Aplikasi Software 3 Dimensi Inversi Dalam Interpretasi Sebaran Air Tanah (Studi Kasus Dukuh Platarejo Dan Dukuh Selorejo) R. R Wahyuningrum, Budi Legowo, Darsono Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret Jl. Ir. Sutami No. 36A Surakarta 57126 Email : zhe_poet_shooja@yahoo.com Diterima (19 Juli 2013), direvisi (29 Juli 2013) Abstract. 3-D resistivity inversion study to determine the distribution of water land in the hamlet Platarejo and hamlet Selorejo been calculated using geoelectric dipole- dipole configuration. Through data processing by using software Res2Dinv and software Res3Dinv. The result obtained from the software Res2Dinv the form of two dimensional cross section with colour imaging for each layer. Result Res2dnv processing software is then input into the software so as to provide a color image Res3Dinv deployment in 3 Dimensional subsurface. From the results of the processing that there are 6 (six) layers having difference thicknesses. Processing results showed the depth of 0,00 m to 10,4 m only have one type of layer is sandy silt till which has resistivity values ranging from 5,5 Ωm to 14,3 Ωm. At a depth of 10,4 m to 122,9 m was identified as a layer in the from of tuffaceous sandstone, at a depth of 12,9 m to 18,6 m identified as limestones. So that it can be seen that the distribution of surface soil water was found at a depht of 10,4 m and close the second trajectory is at a distance of 30 m to 90 m and a third track at a distance 30 m to 100 m. Keyword: Resistivity, 3 Dimensional, Groundwater, Platarejo. Abstrak. Penelitian resistivitas inversi 3 dimensi untuk mengetahui sebaran air tanah di Dukuh Platarejo dan Dukuh Selorejo telah dilakukan dengan menggunakan metode geolistrik konfigurasi dipole- dipole. Pengolahan data melalui dua tahapan yaitu dengan menggunakan software Res2Dinv dan software Res3Dinv. Hasil yang diperoleh dari software Res2Dinv yaitu berupa penampang dua dimensi dengan pencitraan warna untuk setiap lapisan. Hasil pengolahan software Res2Dinv ini kemudian menjadi input pada Software Res3Dinv sehingga memberikan citra warna penyebaran bawah permukaan seara 3 dimensi. Dari hasil pengolahan dapat diketahui bahwa terdapat 6 (enam) lapisan yang mempunyai ketebalan yang berbeda- beda. Hasil pengolahan menunjukkan pada kedalaman 0,00m sampai 10,4 m hanya memiliki satu jenis lapisan yaitu lanau sampai pasiran yang mempunyai nilai resistivitas berkisar antara 5,5 Ωm sampai 14,3 Ωm.Pada kedalaman 10.4 m sampai 12,9 m diidentifikasi sebagai lapisan yaitu batu pasir tufan, pada kedalaman 12,9 m sampai 18,6 m diidentifikasi sebagai lapisan yaitu batu gamping. Sehingga dapat diketahui bahwa sebaran air tanah permukaan ditemukan pada kedalaman 10,4 m dan berada dekat dengan lintasan kedua yaitu pada jarak 30 m sampai 90 m dan lintsan ketiga pada jarak 30 m sampai 100 m. Kata Kunci: resistivitas, 3 dimensi, air tanah, platarejo. PENDAHULUAN Resistivitas inversi 3-D dengan menggunakan software Res3Dinv telah banyak digunakan untuk menganalisis ------------------------------ *Coresponding author: E-mail: zhe_poet_shooja@yahoo.com 199
R. R Wahyuningrum dkk: Aplikasi Software 3 Dimensi Inversi Dalam Interpretasi Sebaran Air Tanah (Studi Kasus Dukuh Platarejo Dan Dukuh Selorejo) berbagai permasalahan dalam bidang geofisika. Hasil penggambaran resistivitas 3-D ini akan menampilkan citra penyebaran resistivitas baik penyebaran secara vertikal maupun secara horizontal untuk tiap- tiap kedalaman (Ridhwan 2011). Pada umumnya, bawah tanah terdiri dari lapisan- lapisan yang tersusun atas butiran dan pori- pori yang terisi fluida. Berdasarkan sifat kelistrikan, diketahui bahwa setiap batuan memiliki kemampuan tertentu dalam menghantarkan arus listrik. Metode resistivitas ini merupakan salah satu teknik yang dapat digunakan untuk mengetahui struktur bawah tanah. Hal itu dikarenakan resistivitas sangat sensitif terhadap kadar air, yang mana ketika kadar airnya besar maka nilai resistivitas akan kecil (Ishaq 2008). Ketersediaan air di suatu daerah merupakan hal yang sangat penting bagi makhluk hidup dalam upaya memenuhi kebutuhan hidupnya. Salah satu sumber air yang digunakan yaitu air tanah(abidin dan Rachman 2004). Air tanah ini dapat tersebar pada beberapa macam lapisan, diantaranya yaitu endapan aluvial, batuangamping, dan batu pasir. Air tanah merupakan salah satu sumber daya alam yang dapat diperbaharui, namun diperlukan waktu yang relatif lama untuk pengisian kembali. Hal itu bergantung pada kondisi permukaan, litologi, topografi, dan kedalaman muka air tanah(zeffitni 2011). Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk mengetahui potensi ketersediaan air tanah yaitu dengan melakukan survei geolistrik resistivitas 3- D menggunakan konfigurasi dipoledipole. Survei geolistrik vertikal (sounding) dimaksudkan untuk menduga ketebalan lapisan yang mengandung air tanah(irjan 2012). Hasil yang diperoleh ini kemudian akan di analisa dengan menggunakan software Res3Dinv untuk pemetaan hasil inversi 3-D di bawah lapisan permukaan yang akan diukur. Metode restivitas adalah salah satu dari kelompok metode geofisika yaitu metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi berdasarkan resistivitas batuan. Prinsip kerja dari metode resitivitas adalah megalirkan arus listrik ke dalam bumi melalui dua elektdoda arus, kemudian beda potensialnya diukur melalui dua elektroda potensial, sehingga nilai resistivitasnya dapat dihitung. Resistivitas merupakan suatu besaran yang menunjukkan tingkat hambatan terhadap arus listrik terhadap suatu bahan. Sifat khas dari suatu material adalah memiliki resistivitas yaitu besaran yang menunjukkan tingkat hambatan material terhadap arus listrik. Pendekatan yang digunakan untuk mendapatkan resistivitas setiap medium di bawah permukaan bumi yaitu dengan mengasumsikan bahwa bumi merupakan suatu medium yang homogen isotropis(bahri 2005). Resistivitas suatu material didefnisikan sebagai resistansi (tahanan jenis) dari material berbentuk silinder dengan luas penampang A dan panjang. Jika resistansi dari material tersebut adalah maka tahanan yang diberi notasi R, yaitu: (1) 200
Untuk mendapatkan nilai resistansi ) batuan atau material yang ada di bawah permukaan, melalui dua buah elektroda yang di tancapkan ke permukaan bumi di injeksi arus listrik ke bawah permukaan. Kemudian pada jarak tertentu dari dua elektroda arus tersebut, diletakkan dua buah elektroda yang berfungsi untuk mengukur beda potensial pada jarak tertentu. Arah aliran arus listrik serta garis eki potensial untuk pengukuran metode resistivitas diperlihatkan pada Gambar 1. Metode resistivitas 3-D mampu memberikan gambaran 3-dimensi dari bawah permukaan tentang tahanan jenis lebih detail di bandingkan dengan resistivitas 2-D, oleh karena itu tidak hanya memberikan citra distribusi resistivitas dalam penampang vertikal saja tetapi juga dalam bentuk penampang horizontal. Metode resistivitas 3-D tidak sering dipakai dalam survei penelitian geofisika, namun resistivitas 3-D hanya digunakan dalam pengembangan metode resistivitas itu sendiri. Faktor yang menyebabkan jarang digunakan adalah besarnya faktor biaya, banyak tenaga yang dibutuhkan terutama pada area yang luas(waluyo dan Edi 2000). METODE PENELITIAN Pengambilan data ini akan dilaksanakan di Dukuh Platarejo dan Dukuh Selorejo, Giriwoyo, Wonogiri. Pengambilan data ini akan dilakukan dengan menggunakan metode geolistrik resistivitas konfigurasi dipole- dipole. Pengambilan data ini akan dilakukan sebanyak tiga titik yaitu secara vertikal dan horisontal, sehingga akan diperoleh tampilan 3-D. Panjang lintasan yang akan digunakan yaitu ±150 m dengan a (jarak antar elektroda terdekat) yaitu 10 m. Variasi n akan berubah dengan menyesuaikan perpindahan a (jarak antar elektroda terdekat). Pada konfigurasi dipole-dipole, kedua elektroda arus dan elektroda potensial terpisah dengan jarak a. Sedangkan elektroda arus dan elektroda potensial bagian dalam terpisah sejauh na, dengan n adalah bilangan bulat. Variasi n digunakan untuk mendapatkan berbagai ketebalan tertentu, semakin besar n maka kedalaman yang diperoleh juga semakin besar. Tingkat sensitivitas jangkauan pada konfigurasi dipole- dipole dipengaruhi oleh besarnya a dan variasi n (Andriyani 2010). Skema konfigurasi dipole- dipole seperti terlihat pada Gambar 2. : Gambar 1. Pola aliran arus dan bidang eki potensial antara dua elektroda arus dengan polaritas berlawanan(loke 2000). Gambar 2. Model pengukuran 2-D konfigurasi Dipole- Dipole (Wahyono, dkk 2008). 201
R. R Wahyuningrum dkk: Aplikasi Software 3 Dimensi Inversi Dalam Interpretasi Sebaran Air Tanah (Studi Kasus Dukuh Platarejo Dan Dukuh Selorejo) Untuk pengolahan data, pertama digunakan software Res2Dinv yang merupakan software yang digunakan untuk memetakan bawah tanah secara 2- D. Kemudian untuk mengubah dari 2-D menjadi 3-D digunakan software Res3Divn. Gambar yang telah diperoleh tersebut kemudian disusun secara vertikal dengan menggunakan software Corel Draw. Hasil pengolahan data berupa penampang 3- D ini kemudian diperkirakan nilai resistivitas di setiap lapisan tanah. Dengan demikian dapat diketahui struktur bawah tanah dan sebaran air tanah dapat ditemukan. HASIL DAN PEMBAHASAN Penampang Inversi 2 Dimensi Harga resistivitas dan ketebalan lapisan ditentukan dari resistivitas semu yang diperoleh dari lapangan dengan menggunakan teknik inversi (penyelesaian problem mundur atau reserved problem). Dalam teknik inversi ini, pekerjaan dimulai dengan model perlapisan awal yang kira- kira sesuai dengan data lapangan. Kemudian dilakukan perhitungan untuk mendapatkan harga resistivitas semu teoritis berdasar model perlapisan awal tersebut. Setelah itu dilakukan pencocokan antara kurva resistivitas semu terhitung dengan kurva resistivitas lapangan. Apabila hasil keduanya belum sesuai, maka model awal akan diubah dan semua langkah terdahulu akan dilakukan kembali (iterasi), sehingga akan diperoleh kurva resistivitas teoritis sama dengankurva resistivitas lapangan, dan model yang terakhir merupakan penyelesaian problem inversi tersebut. Tahap pertama untuk pengolahan data yaitu dengan menggunakan software Res2Dinv. Model yang dilakukan pada software tersebut adalah block segi empat 2D yang besar dan susunanya sesuai dengan sebaran titik data yang ada pada pseudosection (penampang hasil pengukuran geolistrik yang menggambarkan nilai resistivitas dan kedalaman semu). Hasil pengolahan data dengan menggunakan software Res2Dinv ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3 menunjukkan lintasan 1, lintasan 2, dan lintasan 3 yang kemudian akan dikonversi menjadi penampang 3D dengan menggunakan software Res3Dinv. Hasil pengoahan software Res2Dinv ini menjadi input dalam pengolahan data selanjutnya. Gambar 3a. memperlihatkan penampang 2 dimensi pada lintasan pertama. Nilai resistivitas minimum dan maksimum pada lintasan pertama adalah 0,480 Ωm sampai 1350 Ωm. Pada kedalaman 0 m sampai 7 m mempunyai resistivitas berkisar antara 0,480 Ωm sampai 26,5 Ωm yang diidentifikasi sebagai lanau sampai pasiran. Pada kedalaman 7 m sampai 12 meter mempunyai resistivitas 98,2 Ωm yang diidentifikasi sebagai batupasir tufan. (a) (b) (c) Gambar 3. Penampang 2 dimensi denga software Res2Dinv (a) Lintasan 1 (b) Lintasan 2 (c) Lintasan 3. 202
Pada kedaaman 12 m sampai 17 m mempunyai resistivitas berkisar antara 257 Ωm sampai 1350 Ωm yang diidentifikasi sebagai batu gamping. Pada lintasan pertama diduga air berada pada kedalaman 7 m samapi 12 m. Gambar 3b. memperlihatkan penampang 2 dimensi pada lintasan kedua. Nilai resitivitas minimum dan maksimum pada lintasan kedua adalah 0,480 Ωm sampai 1350 Ωm. Pada kedalaman 0 m sampai 7 meter mepunyai resistivitas berkisar antara 0,480 Ωm sampai 26,5 Ωm yang diidentifikasi sebagai lanau. Pada kedalaman 7 m sampai 11 m memiliki resistivitas 98,2 Ωm yang diidentifikasi sebagai batupasir tufan. Pada lapisan paling bawah memiliki resistivitas berkisar antara 257 Ωm sampai 1350 Ωm yang diidentifikasi sebagai batu gamping. Sebaran air tanah pada lintasan 2 diduga berada pada kedalaman 7 m sampai 11 m. Gambar 3c. memperlihatkan penampang 2 dimensi pada lintasan ketiga. Nilai resistivitas minimum dan maksimum pada lintasan ketiga adalah 0,480 Ωm sampai 1350 Ωm. Pada kedalaman 0 m sampai 7 m mempunyai resistivitas berkisar antara 0,480 Ωm sampai 26,5 Ωm yang diidentifikasi sebagai lanau. Pada kedalaman 7 m sampai 11 m memiliki resistivitas 98,2 Ωm yang diidentifikasi sebagai batupasir tufan. Pada kedalaman 11 m sampai 18 m memilik resistivitas berkisar antara 257 Ωm sampai 1350 Ωm yang diidentifikasi sebagai batu gamping. Sebaran air tanah pada lintasan ketiga diduga berada pada kealaman 7 m sampai 11 m. Penampang Inversi 3 Dimensi Dari pengolahan data dengan menggunakan Software Res3Dinv diperoleh citra warna penyebaran bawah permukaan secara 3 dimensi. Gambar 4 memperlihatkan hasil pengolahan dengan iterasi ke 3 berupa citra warna yang menunjukkan sebaran air tanah di wilayah Platarejo.. Gambar 4. Penampang invers 3 dimensi dengan software Res3Dinv 203
R. R Wahyuningrum dkk: Aplikasi Software 3 Dimensi Inversi Dalam Interpretasi Sebaran Air Tanah (Studi Kasus Dukuh Platarejo Dan Dukuh Selorejo) Gambar 5. Lapisan penampang horisontal lapisan bawah tanah Pada penampang horisontal menggambarkan nilai resistivitas setiap lapisan kedalaman. Gambar 4 dapat diketahui bahwa terdapat 6 (enam) buah lapisan yang memiliki ketebatan yang berbeda- beda. Untuk mempermudah persepsi dalam penggambaran susunan lapisan secara vertikal maupun horisontal maka hasil pengoahan data pada Gambar 4 dapat ditunjukkan oleh Gambar 5 dengan bantuan Software CorelDraw Dari Gambar 5 dan Tabel 1 diketahui bahwa penampang 3 dimensi pada ketebalan 0,0 m sampai 10,4 m menujukkan bahwa ketiga lapisan ketebalan memiliki lapisan yang sama yaitu lanau sampai pasiran. Pada ketebalan 10,4 m sampai 12,9 m munjukkan bahwa terdapat lapisan penyusun yang berbeda yaitu di identifikasi batupasir tufan. Tabel 1. Sebaran tahan jenis sebagai fungsi kedalaman pada penampang horisontal No Irisan Ketebalan (m) Resistivitas (Ωm) 1 I 0.0-2,40 5,5-37,5 2 II 2,40-6,30 5,5-37,5 3 III 6,30-10,40 5,5-37,5 4 IV 10,40-12,90 14,3-90,2 5 V 12,90-15,20 14,3-257 6 VI 15,20-18,60 14,5-674 Pada ketebalan 12,9 m sampai 18,6 m mempunyai anomali yang sangat tinggi yaitu dengan pencitraan warna merah sampai ungu, serta mempunyai anomali yang rendah dengan pecitraan warna kuning. Hal ini menunjukkan pada ketebalan ini terdapat beberapa jenis lapisan batuan yang di identifikasi batu gamping. Gambar 5 memperlihatkan adanya citra warna kuning kecoklatan yang diidentifiksai sebagai akuifer yang memiliki resistivitas 37,5 Ωm sampai 98,2 Ωm pada kedalaman 10,4 m sampai 12,9 m yang mana anomali tersebut semakin dalam semakin mengecil. Akuifer tersebut berada dekat dengan lintasan kedua yaitu pada jarak 30 m sampai 90 m dan lintasan ketiga pada jarak 30 m sampai 100m. Dari hasil pengolahan 3 dimensi dapat diketahui bahwa nilai resistivitas sebelah Timur menuju kesebalah Barat semakin menurun, sehingga memiliki kecenderungan bahwa akuifer ini mengarah dari sebelah Timur menuju sebelah Barat. Berdasarkan litologi peta geologi dengan formasi Wonosari- Punung, diidentifikasi bahwa di daerah penelitian didominasi oleh lanau dan pasir yang mudah meloloskan air. Hal ini disebut sebagai akuifer yang merupakan akuifer bebas yang besar kandungan dan luas penyebaran air bawah tanah yang tersimpan di dalam akuifer bebas sangat dipengaruhi iklim terutama curah hujan dan kondisi lingkungan. 204
KESIMPULAN Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa terdapat 6 (enam) lapisan bawah permukaan dan sebaran air tanah dapat ditemukan pada kedalaman 10.4 m sampai 12.9 m yang berada dekat dengan lintasan kedua dan terkandung dalam suatu lapisan yaitu batu pasir tufan. UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih kepada tim GPS jurusan fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret yang telah membantu dalam pengambilan data. DAFTAR PUSTAKA Ridhwan, dkk.(2011). Penggunaan Metode Resistivitas 3-Dimensi Untuk Mengetahui Bidang Longsor Pada Daerah Rawan Longsor Di Desa Kemuning Lor Kecamatan Arjasa Kabupaten Jember Sebagai Bagian Mitigasi Bencana Longsor. Jurusan Fisika. Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya Ishaq ZM. (2008). Studi Resistivitas Dan Gravitasi Untuk Investigasi Akuifer Air Bawah Tanah Di Kampus UI Depok. Tesis Program Pascasarjana Fisika. FMIPA UI Abidin dan Rachman. (2004). Identifikasi Sebaran Air Tanah Berdasarkan Karakteristik Geomorfologi Menggunakan Citra Landsat 7 ETM Di Kabupaten Sidoarjo. ITS Zeffitni. (2011). Identifikasi Batas Lateral Cekungan Air Tanah (CAT) Palu.JurnalSMARTek. Vol 9. No 4. Halaman 338 Irjan. (2012). Pemetaan Potensi air Tanah (Aquifer) Berdasarkan Interpretasi Data Resistivitas Wenner Sounding. Jurnal Neutrino. Vol 4. No 2. Halaman 201 Bahri. (2005). Hand Out Mata Kuliah Geofisika Lingkungan Dengan Topik Metode Geolistrik Resistivitas. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, ITS Surabaya. Loke MH. (2000). Electrical Imaging Survey For Environmental and Enginering Studies, Penang Waluyodan Edy Hartantyo. (2000). Teori Dan Aplikasi Metode Resistivitas, Yogyakarta : Laboratorium Geofisika, Program StudiGeofisika, Jurusan Fisika FMIPA UGM Andriyani s, dkk. (2010). Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole- Dipole Digunakan Untuk Penelusuran Sistem Sungai Bawah Tanah Pada Kawasan Karst Di Pacitan, Jawa Timur. Jurnal Ekosains. Vol 11. No 1. Halaman 46 Wahyono, dkk. (2008). Identifikasi Daerah Patahan Dengan Metode Geolistrik Konfigurasi Dipole- dipole Di Desa Renokenogo Porong Sidoarjo. Jurnal Fisika. FLUX.Vol 5. No 2. Halaman 174-184 205