## RESEARCH   ARTICLE

## Groundwater Distribution and Potency in Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Universitas Jember based on 3-Dimensional Resistivity Data Modeling
(Pemodelan Sebaran dan Potensi Air Tanah di FMIPA Universitas Jember Berdasarkan Data Resistivitas 3 Dimensi)
Herlina Putri Ratna Sari, Agus Suprianto *) , Nurul Priyantari Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember Jln. Kalimantan 37, Jember 68121

## ABSTRACT
Lack of clean water when entering the dry season is a problem that often occurs in the FMIPA University of Jember. The purpose of this research is to know and estimate the potential distribution of the aquifer in the research area. 3D modeling of resistivity data was carried out using Voxler software. The input of  resistivity data from the measurement results in the research area that the inversion process had carried out. The modeling results obtained an aquifer potency of 207.862,21 m 3 or 21.63% of the total volume on the model image's cross-sectional map, with an irregular distribution pattern. Finally, using this method, the modeling of the aquifer potential volume and distribution can be estimated, and can be used as consideration in the use of groundwater in the Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Jember.
Kekurangan  air  bersih  ketika  memasuki  musim  kemarau  merupakan  permasalahan  yang  sering  terjadi  di  lingkungan  FMIPA Universitas Jember. Tujuan penelitian ini adalah adalah mengetahui dan memperkirakan sebaran potensi akuifer di daerah penelitian. Pemodelan 3D data resistivitas dilakukan menggukanan perangkat lunak Voxler, dengan input data resistivitas hasil pengukuran di daerah penelitian yang sudah dilakukan proses inversi. Dari hasil pemodelan diperoleh potensi akuifer sebesar 207.862,21 m 3 atau 21,63 % dari total volume pada peta penampang citra model, dengan pola sebaran tidak beraturan. Dari hasil pemodelan potensi volume dan sebarannya dapat diperkirakan, dan dapat dipergunakan sebagai bahan pertimbangan dalam pemanfaatan air tanah di lingkungan FMIPA Universitas Jember.
Keywords: groundwater, 3D modeling, resistivity, Voxler.

## PENDAHULUAN
Air  meliputi  hampir  tiga  perempat  permukaan bumi  keberadaannya  di  atmosfer  berupa  uap  dan sebagian berada di tanah berupa zat cair yang biasa kita sebut  dengan  air  tanah  [1].  Air  tanah  didefinisikan sebagai  air  yang  bergerak  menempati  ruang  antar butir-butir  tanah,  meresap  ke  dalam  tanah  dan bergabung  membentuk  lapisan  tanah  yang  disebut dengan akuifer [2]. Kebutuhan air yang semakin tinggi seiring  bertambahnya  populasi  suatu  daerah,  serta daerah  resapan  yang  sudah  beralih  fungsi,  berakibat berkurangnya  jumlah  persediaan  air  bersih  dalam tanah. Fakultas MIPA Universitas Jember merupakan
salah satu lingkungan yang sering mengalami kesulitan air  bersih  ketika  tiba  musim  kemarau.  Sumur  yang digunakan sebagai sumber air bersih untuk menopang kegiatan  perkuliahan  akan  mengalami  penurunan jumlah air ketika memasuki musim kemarau. Hal ini dapat  menghambat    jalannya  proses  pembelajaran mengingat  air  bersih  di  daerah  ini  juga  digunakan untuk kebutuhan praktikum.
Akuifer berasal dari bahasa latin, yaitu aqui dan ferre . Aqui berasal dari kata aqua yang berarti air dan kata ferre memiliki  arti  membawa,  akuifer  kemudian diartikan sebagai lapisan pembawa air [3]. Potensi, tipe dan  arah  gerak  air  dapat  dipengaruhi  oleh  struktur geologi.  Kabupaten  Jember  memiliki  topografi berbukit  dan  pegunungan  di  sisi  utara  dan  timur,
*) Corresponding author: Agus Suprianto E-mail: a_suprianto@unej.ac.id
Sari et al, Groundwater Distribution and Potency …
Universitas Jember terletak di kecamatan Sumbersari. Kecamatan Sumbersari memiliki litologi volcanic rocks atau  batuan  gunung  api,  jenis  batuan  beku  yang berpotensi  sebagai  akuifer.  Selain  jenis  batuan tersebut,  pada  daerah  ini  juga  terdapat  tanah  litosol dan  regosol.  Litosol  memiliki  sifat  plastisitas  atau lengket  dan  sangat  rapuh  sehingga  dapat  dengan mudah  melewati  tanah  jenis  ini.  Sedangkan  regosol, tanah  jenis  ini  memiliki  kemampuan  menyerap  air tinggi [4].
Metode  geolistrik  resistivitas  merupakan  metode dalam ilmu geofisika yang mempelajari sifat kelistrikan aliran  listrik  di  dalam  bumi.  Prinsip  kerja  metode geolistrik  adalah  dengan  menginjeksikan  arus  listrik kepermukaan tanah dan mengukur beda potensialnya. Pengukuran dilakukan dengan dua pasang elektroda, sepasang elektroda digunakan untuk mengalirkan arus ke permukaan bumi dan sepasang lainnya digunakan untuk  mengukur  beda  potensialnya  Apabila  dalam suatu  medium  diinjeksikan  arus  listrik    kemudian diukur  beda  potensialnya,  maka  nilai  hambatan  dari medium  tersebut  dapat  diperkirakan  [5].  Metode geolistrik resistivitas menganut prinsip, setiap lapisan batuan  pada  bumi  memiliki  nilai  resistivitas  yang berbeda  tergantung  dari  banyaknya  kandungan  air dalam batuan, sifat kimia air, jenis material penyusun batuan  dan  porositas  batuan  [6].  Resistivitas  atau tahanan  jenis  merupakan  daya  hambat  batuan terhadap  aliran  listrik  yang  memiliki  satuan  ohm. Batuan yang terisi banyak air akan memiliki resistivitas rendah [7].
Tabel 1. Nilai resistivitas batuan [8]. Material Resistivitas (Ωm) Pirit (Pyrite) 0.01-100 Kwarsa (Quartz) 500-80000 Kalsit (Calcite) 1x 10 12 – 1 x 10 13 Garam Batu (Rock salt) 30- 1 x 10 13 Granit (Granite) 200-100000 Andesit (Andesite) 1.7x 10 2 -45 x 10 4 Basal (Basalt) 200-100000 Gamping (Limestone) 500-10000 Batu Pasir (Sandstone) 200-8000 Batu Tulis (Shales) 20-2000 Pasir (Sand) 1-1000 Lempung (Clay) 1-100 Air Tanah (Ground Water) 0.5-300 Air Asin (Sea water) 0.2 Magnetit (Magnetite) 0.01-1000 Kerikil Kering (Dry gravel) 600-10000 Aluvium (Alluvium) 10-800 Kerikil Kering (Gravel) 100-600
Metode  geolistrik  resistivitas  sering  digunakan dalam  berbagai  penelitian  dengan  skala  kedalaman dangkal  untuk  mengetahui  keadaan  geologi  bawah permukaan  berdasarkan  nilai  resistivitas  yang dihasilkan [9]. Metode geolistrik resistivitas dilakukan dengan  konfigurasi  elektroda  sesuai  dengan kebutuhan.
Terdapat  dua  teknik  pengukuran  dalam  geolistrik resistivitas,  yaitu  teknik  pengukuran mapping atau pengukuran  perubahan  nilai  resistivitas  bawah permukaan secara lateral atau horizontal dan sounding merupakan pengukuran berubahan resistivitas secara vertikal [10][11]. Teknik pengukuran mapping dilakukan dengan  melakukan  perpindahan  titik  pengukuran sesuai garis lintasannya, dengan jarak antar elektroda arus  dan  potensial  yang  bernilai  tetap.  Konfigurasi elektroda  dalam  teknik  ini  yang  umum  digunakan yakni  konfigurasi  Dipole-Dipole  dan  konfigurasi Wenner-Schlumberger  [12][13].  Teknik  pengukuran resistivitas sounding ,  prinsipnya  pada  titik-titik pengukuran  yang  sama  dilakukan  variasi  jarak  antar elektroda  arus  dan  elektroda  potensial.  Perubahan jarak dilakukan secara gradual dari jarak elektroda kecil kemudian  membesar.  Jarak  elektroda  sebanding dengan kedalaman lapisan yang terdeteksi. Kofigurasi yang umum digunakan adalah Schlumberger [14][15] . Pada  penelitian  ini  dilakukan  ekstraksi  data resistivitas  menggunakan  data  dari  hasil  –  hasil sebelumnya yaitu data geolistrik resistivitas 2D Rivera [16]  dan  data  geolistrik  resistivitas  1D  Buwana  [17] yang  kemudian  dilakukan  pengolahan  lebih  lanjut menggunakan software Voxler Penggunaan Voxler ini banyak  dilakukan  untuk  membuat  visualisasi  secara 3D dan untuk menganalisa sebaran dan menghitung volume  dari  obyek  yang  diteliti  [18].  Dengan menggunakan  metode  ini  diharapkan  pola  sebaran akuifer  secara  3D  dan  potensi  akuifer  di  lingkungan FMIPA Universitas Jember dapat diestimasi.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  di  lingkungan  FMIPA Universitas  Jember.  Jenis  data  yang  diperoleh merupakan jenis data kuantitatif, data tersebut berupa data  sekunder  dari  penelitian  sebelumnya  yang  telah melakukan  penelitian  di  lingkungan  FMIPA Universitas  Jember.  Variable  yang  diamati  dan  dan diukur dalam penelitian ini antara lain nilai arus listrik (I), beda potensial ( ∆ V), nilai resistivitas ( 𝜌 ), Panjang
Sari et al, Groundwater Distribution and Potency …
lintasan (m), koordinat titik dan elevasi, kedalaman (m) dan volumetrik (m 3 ).
Setelah diperoleh data dari penelitian sebelumnya maka selanjutnya dilakukan pengolahan menggunakan software komputer sesuai dengan jenis konfigurasinya, untuk geolistrik resistivitas 1D menggunakan software IPI2Win,  pengolahan  ini  kemudian  didapatkan  nilai resistivitas, kedalaman, ketebalan dan banyak lapisan. Selanjutnya  data  geolistrik  resistivitas  2D  dilakukan pengolahan menggunakan software Res2Dinv pengolahan ini menghasilkan data berupa koordinat, kedalaman,  nilai  konduktivitas,  nilai  resistivitas sebenarnya  dalam  bentuk  xyz.  Setelah  itu  dilakukan pemodelan 3D dengan Software Voxler menggunakan nilai  resistivitas  dalam  bentuk  (.dat)  kemudian didapatkan  pemodelan  citra  3D,  serta  mengetahui potensi  akuifer  daerah  penelitian.  Besar  jumlah volumetrik  suatu  objek  geofisika  yang  memiliki rentang resistivitas tertentu dapat diketahui dari menu isosurface pada Voxler. Nilai volumetrik tertentu dapat diketahui  dari  menu isovalue . Isovalue merupakan  nilai resistivitas  acuan  yang  menjadi  acuan  perhitungan volumetrik,  pada  penelitian  ini  menggunakan  acuan resistivitas sebesar 23,24 Ωm . Perhitungan volumetrik dalam  m 3 atau  dalam  %  dapat  ditunjukan  pada persamaan :
Volume air tanah  (m 3 ) = 𝑉 𝑎 (1)
Volume air tanah (%)    = 𝑉 𝑎 𝑉 𝑡𝑜𝑡 ×100%         (2) Keterangan :
𝑉 𝑎 =  Volumetrik  kurang  dari isovalue 23.24  Ωm (dalam m 3 ) 𝑉 𝑡𝑜𝑡 = Volumetrik total (dalam m 3 ).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Citra sebaran resitivitas hasil pengolahan IPI2Win dan  Res2Dinv  divisualisasi  menggunakan  Software Voxler. Nilai x dan y merupakan koordinat dari masing - masing lintasan pengambilan data, nilai z merupakan kedalaman  sedangkan 𝜌 merupakan  nilai  resistivitas. Hasil  rekontruksi  dalam  3D  dapat  dilihat  pada Gambar 1. Gambar 1 merupakan model penampang resistivitas  dalam  3D.  Resistivitas  pada  Gambar  1 berada pada rentang angka resistivitas 0,36 Ωm sampai dengan 3.410,40 Ωm. Setiap rentang nilai resistivitas tertentu  menunjukan  warna  yang  berbeda  sesuai dengan jenis lapisan bawah permukaannya. Pola warna
hijau  merupakan  daerah  yang  diidentifikasi  sebagai tanah lempung dengan nilai resistivitas antara (23,24 - 100) Ωm dengan kedalaman berada pada angka 10m, lempung  tersebar    hampir  di  setiap  lokasi  penelitian berada pada sisi barat daya dan utara daerah penelitian, daerah dengan pola warna jingga diidentifikasi sebagai kerikil  jumlahnya  lebih  sedikit  jika  dibandingkan dengan  lempung  daerah  ini  memiliki  rentang resistivitas sebesar (100-600) Ωm.
Gambar  1.  Peta  penampang  resistivitas  di  Fakultas MIPA  dalam  3D  menggunakan  Voxler secara vertikal
Daerah  terakhir  yang  ditunjukan  dengan  warna biru  pada  citra  model  diidentifikasi  sebagai  daerah sebaran  akuifer.  Setelah  diketahui  hasil  dari  sebaran nilai resistivitas seluruh daerah penelitian, selanjutnya dapat diketahui besar volume akuifer daerah tersebut menggunakan  menu  isosurface  pada  voxler.    Nilai resistivitas  antara  0,36  Ωm  -  23,24  Ωm  merupakan resistivitas  rendah.  Daerah  ini  memiliki  volume sebesar  21,63%  dari  total  volume  seluruhnya  yang berarti  sebesar    207.862,21  m 3 dari  jumlah  volume total  pada Gambar 1 sebesar 960.965,57  m 3 .
Gambar  2.  Pola  sebaran  akuifer  daerah  penelitian secara vertikal
Sari et al, Groundwater Distribution and Potency …
Pola  sebaran  akuifer  daerah  penelitian  pada Gambar  2  ditunjukan  oleh  warna  biru,  dengan  nilai resistivitas  pada  warna  tersebut  bernilai  (23,24)  Ωm membentuk pola tidak menentu yang sebagian saling terhubung.  Akuifer  yang  nampak  pada  citra  model merupakan  akuifer  dangkal  dengan  kedalaman berkisar  3m  dan  kedalaman  maksimal  yang  dapat terbaca  adalah  10m,  hal  ini  dikarenakan  pada  data primer yang digunakan, kedalaman dari akuifer sendiri berada pada rentang tersebut. Berdasarkan Gambar 2, dapat  diketahui  jika  daerah  sebaran  akuifer  terbaik berada  pada  daerah  tengah  yang  kemudian bersambung  ke  sisi  barat  sebagian,ke  sisi  timur  dan kemudian  sisi    tenggara  pada  peta  citra  model.  Jika didasarkan pada peta google earth maka daerah tengah merupakan area Gedung Biologi dan Masjid Fakultas, daerah  barat  merupakan  daerah  di  sisi  barat  pojok Gedung  Jurusan  Matematika  lokasi  ini  berada  pada koordinat  08 0 09’  49,9”  lintang  selatan,  113 0 43’  9” bujur timur. Sedangkan daerah timur  bagian selatan berada  di  daerah  belakang  Gedung  Jurusan  Kimia membentuk  aliran  yang  terhubung  dari  utara  hingga selatan  pada  koordinat  08 0 09’  54,1”  lintang  selatan, 113 0 43’ 07,8”  bujur timur s/d 08 0 09’ 50,7” lintang selatan sampai dengan 113 0 43’ 09,4” bujur timur serta bersambung ke arah tenggara. Pada citra model bagian sisi  selatan  daerah  penelitian  atau  lebih  tepatnya belakang gedung Jurusan Fisika juga terdapat potensi akuifer meskipun tidak terlalu banyak jika dibandingan dengan  daerah  penelitian  lainnya,  titik  akuifer selanjutnya  berada  pada  koordinat  08 0 09’  48,02” lintang  selatan  113 0 43’  08,09”  bujur  timur  tepatnya berada di timur Gedung baru Utara Fakultas MIPA.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  pemodelan  3D  dapat  diketahui  pola sebaran dan dugaan volume potensi air tanah yang di FMIPA  Universitas  Jember.  Lingkungan  FMIPA Universitas  Jember  merupakan  daerah  yang didominasi  dengan  tanah  lempung  dan  memiliki potensi air tanah sebesar 207.862,21 m 3 atau 21,63% dari  total  volume  penampang  citra  model.  Dengan pola  sebaran  abstrak  yang  sebagian  saling menyambung dari sisi barat, tengah, hingga sisi timur yang  bersambung  hingga  ke  sisi  tenggara  pada  peta model.  Potensi  air  tanah  terbanyak  berada  di  bagian tengah pada penampang citra model tepatnya bearda di sekitar Gedung Biologi dan Masjid Fakultas.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  A. Kashef, Groundwater Engineering. Singapore: Me Graw-Hill Book Co, 1987.
[2]  D.  Todd,  Groundwater  Hydrology.  Second  Edition. Singapore.: John Wiley & Sons., 1995.
[3]  M.  Dimkic,  Alluvial  Aquifer  Processes,  IWA Publishing, 2021.
[4]  T. Sapei, Geologi Lembar Jember, Jawa Timur, Pusat Penelitian  dan  Pengembangan  Geologi  (Indonesia), 1992.
[5]  S. Hossain, G. Kibria, S. Khan, Site Investigation using Resistivity Imaging, CRC Press, 2019
[6]  T.  Davie,  and  N.W.  Quinn,  Fundamentals  of Hydrology, Third Edition, Routledge, 2019.
[7]  Muhardi, R. Perdhana, and Nasharuddin, “Identifikasi Keberadaan  Air  Tanah  Menggunakan  Metode Geolistrik  Resistivitas  Konfigurasi  Schlumberger (Studi Kasus: Desa Clapar Kabupaten Banjarnegara),” Prisma Fisika , vol.7, no. 3, pp.331-336, 2019.
[8]  W.M. Telford, L.P. Geldart, and R.F. Sheriff, Applied Geophysics  (2nd  ed.).  Cambridge  University  Press, 1990.
[9]  E.  Ibrahim,  “Pemetaan  Kawasan  Bawah  Permukaan Air Tanah Dangkal Menggunakan Metode Geolistrik Resistivitas  2-D  Pada  Daerah  Kenten  Tengah  dan Laut,  Kotamadya  Palembang,  Sumatera  Selatan”, Prosiding Seminar Nasional Hari Air Dunia, pp. 115- 122, Maret 2019.
[10] Y. Muzakki, W. Lestari, and M.H.M. Fajar, “Pemodelan Akuifer  Air  Tanah  Menggunakan  Geolistrik Resistivitas  Vertical  Electrical  Sounding  (VES)  di Kabupaten  Sorong,  Provinsi  Papua  Barat,” Jurnal Geosain , vol. 7, no.3, pp 111-118, 2021.
[11] R. Manrulu, A. Nurfalaq, and I.D. Hamid, “Pendugaan Sebaran  Air  tanah  Menggunakan  Metode  Geolistrik Resistivitas Konfigurasi Wenner dan Schlumberger di Kampus 2 Universitas Cokroaminoto Palopo,” Jurnal Fisika Flux , vol.15, no.1, pp. 6-12, 2018.
[12  ]Y. Purnama, M.I. Jumarang and Muliadi, “Identifikasi Jenis  Akuifer  di  Kawasan  Jungkat  Menggunakan Metode  Geolistrik  Resistivitas  Konfigurasi  Dipole- Dipole,” Prisma Fisika , vol.4, no.2, pp. 101-107, 2018.
[13] A.R.  Hakim,  Hairunisa,  and  Nurjumiyati,  “Studi Akumulasi Rembesan Air Lindi Dengan Menggunakan Metode Geolistrik Resistivitas
Konfigurasi Wenner Mapping (Studi Kasus: TPA Supit Urang, Malang),” Jurnal Pendidikan dan Teknologi , vol. 3, no. 2, pp. 239-248, 2017.
[14] M.  Sutasoma,  A.  Pranggawan,  and  M.  Arisalwadi, “Identifikasi  Air  Tanah  Dengan  Metode  Geolistrik Resistivitas Konfigurasi Schlumberger di Candi Desa
Sari et al, Groundwater Distribution and Potency …
Provinsi Bali,” Jurnal Fisika dan Pendidikan Fisika , vol.3, no.2, pp. 58-65, 2018.
[15] B. Buwana, N. Priyantari, and Supriyadi, “Identifikasi Akuifer  di  Fakultas  MIPA  Universitas  Jember Menggunakan  Metode  Geolistrik  Resistivitas  1D Konfigurasi  Schlumberger”. Jurnal  ILMU  DASAR , vol. 21, no. 2, pp. 123-132, 2020.
[16] G.C.  Rivera,  Pendugaan  Potensi  Akuifer  Dengan Metode Geolistrik Resitivitas 2D Konfigurasi Wenner- Schlumberger  Di  Lingkungan  Fakultas  MIPA Universitas Jember. In Skripsi. Jember: Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Jember, 2012.
[17] B.  Buwana,  Identifikasi  Sebaran  Akuifer  dengan Metode  Geolistrik  resistivitas  1D  Konfigurasi Schlumber di Lingkungan FMIPA Universitas Jember. In  Skripsi.  Jember:  Jurusan  Fisika  Fakultas  MIPA Universitas Jember, 2019.
[18] S.F.  Yasir,  J.  Jani  and  M.  Mukri,  “A  dataset  of visualization  methods  to  assessing  soil  profile  using RES2DINV and Voxler software,” Data in brief , Vol. 24, 2019.