BAB II
PAGE
BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1.UmumSebagian besar air tanah berasal
dari air permukaan yang meresap masuk kedalam tanah, dan merupakan
bagian dari siklus hidrologi. Kandungan air tanah di suatu daerah
dapat dipengaruhi oleh kondisi susunan lapisan geologi bawah
permukaan di daerah tersebut terutama berkaitan dengan porositas
batuan. (Suharyadi, 1984 : 12)2.2.Sifat Batuan sebagai Media Aliran
Air Tanah
Batuan yang bertindak sebagai media aliran airtanah mempunyai
sifat kelulusan air, kapasitas jenis, keterusan air, daya simpan
air. (Suharyadi, 1984 : 41)1.Koefisien kelulusan air
Koefisien kelulusan air (Coeficient of Permeability/ Hydraulic
Conductivity) adalah kemampuan untuk meluluskan air di dalam
rongga-rongga batuan tanpa mengubah sifat-sifat airnya. Koefisien
kelulusan air terdiri dari koefisien kelulusan air di lapangan (Kf)
dan koefisien kelulusan air di laboratorium atau standart (Ks).
Menurut hokum darcy, koefisien kelulusan air dinyatakan sebagai :K
=
Tabel 2.1. Koefisien kelulusan air dari berbagai batuan (K)Macam
BatuanK (mm/hari)Macam BatuanK (mm/hari)
Kerikil450Batu Pasir Menengah3.1000
Kerikil Menengah270Batu Pasir Halus0.2000
Kerikil Kasar150Silt0.0800
Pasir Kasar45Lempung0.0002
Pasir Menengah12Batu Gamping0.9400
Pasir Halus3Dolomit0.0010
(Sumber: Bisri, 1988 : 119)2.Kapasitas jenis
Kapasitas Jenis (Specific Capacity) adalah debit yang dapat
diperoleh setiap penurunan permukaan airtanah bebas ataupun
airtanah tertekan, sepanjang satu satuan panjang dalam satu sumur
pompa pada akhir periode pemompaan. Secara sedarhana harga
kapasitas jenis dapat digunakan untuk menetukan besarnya debit
pemompaan.
Kapasitas jenis secara umum dinyatakan dalam:SQ =
3.Koefisien keterusan air
Koefisien keterusan air koefisien transmisivitas (Coeficient of
Transmisivity) merupakan banyaknya air yang dapat mengalir melalui
suatu bidang vertikal setebal akuifer, selebar satu satuan panjang.
Harga koefisien keterusan dapat ditentukan dengan uji pompa
(pumping test), atau melalui perhitungan secara teoritis.
Koefisien keterusan air dinyatakan dalam:
Transmisivity =
Tabel 2.2. Nilai Porositas dan Permeabilitas LapisanLAPISAN
TANAHPOROSITAS
(%)POROSITAS EFEKTIF
(%)KOEFISIENPERMEABILITAS
( m2/det )
Lempung (Alluvium)45-505,00-10,0010-4-10-5
Silt (Alluvium)35-455,00-8,0010-4-10-5
Pasir (Alluvium)30-3520,00-25,0010-1-10-6
Pasir dan Kerikil (Alluvium)25-3015,00-20,0010-1-10-6
Lempung (Dillivium)50-603,00-5,0010-5-10-6
Silt (Dillivium)40-505,00-10,0010-5-10-6
Pasir (Dillivium)35-4015,00-20,0010-2-10-3
Pasir dan Kerikil (Dillivium)30-3510,00-20,0010-2-10-3
Batu Lumpur (neo-tersier)55-653,00-5,0010-5-10-6
Batu Pasir (neo-tersier)40-505,00-10,0010-3-10-4
Tufa (neo-tersier)30-653,00-10,0010-3-10-6
(Sumber: Sosrodarsono dan Takeda, 1976 : 96)4.Koefisien daya
simpan air
Koefisien daya simpan air (Coeficient of Storage) adalah volume
air yang dilepaskan atau dapat disimpan oleh suatu akuifer setiap
satu satuan luas akuifer pada satu satuan perubahan kedudukan muka
airtanah baik air tanah bebas maupun airtanah tertekan. Koefisien
daya simpan air dapat digunakan untuk menentukan jenis akuifer,
disamping itu juga dapat digunakan untuk menghitung jumlah
kandungan airtanah di suatu daerah.
Berdasarkan sifat fisik lapisan batuan dan perlakuannya sebagai
media aliran air, maka lapisan batuan tersebut dapat dibedakan
menjadi 4 (suharyadi, 1984 : 12) yaitu:A. Akuifer
Akuifer (aquifer) merupkan suatu lapisan yang mempunyai susunan
batuan yang sedemikian rupa, sehingga dapat menyimpan dan
melepaskan air dalam jumlah yang cukup berarti. Misalnya kerikil,
pasir, batu kapur, batuan gunung berapi.B. Akuitar
Akuitar (Aquitards) merupakan suatu lapisan yang mempunyai
susunan batuan sedemikian rupa, sehingga dapat menyimpan air tetapi
hanya dapat mengalirkan air dalam jumlah yang terbatas. Misalnya
tampak adanya kebocoran-kebocoran atau rembesan yang terletak
antara akuifer dan akuiklud.
C. Akuiklud
Akuiklud (Aquiclude) merupakan suatu lapisan yang mempunyai
susunan batuan sedemikian rupa, sehingga dapat menampung air tetapi
tidak dapat melepaskan air dalam jumlah yang cukup berarti. Hal ini
terjadi dikarenakan nilai konduktivitasnya kecil sekali, misalnya
lapisan lempung dan lapisan Lumpur (silt).
D. Akuifug
Akuifug (Aquifuge) merupakan suatu lapisan yang mempunyai
susunan batuan sedemikian rupa, sehingga tidak dapat menampung
maupun melepaskan air (sama sekali kedap terhadap air), misalnya
granit yang keras, kuarsit, lapisan batuan yang kompak (rock) atau
batuan sedimen yang tersemen penuh.
2.3.Penyebaran Vertikal Air tanah
Distribusi airtanah secara vertikal dibawah permukaan tanah
dibagi dalam beberapa zone yaitu zone jenuh dan zone tidak jenuh.
Zone tidak jenuh sendiri terdiri atas: zone air dangkal (soil water
zone), zone antara (intermediate vadoze water zone) dan zone
kapiler (capillary water zone). Penjelasan selengkapnya mengenai
susunan vertikal air tanah adalah sebagai berikut:
A. Zone Jenuh
Pada zone jenuh (Zone of Saturation) semua rongga-rongga atau
pori-pori berisi air. Bagian bawah dari zone jenuh merupakan
lapisan kedap air, zone jenuh dapat berupa tanah liat atau batuan
dasar (bedrock). Air yang berada dalam zone jenuh dinamakan
airtanah. Air yang ditampung dalam zone ini adalah air yang ditahan
oleh lapisan setempat terhadap gaya gravitasi. (Bisri, 1988 :
4)
Gambar 2.1. Penyebaran Vertikal Airtanah(Sumber, Bisri, 1988 :
4)
B. Zone tidak jenuh
Zone tidak jenuh (zone of aeration) terletak di atas zone jenuh
sampai ke permukaan tanah, sedangkan air yang berada di dalam zone
tidak jenuh dinamakan air mengambang atau air dangkal.
Zone tidak jenuh terdiri dari zone dangkal, zone antara dan zone
kapiler. Besarnya masing-masing zone tersebut serta distribusi air
dalam masinag-masing zone itu diuraikan sebagai berikut:1. Zone
Kapiler
Zone kapiler (Capilary Zone) berada diantara permukaan airtanah
sampai ke batas kenaikan kapiler air. Beberapa penelitian telah
mempelajari kenaikan dan distribusi air dalam zone kapiler dari
sudut media berpori. Jika ruang porinya dapat diandaikan sebagai
pipa kapiler dengan kenaikan kapiler, makin tinggi kenaikannya di
atas permukaan airtanah maka besar kadar kejenuhannya makin
menurun. (Soemarto, 1995 : 165)2. Zone Antara
Zone antara (Intermediate Vadose Zone) terletak di antara batas
bawah zone air dangkal sampai dengan batas atas zone kapiler. Tebal
dari zone antara sangat beragam, zone antara berguna untuk
mengalirnya air kebawah, sampai ke muka airtanah. (Soemarto, 1995 :
165)3. Zone Air Dangkal
Zone air dangkal (Soil Water Zone) dimulai dari permukaan tanah
sampai ke zone perakaran utama (major root zone). Tanah di zone air
dangkal dalam keadaan tidak jenuh, kecuali bila terdapat banyak air
di permukaan tanah seperti berasal dari curah hujan, irigasi.
Air yang berada di zone dangkal dapat diklasifikasikan dalam
tiga kategori berdasarkan konsentrasinya di dalam zone tersebut.
(Soemarto, 1995 : 164)
a)Air higroskopis
Air higroskopis merupakan air yang diisap dari udara membentuk
lapisan air yang sangat tipis dipermukaan partikel-partikel tanah.
Air higroskopis memiliki gaya adhesi yang sangat besar, sehingga
tidak dapat diserap oleh akar-akar tanaman.
b)Air kapiler
Air kapiler merupakan air yang berada dalam lapisan tipis di
seputar partikel-partikel tanah. Air kapiler ditahan oleh tegangan
permukaan (surface tension) yang digerakan oleh aksi kapiler
sehingga dapat diserap oleh tanaman.c) Air gravitasi
Air gravitasi merupakan kelebihan air dangkal yang mengalir
melewati sela-sela butiran tanah di bawah pengaruh gaya
gravitasi.
2.4.Akuifer
Akuifer sendiri berasal dari kata aqua yang berarti air dan fere
yang berarti mengandung. Jadi akuifer dapat juga diartikan sebagai
lapisan pembawa air atau lapisan `permeabel. (Suharyadi 1984 :
12)
Gambar 2.2. Lapisan Akuifer(Sumber, Bisri, 1988 : 6)2.4.1. Jenis
Akuifer
Berdasarkan susunan lapisan geologi (litologinya) dan besarnya
koefisien kelulusan air (K), akuifer dapat dibedakan menjadi empat
macam, yaitu Akuifer Bebas (Unconfined Aquifer), Akuifer Tertekan
(Confined Aquifer), Akuifer Setengah Tertekan (Semiconfined
Aguifer), Akuifer Menggantung (Perched Aquifer). (Suharyadi 1984 :
19)A. Akuifer bebas
Akuifer bebas (Unconfined Aquifer) merupakan akuifer dengan
hanya memiliki satu lapisan pembatas kedap air yang terletak
dibagian bawahnya. Dengan kata lain muka air tanah merupakan bidang
batas sebelah atas daripada daerah jenuh air. Akuifer ini disebut
juga sebagai phreatic aquifer. Sedangkan nilai (K`) = (K).
Gambar 2.3. Akuifer Bebas (Unconfined Aquifer)B. Akuifer
tertekan
Akuifer tertekan (Confined Aqufer) merupakan suatu akuifer jenuh
air yang pada lapisan atas dan lapisan bawahnya merupakan lapisan
kedap air sebagai pembatasnya. Pada lapisan pembatasnya dipastikan
tidak terdapat air yang mengalir (no flux). Pada akuifer ini
tekanan airnya lebih besar daripada tekanan atmosfer. Oleh karena
itu akuifer ini disebut juga dengan pressure aquifer. Sedangkan
nilai (K`) = 0, (K) > (K`)
Gambar 2.4. Akuifer Tertekan (Confined akuifer)C. Akuifer
setengah tertekan
Akuifer setengah tertekan (Semiconfined Aquifer) ialah suatu
akuifer jenuh air, dengan bagian atas dibatasi oleh lapisan
setengah kedap air (nilai kelulusannya terletak antara akuifer dan
akuitar) dan pada bagian bawah dibatasi oleh lapisan kedap air.
Pada lapisan pembatas dibagian atasnya dimungkinkan masih ada air
yang mangalir ke akuifer tersebut. Akuifer ini disebut juga dengan
leaky-artesian aquifer.
Gambar 2.5. Akuifer Setengah Tertekan (Semiconfined Aquifer)D.
Akuifer menggantung
Akuifer menggantung (Perched Aquifer) merupakan akuifer yang
massa airtanahnya terpisah dari air tanah induk. Dipisahkan oleh
suatu lapisan yang relatif kedap air yang begitu luas dan terletak
diatas daerah jenuh air. Biasanya akuifer ini terletak di atas
suatu lapisan formasi geologi yang kedap air. Kadang-kadang lapisan
bawahnya tidak murni kedap air namun berupa aquitards yang juga
bisa memberikan distribusi air pada akuifer dibawahnya.
Gambar 2.6. Akuifer Menggantung (Perched aguifer)2.4.2.Lapisan
Geologi sebagai Akuifer
Menurut Todd (1980), batuan yang dapat berfungsi sebagai lapisan
pembawa air terbaik adalah pasir, kerakal, dan kerikil. Sedangkan
90% dari akuifer terdiri dari batuan tidak terkonsolidasi, terutama
kerikil dan pasir.Jika ditinjau dari permeabilitas batuannya,
lapisan pembawa air dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu:
a)Lapisan permeabel (serap air) seperti kerikil, kerakal, dan
pasir.
b)Lapisan semi permiabel (semi menyerap air) seperti pasir
argullasis, tanah los.
c)Lapisan kedap air, seperti batuan kristalin, tanah liat.
Beberapa karakteristik batuan :
1. Batuan Pasir dan Kerikil
Batu pasir merupakan batuan sedimen. Willman (1942)
mengklasifikasikan batuan campuran antara pasir (sand) dan krikil
(gravel) berdasarkan perbandingan volume dari setiap unsur yang
dikandungnya. Apabila batuan itu mengandung 75% atau lebih kerikil
maka termasuk kerikil (gravel), kerikil pasiran (sandy gravel)
apabila mengandung (50% - 75%) kerikil dan (25% - 50%) pasir.
Disebut pasir kerikilan (pebbly sand), bila terdiri (50% - 25%)
kerikil dan (50% - 75%) pasir.2. Batuan Lempung
Batuan lempung biasanya plastis dan warna dari batuan ini banyak
sekali seperti hitam, kelabu, hijau ataupun merah. Jika
memperlihatkan belahan-belahan yang rapat disebut serpih, dan bila
batuan ini sangat keras tanpa memperlihatkan belahan (kompak)
disebut argilit, apabila batuan ini mengandung (34% - 40%) CaCO3,
disebut nopal.3. Tufa
Tufa (tuff) sendiri merupakan hasil kegiatan gunung api
(vulkanik) yang memiliki ukuran lebih halus. Jenis batuan ini
memiliki kelulusan air yang lebih besar dibandingkan dengan batuan
lempung. Sedangkan tufa pasiran dapat juga berfungsi sebagai
akuifer yang baik. Tufa merupakan bagian dari batuan pasir yang
berukuran lebih halus, dan apabila lebih kasar dinamakan
vulkaniklastik dan pasir.2.5.Daerah Potensi Air Tanah
Terdapatnya akuifer di alam berdasarkan material penyusunnya
dapat dibedakan menjadi dua. (Bisri, 1988: 4)A. Material lepas
Terdapatnya airtanah pada material lepas berdasarkan daerah
pembentuknya dibedakan menjadi 4 yaitu :1. Daerah dataranDaerah
dataran yang dimaksud berupa dataran yang luas dengan endapan yang
belum mengeras seperti pasir dan kerikil. Pengisian (recharge) pada
umumnya diperoleh dari perkolasi air hujan atau sungai, sebagai
contoh: dataran pantai.2. Daerah alluvial (daerah aliran
sungai)
Volume airtanah dalam didaerah alluvial ditentukan oleh tebal,
penyebaran dan permeabilitas akuifer. Bila muka air disekitar
daerah alluvial lebih tinggi dari muka air tanah, maka potensi
airtanahnya cukup besar. Airtanah pada daerah alluvial dapat dibagi
menjadi tiga macam. (Takeda dan Sosrodarsono, 1976 : 98)
a. Air tanah susupan
Airtanah susupan merupakan air tanah yang mengendap di dataran
banjir ditambah langsung dari peresapan sungai. Titik permulaan
peresapan air sungai dapat diperkirakan dari garis kontur permukaan
airtanah. Makin panjang jaraknya dari titik permukaan, biasanya
makin kecil tahanan listriknya, karena makin panjang penyusupan
itu, makin banyak bahan-bahan lisrik yang larut dalam airtanah.b.
Air tanah yang dalam
Airtanah yang dalam, berupa lapisan alluvium dan diluvium yang
diendapkan setebal seratus sampai beberapa ratus meter di dataran
alluvium yang berganti-ganti dari lapisan pasir dan krikil, lapisan
loam dan lapisan lempung.
c. Air tanah Sepanjang Pantai
Airtanah di daerah pantai dipengaruhi oleh pasang surut air
laut, bila muka air laut pasang maka airtanah yang tersedia akan
banyak.
3. Daerah lembah mati
Daerah lembah mati merupakan suatu lembah yang tidak dilewati
sungai. Potensi airtanahnya cukup besar akan tetapi suplai air yang
diterima tidak sebesar daerah aliran air.
4. Daerah lembah antar gunung
Daerah lembah antar gunung merupakan daerah lembah yang
dikelilingi oleh pegunungan biasanya terdiri dari material lepas
dalam jumlah yang sangat besar. Materialnya berupa pasir dan
kerikil yang akan menerima air dari pengisian.B. Material
kompak
Sedangkan beberapa material kompak yang mempunyai potensi
airtanah cukup besar antara lain : (Suharyadi, 1984 : 24)
1. Batu gamping
Batu gamping apabila dalam keadaan kompak tidak dapat bertindak
sebagai akuifer, tetapi apabila memiliki banyak retakan, lubang
diantara retakan tersebut dapat juga memungkinkan untuk bertindak
sebagai akuifer. Dalam hal ini jenis batu gamping sangat menentukan
disamping topografinya. 2. Batuan beku dalam
Batuan beku dalam tidak termasuk sebagai akuifer yang baik, akan
tetapi bisa mengandung airtanah jika memiliki banyak
rekahan-rekahan didalamnya.
3. Batuan vulkanik
Batuan vulkanik primer misalnya lava basalt dapat sangat lulus
air apabila banyak lubang-lubang bekas gas maupun retakan. Batuan
endapan vulkanik dapat bertindak sebagai akuifer yang baik,
terutama batuan yang berumur muda.
2.6.Metode-metode Geofisika
Ada beberapa metode geofisika yang dapat digunakan untuk
mengetahui kondisi lapisan geologi bawah permukaan (Verhoef, 1992 :
199) diantaranya:
A. Metode seismik
Dalam metode seismik penyelidikan didasarkan pada kecepatan
rambat dari getaran suara, yang tergantung dari kerapatan material
dan massa. Metode seismik sendiri terdiri dari metode refraksi
seismik dan metode refleksi sismik.
B. Metode geolistrik
Pada metode geolistrik penyelidikan didasarkan pada variasi
vertikal dan horizontal yang menyangkut perubahan dalam hantaran
elektrik suatu arus listrik. Metode ini banyak digunakan dalam
penentuan struktur geologi, ketebalan lapisan penutup, kadar
kelembaban tanah dan permukaan airtanah.C. Metode magnetik
Metode magnetik merupakan salah satu bentuk pengukuran terhadap
variasi dalam medan magnetik bumi. Metode ini banyak digunakan
dalam pencarian material magnetik dalam lingkungan yang tidak
magnetis atau sebaliknya.
2.7.Geolistrik Tahanan Jenis
Pada metode geolistrik tahanan jenis (Resistivitas), arus
listrik diinjeksikan kedalam bumi melalui dua elektroda arus. Beda
potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari
hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak
elektrode tertentu, dapat ditentukan variasi harga tahanan jenis
masing-masing lapisan di bawah titik ukur. Metode geolistrik
tahanan jenis ini banyak digunakan dalam penentuan kedalaman batuan
dasar dan pencarian reservoir air.
Teknik pengambilan data dalam metode geolistrik tahanan jenis
terdiri dari: vertikal sounding dan lateral mapping. (waluyo, 1984
; 149)a)Vertikal sounding
Vertikal sounding merupakan penyelidikan perubahan tahanan jenis
bawah permukaan kearah vertikal. Caranya pada titik ukur yang
tetap, jarak elektroda arus dan tegangan diubah atau divariasi.
Konfigurasi elektroda yang biasanya dipakai adalah konfigurasi
Schlumberger.b)Lateral mapping
Lateral mapping adalah penyelidikan perubahan tahanan jenis
bawah permukaan kearah lateral (horizontal). Caranya dengan jarak
elektroda arus dan tegangan tetap, titik ukur dipindah atau digeser
secara horizontal. Konfigurasi elektroda yang biasa dipakai adalah
konfigurasi Wenner atau Dipole-dipole.
2.7.1.Tahanan Jenis Batuan.
Tahanan jenis atau resistivitas, dapat ditentukan menggunakkan
hukum Ohm:
Gambar 2.7. Arus listrik merata dan sejajar dalam sebuah
silinder dengan beda potensial antara kedua ujungnya(Sumber,
Waluyo, 1984 : 149)
Dimana:=Tahanan Jenis (Ohm-m)
V=Tegangan (Volt)
I= Arus listrik yang melewati bahan berbentuk silinder
(Ampere)
A=Luas Penampang (m2)
L= Panjang (m)
Menurut (Telford et al., 1990) aliran arus listrik di dalam
batuan dapat digolongkan menjadi tiga macam besarnya dipengaruhi
oleh porositas batuan dan juga dipengaruhi oleh jumlah air yang
terperangkap dalam pori-pori batuan, yaitu :
1.Konduksi elektronik jika batuan mempunyai elektron bebas
sehingga arus listrik dialirkan oleh elekron-elektron
bebas.2.Kondisi elektrolit terjadi jika batuan bersifat poros dan
pori-pori terisi oleh cairan elektrolit. Pada konduksi ini arus
listrik dibawa oleh lektrolit.
3.Konduksi dielektrik terjadi jika batuan bersifat dielektrik
terhadap aliran arus listrik yaitu terjadi polarisasi saat bahan
dialiri arus listrik.
Tabel 2.3. Harga tahanan jenis berbagai mineral, batuan maupun
fluidaMaterial BumiResistivitas Semu (-m)Material BumiResistivitas
Semu (-m)
LogamBatuan sedimen
Tembaga1,7 x 10-8Batu Lempung10 1 x 103
Emas2,4 x 10-8Batu Pasir1 1 x 108
Perak1,6 x 10-8Batu Gamping50 1 x 107
Grafit1 x 10-3Dolomit100 1 x 104
Besi1 x 10-7
Nikel7,8 x 10-8Sedimen Lepas
Timah1,1 x 10-7Pasir1 1 x 103
Lempung1 1 x 102
Batuan Kristalin
Granit102 - 106Airtanah
Diorit104 105Air Sumur0,1 1 x 103
Gabbro103 106Air Payau0,3 1
Andesit102 104Air Laut0,2
Basalt10 107Air Asin (Garam)0,05 0,2
Sekis10 104
Gneiss104 - 106
(Sumber: Waluyo, 1984 : 179)Tabel 2.4. Harga resistivitas
spesifik batuan
MaterialResistivitas(ohm meter)
Air pemasukan80-200
Air tanah30-100
Silt lempung10-200
Pasir100-600
Pasir dan kerikil100-1000
Batu Lumpur20-200
Batu pasir50-500
Konglomerat100-500
Tufa20-200
Kelompok andesit100-2000
Kelompok granit1000-10000
Kelompok chert, slate200-2000
(Sumber: Suyono, 1978)
Secara teknis hubungan antara besarnya nilai tahanan jenis
dengan macam batuan dapat disimpulkan sebagai berikut:
1.Nilai tahanan jenis batuan yang lepas lebih rendah dari batuan
yang kompak.
2.Nilai tahanan jenis batuan akan lebih rendah, jika airtanah
berkadar garam tinggi.
3.Tidak terdapat batas yang jelas antara nilai tahanan jenis
dari tiap-tiap batuan.
4.Tahanan jenis batuan dapat berbeda secara menyolok, tidak saja
dari lapisan yang satu terhadap lapisan yang lain, tetapi juga
didalam satu lapisan batuan.
5.Batuan yang pori-porinya mengandung air, hambatan jenisnya
lebih rendah dari yang kering. Kandungan air didalam batuan akan
menunjukan harga resistivitas.
Ketentuan umum dari sifat kelistrikan batuan adalah besarnya
tahanan dinyatakan dengan perantaraan nilai tahanan jenisnya.
Tahanan jenis berbanding terbalik dengan daya hantar listrik,
sehingga:
Dimana: = Tahanan Jenis (Ohm-meter)
= Daya hantar listrik2.7.2.Konfigurasi Elektroda
Ada beberapa macam model konfigurasi dalam metode geolistrik
resistivitas, sesuai dengan susunan elektrodanya antara lain:
Gambar 2.8. Beberapa macam model konfigurasi elektroda(Sumber;
Loke, 1992 :2)
Pada penelitian ini akan digunakan model konfigurasi
schlumberger. Pada saat melakukan pengukuran, elektroda disusun
sedemikian rupa sehingga membentuk suatu susunan konfigurasi.
Faktor geometri (K) disebut sebagai suatu besaran yang berfungsi
sebagai faktor koreksi dari berbagai perubahan konfigurasi
elektroda. Besarnya faktor geometri untuk tiap-tiap konfigurasi
elektroda tidak sama. Gambar 2.9. Rangkaian Elektroda(Sumber:
Santoso, 2002 : 111)Dari gambar 2.9. ditunjukkan:a.Elektroda A dan
B disebut elektroda arus atau current electrode yang disimbolkan
dengan C1 dan C2.b.Elektroda M dan N disebut elektroda tegangan
atau potential elektrode yang disimbolkan dengan P1 dan P2.
c.Besarnya r1 = jarak antara A dan M. dan besarnya r2 = jarak
antara M dan B.
d.Besarnya r3 = jarak antara A dan N dan besarnya r4 = jarak
antara N dan B.
Gambar 2.10.Pola arus listrik yang dipancarkan oleh elektroda
arus tunggal dipermukaan medium setengan tak berhingga.(Sumber:
Santoso, 2002 :111)Arus listrik sebesar (I) diinjeksikan kedalam
tanah dengan asumsi bahwa kondisi tanah tersebut homogen isotropis
dan tahanan jenis sebesar () yang melalui elektroda arus (C).
Sehingga potensial (V) disebut titik sejauh (r) dari pusat arus
adalah:
Karena potensial listrik adalah besaran skalar, maka besarnya
potensial disembarang titik yang diakibatkan oleh elektroda arus
ganda merupakan jumlah potensial dari dua elektroda arus
tunggal.
Maka potensial di titik M oleh arus yang melewati elektroda A
dan B seperti gambar diatas adalah:
Sedangkan tanda negatif pada tanda di atas disebapkan oleh arus
yang arahnya harus berlawanan pada elektroda arus ganda.
Potensial di titik N oleh arus yang melewati elektroda A dan B
seperti pada gambar di atas adalah:
Dengan demikian beda potensial antara titik M dan N yang
diakibatkan oleh dua elektroda yang dialiri listrik adalah:
Persamaan tersebut dapat menghasilkan nilai V yang berbeda-beda
sesuai dengan model konfigurasi masing-masing elektroda.A.
Konfigurasi SchlumbergerGambar 2.11. Konfigurasi
SchlumbergerKonfigurasi schlumberger dipergunakan untuk profiling
dan sounding. Untuk dapat melakukan sounding, elektroda arus
dipisahkan oleh AB secara simetris dengan elektroda potensial MN,
kemudian elektroda arus diperbesar sehingga k menjadi :
Dengan tahanan jenis semu yang terukur :
Kemudian K menjadi :
Pada konfigurasi schlumberger terdapat kelebihan dan kekurangan,
sebagai kelebihannya, pada konfigurasi schlumberger dapat secara
signifikan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk melakukan
sounding karena pada elektroda arusnya harus dipindahkan untuk
kebanyakan pembacaan dan juga efek dari variasi lateral dalam
resistivitasnya di dekat permukaan dapat dikurangi karena elektroda
potensial yang tersisa berada pada posisi yang tetap/tidak
berubah.Sedangkan untuk kekurangan dari konfigurasi schlumberger
adalah membutuhkan voltmeter yang sangat sensitive untuk spasi
elektroda arus yang besar, karena spasi pada elektroda potensialnya
kecil bila dibandingkan spasi elektroda arus. Dan juga secara umum
interpretasi yang didasarkan pada DC sounding akan terbatas untuk
disederhanakan, yaitu pada struktur lapisan horizontal.
2.7.3.Tahanan Jenis Semu
Menurut Robinson (1998) terdapat beberapa asumsi dasar yang
digunakan dalam metode resistivitas (tahanan jenis semu) antara
lain:
1.Bawah permukaan tanah terdiri dari beberapa lapisan yang
dibatasi oleh bidang batas horizontal serta terdapat perbedaan
resistivitas antara bidang batas pelapisan batuan.2.Lapisan batuan
bersifat homogen isotropik dan mempunyai ketebalan tertentu,
kecuali untuk lapisan terbawah mempunyai ketebalan yang tidak
terhingga.
3.Batas antara dua lapisan merupakan bidang batas antara dua
hambatan jenis yang berbeda.
4.Dalam bumi tidak ada sumber arus selain arus listrik searah
yang diinjeksikan diatas permukaan bumi.
Pada kenyataannya, bumi terdiri dari lapisan-lapisan dengan yang
berbeda-beda, sehingga potensial yang terukur seolah-olah merupakan
harga resistivitas untuk satu lapisan saja (terutama untuk spasi
yang lebar). Resistivitas semu ini dirumuskan dengan: (Sumber:
Bisri, 1988 : 10)
dimana:
a : resistivitas semu (Ohm-m)
K: faktor geometri
V: beda potensial pada MN (Volt)
I: kuat arus (Ampere)
Oleh karena itu resistivitas yang diperoleh dari persamaan
(2-11) dan persamaan (2-14) bukan merupakan resistivitas yang
sebenarnya, melainkan resistivitas semu atau apparent resistivity
(a). Untuk jarak antar elektroda arus kecil, akan memberikan nilai
a yang harganya mendekati batuan di dekat permukaan.
Resistivitas semu yang dihasilkan oleh setiap konfigurasi yang
berbeda akan berbeda nilainya walaupun jarak antar elektrodanya
sama. Untuk medium yang berlapis, harga resistivitas semu merupakan
fungsi jarak antara elektroda arus.
2.7.4.Interpretasi Geolistrik
Dasar interpretasi geolistrik resistivitas yang digunakan hingga
saat ini umumnya berdasarkan atas nilai tahanan jenis yang kemudian
menafsirkan kedalaman batuan-batuan tertentu sesuai dengan sifat
dan kondisi geologinya. Tujuan dari interpretasi geolistrik
resistivitas adalah untuk mendapatkan harga tahanan jenis
sebenarnya dan ketebalan masing-masing lapisan batuan.
2.8.Transmisivitas Akuifer
Salah satu faktor yang menentukan potensi akuifer adalah nilai
dari koefisien keterusan atau transmisivitas akuifer. Untuk
memperoleh besarnya nilai transmisivitas lapisan batuan, dapat
dihitung dengan persamaan sebagai berikut: (Bisri, 1988 : 117)T = K
x D
dimana:
T=Koefisien keterusan atau transmisivitas akuifer (m2/det)
K=Koefisien kelulusan air (m/hari)
D=Tebal dari akuifer (m)
Makin tinggi nilai T dapat diartikan bahwa litologi batuan
merupakan akuifer dengan potensi air tanah yang tinggi.
Adapun bentuk persamaan koefisien keterusan dari Thiem bila
piezometernya diabaikan adalaah sebagai berikut:
Menurut logan (1946), harga Log
Sehingga persamaan sebelumnya menjadi
dimana :
SW=Permukaan muka air sumur yang dipompa (m)
re=Jari-jari pengaruh sumur (m)
rw=Jari-jari sumur yang dipompa (m)
Q= Debit sumur yang dipompa (m3/hari) EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Visio.Drawing.6
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
4
PAGE
_1337249737.vsdPermukaan Tanah
Muka air Menggantung
Lapisam Kedap Air
_1337249743.vsdI
r dr
_1337249747.unknown
_1337249749.unknown
_1337249750.unknown
_1337249752.unknown
_1337249748.unknown
_1337249745.unknown
_1337249746.unknown
_1337249744.unknown
_1337249741.vsd
Konfigurasi Wenner Alpha
C1
P1
P2
C2
a
a
a
Konfigurasi Wenner Beta
C2
C1
P1
P2
a
a
a
Konfigurasi Wenner Gamma
C1
P1
C2
P2
a
a
a
Konfigurasi Dipole-dipole
C2
C1
P1
P2
a
a
na
Konfigurasi Pole-dipole
C1
P1
P2
a
na
Konfigurasi Wenner-Schlumberger
C1
P1
P2
C2
na
na
a
_1337249742.vsd
C1
P2
C2
r2
r1
P1
r4
r3
A
B
N
M
_1337249739.unknown
_1337249740.unknown
_1337249738.vsdI
V1
A
A
L
V2
_1337249733.vsd
ZoneTidak Jenuh
Zone Jenuh
Permukaan Tanah
Lapisan Kedap Air
Zone Air Dangkal
Zone Antara
Zone Kapiler
_1337249735.vsd
(K`) Lapisan Kedap Air
Lapisan Kedap Air
(K) Akuifer Tertekan
_1337249736.vsd
(K`) Lapisan Setengah Kedap Air
Lapisan Kedap Air
(K) Akuifer Setengah Tertekan
_1337249734.vsd
(K`) Lapisan Setengah Kedap Air
Lapisan Kedap Air
(K) Akuifer Setengah Tertekan
(K`) Lapisan Tidak Kedap Air
Lapisan Kedap Air
(K) Akuifer Bebas
_1337249731.unknown
_1337249732.unknown
_1337249730.unknown