0, m 2 /, menurut U.S Def. of the Interior (202) produktivita umurnya angat baik untuk keperluan dometic dan irigai, Storativita S=0,00356, menurut Todd (980) aquifernya merupakan aquifer tertekan. Hail pendugaan juga dibuktikan dengan hail pengeboran yaitu pada daerah aquifer berupa pair. Hail pengukuran geolitrik menunjukan di ekitar aquifer ada perlapian dengan reitivita lebih tinggi yang berarti aquifernya berupa auifer tertekan. Uji kualita air umur Berikut ini merupakan hail uji kualita air yang dikeluarkan oleh pihak Laboratorium Analitik, univerita Udayana: Tabel 4. Hail uji kualita air umur No Parameter Satuan Hail Ambang Air umur Air umur 2 ph - 7,7 7, ) 2 COD mg/l 24,099 *) 9,205 0 ) 3 BOD mg/l,35 *) 4,733 0 ) 4 NO 2(Nitrit) mg/l 0,036 Ttd 0,06 ) 5 NO 3(Nitrat) mg/l Ttd Ttd 0 ) 6 SO 4(Sulfat) mg/l 63,468 2, ) 7 Klorida mg/l 24,85 2, ) 8 NH 3(Amoniak) mg/l 0,385 Ttd 0,50 ) Peraturan Gubernur Bali No.8 Tahun 2007 tentang Baku Mutu Lingkungan Hidup dan Baku Keruakan Lingkungan Hidup menyatakan: * ) Tidak Seuai atau melebihi bata ambang ) Ttd = Tidak terdeteki pada alat dengan limit deteki 0,00 mg/l Berdaarkan Tabel 4 dapat diketahui bahwa uji kualita yang dikeluarkan pihak dari berbagai parameter yang dijuji meliputi : ph, COD, BOD, NO 2, NO 3, SO 4, Cl, dan NH 3. Berdaarkan Tabel 4 diata terbukti nilai parameter ampel air umur dan ampel air umur 2 berbeda. Ini berarti kualita kedua air berbeda. Nilai ph ebear 7,7 untuk ampel dan 7,47 untuk ampel 2(geolitrik). Berarti ph dari ampel terebut udah euai dengan yarat kelayakan air yaitu ph 6-9 (Peraturan Gubernur Bali No.8 Tahun 2007 tentang Baku Mutu Lingkungan Hidup dan Baku Keruakan Lingkungan Hidup). Nilai COD (Chemical Oxygen Demand) untuk ampel ebear 24,099 mg/l dan BOD (Biological Oxygen Demand) ebear,35 mg/l. Sampel 2(geolitrik) memiliki nilai COD ebear 9,205 mg/l dan BOD ebear 4,33 mg/l. Hal ini dapat diartikan bahwa ampel 2(geolitrik) memiliki kualita lebih baik dari pada ampel, karena emakin tinggi nilai COD dan BOD kualita air emakin rendah dan ebaliknya, emakin rendah nilai COD dan BOD, maka kualita air emakin tinggi. Nilai dari parameter NO 2(Nitrit) dan NO 3(Nitrat) pada maing-maing ampel angat kecil dan tidak emua terdeteki. Hal itu dapat diketahui pada ampel yang hanya mengandung enyawa NO 2. Sampel 2(geolitrik) tidak mengandung enyawa nitrit maupun nitrat. Sehingga kualita ampel 2 lebih baik dari pada ampel, karena pada kondii ideal dan normal kandungan Nitrit dan Nitrat adalah nol (Eugene R. Weiner. Konentrai untuk SO 4(Sulfat) GEO - 27

8 pada ampel ebear 63,468 mg/l dan untuk ampel 2 (geolitrik) ebear 2,65mg/L. Konentrai ulfat pada kedua ampel maih berada dibawah ambang bata untuk kualita air berih, yaitu 400 mg/l.(peraturan Gubernur Bali No.8 Tahun 2007) Sementara untuk kandungan Cl(Klorida) pada ampel ebear 24,85 mg/l dan ampel 2 memiliki kandungan klorida ebear 2,30mg/L. Kandungan klorida pada kedua ampel maih berada dibawah ambang bata yaitu 250 mg/l.(permenke, RI No.907/Menke/SK/VII/2002) Terakhir, untuk kandungan NH 3(Amonia) hanya ada pada ampel yaitu ebear 0,385 mg/l dan untuk ampel 2 (geolitrik) tidak terdeteki adanya kandungan ammonia. Sehingga dapat diartikan bahwa ampel 2 lebih berkualita dari ampel karena untuk air berih tidak boleh terdeteki ammonia (Peraturan Gubernur Bali No.8 Tahun Berdaarkan Tabel 4 dapat diketahui bahwa air dari umur 2 (geolitrik) memiliki kualita yang lebih baik dari umur, karena nilai parameter kualita air untuk umur geolitrik udah euai dengan ketentuan Peraturan Gubernur Bali No.8 Tahun 2007 dalam bata ambang yang udah ditentukan. 4. KESIMPULAN Keimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah bahwa letak pengeboran pada poii 22,2 m 28,7 m dari pojok Barat Laut tanah Puri Perada diduga dengan kedalaman 8 m udah ketemu akuifer. Pengeboran dengan kedalaman 30 m udah dianggap cukup. Sumur yang dibuat ebelumnya, tanpa melakukan uji geolitrik tidak mendapatkan air kualita baik. Dari tudi ini didapatkan bahwa daya layan uji geolitrik angat memuakan dalam menentukan produktifita aquifer dan umber air yang berkualita baik. DAFTAR PUSTAKA Telford, W. M., Geldart, L. P., Sherif, R.E dan Key, D. D Applied Geophyic Firt Edition. Cambridge Univerity Pre. Cambridge. New York. Todd, D.K Groundwater Technology. Aociate Profeor of Civil Engineering California Univerity. Jihn Wiley and Son. New York. Redana, IW Air Tanah. Denpaar. Udayana Univerity Pre. GEO - 28