IDENTIFIKASI POLA ALIRAN SUNGAI BAWAH TANAH

DAERAH KARST DI DESA GEBANGHARJO KECAMATAN

PRACIMANTORO MENGGUNAKAN METODE RESISTIVITY

TOMOGRAPHY KONFIGURASI WENNER-SCHLUMBERGER

Disusun Oleh :

YUDI PURWANTO

M0213101

SKRIPSI

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Agustus, 2017

IDENTIFIKASI POLA ALIRAN SUNGAI BAWAH TANAH

DAERAH KARST DI DESA GEBANGHARJO KECAMATAN

PRACIMANTORO MENGGUNAKAN METODE RESISTIVITY

TOMOGRAPHY KONFIGURASI WENNER-SCHLUMBERGER

Disusun Oleh :

YUDI PURWANTO

M0213101

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

Persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Agustus, 2017

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

SKRIPSI

Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah Daerah Karst di Desa

Gebangharjo Kecamatan Pracimantoro Menggunakan Metode Resistivity

Tomography Konfigurasi Wenner-Schlumberger

Oleh:

Yudi Purwanto

M0213101

Telah disetujui oleh

Pembimbing I

Darsono S.Si., M.Si. Tanggal : ……………………

NIP 1970107271997021 001

Pembimbing II

Sorja Koesuma, S.Si., M.Si. Tanggal : ……………………

NIP 197208012000031001

iii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi dengan judul : Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah Daerah Karst

di Desa Gebangharjo Kecamatan Pracimantoro

Menggunakan Metode Resistivity Tomography Konfigurasi

Wenner-Schlumberger

Yang ditulis oleh

Nama : Yudi Purwanto

NIM : M0213101

Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada

Hari : Selasa

Tanggal : 2 Agustus 2017

Dewan Penguji :

1. Ketua Penguji

Budi Legowo, S.Si., M.Si.

NIP. 19730510 199903 1 002

…………………………

2. Sekretaris Penguji

Dr. Eng. Budi Purnama. S.Si., M.Si.

NIP. 19731109 200003 1 001

…………………………

3. Anggota Penguji I

Darsono, S.Si., M.Si.

NIP. 19700727 199702 1 001

…………………………

4. Anggota Penguji II

Sorja Koesuma, S.Si., M.Si.

NIP. 19720801 200003 1 001

…………………………

Disahkan pada Tanggal ………………………..

Oleh

Kepala Program Studi Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetehuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dr. Fahru Nurosyid, S.Si., M.Si.

NIP. 19721013 200003 1 002

iv

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Identifikasi Pola

Aliran Sungai Bawah Tanah Daerah Karst di Desa Gebangharjo Kecamatan

Pracimantoro Menggunakan Metode Resistivity Tomography Konfigurasi Wenner-

Schlumberger” adalah benar-benar hasil penelitian saya dan sepengetahuan saya

hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah di publikasikan atau ditulis

oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainya kecuali

telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi. Segala bentuk bantuan dari semua pihak

telah di tulis di bagian saya ucapkan terima kasih. Isi skripsi ini boleh di rujuk atau

difotocopy secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.

Surakarta 31 Juli 2017

Penulis

Yudi Purwanto

v

MOTTO

“…Dan sebaik-baik manusia adalah orang yang paling bermanfaat bagi

manusia.” (HR. Thabrani dan Daruquthni)

“Jika kalian berbuat baik, sesungguhnya kalian berbuat baik bagi diri kalian

sendiri” (QS. Al-Isra:7)

“Hidup adalah keberanian menghadapi tanda tanya” ( Soe Hok Gie)

Alam Telah Hidup Jutaan Tahun, Karena Itu Alam Akan Mengajarkan Lebih

Banyak Pengetahuan Daripada Orang-Orang Cerdas yang Anda Temui

vi

PERSEMBAHAN

Persembahkan karya ini untuk :

Bapak (Sumardi) dan Ibu (Sri Mulyani)

Adik (Diah Ayu Puspita Sari)

Keluarga Besar Garba Wira Bhuana MAPALA UNS

Rekan-Rekan Geofisika UNS

Teman-teman Fisika UNS 2013

vii

Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah Daerah Karst di Desa

Gebangharjo Kecamatan Pracimantoro Menggunakan Metode Resistivity

Tomography Konfigurasi Wenner-Schlumberger

Yudi Purwanto

M0213101

Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Penelitian ini dimaksud untuk mengidentifikasi pola aliran sungai bawah tanah di

Desa Gebangharjo, Pracimantoro. Jumlah data diambil sebanyak 4 lintasan dengan

panjang masing-masing 750 meter, jarak a = 50 meter, dan faktor pengali n = 1,

2, 3, 4, 5, 6. Instrument yang digunakan adalah resistivity OYO model 2119C

McOHM-EL. Data diolah menggunakan software Res2Dinv ver. 3.56.22 untuk

mendapatkan penampang resistivitas 2D dan software RockWork16 untuk

membuat pemodelan 3D. Hasilnya menunjukkan bahwa keberadaan lorong sungai

bawah tanah diduga terdeteksi di lintasan 2 pada titik 350 meter – 530 meter

kedalaman 65 meter – 110 meter, lintasan 3 pada titik 400 meter – 500 meter, dan

lintasan 4 pada titik 150 meter – 300 meter kedalaman 100 meter ke bawah dan

pada titik 450 meter – 500 meter kedalaman 125 meter ke bawah. Struktur lorong

sungai bawah tanah terbentuk dari batugamping konglomerat yang menjadi lapisan

penudung. Pola aliran sungai bawah tanah diduga mengalir menuju selatan karena

lorong pada lintasan 3 dan lintasan 4 diperoleh lebih rendah dari lintasan 2.

Kata kunci : sungai bawah tanah, lapisan penudung, lorong, resistivitas

viii

Identification of Karst Underground River System in Gebangharjo Village,

Pracimantoro by Using Wenner-Schlumberger’s Configuration in Resistivity

Tomography Method

Yudi Purwanto

M0213101

Physics Department, Faculty of Mathematics and Science

Universitas Sebelas Maret

ABSTRACT

This research is intended to identify of karst underground river system in

Gebangharjo Village, Pracimantoro. It is conducted using 4 data with 750 meters in

length with each length a = 50 meters and n=1, 2, 3, 4, 5, 6. Resistivity meter OYO

2119C McOHM-EL model is used as the instrument. Furthermore, the data is

processed with two softwares; Res2Dinv ver. 3.56.22 to get 2D resistivity section

and RockWork16 to make 3D model of the site. After the process, it is found that

the underground river is located in the line 2 on point of 350 meter – 530 meter with

the depth of 65 meter – 110 meter, in line 3 on the point of 400 meter – 500 meter,

and line 4 on the point of 150 meter – 300 meter with the depth of 100 meter and

lower, and on the point of 450 meter – 500 meter with the depth of 125 meter and

lower. Hollow carbonate rocks are structured as the caprock of the underground

river. Moreover, It is expected that the underground river is flowing to the South

because of the chamber in third and fourth line are lower than second line.

Keywords: underground river, caprock, chamber, resistivity

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan penelitian dalam bentuk skripsi ini.

Skripsi berjudul “IDENTIFIKASI POLA ALIRAN SUNGAI BAWAH TANAH

DAERAH KARST DI DESA GEBANGHARJO KECAMATAN

PRACIMANTORO MENGGUNAKAN METODE RESISTIVITY

TOMOGRAPHY KONFIGURASI WENNER-SCHLUMBERGER” disusun untuk

memenuhi syarat menyelesaian studi sarjana Fisika di Universitas Sebelas Maret.

Penulisan skripsi ini dapat terselesaikan berkat bantuan dan dukungan dari

banyak pihak yang berperan dalam prosesnya. Atas selesainya skripsi ini penulis

menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Bapak (Sumardi), Ibu (Sri Mulyani), dan adik (Diah Ayu Puspita Sari)

yang selalu memberi dukungan, semangat, dan doa.

2. Bapak Dr. Fahru Nurosyid S.Si., M.Si. selaku Kepala Program Studi Fisika

FMIPA UNS

3. Bapak Budi Legowo S.Si., M.Si. selaku Pembimbing Akademik (PA) yang

telah membimbing dan memberi arahan untuk menyelesaikan studi ini.

4. Bapak Darsono, S.Si., M.Si., dan Bapak Sorja Koesuma, S.Si., M.Si. selaku

pembimbing I dan II yang telah memberi arahan, masukan, dan motivasi

selama proses penyusunan skripsi ini.

5. Bapak Ibu dosen beserta Staff di Program studi Fisika FMIPA UNS.

6. Teguh, Luluk, Andhika, Annashr, Diaz, Anton, Berli, Nug beserta keluarga,

Lintang, Brenda, dan Chiran yang telah membantu dan melancarkan proses

pengambilan data di Pracimantoro.

7. Rekan-rekan laboratorium Geofisika UNS (Fachrul, Luluk, Annashr,

Andhika, Diaz, Chiran, Digdyo, Sinta, Fahri, dan Lela) terimakasih sudah

bertukar pikiran berbagi ilmu dan saling membantu.

8. Nenek besarta semua sanak saudara yang berada di Solo dan sekitarnya

yang selalu memberi dukungan dan bantuan selama mengikuti proses

perkuliahan di UNS.

x

9. Saudara-saudari keluarga besar Garba Wira Bhuana MAPALA UNS.

10. Teman-teman seperjuangan Fisika UNS 2013

11. Semua pihak yang berperan dan mungkin tidak sempat disebutkan satu-

persatu.

Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini tidak lepas dari kekurangan dan

kesalahan. Oleh karena itu, penulis menerima saran dan kritik yang membangun

terkait tugas akhir penelitian ini. Semoga skripsi ini dapat memberi manfaat untuk

semua pihak yang membutuhkan.

Surakarta, 31 Juli 2017

Yudi Purwanto

xi

PUBLIKASI

Sebagian dari skripsi yang berjudul “Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah

Daerah Karst di Desa Gebangharjo Kecamatan Pracimantoro Menggunakan

Metode Resistivity Tomography Konfigurasi Wenner-Schlumberger” telah

disubmit di Indonesian Journal of

Applied Physics (IJAP) Universitas Sebelas Maret, Surakarta tanggal 30 Juli 2017.

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ iii

HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................ iv

HALAMAN MOTTO ......................................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................ vi

HALAMAN ABSTRAK ................................................................................... vii

HALAMAN ABSTRACT ................................................................................ viii

KATA PENGANTAR ........................................................................................ ix

HALAMAN PUBLIKASI .................................................................................. xi

DAFTAR ISI ...................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiv

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xvi

DAFTAR SIMBOL ......................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Masalah .................................................................. 1

1.2. Batasan Masalah.............................................................................. 3

1.3. Perumusan Masalah ........................................................................ 3

1.4. Tujuan ............................................................................................. 3

1.5. Manfaat ........................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 4

2.1. Geomorfologi Karst ........................................................................ 4

2.2. Akuifer Karst ................................................................................... 6

2.3. Metode Geolistrik............................................................................ 8

2.4. Metode Resistivitas ......................................................................... 9

2.5. Hukum Ohm Kerapatan Arus........................................................ 10

2.6. Aliran Listrik Dalam Bumi ........................................................... 11

2.7. Aliran Listrik Elektroda Arus Tunggal ......................................... 13

xiii

2.8. Beda Potensial Pada Susunan 4 Elektroda .................................... 14

2.9. Resistivitas Semu .......................................................................... 15

2.10. Konfigurasi Wenner-Schlumberger .............................................. 16

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 19

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................... 19

3.2. Alat dan Bahan .............................................................................. 20

3.3. Prosedur Penelitian........................................................................ 21

3.3.1. Survei Awal ........................................................................... 22

3.3.2. Pengambilan data ................................................................... 22

3.3.3. Pengolahan data 2D ............................................................... 23

3.3.4. Pengolahan 3D ....................................................................... 24

3.3.5. Analisa ................................................................................... 25

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................................. 26

4.1. Intepretasi Tomografi 2D .............................................................. 26

4.1.1. Lintasan 1 ............................................................................... 29

4.1.2. Lintasan 2 ............................................................................... 31

4.1.3. Lintasan 3 ............................................................................... 33

4.1.4. Lintasan 4 ............................................................................... 35

4.2. Analisis Aliran Sungai Bawah Tanah ........................................... 37

BAB V PENUTUP ............................................................................................. 40

5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 40

5.2. Saran ................................................................................................... 40

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 41

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Struktur hidrologrifis karst ................................................................ 5

Gambar 2. 2. Skema Pelarutan Batuan Karst .......................................................... 5

Gambar 2. 3. Sistem aliran diffuse .......................................................................... 6

Gambar 2. 4. Sistem aliran conduit ......................................................................... 6

Gambar 2. 5. Prinsip Akuisisi Geolistrik Dengan Susunan 4 Elektroda ................. 8

Gambar 2. 6. Arus I yang Dialirkan pada Material Homogen dengan Luas

Penampang A dan Panjang L, Dengan Beda Potensial Ujung

Permukaannya ∆V .......................................................................... 10

Gambar 2. 7. Arus I Elektroda Tunggal yang Dialirkan Pada Medium Homogen

......................................................................................................... 11

Gambar 2. 8. Susunan 4 Elektroda dalam Akuisisi Resistivitas ........................... 14

Gambar 2. 9. Konfigurasi Wenner-Schlumberger ................................................ 17

Gambar 2. 10. Peta Geologi Kecamatan Pracimantoro......................................... 18

Gambar 3. 1. Peta Lokasi Penelitian ..................................................................... 19

Gambar 3. 2. Seperangkat Resistivitymeter ......................................................... 20

Gambar 3. 3. Diagram Alir Penelitian .................................................................. 21

Gambar 3. 4. Susunan Lintasan Pengambilan Data .............................................. 22

Gambar 3. 5. Konfigurasi Wenner-Schlumberger dalam Penelitian..................... 23

Gambar 3. 6. Input Data Resistivitas Semu .......................................................... 24

Gambar 3. 7. Input RockWork16 .......................................................................... 25

Gambar 4. 1. Hasil Inversi Data Lintasan 1 .......................................................... 29

Gambar 4. 2. Hasil Inversi Data Lintasan 2 .......................................................... 31

Gambar 4. 3. Hasil Inversi Data Lintasan 3 .......................................................... 33

Gambar 4. 4. Hasil Inversi Data Lintasan 4 .......................................................... 35

Gambar 4. 5. Dugaan Pola Aliran Sungai Bawah Tanah (garis putih), letak luweng

(lingkaran merah) ............................................................................. 38

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1. Klasifikasi Hidrologi Pada Akuifer Karbonat ....................................... 7

Tabel 2. 2. Resistivitas Material .............................................................................. 9

Tabel 4. 1. Resistivitas Material ............................................................................ 27

Tabel 4. 2. Intepretasi Resistivitas ........................................................................ 28

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A Data Penelitian ......................................................................... 44

LAMPIRAN B Dokumentasi Pengambilan Data .............................................. 56

LAMPIRAN C Instrumentasi Alat Resistivitymeter OYO ............................... 60

xvii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

𝑅 Resistansi Ω

𝜌 Resistivitas material Ω.m

𝐿 Panjang m

Luasan permukaan setengah bola m2

𝑉 Potensial mV

𝐼 Arus m.A

𝐽 Rapat arus A/m2

𝐸 Medan listrik V/m

𝜎 Induktivitas material Ω-1

Koordinat r

∇ Nabla

𝑟 Jari-jari m

𝑉(𝑟) Potensial untuk variable r mV

𝐶 Konstanta

𝐴 Konstanta

𝜋 Konstanta phi

𝑟1 Jarak elektroda C1 – P1 m

𝑟2 Jarak elektroda P1 – C2 m

𝑟3 Jarak elektroda C1 – P2 m

𝑟4 Jarak elektroda P2 – C2 m

𝑉𝑃1 Potensial elektroda P1 mV

𝑉𝑃2 Potensial elektroda P2 mVolt

∆𝑉 Beda potensial elektroda P1 dan P2 mVolt

𝜌𝑎 Resistivitas semu material Ω.m

𝐾 Faktor geometri

𝑛 Faktor pengali

𝑎 Jarak elektroda terdekat m