## Jurnal APLIKASI
ISSN.1907-753X
I dentifikasi Awal Model Akuifer pada Mata Air Umbulan dengan Menggunakan Geolistrik Konfigurasi Schlumberger
Tatas 1) , Mahendra A. M. 2) , S. Kamilia Aziz 1) , Amien Widodo 3)
1) Program Studi Diploma Teknik Sipil FTSP ITS, Surabaya
2) Jurusan Teknik Sipil FTSP ITS, Surabaya
3) Jurusan Teknik Geofisika FTSP ITS, Surabaya Email: tatas@ce.its.ac.id

## Abstract
Drought is becoming one of the disasters that always happen every year in some parts of Indonesia. In 2011, Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB) stated that drought threatens national food production. One form of the drought is reduced discharge or even death springs. Umbulan is a spring that has considerable potential for the discharge of 4000-5000 liters/sec, can be used as a source of raw water. Associated with such a huge potency it is necessary to learn how geological structures as a basin for  the  groundwater  (hydrogeology).  It  is  to  be  used  as  a  basis  to  study  the  behavior  of  water  is  the source of the Umbulan Spring. One of the methods that can be used to determine the hydrogeological structure  is  geo-electric  based  method.  Based  on  the  results  of  resistivity  measurements,  it  can  be concluded  that  the  value  of  the  resistivity  of  the  rock  making  up  the  study  area  ranges  from  1-4800 Ωm. Based on the results of geo-electric interpretation, rocks making up in the area of research are in the form of sand, tuffaceous sands, breccias, breccia sandy, sandy tuff and tuff. Layer which serves as barrier layer or water-resistant coating is tuff, sandy tuff, and lava. Layer that serves as the aquifer is sand, tuffaceous sand, sandy breccias, and breccia with depths between 25-125 meters.
Keywords: Umbulan, geo-electric, hydrogeology.

## Abstrak
Bencana  kekeringan,  saat  ini  menjadi  salah  satu  bencana  yang  selalu  datang  setiap  tahun  di beberapa  wilayah  Indonesia.  Tahun  2011,  Badan  Nasional  Penanggulangan  Bencana  (BNPB) menyatakan bahwa bencana kekeringan mengancam produksi pangan nasional. Salah satu bentuk dari bencana kekeringan tersebut adalah berkurangnya debit atau bahkan matinya mata air. Mata Air Umbulan merupakan mata  air yang memiliki  potensi yang cukup  besar  dengan debit sebesar 4000-5000  liter/detik,  dapat  dijadikan  sebagai  sumber  air  baku.  Terkait  dengan  potensi  yang sangat besar tersebut maka perlu dipelajari bagaimana struktur geologi yang menjadi wadah bagi air  tanah  tersebut  (hidrogeologi).  Hal  tersebut  untuk  dijadikan  sebagai  dasar  untuk  mengetahui perilaku  air  yang menjadi  sumber Mata  Air  Umbulan.  Salah  satu metode  yang  dapat  digunakan untuk  mengetahui  struktur  hidrogeologi  adalah  dengan  menggunakan  geolistrik.  Berdasarkan hasil  pengukuran  resistivitas  struktur  batuan  maka  dapat  diperoleh  kesimpulan  bahwa  nilai resistivitas  batuan  penyusun  pada area penelitian  berkisar antara 1–4800 Ωm. Berdasarkan hasil interpretasi  geolistrik,  batuan  penyusun  area  penelitian  berupa  pasir,  pasir  tufan,  breksi,  breksi berpasir,  tuf  berpasir  dan  tuf.  Lapisan  yang  berfungsi  sebagai  penahan  air  atau  lapisan  kedap adalah  lapisan  tuf,  tuf  berpasir,  dan  lava.  Lapisan  yang  berfungsi  sebagai  akifer  adalah  lapisan pasir, pasir tufan, breksi dan breksi berpasir dengan kedalaman antara 25-125 meter.
Kata kunci: Umbulan, geolistrik, hidrogeologi.

## 1. Pendahuluan
Bencana  kekeringan  yang  dahulu  tidak pernah  terjadi  di  Indonesia,  kenyataan- nya  saat  ini  menjadi  salah  satu  bencana yang selalu datang setiap tahun di bebe-
rapa  wilayah  Indonesia.  Pada  tahun 2011,  Badan  Nasional  Penanggulangan Bencana  (BNPB)  menyatakan  bahwa bencana  kekeringan  mengancam  pro- duksi  pangan  nasional.  Data  yang  dike- luarkan oleh Kementerian Pertanian me-
nunjukkan  kekeringan  sudah  mencapai 95.851  hektare  per  Agustus  2011.  Pada tahun  2011  tersebut,  Jawa  Timur menempati  urutan  keempat  dalam  hal luasan  area  pertanian  yang  mengalami kekeringan  setelah  Provinsi  Sulawesi Selatan,  Jawa  Barat  dan  Nangroe  Aceh Darussalam.  Luasan  area  pertanian  di Jawa Timur yang mengalami kekeringan 3.842  ha  dengan  luasan  area  pertanian yang mengalami puso 623 ha. Selain itu, peningkatan  jumlah  penduduk  serta meningkatnya ekonomi masyarakat juga berimbas  pada  peningkatan  kebutuhan air  bersih.  Kebutuhan  air  bersih  tidak hanya  untuk  konsumsi  rumah  tangga, namun  juga  untuk  kegiatan  produktif lainnya  seperti  jual-beli  air  bersih, ataupun  untuk  kegiatan  produksi  skala industri.  Dua  kondisi,  yaitu  kekeringan dan kebutuhan air, yang saling berkaitan tersebut saat ini menjadi isu global yang sangat hangat dibicarakan terutama yang menyangkut perubahan iklim global.
Kota  Surabaya  dan  beberapa  kota  sate- litnya,  seperti  Sidoarjo,  Pasuruan,  dan Gresik  merupakan  kota  industri  yang padat  jumlah  penduduknya,  tentunya memiliki kebutuhan yang tinggi akan air bersih. Saat ini, fokus pemerintah daerah dan  pusat  untuk  mengatasi  masalah  air bersih yaitu dengan memanfaatkan sum- ber  Mata  Air  Umbulan  di  Kecamatan Winongan,  Kabupaten  Pasuruan  (lihat Gambar  1).  Menurut  catatan  Puslitbang Sumber Daya Air, 2010, debit Mata Air Umbulan  yang  diukur  sejak  bulan Pebruari  2007  sampai  dengan  bulan Oktober  2008  mengalami penyusutan debit, yaitu dari 4.051 l/s menjadi 3.278 l/s  (head  pond).  Sumber  Mata  Air
Umbulan  ini  direncanakan  akan  diman- faatkan  oleh  5  daerah  yaitu  Kabupaten Probolinggo,  Kota  Probolinggo,  Kabu- paten  Sidoarjo,  Kota  Surabaya,  dan Kabupaten Gresik.
Salah satu recharge area (daerah imbu- han) dari Mata Air Umbulan diduga dari kawasan Gunung Bromo. Secara umum, kawasan Gunung Bromo terbagi menja- di 2 kondisi, yaitu kawasan kaldera dan kawasan  lereng  gunung.  Kawasan  kal- dera  ini  diduga  merupakan  kawasan imbuhan yang sangat berpengaruh besar pada Mata Air Umbulan karena bentuk- nya seperti mangkuk, sehingga air hujan yang  mencapai  kaldera  ini  100%  akan terimbuh  ke  dalam  tanah.  Selain  itu juga,  kawasan  lereng  gunung  juga diduga  menjadi  salah  satu  kawasan resapan  air  tanah  bagi  Mata  Air Umbu- lan.  Penelitian  yang  telah  dilakukan  di sekitar lokasi studi baru berupa
identifikasi hidrogeologi di sekitar mata air  (Seizarwati,  dkk,  2012).  Mata  Air Umbulan  dari  akuifer  bebas  (pada kedalaman  0-20  meter).  Akuifer  terse- but diduga tidak menerus ke arah utara. Ujung  lapisan  tersebut  lebih  mendekat ke  permukaan,  sebagai  penahan  air menuju  ke  utara  (Seizarwati,  dkk, 2012).  Selain  lapisan  tersebut  juga terdapat  lapisan  akuifer  bebas  pada kedalaman  0-50  meter  dengan  bagian bawah  lapisan  breksi  vulkanik  (utara) dan lapisan kedap berupa lava (selatan). Selain  itu,  terdapat  lapisan  lava  tebal yang  mencapai  45  meter  yang  meru- pakan  lapisan  kedap  sebagai  pemisah akuifer  bebas  yang  tipis  dan  akuifer tertekan  yang  tebal  (Seizarwati,  dkk, 2012).

## Jurnal APLIKASI ISSN.1907-753X

## Gambar 1. Lokasi Mata Air Umbulan
Penelitian  tersebut  belum  menggam- barkan  secara  detail  tipe  hidrogeologi dari  sekitar  mata  air  ke  arah  pegu- nungan  Bromo  yang  merupakan  area resapan  Mata  Air  Umbulan.  Pada penelitian ini mencoba menggambarkan model  hidrogeologi di  sekitar  Mata  Air Umbulan  dan  setahap  melangkah  ke bagian area resapan.
Dengan mengetahui model hidrogeologi yang  menuju  arah  ke  arah  selatan (pegunungan),  maka  akan  dapat  dike- tahui model aliran air yang berasal dari aream  resapan  di  sekitar  Pegunungan
Bromo, sehingga dapat digunakan untuk melakukan konservasi area resapan.
2. Metodologi
Lokasi  penelitian  di  tiga  desa  pada  dua kecamatan.  Pengukuran  geolistrik  taha- nan  jenis  dilakukan  pada  sisi  jalan sepanjang  jalan  desa  mengarah  ke kawasan Gunung Bromo. Elevasi pengukuran  geolistrik  bervariasi  antara
18 – 450 meter dari permukaan laut.
Pada  penelitian  ini,  digunakan  alat geolistrik  untuk  menentukan  hambatan jenis  batuan.  Pendeteksian  ini  meliputi
Lokasi
pengukuran  potensial,  arus,  dan  medan elektromagnetik  yang  terjadi  dengan penginjeksian arus.
Metode  geolistrik  yang  digunakan  un- tuk mempelajari keadaan bawah permu- kaan  bumi,  pada  penelitian  ini  adalah metode  tahanan  jenis  (resistivitas). Asumsi  awal,  bahwa  bumi  bersifat elektris,  sehingga  batuan  dan  mineral yang  mempunyai  sifat  berbeda  dalam menghantarkan  arus  listrik  dijadikan sebagai  penafsiran  jenis  batuan/mine- ralnya.  Perbedaan  sifat  hantaran  listrik dipengaruhi  oleh  kelimpahan  kandu- ngan  mineral-elektrolit  padat-air  serta keragaman tekstur, porositas, permeabi- litas  dan  suhu.  Gambar  2  merupakan kisaran  nilai  tahanan  jenis  (resistivitas) beberapa batuan.
Besaran  fisik  sebagai  dasar  metoda geolistrik  tahanan  jenis  adalah  nilai
tahanan jenis dari batuan yang diketahui dengan  mengalirkan  arus  searah  atau arus  bolak-balik  berfrekuensi  rendah. Untuk  melakukan  akuisisi  data,  ada beberapa  cara  yang  dapat  dilakukan tergantung  kebutuhan  dan  target  yang ingin didapatkan. Antara lain:
a. Profiling
Jarak  pengukuran  sepanjang  garis pengukuran  (profiling)  selalu  konstan atau  sesuai  luasan  yang  dibutuhkan (mapping)  dengan  jarak  elektroda dibuat konstan.
b. Vertical electrical sounding (VES)/
1 dimensi
Pengukuran  dengan  cara  memperlebar jarak antar elektroda dengan titik tengah yang  sama,  pengukuran  cara  ini  untuk mendapatkan  variasi  nilai  resistivitas secara  vertikal  pada  satu  titik  pengu- kuran.
Gambar 2. Kisaran nilai tahanan jenis dari beberapa jenis batuan

## Jurnal APLIKASI
ISSN.1907-753X
c. Dua dimensi
Pengukuran  dengan  cara  memperlebar jarak  antar  elektroda  dan  menggeser titik  tengah  pengukuran  sepanjang lintasan pengukuran sehingga diperoleh sebaran  nilai  resistivitas  secara  vertikal sepanjang lintasan pengukuran.
d. Tiga dimensi
Metode ini merupakan gabungan antara cara  pengambilan  data  mapping  dan  2 dimensi,  yang  akan  didapatkan  sebaran nilai  resistivitas  secara  vertikal  pada luasan area pengukuran.
Untuk melakukan keempat cara akuisisi geolistrik  tersebut  dalam  penelitian  ini menggunakan  konfigurasi  Schlumber- ger.
Elektroda  yang  digunakan  pada  konfi- gurasi  ini  berjumlah  4,  2  elektroda merupakan  elektroda  potensial,  dan  2 elektroda  lainnya  merupakan  elektroda penginjeksi  arus  (Gambar  3)  dengan jarak  elektroda  arus  jauh  lebih  besar dari  jarak  elektroda  potensial.  Untuk mendapatkan nilai resistivitas semu dari konfigurasi  ini  digunakan  persamaan berikut:
2 2 ( ) 2 a L V I       
dengan:
V   =   potensial
I =   arus
L   =   jarak elektroda arus (OA/OB)  =  jarak  elektroda  potensial  (OM/
ON)
a  = nilai tahanan jenis semu (ohm.m)
Gambar  3.  Konfigurasi  Schlumberger;  M &  N  elektroda  potensial;  A&B  elektroda arus

## 3. Hasil dan Pembahasan
Secara  geologi  area  penelitian  disusun oleh  Batuan  Gunung  Api  Kuarter Tengah berasal dari tengger (Qpvt) dan Tuf  Rabano  (Qvtr).  Lapisan  Batuan Gunung  Api  Kuarter  Tengah  (Qpvt) terdiri dari Breksi gunung api, tuf, lava, aglomerat,  dan  lahar  yang  berasal  dari pegunungan  tengger.  Untuk  Lapisan Tuf  Rabano  (Qvtr)  terdiri  dari  tuf pasiran, tuf batu apung, breksi tufan dan tuf  halus  abu.  Gambar  4  adalah  peta geologi regional area penelitian.
Berdasarkan  peta  hidrogeologi  umum lembar  X  (Gambar  5),  area  penelitian memiliki akuifer produktif sedang sam- pai  tinggi  dengan  penyebaran  luas  dan tergolong  dalam  jenis  aliran  akuifer yang  melalui  celahan  dan  ruang  antar butir.  Pada  area  akuifer  produktifitas tinggi (Biru tua) memiliki kemenerusan dan  kisaran  kedalaman  muka  air  tanah yang sangat beragam, debit sumur pada daerah  ini  umumnya  lebih  dari  5  liter tiap  detiknya.  Untuk  area  akuifer  pro- duktifitas sedang memiliki kemenerusan sangat  beragam  dan  kedalaman  muka air tanah bebas umumnya dalam dengan debit  sumur  umumnya  kurang  dari  5 liter  tiap  detik.  Pada  peta  hidrogeologi juga ditunjukkan pada daerah penelitian
terdapat  mata  air  yang  dimungkinkan memiliki  mata  air  dengan  debit  lebih besar  dari  500  liter  tiap  detiknya.  Dari peta  geologi  dan  Hidrogeologi  yang ada,  dimungkinkan  bahwa  lapisan  yang berfungsi  sebagai  akuifer  adalah  brek- si/pasir  tufan  dengan  tingkat  kelulusan sedang.  Yang  dimungkinkan  sebagai lapisan panahan air adalah tuf.
Pada lapisan Tuf Rabano (Qvtr) dilaku- kan  dua  titik  pengukuran  yaitu  GEx9 dan  GEx10.  GEx9  memiliki  elevasi  18 meter  msl,  pengukuran  geolistrik  pada titik  ini  dilakukan  dengan  target  keda- laman 125 meter. Dari hasil pengolahan data  didapatkan  nilai  tahanan  jenis berkisar  antara  3,5  –320  Ωm.  Titik geolistrik  tahanan  jenis  GEx10  memi-
liki  elevasi  24  meter  msl,  pengukuran didesain untuk menggambarkan struktur bawah  permukaan  sampai  kedalaman 125 meter. Pada gambar 6 dapat dilihat hasil  interpretasi  data  geolistrik  GEx9 dan  GEx10,  lapisan  yang  berfungsi sebagai  akuifer  adalah  pasir  atau  pasir tufan, sedangkan yang berfungsi sebagai  lapisan  kedap  adalah  tuf  atau tuf berpasir.
Pengukuran  geolistrik  tahanan  jenis pada Lapisan Batuan Gunung Api Kuar- ter  Tengah  Tengger  (Qpvt)  dilakukan pada 8 titik (GEx1, GEx2, GEx3, GEx4, GEx5,  GEx6,  GEx7,  GEx8)  dengan panjang  lintasan  500  meter,  letak  titik pengukuran  dapat  dilihat  pada  gambar 7.
Gambar 4. Geologi area penelitian (Direktorat Geologi, 1963)
Tuf Rabano : Tuf pasiran, tuf batuapung, breksi tufan, dan tuf halus abu Batuan gunung api kuarter bawah : Breksi gunung api, tuf, lava, aglomerat dan lahar
Area

## Jurnal APLIKASI ISSN.1907-753X

## Gambar 5. Hidrogeologi area penelitian
Dari  hasil  pengolahan  dan  interpretasi data  didapatkan  jenis  lapisan  penyusun yang  hampir  sama  pada  setiap  titik pengukuran,  lapisan  tersebut  adalah Tuf,  Tuf  pasiran,  Pasir,  Pasir  tuf, Breksi, Breksi berpasir, dan Lava. Pada lapisan  batuan  ini  yang  berfungsi  seba- gai  lapisan  kedap  adalah  Tuf,  Tuf pasiran, dan Lava, sedangkan yang ber- fungsi  sebagai  lapisan  akuifer  adalah Breksi dan Breksi berpasir.
4. Kesimpulan
Nilai  resistivitas  batuan  penyusun  pada area  penelitian  berkisar  antara  1  Ωm– 4800 Ωm. Berdasarkan hasil interpretasi geolistrik,  batuan  penyusun  area  pene- litian  berupa  Pasir,  Pasir  tufan,  Breksi, Breksi  berpasir,  Tuf  berpasir,  dan  Tuf. Lapisan  yang  berfungsi  sebagai  pena- han  air  atau  lapisan  kedap  adalah
lapisan  Tuf,  Tuf  berpasir,  dan  Lava. Lapisan  yang  berfungsi  sebagai  akuifer adalah lapisan Pasir, Pasir tufan, Breksi, dan  Breksi  berpasir  dengan  kedalaman antara 25-125 meter.
Daftar Pustaka Puslitbang  Sumber  Daya  Air.  2010.
Laporan  Akhir:  Penelitian  Hidro- geologi  Daerah  Umbulan,  Ban- dung.
Badan  standarisasi  Nasional,  SNI  03- 2818-1992:  Metode  Eksplorasi  Air Tanah  dengan  Geolistrik  Susunan Schlumberger, Jakarta.
Seizarwati,  W.,  Hutasoit,  L.  M.,
Ramdhan,  A.  M.,  2013.  Penyebab Penurunan  Debit  Mata  Air  Umbu- lan,  Tesis,  Institut  Teknologi  Ban- dung,  Bandung  (tidak  dipublika- sikan.

## Area

## Mata Air
(a) (b)
Gambar 6. (a) GEx1-10 dan (b) GEx1 dan 2, Kondisi bawah tanah hasil pengukuran
geolistrik
Gambar 7. Titik pengukuran geolistrik (Kode GE)