Andrias Sanggra Wijaya  / Aplikasi Metode Geolistrik  Resistivitas Konfigurasi Wenner Untuk Menentukan  Struktur  Tanah di Halaman Belakang SCC ITS Surabaya
Jurnal Fisika Indonesia No: 55, Vol XIX, Edisi Mei 2015

## Aplikasi  Metode  Geolistrik  Resistivitas  Konfigurasi  Wenner  Untuk Menentukan Struktur Tanah di Halaman Belakang SCC ITS Surabaya

## Andrias Sanggra Wijaya
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 sanjaya031@gmail.com
Abstrak – Telah dilakukan penelitian mengenai aplikasi metode geolistrik resistivitas yang bertujuan untuk menentukan stuktur  lapisan  tanah  di  halaman  belakang  SCC  ITS  Surabaya.  Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah metode  geolistrik  resistivitas  konfigurasi  Wenner  dengan  mengambil  data  sebanyak  tiga  lintasan  dan  masing-masing lintasan berjarak 30 meter. Pengolahan data menggunakan metode optimasi  least square non linier  dengan inversi 2D yang ada pada software Res2Dinv. Dari hasil analisis tiga lintasan diperoleh bahwa struktur lapisan tanah di halaman belakang SCC ITS terdiri atas air tanah dimana nilai resistivitasnya  relatif kecil.  Lapisan  yang mengandung air tanah tersebut berada pada kedalaman 1,35 sampai 1,99m dengan resisitivitas 0,551-2,73  m. Selain itu juga terdapat lapisan yang  berupa  pasir  yang  bercampur  dengan  lempung,  dan  alluvium  serta  kerikil  pada  lintasan  tiga.  Pasir  merupakan material  batuan  yang  dapat  meloloskan  air,  namun  dengan  adanya  sisipan  lempung  maka  pada  lapisan  ini  dapat menyimpan air dan mengalirkannya namun dalam jumlah yang terbatas.
Kata kunci: Metode Geolistrik Resistivitas, Konfigurasi Wenner.
Abstract  – Has  conducted  research  on  the  application  of  geo-electrical  resistivity  method  that  aims  to  determine  the structure  of  the  soil  layer  in  the  backyard  SCC  ITS.  The  method  used  in  this  study  is  the  method  of  geo-electrical resistivity  Wenner  configuration  by  taking  the  data  of  three  tracks  and  each  track  is  30  meters.  Data  processing  using non-linear  least  square  optimization  with  that  of  the  2D  inversion  software  Res2Dinv.  From  the  analysis  of  the  three trajectories  shows  that  the  structure  of  the  soil  layer  in  the  backyard  SCC  ITS  consist  of  ground  water  where  the resistivity  values  are relatively small. Layer  containing the groundwater is at a depth of 1.35 to 1.99 m with  resistivity 0.551 to 2.73  m. . In addition, there is a layer of sand mixed with clay, and alluvium and gravel on the track three. Sand is a rock material that can pass water, but with the insertion of clay then at this layer can store water and running it but in limited quantities.
Key words: Geo-electrical resistivity methods, Resistivity apparent , Wenner configuration method

## I. PENDAHULUAN
Lapisan  tanah  suatu  daerah  tergantung  dari  kondisi geologi  dan  iklim.  Hal  tersebut  mengakibatkan  kondisi struktur  lapisan  tanah  di  halaman  belakang  SCC  ITS beraneka  ragam.  Untuk  mengetahui  jenis  lapisan  batuan yang  dilalui  oleh  air  tanah,  maka  dilakukan  dengan mencari  nilai  resistivitas  suatu  batuan  di  bawah permukaan  tanah  menggunakan  metode  geolistrik tahanan jenis.
Metode geolistrik merupakan metode  yang digunakan untuk  mengetahui  sifat  aliran  listrik  di  dalam  bumi dengan  cara  mendeteksinya  di  permukaan  bumi. Pendeteksian ini meliputi pengukuran  potensial, arus dan medan  elektromagnetik  yang  terjadi  baik  itu  oleh  injeksi arus maupun secara alamiah. Salah satu metode geolistrik yang  sering  digunakan  dalam  pengukuran  aliran  listrik dan  untuk  mempelajari  keadaan  geologi  bawah permukaan  adalah  dengan  metode  tahanan  jenis    [7]. Metode geolistrik merupakan metode yang banyak sekali digunakan  dan  hasilnya  cukup  baik  yaitu  untuk memperoleh  gambaran  mengenai  lapisan  tanah  dibawah permukaan  dan  kemungkinan  terdapatnya  air  tanah. Pendugaan geolistrik ini didasarkan pada
kenyataan bahwa material yang berbeda akan mempunyai tahanan jenis yang berbeda apabila dialiri arus listrik.
Konfigurasi  Wenner  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  menggunakan  metode mapping .  Metode  resistivitas mapping merupakan  metode  resistivitas  yang  bertujuan mempelajari variasi resistivitas lapisan bawah permukaan secara  horisontal.  Berdasarkan  latar  belakang  diatas, maka  dilakukan  penelitian  yang  bertujuan  untuk menentukan  struktur  lapisan  tanah  di  halaman  belakang SCC ITS dengan metode geolistrik konfigurasi Wenner.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Metode Geolistrik Resistivitas
Geolistrik  adalah  salah  satu  metode  dalam  geofisika yang  mempelajari  sifat  aliran  listrik  di  dalam  bumi. Pendeteksian  di  atas  permukaan  meliputi  pengukuran medan  potensial,  arus,  dan  elektromagnetik  yang  terjadi baik secara alamiah maupun akibat penginjeksian arus ke dalam  bumi.  Prinsip  kerja  metode  geolistrik  dilakukan dengan  cara  menginjeksikan  arus  listrik  ke  permukaan tanah  melalui  sepasang  elektroda  dan  mengukur  beda potensial dengan sepasang elektroda yang lain.  Bila arus
Jurnal Fisika Indonesia No: 55, Vol XIX, Edisi Mei 2015
listrik  diinjeksikan  ke  dalam  suatu  medium  dan  diukur beda  potensialnya  (tegangan),  maka  nilai  hambatan  dari medium  tersebut  dapat  diperkirakan.  Berdasarkan  pada tujuan  penelitian  metode  yang  digunakan  yaitu  metode mapping . Metode resistivitas mapping merupakan metode resistivitas yang bertujuan mempelajari variasi resistivitas lapisan bawah permukaan secara horisontal.

## B. Resistivitas Semu
Metode  geolistrik  tahanan  jenis  didasarkan  pada anggapan  bahwa  bumi  mempunyai  sifat  homogen isotropis.  Dengan  asumsi  ini,  tahanan  jenis  yang  terukur merupakan  tahanan  jenis  yang  sebenarnya  dan  tidak tergantung pada spasi elektroda. Namun pada kenyataanya  bumi  tersusun  atas  lapisan-lapisan  dengan resistivitas  yang  berbeda-beda,  sehingga  potensial  yang terukur merupakan pengaruh dari lapisan-lapisan tersebut.  Karenanya,  harga  resistivitas  yang  diukur seolah-olah  merupakan  harga  resistivitas  untuk  satu lapisan  saja  Resistivitas  yang  terukur  sebenarnya  adalah resistivitas semu ( ρ a ) [6].
Besarnya resistivitas semu ( ρ a ) adalah:
I V r r r r a                            . 1 1 1 1 2 4 3 2 1   (1.1) atau
I V K a  
 (1.2 )
dengan
  
  
                4 3 2 1 1 1 1 1 2 r r r r K  (1.3)
Dimana  K  adalah  faktor  geometri  yaitu:  besaran  koreksi letak  kedua  elektroda  potensial  terhadap  letak  elektroda arus [6].

## C. Metode Konfigurasi Wenner
Metode  ini  diperkenalkan  oleh  Wenner  (1915). Konfigurasi  Wenner  merupakan  salah  satu  konfigurasi yang sering digunakan dalam eksplorasi geolistrik dengan susunan  jarak  spasi  sama  panjang    (r 1 =  r 4 =  a  dan r 2 = r 3 = 2a).  Jarak  antara  elektroda  arus  adalah  tiga  kali jarak  elektroda  potensial,  jarak  potensial  dengan  titik souding -nya  adalah 2 / a ,  maka  jarak  masing  elektroda arus  dengan  titik sounding nya  adalah 2 / 3 a .  Target kedalaman  yang  mampu  dicapai  pada  metode  ini  adalah
2 / a .  Dalam  akuisisi  data  lapangan  susunan  elektroda arus  dan  potensial  diletakkan  simetri  dengan  titik sounding.
Pada  konfigurasi Wenner jarak  antara  elektroda  arus  dan elektroda potensial adalah sama. Seperti yang tertera pada gambar 1.
Gambar 1. Elektroda arus dan potensial pada konfigurasi Wenner .
Dari  gambar  diatas  terlihat  bahwa  jarak  AM  =  NB  =  a dan  jarak  AN  =  MB  =  2a,  dengan  menggunakan persamaan (1.3) diperoleh:
                      a a a a K 1 2 1 2 1 1 2  (2.1)
a K  2  (2.2)
Sehingga  faktor  geometri  untuk  konfigurasi  Wenner adalah:
a K w  2  dan R K w w .   (2.3)

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah  data  pengukuran  dan  perhitungan  didapatkan, kemudian dilakukan inversi 2 dimensi dengan menggunakan  metode  optimasi least-square non-linier yang  ada  pada software  Res2Dinv .  Hasil  inversi  2 dimensi  ini  didapatkan  gambar  penampang  distribusi resistivitas  bawah  permukaan  yang  diteliti.  Gambar penampang  resistivitas  pada  masing-masing  lintasan dapat dilihat pada gambar (2.1,2.2,dan 2.3).
C P1 P2 C M A B N
a a a
L
Jurnal Fisika Indonesia No: 55, Vol XIX, Edisi Mei 2015
Gambar 2.1 Penampang resistivitas lintasan 1
Gambar 2.2 Penampang resistivitas lintasan 2
Gambar 2.3 Penampang resistivitas lintasan 3
Dari  hasil  inversi  2D  dengan  menggunakan  metode least square non linier yang ada pada software Res2Dinv, didapatkan  distibusi  resistivitas  bawah  permukaan  yang dicitrakan  dengan  warna  yang  berbeda  (gambar  2.1,  2.2, dan  2.3).  Dari  gambar  penampang  resistivitas  tersebut dihasilkan  tiga  bagian  gambar  yang  berbeda  pada masing-masing lintasan, yaitu gambar pertama merupakan  distribusi  resistivitas  yang  terukur  di lapangan, gambar kedua menjelaskan distribusi resistivitas  berdasarkan  nilai  resistivitas  semu  hasil perhitungan  dan  gambar  ketiga  menjelaskan  distribusi resistivitas  setelah  dilakukan  inversi  yang  menunjukkan nilai resistivitas sebenarnya.
Hasil inversi menunjukkan nilai resistivitas sebenarnya yang berbeda dengan resistivitas semu hasil  perhitungan. Prosentase  kesalahan  antara  nilai  resistivitas  semu  yang didapatkan  melalui  pemodelan  dengan  resistivitas  bawah permukaan  yang  sebenarnya  disebut  dengan RMS  error . RMS  error  dianggap  optimal  jika  variasi  resistivitas bawah  permukaan  dan  sistem  pelapisan  batuan  bawah permukaan  sesuai  dengan  perkiraan  kondisi  geologi daerah penyelidikan dan tidak harus terkecil [8].
Berikut  disajikan  tabel  nilai  resistivitas  untuk  masing- masing material di bumi.
Andrias Sanggra Wijaya  / Aplikasi Metode Geolistrik  Resistivitas Konfigurasi Wenner Untuk Menentukan  Struktur  Tanah di Halaman Belakang SCC ITS Surabaya
Jurnal Fisika Indonesia No: 55, Vol XIX, Edisi Mei 2015
Tabel 1 Nilai resistivitas material-material bumi [7] Material Resistivitas (Ohm-Meter) Pyrite (Pirit) 0.01 – 100 Quartz (Kwarsa) 500 - 800.000 Calcite (Kalsit) 1 x 10 12 - 1 x 10 13 Rock Salt (Garam Batu) 30 - 1 x 10 13 Granite (Granit) 200 - 100.000 Andesite (Andesit) 1.7 x 10 2 - 45 x 10 4 Basalt (Basal) 200 - 100.000 Limestone (Gamping) 500 - 10.000 Sandstone (Batu Pasir) 200 - 8.000 Shales (Batu Tulis) 20 - 2.000 Sand (Pasir) 1 - 1.000 Clay (Lempung) 1 – 100 Ground Water (Air Tanah) 0.5 – 300 Sea Water (Air Asin) 0.2 Magnetite (Magnetit) 0.01- 1.000 Dry Gravel (Kerikil Kering) 600 - 10.000 Alluvium (Aluvium) 10 – 800 Gravel (Kerikil) 100 – 600
Hasil  pengukuran  pengukuran  data  geolistrik  pada lintasan 1 menunjukkan besarnya nilai resistivitas sebesar 0,643  –  56,3  m .  Dengan  mencocokkan  hasil  inversi tersebut  dengan  tabel  1,  maka  dapat  diketahui  jenis lapisan  tanah  berdasarkan  nilai  resistivitas  semunya. Untuk nilai resistivitas sebesar 0,643-2,31  m diperkirakan  merupakan  lapisan  dimana  terkandung  air tanah  di  dalamnya  dimana  nilai  resistivitasnya  relatif kecil.  Lapisan  yang  mengandung  air  tanah  tersebut berada  pada  kedalaman  1,35-1,99  m  yang  ditunjukkan dengan  warna  biru  tua.  Untuk  nilai  resitivitas  sebesar 4,37-8,28  m diperikirakan  merupakan  lapisan  yang berupa  pasir  yang  bercampur  dengan  lempung.  Dimana pasir  merupakan  material  batuan  yang  dapat  meloloskan air,  namun  dengan  adanya  sisipan  lempung  maka  pada lapisan  ini  dapat  menyimpan  air  dan  mengalirkannya namun  dalam  jumlah  yang  terbatas.  Untuk  nilai resistivitas  sebesar    15,7-56,3841  m diperkirakan merupakan lapisan yang terdiri dari aluvium.
Pada  lintasan  2  nilai  resistivitasnya  berkisar  antara 0,551-66,8  m .  Berdasarkan  tabel  1,  diketahui  jenis lapisan  tanah  berdasarkan  nilai  resistivitas  semunya. Untuk nilai resistivitas sebesar 0,551-2,17  m diperkirakan  merupakan  lapisan  dimana  terkandung  air tanah  yang  berada  pada  kedalaman  1,35-1,99  m  dengan ditunjukkan  dengan  warna  biru  tua  pada  gambar  2.2. Untuk  nilai  resitivitas  sebesar  4,31-8,54  m diperikiran merupakan  lapisan  yang  berupa  pasir  yang  bercampur dengan  lempung.  Sedangkan  untuk  nilai  resistivitas
sebesar    17,8-66,8  m diperkirakan  merupakan  lapisan yang terdiri dari aluvium.
Sedangkan  pada  lintasan  3  besarnya  nilai  resistivitas sebesar  0,607-117  m .  Berdasarkan  tabel  1,  diketahui jenis lapisan tanah berdasarkan nilai resistivitas semunya. Untuk nilai resistivitas sebesar 0,607-5,78  m diperkirakan  merupakan  lapisan  dimana  terkandung  air tanah  yang  berada  pada  kedalaman  1,35-1,99  m  dengan ditunjukkan  dengan  warna  biru  pada  gambar  2.3.  Untuk nilai  resitivitas  sebesar  12,3-117  m diperikiran merupakan  lapisan  yang  berupa  pasir  yang  bercampur dengan  lempung  dan  kerikil  yang  resistivitasnya  kerikil berkisar antara 100-600  m berdasarkan tabel 1.
Hal  ini  juga  sejalan  dengan  penelitian  sebelumnya  [1] yang  menyatakan  bahwa  struktur  tanah  di  halaman belakang SCC ITS tersusun atas campuran tanah alluvial, air tanah, pasir, dan kerikil.

## V. KESIMPULAN
Penelitian ini memberikan gambaran mengenai struktur lapisan tanah yang berada di halaman belakang SCC  ITS Surabaya.  Dari  hasil  analisis  diperoleh  bahwa  struktur lapisan  tanah  di  halaman  belakang  SCC  ITS  terdiri  atas air tanah dimana nilai resistivitasnya relatif kecil. Lapisan yang  mengandung  air  tanah  tersebut  berada  pada kedalaman 1,35 sampai 1,99m dengan resisitivitas 0,551- 2,73  m.  Selain  itu  juga  terdapat  lapisan  yang  berupa pasir yang bercampur dengan lempung, dan aluvium serta terdapat  kerikil  pada  lintasan  tiga.  Pasir  merupakan material  batuan  yang  dapat  meloloskan  air,  namun dengan  adanya  sisipan  lempung  maka  pada  lapisan  ini dapat  menyimpan  air  dan  mengalirkannya  namun  dalam jumlah yang terbatas.

## VI. PUSTAKA
[1] Arifin,  syaiful,  dkk.  2012. Identifikasi  Struktur  Bawah Permukaan  Tanah  dengan  Metode  VLF .  Jurusan  Fisika, FMIPA, ITS. Surabaya.
[2] Hendrajaya,  L. & Arif, I. 1990. Geolistrik  Tahanan Jenis. Monografi:  Metoda  Eksplorasi .  Laboratorium  Fisika Bumi. ITB,Bandung.
[3] Khalil,  M.  H.,  (2006), Geo-electrical  resistivity  sounding for  delineating  salt  water  intrusion  in  the  Abu  Zenima area,  West  Sinai,  Egypt , Journal  Geophysics  and Engineering, 3: 243-251.
[4] Lashkaripour,  G.  R.,  (2007), An  investivigation  of groundwater  condition  by  geoelctrical  resistivity  method: A  case  study  in Korin  Aquifer,  Southeast Iran , Journal  of Spatial Hydrology, 7(2).
[5] Mohammed, L. N., Aboh, H. O. & Emenike, E. A., (2007), A  regional geo-electrical  investivigation  for groundwater exploration  in  Minna Area,  North  West  Nigeria ,  Science World Journal, 2(4): 15-19.
Andrias Sanggra Wijaya  / Aplikasi Metode Geolistrik  Resistivitas Konfigurasi Wenner Untuk Menentukan  Struktur  Tanah di Halaman Belakang SCC ITS Surabaya
Jurnal Fisika Indonesia No: 55, Vol XIX, Edisi Mei 2015
[6] Reynolds,  J.  M.  1997. An  Introduction  to  Aplied  and Environmental  Geophysicsi .  John  Wiley  and  Sons  Ltd.
Baffins, Chichester, West Susex PO19 IUD. England.
[7] Telford, W. M; Geldart, L. P; Sherif, R.E dan Keys, D. D. 1976. Applied  Geophysics  First  Edition .  Cambridge University Press. Cambridge.New York.
[8] Wahyono C.S; W.  Utama; N. Priyantari. 2003. Penentuan Bidang  Gelincir  pada  Daerah  Rawan  Longsor  dengan
Menggunakan  Metode  Geolistrik  2-D  di  Desa  Lumbang Rejo,  Prigen,  Pasuruan , Program  Pasca  Sarjana  Fisika, Bidang  Keahlian  Geofisika.  Jurusan  Fisika  FMIPA  ITS. Surabaya.