Metode Geolistrik Tahanan Jenis konfigurasi wenner

Laporan Praktikum Eksperimen Fisika II Modul III Metode Geolistrik Tahanan Jenis Konfigurasi Wenner di UIN Sunan Gunung Djati Bandung Dian Permana 1211703011 Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Tekhnologi Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung, Indonesia 2013 ABSTRACT Name : Dian Permana Study Program: Instrumentation Physic Judul : Geoelectric method resistivity with Configuration Wenner in UIN Sunan Gunung Djati Bandung Water is one of the sources of human life , the importance of water in the soil is unavoidable problems that often arise is the lack of water in the soil that could be used , the research conducted to determine whether the presence of water in addition to determining the quality of the material in the soil , the method used is Geolistrik Wenner method that can be used to determine the soil resistivity , from there by using Software Res2dinv , the selected research that UIN Sunan Gunung Djati Bandung in Jl.Soekarno Hatta, the length of the land under study is 120 meters using amplifiers , and electrodes of data processed and the results obtained with graph 2 -dimensional images obtained from different soil resistivity according to color , from the results of the study estimated that just under the surface of the soil has a lot of water , in addition to the much more material quartz , sand soil . Value Error on data obtained by the approach of software that is 37.1 % Keyword : Geoelectric, Wenner method, the material in the soil, water, sand soil 1 ABSTRAK Nama : Dian Permana Program Studi : fisika Instrumentasi Judul : Metode Geolistrik Tahanan Jenis Konfigurasi Wenner di UIN Sunan Gunung Djati Bandung Air merupakan salah satu sumber kehidupan manusia, pentingnya air dalam tanah sudah tidak bisa dihindarkan, permasalah yang sering muncul yaitu tidak adanya air dalam tanah yang bisa digunakan, maka penelitian dilakukan untuk menentukan apakah adanya air selain itu untuk menentukan kualitas material dalam tanah, Metode yang digunakan adalah Geolistrik Metode Wenner yang dapat digunakan untuk menentukan resistivitas tanah, dari situ dengan menggunakan Software Res2dinv, tempat penelitian yang dipilih yaitu kampus UIN Sunan Gunung Djati Bandung Jl.Soekarno Hatta, dengan panjang tanah yang diteliti yaitu 120 meter menggunakan amplifier, dan elektroda data diolah dan didapat hasil gambar dengan grafik 2 dimensi didapat resistivitas dari tanah yang berbeda sesuai dengan warna, dari hasil penelitian diperkirakan bahwa dibawah permukaan tanah memiliki banyak sekali air, selain itu banyak lagi material kuarsa, pasir tanah. Nilai Eror pada data yang didapat oleh pendekatan software yaitu 37.1% Kata Kunci : Geolistrik, Metode wenner, material dalam tanah, air, pasir tanah. 2 Bab 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan akan air meningkat baik untuk keperluan kehidupan sehari-hari manusia, peternakan, maupun pertanian. Akibat pertumbuhan penduduk, maka kebutuhan akan daerah permukiman meningkat, akibatnya banyak daerah resapan air digunakan sebagai daerah pemukiman, sehingga daerah tersebut tidak dapat memenuhi kebutuhan air penduduk yang tinggal di daerah tersebut . Semakin meningkat kebutuhan air bersih, maka eksploitasi air tanah juga akan semakin besar. Hal ini mengakibatkan persediaan air tanah semakin berkurang. Berkurangnya kandungan air tanah pada lapisan akuifer dapat mengakibatkan masuknya air laut ke dalam akuifer. Eksploitasi air tanah yang dilakukan secara berlebihan (penggunaan sumur bor) khususnya pada daerah berpantai atau pesisir dapat menyebabkan suatu masalah dimana air laut akan masuk dan terpenetrasi pada daerah air tawar. Air laut tersebut akan menyusup ke zona air tanah atau terjadi intrusi air laut. Penggunaan geolistrik pertama kali dilakukan oleh Conrad Schlumberger pada tahun 1912. Metode geolistrik tahanan jenis konfigurasi Wenner merupakan salah satu metoda geofisika untuk mengetahui perubahan tahanan jenis lapisan batuan di bawah permukaan tanah dengan cara mengalirkan arus listrik DC (Direct Current) yang mempunyai tegangan tinggi ke dalam tanah. Injeksi arus listrik ini menggunakan 2 buah elektroda Arus A dan B yang ditancapkan ke dalam tanah dengan jarak tertentu. Semakin panjang jarak elektroda AB akan menyebabkan aliran arus listrik bisa menembus lapisan batuan lebih dalam. dengan Geolistrik Metode Wenner yang salah satu fungsinya yaitu diharpkan dapat membantu pengambilan keputusan dimana tempat yang paling tepat untuk membuat sumur agar dapat meminimalisir kegagalan yang terjadi, selain itu metode ini dapat pula menentukan kualitas material dibawah permukaan tanah, dengan banyaknya manfaat dari Geolistrik metode wenner maka sekiranya perlu memahami lebih mendalam tentang metode ini. 3 1.2. Batasan Masalah 1.2 4 Batasan Masalah Agar tidak melebarnya kajian penelitian maka dibatasi pada penelitian ini yaitu untuk memperkirakan karakteristik material dalam tanah di kampus UIN Sunan Gunung Djati Bandung jl. A.H Nasution dengan Geolistrik Tahanan jenis konfigurasi Wenner. 1.3 Rumusan Masalah 1. Apakah kareakristik material didalam tanah bisa di pekirakan? 2. Bagaimana Metode yang digunakan untuk memperkirakan Karakteristik Material dalam tanah 1.4 Tujuan Penelitian 1. Memahami Prinsip hukum Ohm 2. Memahami konsep tahanan jenis 3. Memperkirakan kualitas Tanah / mampu menginterprestasikan tipe material tanah yang ada dibawah permukaan tanah 1.5 Manfaat Penelitian Banyak manfaat yang didapat dari hasil eksperimen ini yang salah satunya: 1. Dapat menentukan resistivitas tanah dibawah permukaan, sehingga dari situ dapat menentukan bagaimana karakteristik material di bawah tabah 2. Bisa menganalisis apakah dibawah tanah ada resapan ait yang dapat digunakan untuk kebutuhan sehari, sehingga tidak gagal dalam memilih tempat untuk membuat sumur 3. pentingnya bagi para kontaktor bangunan, untuk mengetahui keadaan tanah sehingga dalam pemasangan pondasi tidak salah perhitungan akibat tidak adanya data tekstur tanah Dian Permana Eksperimen Fisika II Bab 2 TINJAUAN PUSTAKA Metode geolistrik resistivitas adalah salah satu metode yang cukup banyak digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah karena resistivitas dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan airnya dimana bumi dianggap sebagai sebuah resistor. Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari jenis metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode ini dilakukan dengan menggunakan arus listrik searah yang diinjeksikan melalui dua buah elektroda arus ke dalam bumi, lalu mengamati potensial yang terbentuk melalui dua buah elektroda potensial yang berada di tempat lain. Karena efek usikan tersebut, maka arus akan menjalar melalui medium bumi dan menjalar ke arah radial. Besarnya arus radial tersebut dapat diukur dalam bentuk beda potensial pada suatu tempat tertentu di permukaan tanah, sehingga akan diperoleh informasi tahanan jenis batuan bawah permukaan (Hartantya, 2000). Besaran inilah yang menjadi target utama dalam survei geolistrik. Arus listrik dapat mengalir pada batuan mineral melalui 3 cara yaitu 1. Konduksi elektronik Konduksi elektronik merupakan aliran elektron bebas yang terdapat pada batuan maupun mineral. Karena pada batuan/ mineral ini terdapat banyak elektron bebas didalamnya sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan/ mineral oleh elektron bebas. 2. Elektrolitik Konduksi elektrolitik terjadi ketika pori pori batuan atau mineral yang terisi oleh fluida elektrolitik, dimana aliran muatan terjadi melalui aliran aliran ion elektrolit. Intinya adalah arus listrik dibawa oleh ion ion elektrolit. 3. Dielektrik Konduksi dielektrik terjadi bila batuan atau mineral berperan sebagai dielektrik ketika dialiri arus sehingga terjadi polarisasi pada batuan ataupun mineral tersebut. Konduktivitas listrik ( σ kebalikan dari resistivitas ) bergantung pada porositas batuan dan mobilitas dari air ( atau fluida lainnya ) untuk melewati ruang berpori ( bergantung pada sifat mobilitas ionik dan 5 6 konsentrasi larutan, viskositas ( η )temperatur , dan tekanan. Ada beberapa jenis potensial yang menyebabkan anomali self potensial. Tahanan jenis merupakan parameter penting untuk mengkarakterisasikan keadaan fisis bawah permukaan, yang diasoasiasikan dengan material dan kondisi bawah permukaan. Berdasarkan analisis distribusi tahanan jenis ini nantinya dapat diinterpretasikan keadaan bawah permukaan bumi tersebut. Gambar 2.1: Susunan elektroda konfigurasi wenner-schlumberger. Apabila ditinjau dengan Hukum Ohm, sebuah rangkaian sederhana yang terdiri dari sumber arus (batere) yang terhubung seri dengan sebuah tahanan, maka arus yang mengalir dalam kawat loop akan terhambat oleh keberadaan hambatan tersebut. Pada ujung-ujung hambatan dapat diukur beda potensialnya. Beda potensial besarnya dirumuskan: V = IR (2.1) dengan : V adalah beda potensial(V), I merupakan arus yang lewat(A), dan R m merupakan Hambatan (Ω). Apabila hambatan tersebut berbentuk balok dengan luas penampang A, panjang l, dan hambatan R, maka dikenal parameter baru yang disebut sebagai tahanan jenis sebagai: ρ= RA l (2.2) atau dalam bentuk lain dapat dituliskan ρ=K V l (2.3) Dimana K adalah faktor geometri yang tergantung oleh penempatan elektroda Dian Permana Eksperimen Fisika II 7 di permukaan dan ρ adalah resistivitas (tahanan jenis) ρ= 1 r1 + 1 r2 2Π + r13 + ... r1n (2.4) maka nilai resistivitas untuk metode Wenner-Schlumberger dapat dihitung dengan faktor geometrikesis ρ = Rn (n + 1)a ∆V I (2.5) Dalam bentuk lain dapat dituliskan : ρa = 2πa ∆V I (2.6) dengan ρa adalah tahanan jenis, a adalah geometri spasi elektroda, ∆V adalah beda potensial (Volt), I adalah arus listrik. Tabel 2.1: Nilai Resistivitas Material-material Bumi Material Air (Udara) Pyrite (Pirit) Quartz (Kwarsa) Calcite (Kalsit) Rock Salt (Garam Batu) Granite (Granit) Andesite (Andesit) Basalt (Basal) Limestoes (Gamping) Sandstone (Batu Pasir) Shales (Batu Tulis) Sand (Pasir) Clay (Lempung) Ground Water (Air Tanah) Sea Water (Air Asin) Magnetite (Magnetit) Dry Gravel (kerikil kering) Alluvium (Aluvium) Gravel (Kerikil) Dian Permana Resistivity (Ohm-Meter) 0.01-100 500-800000 11012-11013 30-11013 200-10000 1.7102-45104 200-100000 500-10000 200-8000 20-2000 1-1000 1-100 0.5-300 0.2 0.01-1000 600-10000 10-800 100-60 Eksperimen Fisika II Bab 3 METODA EKSPERIMEN 3.1 Waktu dan Tempat Waktu penelitian dilakukan pada tanggal 29 November 2013 bertempat di di jalan Soekarno Hatta kampus Universitas Islam Negeri Suanan Gunung Djati Bandung, dimulai pada jam 08:00 sampai jam 11:20 WIB. 3.2 Alat dan Bahan Adapun alat dan Bahan yang digunakan Dalam Eksperimen ini yaitu : 1. Catu daya (12 volt) 2. penguat tegangan/Inverting 3. Alat tulis (lengkap) 4. Laptop (1 buah) 5. kabel 4 warna(merah,kuning,hitam,Biru)(± 100 meter) 6. multimeter Digital (2 buah) 7. Elektroda (± 13 buah) 8. Software Res2dinv 9. Alat ukur panjang(meteran) 8 3.3. Prosedur percobaan 3.3 9 Prosedur percobaan Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian yaitu sebagai berikut : 1. Langkah pertama yang dilakukan adalah mengecek alat perlengkapan yang akan digunakan terlebih dahulu 2. Atur posisi tanah yang akan diukur, usahakan berada pada posisi yang luas dan sekitar 120 meter 3. Tentukan spasial antara bagian-bagian elektroda yang akan dipasang, yang digunakan adalah 10 meter sebanyak 120 meter 4. Tancapkan masing-masing elektroda pada tanah, kemudian pasang kabel pada tiap elektroda, seperti pada gambar 2.1 5. Pasang untuk variasi yang pertama yaitu sebesar 10 m antara M,N,A,B 6. Hidupkan inverting dan catat beda potensial dan arus yang didapat dari multimeter digital yang dgunakan, 7. Catat pada tabel. Ulangi langkah 5 tersebut dengan variasi spasial untuk 20 meter dan 30 meter pada setiap elektroda, catat data yang didapat pada tabel. Dian Permana Eksperimen Fisika II Bab 4 HASIL DAN ANALISIS 4.1 4.1.1 Hasil Data Yanag Didapat Dari Hasil Eksperimen n 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 A(m) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 20 40 60 0 30 M(m) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 20 40 60 80 30 60 N(m) 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 40 60 80 100 60 90 B (m) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 60 80 100 120 90 120 10 I(mA) arus 10.59 11.95 1.68 1.54 1.35 7.64 7.63 7.69 7.82 7.33 10.95 11.35 11.3 12.5 10.84 11.92 V (mV) 32.7 4.3 52.1 57.1 68.7 80.3 65.2 86.1 14.8 47.7 85.1 108.2 152.4 97.7 14.54 185.5 4.2. Analisis 4.1.2 11 Data Hasil Pengolahan Dari Hasil Eksperimen R (Ω) 3.087819 0.359833 31.0119 37.07792 50.88889 10.51047 8.545216 11.19636 1.892583 6.507503 7.771689 9.53304 13.48673 7.816 1.341328 15.56208 4.2 K 62.8 62.8 62.8 62.8 62.8 62.8 62.8 62.8 62.8 62.8 125.6 125.6 125.6 125.6 188.4 188.4 ρ 193.915 22.59749 1947.548 2328.494 3195.822 660.0576 536.6396 703.1313 118.8542 408.6712 976.1242 1197.35 1693.933 981.6896 252.7063 2931.896 datum 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 30 50 70 90 45 75 spasi (m) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 20 20 20 20 30 30 Analisis Sebelum menganalisis hasil penelitian lebih mendalam, mengenal tempat penelitian geolistrik metode wenner Gambar 4.1: Lokasi tempat penelitian dilakukan lokasi peneitian berada di samping jalan soekarno hatta, deket polda metro jaya kota bandung seperti pada gambar 4.1 warna hijau menunujukkan posisi penelelitian dilakukan Dian Permana Eksperimen Fisika II 4.2. Analisis 12 Setelah melakukan eksperimen dilapangan dan mengolah data secara matematis, maka data di olah oleh software Res2dv maka didapat : Gambar 4.2: Output Hasil Pengolahan Data Dari gambar dapat dianalisis bahwa data tersebut merupakan hasil dari 3 percobaan langsung dengan beda spasial dan data gambar pada baris ke 3 merupakan data yang lebih kompleks dimana angka di sebelah kiri menyatakan ketinggian dari tanah yang di ukur, dan warna yang berbeda merupakan literatur tanah yang ada di bawah permukaan,pengolahan data menggunakan software Res2dinv ver. 3.59.100g, dari gambar dapat dilihat bahwa dibawah permukaan tanah batuan mineral berbeda ini di tandai dengan berbedanya karakteristik material yang ada dibawah tanah sesuai dengan literatur yang didapat bahwa warna dominan yang yang didapat dari resistivitas ohm wana yang dominan dengan data kisaran 0.5 - 300 adalah air tanah dengan dominan warna biru dan 600-10000 mearupakan kerikil kering dan yang paling dalam warna kuning kecoklatan yaitu basal/kwarsa posisi tekstur tanahnya paling dalam, dan didapat nilai erot dari eksperimen yang kami lakukan yaitu 37,1 persen ini masih dalam koridor yang normal, namun dari hasil eksperimen ada beberapa catatan penting yang harus diperhatikan dalam proses praktikum Geolistrik ini yaitu : perhatikan komunikasi yang dilakukan karena pada praktikum ini tegangan yang Dian Permana Eksperimen Fisika II 4.2. Analisis 13 digunaka besar kisaran 4000 volt, perlu adanya komunikasi yang baik dari penempatan titik elektroda dan kabel yang dihubungkan jangan sampai tersetrum, penentuan lokasi yang dipilih sangat penting karena pada dasarnya eksperimen ini membutuhkan lapangan bertekstur tanah yang luas, praktikum tidak bisa dilakukan dengan 1 orang butuh konsistensi dari praktikan , kekompakan agar praktik bisa berjalan dengan baik, perhatikan posisi MNAB jangan sampai terbalik, penggunaan kabel yang digunakan juga sangat penting ini terbukti dengan kabel yang tidak rapi praktikan merasa terganggu dengan tidak rapinya kabel yang digunakan, beberapa kali kabel mengganggu penempatan posisi untuk dipasang ke elektroda. Dian Permana Eksperimen Fisika II Bab 5 PENUTUP 5.1 Kesimpulan Disimpulakan bahwa Geolistrik merupakan bagian dari cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang bagaimana suatu benda yang berada dalam tanah dengan nilai tahanan jenis tertentu, bisa dicari dengan menggunakan metode geolistrik resistivity konfigurasi wenner dengan ilmu dasar elekronika dari hukum ohm, pemanfaatan sifat tahanan jenis untuk mempelajari keadaan bawah permukaan bumi. Metode ini dilakukan dengan menggunakan arus listrik searah yang diinjeksikan melalui elektroda dengan arus masuk ke dalam tanah, dari hukum ohm tersebut dapat mengetahui resistivitas tanah di bawah permukaan dan yang paling dominan yaitu air tanah, ditandai dengna warna biri muda dan ini jelas sangat berdasar karena praktikum yang dilakukan berada di musim hujan sehingga pada hasil yang didapat warna biru muda merupakan warna yang dominan didapat pada eksperimen ini 14 DAFTAR PUSTAKA [1] Arif Ismul Hadi, Suhendra, Robinson Alpabet(2009). ”survei sebaran air tanah dengan metode geolistrik tahanan jenis konfigurasi wenner di desa banjar sari, kecamatan enggano, kabupaten bengkulu utara”. Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Bengkulu, Indonesia. Jurnal Gradien, Edisi Khusus - Januari 2009 : 22-26 (ISSN 0216-2393 [2] Ngesti mardianti basuki(2011).pemodelan arah aliran air tanah dengan konfigurasi schlumberger di daerah aliran sungai serayu. universitas jenderal soedirman fakultas sains dan teknik jurusan mipa program studi fisika purwokerto [3] fpanduwinata,arif. http://arifpanduwinata.blogspot.com/2012/06/metode- tahanan-jenis-geolistrik.html diakses tanggal 14 desember 2013 jam 17:00 wib [4] Sutarno, D. 1993. Metoda Magnetotellurik, Teori, dan Aplikasinya. J. Kontribusi Fisika. 4: 333-352 [5] Tipler, P.A. 1996. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jilid 2. Edisi Ketiga. Erlangga, Jakarta.(Terjemahan) 15