KAJIAN AWAL PENDUGAAN AKUIFER AIR TANAH DI KAMPUS ITERA DENGAN METODE GEOLISTRIK KONFIGURASI SCHLUMBERGER
Muhamad Ragil Setiawan 1 , Rizty Maulida Badri 1 , Alamta Singarimbun 2
1 Jurusan Sains, Prodi Fisika, Institut Teknologi Sumatera, Lampung, Indonesia
2 Departemen Fisika, FMIPA, Institut Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia

## Abstract:
Air  bersih  menjadi  kebutuhan  dasar  yang  harus  disediakan  di  Institut Teknologi  Sumatera  (ITERA).  Kondisi  geologis  ITERA  berada  pada daerah  dengan  batuan  piroklastik  di  atasnya,  batuan  tersebut  memiliki sifat  semipermeabel.  Hal  ini  meyebabkan  air  di  permukaan  sukar mengalir  ke  bawah  permukaan.  Oleh  karena  itu,  dilakukan  kajian  awal bawah  permukaan  dengan  melakukan  pengukuran  sifat  kelistrikan batuan  menggunakan  metode geolistrik konfigurasi Schlumberger untuk mencari  potensi  air  bersih  di  ITERA.  Data  hasil  pengukuran  diolah dengan  menggunakan  Ms.  Excel  dan  dimodelkan  menggunakan software IPI2win. Hasil interpretasi menunjukkan bahwa potensi sumber air ditemukaan berada pada kedalaman > 25 meter dengan rentang nilai resistivitas antara 2 - 10 Ωm dan termasuk ke dalam akuifer tertekan.
Keyword: Akuifer, Air tanah, Geolistrik, konfigurasi Schlumberger , IPI2win

## 1. Pendahuluan
Institut  Teknologi  Sumatera  (ITERA)  merupakan  sebuah  institusi  pendidikan  tinggi  negeri  baru  di provinsi Lampung. Sebagai kampus negeri yang sedang berkembang berbagai sarana dan prasarana dipersiapkan  guna  mendukung  kegiatan  belajar  mengajar  agar  berjalan  dengan  lancar.  Infrastruktur seperti  gedung  kuliah,  kantor,  laboratorium,  sarana  olahraga,  dan  asrama  mahasiswa  sedang dipersiapkan untuk mahasiswa. Pembangunan fisik yang masif tersebut bertujuan untuk mengimbangi jumlah  mahasiswa  yang  semakin  bertambah.  Setelah  penerimaan  tahun  2016  sebanyak  ±  1200 mahasiswa,  pada  tahun  2017  ITERA  merencanakan  penerimaan  mahasiswa  sebanyak  ±  1700 mahasiswa [1] . Penerimaan jumlah mahasiswa sebanding dengan peningkatan kebutuhan air bersih di kampus.
Kajian  geologis  diperoleh  informasi  bahwa  kampus  ITERA  berdiri  di  atas  lapisan  batuan  piroklastik. Batuan ini memiliki karakteristik semipermeabel, sehingga air permukaan sukar diteruskan ke bawah permukaan  menuju  lapisan  akuifer [2] .  Hal  ini  akan  berdampak  pada  cadangan  air  di  dalam  akuifer. Selain itu, berdasarkan pengeboran sumur yang sudah dilakukan, akuifer air tanah di kampus ITERA termasuk  akuifer  dalam.  Kedalaman  pengeboran  rata-rata  >  70  m  di  bawah  permukaan  tanah. Sehingga diperlukan pengukuran guna mengetahui kondisi bawah permukaan.
Salah  satu  metode  geofisika  yang  dapat  digunakan  untuk  mengetahui  kondisi  bawah  permukaan adalah  metode  geolistrik.  metode  ini  sudah  banyak  digunakan  untuk  mengetahui  kondisi  bawah permukaan baik secara lateral maupun vertikal. Metode ini digunakan dalam studi lingkungan seperti studi pencemaran air lindi pada daerah di sekitar tempat pembuangan sampah akhir [3][4] , studi intrusi air  laut [5] .  Dalam  studi  geoteknik  digunakan  dalam  identifikasi  patahan [6] .  Adapun  dalam  zonasi sebaran air tanah 1-D sudah pernah dilakukan di Kecamatan Pinggir, Riau [7] .
Berdasarkan latar belakang di atas, dilakukan penelitian untuk mengetahui kondisi bawah permukaan, mengetahui  posisi  dan  kondisi  akuifer  di  bawah  permukaan  kampus  ITERA.  Penelitian  dilakukan dengan menggunakan metode geolistrik konfigurasi Schlumberger.

## 2. Metode Eksperimen

## 2.1 Pengambilan data
Lokasi  penelitian  berada  di  kampus  ITERA  dan  terletak  antara  5 0 22 ’ 06.23’’  Lintang  Selatan  dan 105 0 18’20.38’’ Bujur Timur dengan luas wilayah 285 hektar (gambar 1). Pengambilan data geolistrik dilakukan  dengan  menggunakan  teknik sounding atau vertical  electrical  sounding (VES).  VES  biasa digunakan  dalam  pengukuran  data  geolistrik  dengan  target  berada  pada  posisi  yangdalam.  Hal  ini dikarenakan  teknik  ini  memiliki  jangkauan  penetrasi  yang  dalam.Titik-titik  sounding  yang  digunakan pada  kajian  awal  ini  berjumlah  4  buah  titik  (warna  merah)  dengan  jarak  masing-masing  titik  sejauh 100 meter. Keempat titik sounding tersebut terdiri atas 3 buah titik yang segaris dan satu buah titik di dekat sumur artesis. Penentuan tiga titik yang segaris berdasarkan target penampang lapisan batuan secara 2-dimensi.
Gambar 1 Daerah penelitian dan posisi titik-titik sounding (titik merah)
Pengukuran titik-titik sounding menggunakan panjang bentangan sebesar 600 meter untuk setiap titik sounding.  Posisi  titik-titik  sounding  dapat  dilihat  pada  tabel  1.  Masing-masing  titik  sounding  memiliki nilai topografi yang hampir sama.
Tabel 1 Koordinat titik sounding (VES) Titik sounding Koordinat Elevasi T28 5°21’42.97’’ LS  dan 105°18’55.59’’BT  111 m T29 5°21’42.98’’ LS  dan 105°18’58.84’’BT  101 m T30 5°21’42.99’’ LS dan 105°19’2.09’’BT 100 m Sumur 5°21’47.19’’ LS dan 105°18’48.01’’BT 106 m
Pengambilan  titik sounding didasarkan  pada  informasi  kedalaman  sumur  bor  yang  sudah  pernah dibuat,  bahwa  air  pada  umumnya  baru  ditemukan  rata-rata  pada  kedalaman  100  meter  (Tabel  2). Informasi tersebut menjadi dasar penggunaan panjang bentangan kabel.
Tabel 1 Data kedalaman sumur dan kondisinya
No  Letak Kedalaman  Status 1 Belakang asrama 1 120 m Masih digunakan 2 Belakang ruang kontrol gedung B 100 m Tidak digunakan 3 Samping gedung A 100 m Masih digunakan 4 Parkiran 40 m Masih digunakan 5 Depan musholla Baitul ‘Ilmi 100 m Masih digunakan 6 Lapangan basket 100 m Masih digunakan 7 Sumur tua 3 m Masih digunakan

## 2.2 Perhitungan nilai resistivitas dan kedalaman lapisan batuan
Pada  metode  geolistrik,  arus  listrik  diinjeksikan  ke  dalam  tanah  dan  menyebabkan  munculnya  beda potensial  yang  akan  diukur  di  permukaan.  Adanya  perbedaan  nilai  potensial  yang  terukur dipermukaan menunjukkan ketidaksamaan nilai konduktivitas tanah dalam menghantarkan arus listrik. Nilai konduktivitas memiliki hubungan dengan nilai hambatan jenis dalam suatu penghantar.
) 1 ( L A R     =
dengan  merupakan  nilai  rapat  jenis  yang  berkaitan  dengan  sifat  fisis  kelistrikan  yang  dimiliki  oleh suatu material.
Beberapa  mineral  atau  material  seperti  bahan  metal  dan  grafit  merupakan  penghantar  arus  listrik. Keberadaan  mineral  tersebut  di  dalam  tanah  yang  memiliki  sifat  insulator  menyebabkan  perbedaan daya hantar lapisan tanah di bawah permukaan. Arus listrik di lapisan bawah permukaan dihantarkan oleh ion-ion yang mengalir melalui melalui air yang berada di porositas tanah.
Apabila  lapisan  tanah  digambarkan  sebagai  sebuah  elemen  penghantar  arus  listri,  maka  hubungan nilai resistivitas dan potensial berdasarkan hukum Ohm,
) 2 ( R I V   =
Apabila persamaan (1) disusbtitusikan ke persamaan (2), akan diperoleh
). 3 ( L I A V A L I V        = =
Hasil  pengukuran  di  lapangan  diperoleh  nilai  arus  (I)  dan  potensial  (V).  Berdasarkan  kedua  nilai tersebut dapat dihitung nilai hambatan (R) yang mengalir diantara elektroda arus dan potensial yang melalui  lapisan  tanah  di  bawah  permukaan.  Nilai  hambatan  yang  diperoleh  kemudian  dikalikan dengan  nilai  konstanta  konfigurasi  (k)  yang  diperoleh  melalui  perhitungan  teroritis  sehingga didapatkan nilai hambatan jenis semu (ρ apparent ). Nilai ρ apparent ini kemudian dihitung logaritmiknya dan diplot ke dalam kurva.
Setelah  diperoleh  nilai  ρ apparent kemudian  dilakukan  pemodelan  dengan  menggunakan  bantuan perangkat lunak IPI2win. Perangkat ini dijalankan dengan memasukkan nilai spasi elektroda potensial dan  arus,  arus,  potensial,  konstanta  konfigurasi,  dan  hambatan  jenis  semu.  Setelah  semua  data terbaca oleh program, maka dilakukan forward modeling dan diperoleh kurva hambatan jenis sebagai fungsi  jarak.  Langkah  selanjutnya  dilakukan picking kurva  teoritis  dengan  metode curve  matching [8] dan mencari nilai kesalahan terkecil (<10%) antara kurva pengukuran dan kurva perhitungan. Setelah diperoleh  nilai  kesalahan  terkecil  dilakukan inverse  modeling dan  didapatkan  nilai  kedalaman  dan hambatan jenis batuan pada kedalaman tersebut. Nilai hambatan jenis tersebut kemudian dicocokkan dengan nilai hambatan jenis batuan yang sudah diketahui untuk melakukan interpretasi geologi bawah permukaan.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Kondisi geologi daerah penelitian
Geologi  regional   batuan  permukaan  di lokasi  penelitian  merupakan  formasi  lampung  yang  tersusun oleh  tufa,  batu  lempung  tufan  dan  batu  pasir  tufan.  Dari  hasil  pemetaan  geologi  dilokasi  penelitian menunjukan  adanya  sebaran  batuan  yaitu  pasirtuff  yang  terdapat  di  permukaan.  Berdasarkan  hasil sifat fisik batuan  tersebut  merupakan  formasi  batuan  yang  dapat  menyimpan  air namun  tidak  dalam jumlah yang cukup besar. Hal ini dapat menjelaskan bahwa secara hidrogeologi daerah penyelidikan termasuk  kelompok  akuifer  dengan  aliran  melalui  celah  dan  ruang  antar  butir,  termasuk  akuifer dengan  produktifitas  rendah  namun  keterdapatan  air  tanah  dalam  jumlah  terbatas  masih  dapat diperoleh karena dilihat dari penyebaran akuifernya cukup luas.

## 3.2 Nilai resistivitas dan kedalaman batuan
Pengolahan  nilai  resistivitas  untuk  masing-masing  titik  VES  dengan  menggunakan  metode curve matching ditunjukkan  oleh  gambar  2.  Sedangkan  posisi  kedalaman  lapisan  batuan,  jenis  lapisan batuan dan nilai resistivitasnya ditunjukkan pada tabel 3, 4, 5, dan 6.

## 4. Kesimpulan
Gambar 2 Curve matching titik T28 (a), T29 (b), T30 (c), dan sumur (d)
Tabel 3 Dugaan lithologi batuan penyusun pada titik T28
Lapisan  Kedalaman (m) Tebal (m) Tahanan Jenis (  m)  Jenis lithologi 1 0,8 - 3 2,1 223 batu pasir 2 3 - 6,8 3,7 157 lanau 3 6,8 - 74.,7 67,9 58,4 lempung 4 74,7 Tidak diketahui 5,31 air tanah (a)                                                                                  (b) (c)                                                                                (d)

## Tabel 4 Dugaan lithologi batuan penyusun pada titik T29
Lapisan  Kedalaman (m) Tebal (m) Tahanan Jenis (  m)  Jenis lithologi 1 0,7 - 4,1 3,4 122 batu pasir 2 4,1 - 31,6 27,5 13,9 lanau 3 31,6 - 196 164 8,11 air tanah 4 196 Tidak diketahui 24,8 lempung Tabel 5 Dugaan lithologi batuan penyusun pada titik T30 Lapisan  Kedalaman (m) Tebal (m) Tahanan Jenis (  m)  Jenis lithologi 1 0,6 - 1,4 0,8 17,8 lanau 2 1,4- 7,1 5,7 3,7 lempung 3 7,1- 38,2 31 8,4 batu pasir 4 38,2 Tidak diketahui 3,5 lempung Tabel 6 Dugaan lithologi batuan penyusun pada titik Sumur Lapisan  Kedalaman (m) Tebal (m) Tahanan Jenis (  m)  Jenis lithologi 1 0,6 - 1,4 0,8 17,8 lanau 2 1,4- 7,1 5,7 3,7 lempung 3 7,1- 38,2 31 8,4 batu pasir 4 38,2 Tidak diketahui 3,5 lempung
Hasil penampang 1-dimensi pada ketiga titik sounding (VES), yakni T28, T29, dan T30 diolah kedalam bentuk  penampang  2-dimensi  agar  dapat  dengan  mudah  diinterpretasikan.  Penampang  2-D  yang dihasilkan ditampilkan pada gambar 3.
Gambar 3 Model 2-D dari perpaduan T28, T29, dan T30
Gambar 3 merupakan representasi lithologi dari penggabungan tiga titik sounding (T28, T29, dan T30) sumbu  vertikal  mewakili  kedalaman  (m)  dan  citra  berwarna  mewakili  besarnya  resistivitas  (  m). Lapisan akuifer dapat ditentukan dengan melihat keberlanjutan atau keselarasan lapisan satu dengan lapisan  yang  lain  ketika  nilai  resistivitasnya  kontinyu,  sehingga  aliran  yang  diduga  akuifer  dapat ditentukan dan menjadi pertimbangan dalam pengeboran.
Pemodelan  pada  Gambar  3  merupakan  hasil  interpretasi  data  penelitian  yang  didapatkan  setelah dilakukan  kross  korelasi  antara  sumur  dan  koreksi  ketinggian  pada  titik  pengukuran.  Pada  kross korelasi sumur tesebut diinterpretasikan dengan warna yang merepresentasikan formasi batuan pada range nilai  resistivitas [9] pada lapisan  batuan di  masing-masing  titik pengukuran.  Lapisan paling  atas dengan citra warna merah sampai merah muda pada kedalaman 1-12 meter yang memiliki ketebalan ≤ 11 meter dan nilai resistivitas sebesar 31,6 – 42,1 Ωm diduga  merupakan lapisan  batu pasir  yang dapat menyimpan dan mengalirkan air. Lapisan berwarna oranye hingga kuning pada kedalaman 13 – 18  meter  yang  memiliki  ketebalan ≤  5  meter  dan  nilai  resistivitas  sebesar  17,2  –  23,7 Ωm diduga merupakan    lapisan   lanau    yang  dapat  menyimpan  dan  dapat  mengalirkan  air tetapi dalam    jumlah terbatas. Lapisan  berwarna hijau  pada kedalaman 19 – 23 meter yang memiliki ketebalan  ≤ 4 meter dan pada kedalaman 150 – 300 meter dengan ketebalan 150 meter memiliki nilai resistivitas sebesar 10 – 15,8 Ωm diduga merupakan lapisan lempung yang bersifat akuiklud atau sering disebut sebagai lapisan impermeable atau lapisan kedap air. Lapisan berwarna biru  yang  berada pada kedalaman 1 - 149  meter  dan  memiliki  ketebalan ≤  148  meter  dengan    nilai    resistivitas    sebesar    4,2  –  7,4 Ωm diduga merupakan lapisan air tanah.
Pada  T28  dan  T29  air  yang  terkandung  pada  lapisan  berwarna  biru  tidak  dapat  mengalir  dengan mudah  karena diapit oleh dua lapisan impermeabel. Lapisan berwarna biru dapat dikatakan sebagai
lapisan  akuifer  tertekan.  Lapisan  ini  cukup  baik  karena  terdapat  lapisan    impermeabel  pada  bagian atas  dan  bawahnya.    Lapisan  ini  memiliki  kadar  air  yang  tinggi.  Sehingga  pada  T28  dan  T29  dapat dipertimbangkan  untuk  melakukan  pengeboran. Pada T30 lapisan berwarna biru di duga sebagai air tanah dangkal. Air tanah dangkal memungkinkan memiliki tekanan air yang rendah karena kurangnya batuan  penimbun diatasnya yang menyebabkan aliran air menjadi lemah dan kurang terdorong.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan di atas, maka dapat ditarik kesimpulan bahawa lithologi batuan di daerah penelitian  pada  titik  pengukuran  pada  umumnya  memiliki  jenis  yang  sama,  yaitu  lapisan  batu  pasir, lanau,  lempung,  dan  lapisan  diduga  akuifer.  Akuifer  air  tanah  diperkirakan  berada  pada  kedalaman lebih  dari  25  meter  dengan  rentang  nilai  resistivitas lapisan  batuan  antara  2 – 20 Ωm. Jenis akuifer yang ada di lokasi penelitian termasuk ke dalam akuifer tertekan dengan pembebanan di atas lapisan akuifer  berupa  batuan  penimbun.  Pendugaan  posisi  akuifer  akan  dapat  lebih  rinci  apabila  dilakukan penelitian  tambahan  dengan  menggunakan  metode Induced  Polarization (IP).  Hal  ini  dikarenakan metode ini sangat baik dalam membedakan nilai resistivitas batuan lempung dan akuifer.

## 5. Penghargaan
Hibah Penelitian Mandiri ITERA 2017.

## 6. Daftar Pustaka
[1] http://usm.itera.ac.id/, diakses pada tanggal 2-03-2017.
[2] Aghazadeh, M. & A., A. Mogaddam, Investigation of Hydrochemical Characteristics of Groundwater in  the  Harzandant  Aquifer,  Northwest  of  Iran, Springer,  Environ  Monit  Assess ,  DOI 10.1007/s10661-010-1575-4, 2010.
[3] Ngadimin, Aplikasi Metode Geolistrik untuk Alat Monitoring Rembesan Limbah, JMS Vol. 6 No. 1, 43-53., 2001.
[4]  Yudistira, T.,  dan  Hendra  G.,  Pencitraan Konduktivitas  Bawah  Permukaan  dan  Aplikasinya untuk Identifikasi Penyebaran Kontaminasi Cair, Geoforum HAGI , 2003.
[5]  Santoso,  T.,  Nurul  P.,  dan  Puguh  H.,    Pendugaan  Intrusi  Air  Laut  dengan  Metode  Geolistrik Resistivitas 1-D di Pantai Desa Sumberejo Jember, Berkala Saintek Vol. 1 No. 1, 17, 2013.
[6] Utiya, J., As’ari dan Seni HJ. T., Metode Geolistrik Resistivitas Konfigurasi Wenner-Schlumberger dan  Konfigurasi  Dipole-dipole  untuk  Identifikasi  Patahan  Manado  di  Kecamatan  Paaldua  Kota Manado, Jurnal Ilmiah Sains Vol. 15 No. 2, 135-141, 2015.
[7]  Edisar,  M.,  Pemetaan  Zonasi  Air  Bawah  Tanah  di  Kecamatan  Pinggir  Kabupaten  Bengkalis Provinsi Riau, Prosiding Semirata FMIPA UNILA, 2013, 405-408..
[8]  Kearey,  P.,  Michael  B.,  Ian  H., An  Introduction  to  Geophysical  Exploration  3 rd Edition ,  Blackwell Science, 2002.
[9]  Telford,  W.,  L.  Geldart,  R.  Sheriff, Applied  Geophysics  2 nd Edition ,  Cambridge,  Cambridge University Press, 1990.