Journal homepage: http://iptek.its.ac.id/index.php/jats

## Identifikasi Struktur Tanah Bawah Permukaan dan Kedalaman Akuifer Daerah Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) Manggar Menggunakan Metode Resistivitas Konfigurasi Schlumberger
Mohammad Muntaha 1,* , Jakaria Aspan Latifah 2 , Febrian Dedi Sastrawan 2 Departemen Teknik Infrastuktur Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya 1 Jurusan Sains, Teknologi Pangan dan Kemaritiman, Institut Teknologi Kalimantan, Balikpapapan 2 Koresponden*, Email: mohammadmuntaha@yahoo.com
Info Artikel Abstract
Diajukan           20 Juli 2018
Diperbaiki  14 Agustus 2018 Disetujui        04 Maret 2019
Keywords: Subsurface, Aquifer, Geo electric,
Resistivity Method, Schlumberger
Water for daily is big problem for people living around of Manggar Final Processing Place (TPA) - Balikpapan. This study aims to identify the depth of aquifer and subsurface structures around the Manggar TPA area using the geo-electric resistivity method configuration schlum- berger. The data obtained in the acquisition process is used to calculate the apparent resistivity value at each measurement point and analyzed quantitatively and qualitatively. Then proceed with the inversion process using IP2 Win program so that obtained resistivity value and layer thickness at each point of measurement. The result of measurement showed that subsurface structures at each point of measurement have a similarity, at the top layer is a top soil layer with the impermeable layer. Next layer is a layer of clay layer that a permeable layer, the last is  a sandstone layer that has a function as a layer of ground water aquifers. The depth of groundwater aquifers from the subsurface at each point of measurement varies with a shallow aquifer at the second measurement point 1,15 – 7,68 meter and the deepest aquifers at the third measurement point 41,2–61,7 meter. The range of aquifer resistivity values at each measurement point varies from 7,33 Ωm –27,4 Ωm.
Kata kunci: Tanah bawah permukaan, Akuifer, Geolistrik, Resistivitas,
Schlumberger

## Abstrak
Air menjadi persoalan bagi warga sekitar  daerah Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) Manggar Balikpapan. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi kedalaman akuifer dan struktur ba- wah permukaan sekitar daerah TPA Manggar dengan menggunakan metode geolistrik konfigurasi Schlumberger . Data yang diperoleh pada proses akusisi digunakan untuk menghitung nilai resis- tivitas semu pada setiap titik pengukuran dan dianalisisi secara kuantitatif dan kualitatif. Proses dilanjutkan dengan inversi menggunakan program IP2 Win sehingga didapatkan nilai resistivitas dan ketebalan lapisan pada setiap titik pengukuran. Hasil pengukuran terlihat bahwa struktur bawah permukaan pada setiap titik pengukuran memiliki kesamaan, yaitu pada lapisan teratas merupakan lapisan top soil dengan lapisan kedap air ( impermeable ).  Dibawahnya    merupakan lapisan lempung yang lolos air ( permeable ), selanjutnya adalah lapisan  pasir yang memiliki fung- si sebagai lapisan akuifer air tanah. Kedalaman lapisan akuifer air tanah menunjukkan hasil yang berbeda-beda, akuifer terdangkal pada titik pengukuran kedua yaitu 1,15–7,68 meter dan akuifer terdalam pada titik pengukuran ketiga yaitu 41,2–61,7 meter. Rentang nilai resistivitas akuifer pada tiap titik penguku ran bervariasi berkisar 7,33 Ωm–27,4 Ωm.

## 1. Pendahuluan
Air merupakan kebutuhan dasar bagi manusia. Balik- papan merupakan salah satu kota di Kalimantan Timur, Indo- nesia yang memiliki penduduk sebanyak 735.850 jiwa, dima- na jumlah tersebut merupakan 22% dari jumlah keseluruhan penduduk Kalimantan Timur. Setiap tahunnya kota Balik- papan mengalami peningkatan jumlah penduduk, bisa dari kelahiran ataupun perantau yang semakin banyak mencari kerja.
Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) Manggar berlokasi di kelurahan  Manggar yang terletak di kecamatan Balikpapan Timur yang merupakan kawasan pantai. Daerah tersebut memiliki topografi yang berbukit-bukit [1],  menyebabkan
PDAM tidak bisa mendistribusikan air secara merata ke warga sekitar yang tinggal pada daerah tersebut. Banyak dari warga yang mencari alternatif lain dalam memenuhi kebutuhan akan air untuk kesehariannya, salah satunya dengan membuat sumur galian. Air pada sumur galian yang didapatkan umumnya pada kedalaman ± 5 meter, memiliki warna keruh dan tidak dapat langsung digunakan. Air sumur galian yang diperoleh merupakan air tanah yang dekat dengan permukaan atau akuifer dangkal yang masih bercampur dengan material permukaan. Untuk itu diperlukan cara untuk menemukan air tanah  dalam yang memiliki kualitas yang lebih baik dari air tanah dangkal.  Salah satu metode yang dapat digunakan adalah metode resistivitas.
Mohammad Muntaha dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 17, Nomor 1, Februari 2019 (1-6) 2
Resistivitas atau tahanan jenis dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Ohm. Hukum Ohm secara umum me- nyatakan bahwa besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial/tegangan (V) yang diterapkan kepa- danya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R). Secara matematis dituliskan sebagai berikut [2]:
I = V R ……………………………………………………(1)
Metode geofisika yang digunakan pada pemetaan struktur tanah bawah permukaan dan akuifer air tanah adalah metode geolistrik. Metode geolistrik merupakan metode geofisika aktif yang digunakan untuk mengetahui struktur lapisan ta- nah  bawah permukaan berdasarkan sifat kelistrikannya. Metode resistivitas memanfaatkan perbedaan nilai resis- tivitas batuan/tanah  bawah permukaan untuk mendeteksi struktur geologi atau formasi batuan bawah permukaan. Pada prinsipnya, metode geolistrik  bekerja dengan dengan cara mengalirkan arus listrik ke dalam tanah. Injeksi arus listrik ini melalui 2 buah elektroda arus dengan simbol A dan B (C1 dan C2) yang ditanamkan ke dalam tanah dengan jarak ter- tentu. Semakin panjang jarak elektroda AB akan menye- babkan aliran arus listrik bisa menembus lapisan batuan lebih dalam.  Gambaran umum metode geolistrik seperti terlihat pada Gambar 1 .
Gambar  1. Bentuk susunan elektroda metode geolistrik tahanan jenis.
Pada eksplorasi geolistrik, untuk mengukur resitivitas dilapangan digunakan persamaan berikut:
ρ a = ∆V I K …… ………………………………………... … (2) dimana bumi diasumsikan mempunyai sifat homogen isotropis  [3]. Dengan asumsi ini, resistivitas yang terukur merupakan resistivitas sebenarnya dan tidak tergantung atas spasi elektroda. Pada kenyataannya, bumi terdiri dari lapisan- lapisan dengan nilai resistivitas yang berbeda-beda, sehingga potensial yang terukur merupakan pengaruh dari lapisan- lapisan tersebut (bumi tidak homogen isotropis). Sehingga nilai resistivitas yang di didapatkan di daerah pengukuran pada medium yang tidak homogen bukanlah nilai resistivitas sebenarnya dikarenakan nilai resistivitas yang didapatkan merupakan nilai resistivitas gabungan dari seluruh lapisan
yang ada. Resistivitas inilah yang disebut sebagai resistivitas semu ( apparent resistivity ).
Terdapat beberapa konfigurasi elektroda dan faktor geo- metri yang dikenal dalam metode geolistrik tahanan jenis se- perti Wenner , Schlumberger , dan Dipole-dipole [3].  Konfi- gurasi yang umumnya digunakan untuk keperluan estimasi kedalaman lapisan air tanah (akuifer) yaitu konfigurasi Schlumberger . Konfigurasi Schlumberger didasarkan oleh pengukuran yang memiliki keberlanjutan pengukuran dalam satu penampang dan hasilnya disebut sebagai penampang semu ( pseudosection ). Pengukuran ini dilakukan dengan membuat variasi posisi elektroda arus (AB) dan elektroda po- tensial (MN). Gambar 2 merupakan susunan elektroda kon- figurasi Schlumberger [4].
Gambar 2 . Konfigurasi Geolistrik Metode Schlumberger
Dalam konfigurasi Sclumberger ini dapat dihitung nilai resistivitas semu rumusan faktor geometri dapat dituliskan ρ a = π 2l (L 2 − l 2 ) � ∆V I � ………………………………….  (3) Hasil yang diharapkan adalah data distribusi resistivitas dari setiap titik pengukuran yang digunakan untuk membuat model penampang lapisan resistivitas tanah  bawah permukaan dari setiap titik pengukuran. Dari model penampang lapisan resistivitas yang diperoleh diharapkan dapat menggambarkan struktur lapisan tanah bawah permukaan dari setiap titik pengukuran sehingga dapat diperkirakan kedalaman dari lapisan akuifer air tanah di setiap titik pengukuran.

## 2. Metode
Pengambilan data lapangan  dilakukan selama dua hari yaitu pada tanggal 20 Januari hingga 21 Januari 2018, pada hari sabtu dan minggu berlokasi di sekitar daerah Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) Manggar  Kota Balikpapan. Apa- bila pada hari pengukuran terjadi hujan,  maka  pengukuran akan dilakukan keesokan harinya. Hal ini bertujuan agar nilai beda potensial dan arus yang didapatkan tanpa dipengaruhi oleh air hujan.
Pada penelitian diambil 5 titik lintasan untuk pengukuran resistivitas tanah. Pengukuran ini dilakukan dengan cara meletakkan titik titik elektroda dengan beda jarak satu sama lain yang sama. Elektroda yang bersebelahan akan berjarak sama (AM=MN=NB=a). Konfigurasi ini memiliki kelebihan
Mohammad Muntaha dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 17, Nomor 1, Februari 2019 (1-6)
dalam ketelitian pembacaan karena memiliki nilai eksen- trisitas yang tidak terlalu besar atau bernilai sebesar 1/3 [5].
Data-data yang telah didapatkan dianalisis dan diolah terlebih dahulu sehingga didapatkan interpretasi data yang baik dan dapat dipertanggung jawabkan. Akuisi data pada setiap titik pengukuran diulangan sebanyak tiga (3) kali, hal ini bertujuan untuk mendapatkan data yang baik dan mak- simal. Dari data tersebut maka dapat dihitung besar nilai re- sistivitas semu pada setiap titik pengukuran dengan dianalisis terlebih dahulu, kemudian diolah menggunakan program IP2 Win agar diperoleh permodelan struktur bawah permukaan dari setiap titik pengukuran dan juga interpretasi datanya. Data yang diperoleh dari pengolahan  dengan  program IP2 Win berupa perlapisan batuan berdasarkan nilai resis- tivitasnya, ketebalan lapisan, kedalaman lapisan dan besar kesalahan ( error ) yang dihasilkan.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Hasil akuisisi data berupa nilai beda potensial (ΔV), arus listrik  (I)  yang  dicatat ke dalam tabel nilai berkonfigurasi Schlumberger, termasuk nilai faktor geometri (K). Dari data tersebut akan didapatkan nilai resisitivitas semu (ρ a ) pada se- tiap titik pengukuran. Terdapat dua analisis data pada penelitian ini, yaitu analisis secara kuantitatif dan kualitatif. Setelah  didapatkan  analisis data, dilanjutkan dengan inter- pretasi data yang bertujuan menjelaskan dan menggam- barkan struktur bawah permukaan tanah di setiap titik pengu- kuran. Interpretasi data pada penelitian ini berupa penam- pang lapisan satu (1) dimensi pada setiap titik pengukuran berdasarkan nilai resistivitas, ketebalan, dan kedalaman serta penampang lapisan dua (2) dimensi yang didapatkan dari korelasi pada beberapa  titik pengukuran. Hasil pengukuran terlihat pada Gambar 3-7 .
Hasil penampang satu (1) dimensi yang diperoleh pada titik pengukuran pertama menunjukkan  terdapat potensi akuifer air tanah dengan perkiraan lapisan batu  lempung pasiran berada di kedalaman 11,9 meter –  20,8 meter dari permukaan tanah. Adapun nilai resistivitas tertinggi pada titik pengukuran diperkirakan sebagai lapisan batuan batu bara yang terletak pada kedalaman 1 – 5 meter.
Pada titik pengukuran kedua, diperkirakan terdapat dua jenis akuifer yaitu akuifer dangkal dan akuifer dalam.
Gambar  3. Penampang lapisan satu (1) dimensi pada titik pengukuran pertama
Gambar  4. Penampang lapisan satu (1) dimensi pada titik pengukuran kedua
Gambar  5. Penampang lapisan satu (1) dimensi pada titik pengukuran ketiga
Mohammad Muntaha dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 17, Nomor 1, Februari 2019 (1-6) 4
Gambar 6 . Penampang lapisan satu (1) dimensi pada titik pengukuran keempat
Gambar  7. Penampang lapisan satu (1) dimensi pada titik pengukuran kelima
Akuifer dangkal yang diperoleh diperkirakan berbentuk lensa, lapisan tersusun dari batuan lempung pasiran yang terletak pada kedalaman 1,15 meter hingga 7,68 meter dibawah permukaan tanah dengan ketebalan 6,52 meter. Adapun akuifer dalam terletak pada kedalaman 41,2 meter hingga 61,7 meter dibawah permukaan tanah dengan ketebalan lapisan  20,5 meter, diperkirakan lapisan tersebut tersusun dari batu pasir yang memiliki ukuran butir yang besar (batuan berporus) dan pori-porinya tersebut saling terhubung satu sama lain. Ketebalan akuifer dalam diperkirakan masih dapat bertambah dikarenakan lapisan dibawahnya bersifat permeable sehingga air tanah masih dapat meresap ke lapisan bawahnya.
Pada titik pengukuran ketiga didapatkan potensi akuifer pada kedalaman 3,03 meter hingga 20,1 meter dari permukaan tanah dengan ketebalan 18,13 meter. Lapisan
akuifer ini termasuk akuifer dangkal karena dekat dengan permukaan dan diperkirakan tersusun dari batuan lempung pasiran serta merupakan akuifer bebas dikarenakan pada bagian atas memiliki nilai resistivitas yang rendah sehingga dapat bersifat meloloskan air ( permeable ).
Hasil penampang yang diperoleh pada titik pengukuran keempat menunjukkan bahwa titik pengukuran keempat memiliki potensi akuifer air tanah yaitu pada kedalaman 9,77 meter hingga 29,3 meter dengan ketebalan 19,5 meter. Jenis akuifer pada titik pengukuran ini adalah akuifer tertekan karena berada diantara dua lapisan yang bersifat kedap air.
Pengukuran terakhir, pada titik pengukuran kelima didapatkan potensi akuifer kedalaman 2,75 meter hingga 21,4 meter dibawah permukaan tanah dengan ketebalan 18,7 meter, diperkirakan tersusun dari lapisan batu  lempung pasiran, lapisan ini merupakan akuifer tertekan.
Setelah didapatkan interpretasi penampang lapisan satu (1) dimensi berdasarkan nilai resistivitasnya pada setiap titik pengukuran, dilakukan korelasi penampang pada titik-titik tertentu pada daerah penelitian. Pada penelitian ini terdapat dua (2) penampang korelasi, yaitu pada titik 1-4-2 dan titik 3-5. Sebagaimana terlihat pada Gambar 8 .
Gambar  8. Titik-titik korelasi pada daerah penelitian
Hasil penggambaran korelasi penampang pada lintasan 1- 4-2 sebagaimana terlihat pada Gambar 9 , sedangkan pada lintasan 3-5 terlihat pada Gambar 10 .
Gambar  9. Penampang korelasi dua dimensi pada titik pengukuran 1-4-2
Mohammad Muntaha dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 17, Nomor 1, Februari 2019 (1-6) 5
Berdasarkan hasil korelasi Gambar 9 , terlihat bahwa lapis tanah bawah permukaan daerah sekitar TPA Manggar terdiri atas beberapa jenis tanah, lapis atas berupa top soil de- ngan kedalaman sekitar 1 meter, dibawahnya terdapat lapis batu bara muda dengan kedalaman 3–5 meter.  Lapis di ba- wahnya adalah lempung dan lempung berpasir dengan kete- balan sekitar 20 meter. Wilayah ini adalah yang berpotensi sebagai akuifer.
Gambar  10. Penampang korelasi dua dimensi pada titik pengukuran 3-5
Hasil korelasi titik pengukuran pada Gambar 10 menunjukkan bahwa lapis tanah bawah permukaan daerah sekitar TPA Manggar terdiri atas beberapa jenis tanah, lapis atas berupa top soil dengan kedalaman sekitar 1 sampai 2 me- ter, dibawahnya lapis Lempung berpasir dengan kedalaman 15–20 meter. Lapis di bawahnya adalah tanah lempung de- ngan ketebalan sekitar 20 meter. Pada wilayah ini adalah potensi akuifer sudah terlihat pada kedalaman 4 sampai 5 meter di bawah permukaan.

## 4. Simpulan
Berdasarkan hasil  penelitian  resistivitas  daerah sekitar Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) Manggar dengan meng- gunakan metode Geolistrik Sclumberger, maka dapat di- simpulkan sebagai berikut:
1. Penelitian  yang telah dilakukan memperoleh struktur bawah permukaan dan estimasi kedalaman lapisan akui- fer air tanah pada setiap titik pengukuran dengan meng- gunakan distribusi nilai resistivitasnya.
2. Didapatkan model penampang satu dimensi dari setiap titik pengukuran dan model dua dimensi berdasarkan ko- relasi dari beberapa titik pengukuran telah dibuat dengan memperhatikan informasi geologi dalam pembuatannya.
3. Lapis bawah tanah permukaan secara umum adalah top soil, lapis batu bara muda, lempung berpasir dan lem- pung keras.
4. Kedalaman akuifer air tanah pada tiap titik pengukuran bervariasi dengan akuifer terdangkal pada titik pengu- kuran kedua yaitu 1,15–7,68 meter dari permukaan tanah dengan ketebalan 19.5 meter. Akuifer terdalam pada titik pengukuran kedua yaitu 41,2–61,7 meter dari permu- kaan tanah dengan ketebalan 20.5 meter. Kedua lapisan akuifer air tanah diperkirakan tersusun dari lempung berpasir. Nilai Resistivitas pada lapisan akuifer air tanah pada setiap titik pengukuran memiliki rentang nilai 7,33–24,7 Ωm.

## Daftar Pustaka
[1] M. Mahyuzar., (2009). Administrasi, Transportasi, dan Pusat Perdagangan: SDA dan Sosial Budaya Kota Balikpapan, Provinsi Kalimantan Timur .
Semarang, Indonesia.
[2] Halliday, Resnick. 1984. Fisika Jilid 1(Terjemahan).
Jakarta: Penerbit Erlangga.
[3] Loke, M.H., (2000), Electrical Imaging  Surveys For Environmental  and  Engineering  Studies, A  practical guide to 2-D and 3-D surveys .
[4]      Telford, W.M., Geldart, L.P., Sheriff, R.E., (1990). Applied Geophysics Second Edition . Cambridge: Cambridge University Press.
[5]      Suhendra Vebrianto (2016). "Eksplorasi Metode Geolistrik: Resistivitas, Polarisasi Terinduksi, dan Potensial Diri". UB Press Malang
Mohammad Muntaha dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 17, Nomor 1, Februari 2019 (1-6) 6