Minggu, 03 Desember 2017

DASAR-DASAR PEMODELAN AIR TANAH

4 Desember 2017, 01:31 am

DASAR-DASAR PEMODELAN AIR TANAH
Januari 2011.
1 author:
Husam Baalousha
Qatar Environment and Energy Research in…
36 publikasi 282 kutipan



DASAR-DASAR PEMODELAN AIR TANAH
Husam Baalousha
Hawke’s Bay Reginal Council, Private Bag 6006, Napier, New Zealand

Abstrak
Pemodelan air tanah adalah alat yang efisien untuk pengelolaan air tanah dan perbaikan. Pemodelan sebagai penyederhanaan dari kenampakan yang ada menjadi suatu fenomena  investigasi tertentu atau untuk memprediksi keadaan di masa yang akan datang.
            Meskipun hal tersebut efisien, pemodelan bisa menjadi sesuatu yang sangat rumit dan bisa terjadi kesalahan jika tidak tepat melakukan Rancangan dan interpretasi. bagaimanapun tipe pemodelan yang digunakan, hal tersebut harus serupa dengan urutan-urutan pemodelan yang ada. Untuk membantu pemilihan model yang tepat, tujuan dari pemodelan harus jelas dan teridentifikasi baik.
            Jika konsep pemodelan tidak tepat dalam perancangan, semua proses pemodelan akan menjadi tidak berguna dari waktu dan upaya. Untuk membuat konsep pemodelan yang tepat, data hidrogeologi haruslah cukup dan dapat dipercaya. Pengujian dan verifikasi adalah tahap akhir pada pemodelan sebelum penulisan laporan akhir.
            Pada bagian ini mendiskusikan tahapan metodologi pemodelan air tanah dengan penjelasan dari tiap tahap. Berisi penjelasan tingkat dari perbedaan tipe pemodelan dan perbedaan tipe solusi. Dengan tambahan, kesulitan khusus dan kesalahan yang biasa terjadi pada pemodelan telah selesai didiskusikan.

1.0  Pengenalan
Pemodelan air tanah adalah cara untuk mewakili sistem dari pembentukan lain untuk mencari tahu persepsi dari sistem pada kondisi tertentu, atau untuk memprediksi keadaan di masa yang akan datang.
Pemodelan air tanah adalah alat yang mampu untuk pengelolaan sumber air, sebagai keberlangsungan dan pemulihan air tanah. Pembuatan keputusan menggunakan pemodelan untuk memprediksi keadaan sistem air tanah sebelum melakukan pelaksanaan suatu proyek atau untuk melaksanakan skema pemulihan.  Dengan jelasnya, hal tersebut adalah sesuatu yang sederhana dan perbandingan untuk solusi yang murah untuk mendirikan suatu proyek yang nyata.
Berdasarkan penjelasan, pemodelan penyederhanaan yang nyata, dan karena itulah kekurangannya. Ahli statistik yang terkenal George Box bersikeras, “semua pemodelan adalah salah, tapi beberapa dari itu sangat berguna” (Box dan Draper 1987). Kemampuan dari pengaplikasian pemodelan apa saja dan pemakaiannya tergantung pada tujuan dari pemodelan tersebut. Meskipun memiliki kekurangan, pemodelan sangat berguna bagi hidrogeologi. Itu merupakan suatu tantangan bagi para pembuat pemodelan untuk mewakili permasalahan yang nyata sehingga disederhanakan tanpa mencurigakan ketepatan atau membuat suatu asumsi yang tidak benar. Para pembuat pemodelan mencoba untuk mendapatkan perwakilan baik dari kenyataan dengan mengumpulkan banyak data yang memungkinkan dan memuat pemodelan dengan data baru. Pemodelan air tanah bisa diklasifikasikan menjadi 3 kategori: fisik, analog, atau matematis. Solusi dari pemodelan secara matematis bisa salah satu dari analitik atau numeric.
Metode analitik tidak memerlukan banyak data, tapi pengaplikasiannya sangat terbatas untuk masalah yang sederhana. Solusi numerik bisa mengatasi permasalahan yang rumit dari solusi analitik. Dengan pengembangan yang cepat dari pengolahan computer dengan tingkat kecepatannya, pemodelan numerik menjadi lebih efektif dan mudah untuk digunakan.
Kebanyakan umum menggunakan tindakan pendekatan dari pemodelan numerik yaitu metode “batas perbedaan” dan metode “batas unsur”. Setiap metode memiliki keuntungan dan keterbatasan. Tergantung pada objek permasalahan dan tujuan dari pemodelan. Sesuai dengan pendekatan pemodelan yang sesuai. Metode batas perbedaan dapat menghasilkan hasil yang berbeda untuk metode batas unsur permasalahan objek tersebut rumit. Pendekatan pemodelan tidak hanya berdasarkan faktor yang dapat mempengaruhi hasil pemodelan. Faktor lain seperti batas kondisi, kondisi awal, waktu dan batas yang cukup, dan kualitas data yang mempengaruhi hasil.

2.0  Model Pendekatan
Pemodelan air tanah bisa sangat sederhana, seperti satu ukuran pemodelan dari penyebarannya (Disthoorn, 1985), atau arus yang mempengaruhi pemodelan tiga dimensi. Hal tersebut selalu disarankan utnuk memulai pemodelan yang sederhana, selama konsep pemodelan telah mencapai tujuan dari pemodelan, dan kompleksitas pemodelan bisa meningkat ( Hill, 2006). Tanpa memperhatika kompleksitas pemodelan yang digunakan, pengembangan pemodelan tersebut adalah sama.
Tahap metodologi dari pemodelan air tanah dapat dilihat pada gambar 1. Tahap pertama pada pemodelan adalah identifikasi dari tujuan pemodelan. Data yang terpilih dan pengolahan adalah pemecahan masalah dari proses pemodelan. Hal yang banyak diperlukan dan tahap mendasar dari pemodelan, bagaimanapun konsep proses dari pemodelan. Pengujian, verifikasi dan kepekaan dari analisis dapat dihubungkan setelah menyelesaikan pemodelan dan tahap pertama menjalankan. Bagian berikut menjelaskan tentang perincian setiap tahap pada pemodelan air tanah.


Gambar 1. Tahapan metodologi pemodelan air tanah


1.1        Tujuan Pemodelan
Pemodelan air tanah biasanya menggunakan dukungan keputusan pengelolaan mengenai kuantitas atau kualitas air tanah. Bergantung pada tujuan pemodelan, tingkat model, pendekatan dan tipe model yang mungkin berbeda.
Pemodelan air tanah bisa dapat diinterpretasi, prediksi atau secara umum. Model interpretasi digunakan untuk penelitian pada kasus tertentu dan untuk menganalisa aliran air tanah atau transportasi. Model prediksi digunakan untuk mengetahui perubahan asal air tanah atau solusinya pada masa yang akan datang. Model secara umum digunakan untuk menganalisis perbedaan kejadian dari sumber pengelolaan air atau skema remediasi.
Tujuan dari pemodelan air tanah dapat dilihat sebagai berikut:
·         Memprediksi aliran air tanah dan asal air tanah yang bersifat sementara dan dalam suatu ruang lingkup.
·         Menyelidiki efek dari pemisahan air tanah secara baik aliran yang rezim dan memprediksikan hasil dari kemungkinan kesalahan.
·         Menyelidiki efek yang berdampak pada aktifitas manusia pada kualitas air tanah.
·         Menganalisis perbedaan pengelolaan kejadian pada sistem air tanah, secara kuantitas dan kualitas.

Berdasarkan tujuan dari penelitian dan hasil pada masa yang akan datang, seleksi dari pendekatan model dan data yang dibutuhkan bisa membuat kesesuaian pada daerah yang menjadi tujuan penelitian. Contoh, jika tujuannya adalah penaksiran aliran air tanah secara regional, maka secara tidak langsung hasilnya akan sesuai, tapi jika daerah penelitian lebih kecil dari model yang telah ditentukan dengan data-data densitas yang tinngi maka perlu digunakan.

2.0  Model Konseptual
Model konseptual adalah penjelasan representative dari sistem air tanah yang menggabungkan suatu interpretasi dari kondisi geologi dan hidrogeologi. Informasi tentang keseimbangan air juga termasuk pada model konseptual. Hal tersebut sangat penting pada bagian pemodelan air tanah dan tahap selanjutnya pada pemodelan setelah tujan identifikasi.
Pembangunan model konseptual memerlukan informasi baik tentang geologi, hidrologi, batas kondisi, dan parameter-parameter hidrolik. Model konseptual yang baik haruslah mempunyai pernyataan penjelasan dengan cara sederhana yang mempunyai tujuan pemodelan memuaskan dan kebutuhan-kebutuhan pengelolaan (Bear dan Verruijit, 1987).

2.1        Batas Hasil Permasalahan
Pemodelan matematik yang semuanya berdasarkan dari prinsip keseimbangan air. Persamaan umum dari bentuk 3 dimensi air tanah pada isotropic:



                                                                                                         Persamaan (1)

Dimana merupakan asal dari air tanah. Persamaan ini juga disebut sebagai persamaan Laplace dan mempunyai banyak aplikasi fisika dan hidromekanik. Penyelesaian persamaan (1) memerlukan pengetahuan dari batas kondisi untuk mendapatkan solusi yang unik. Karena itu, persamaan (1) disebut juga sebagai batas hasil permasalahan. Jadi batas kondisi menggambarkan wilayah yang mempunyai hasil batas permasalahan yang sesuai.

1.1        Batas Kondisi
Pengidentifikasian batas kondisi adalah tahap pertama pada model konseptualisme. Penyelesaian persamaan aliran air tanah memerlukan identifikasi dari batas kondisi yang menghasilkan solusi unik. Identifikasi yang salah dari batas kondisi dapat mempengaruhi solusi dan memungkian menghasilkan hasil yang salah.
Pada permasalahan air tanah, batas kondisi tidak hanya mengacu pada batas matematis, tapi juga dapat mewakili sumber-sumber dan wadah dalam sistem (Reilly dan Harbaugh 2004). Seleksi dari batas kondisi merupakan kondisi kritis pada pengembangan pada ketepatan model (Franke dkk 1987).
Hal tersebut lebih baik menggunakan batas fisik yang memungkinkan sebagai batas model karena bisa menjadi siap diidentifikasi dan konseptualisme. Dapat digunakan ketika mengidentifikasi batas awalnya. Contoh, air tanah membagi batas hidrolik dan bisa beralih posisi sebagia perubahan kondisi di lapangan.
3.2.1        Contoh dari perbedaan batasan
Reilly (2001) telah meninjau perbedaan tipe dari kenampakan fisik dan perwakilan dari batas-batas matematik. Gambar 3 memperlihatkan tipe-tipe batasan. Perbedaan batasan dijelaskan secara singkat sebagai berikut:
Batas awal konstan: hal ini merupakan kasus khusus mengenai batas awal spesifikasi yang mana terjadi dibagian batas permukaan dari suatu akuifer bertepatan dengan permukaan yang pada dasarnya mempunyai awal konstan (Frenke dkk 1987). Batas awal constant menganggap bahwa awal tersebut merupakan waktu lebih konstan. Garis ABC dan EFG pada gambar 2 merupakan batas awal konstan, yang di mana merupakan bagian terjadinya akuifer di bawah reservoir.
Batas awal spesifikasi: hal ini merupakan pembentukan umum dari batas awal konstan. Hal ini terjadi ketika awal menjadi spesifik sebagai kegunaan dari waktu dan lokasi. Sungai dan aliran, di mana merupakan hubungan hidrolik dengan akuifer, contohnya yaitu batas awal spesifikasi.
Tidak pada batas: hal ini merupakan kasus khusus mengenai spesifikasi batas aliran. Hal tersebut terjadi pada garis normal arah aliran. Kasus ini umumnya terjadi ketika terdapat media impermeabel. Garis HI pada gambar 2 mewakili tidak adanya batas aliran. Pembagian air bisa digunakan sebagai tidak adanya batas aliran tetapi harus mempunyai peringatan, sebagai pembagian posisi air yang mungkin berpindah seiring berjalannya waktu sebagai hasil dari tekanan pada akuifer.
Batas spesifikasi aliran: pada umumnya kasus ini merupakan tidak adanya batas aliran. Hal ini terjadi ketika batas aliran lainnya menjadi spesifik sejalan dengan waktu dan lokasi. Contoh dari batas spesifikasi aliran adalah penambahan sebagian air pada aliran lainnyangan antar akuifer. Garis CD pada gambar 2 merupaka batas spesifikasi aliran.
Awal ketergantunan batas spesifikasi aliran: hal ini terjadi ketika batas aliran lain bergantung pada awal pendekatan batas tesebut. Setengah awal terbentuknya akuifer, di mana awal air bergantung pada alur aliran dari perlapisan setengah terbentuknya, hal tersebut merupakan tipe-tipe batas. Dapat dilihat dari garis ABC dan EFG pada gambar 2.
Batas permukaan bebas: air dan air yang mengandung kadar garam yang berada di antara akuifer dekat pantai adalah contoh dari batas permukaan bebas. Garis CD pada gambar 2 merupakan contoh dari batas permukaan bebas. Tekanan awal pada batas permukaan bebas selalu nol dan total awal sama dengan ketinggian awal.
Batas kenampakan rembesan: hal ini terjadi pada batas antara aliran jenuh dan lingkungan. Kenampakan rembesan dapat dilihat pada garis DE gambar 2.
Gambar 2. Perbedaan tipe-tipe batas.

1.0  Tipe-tipe Pemodelan
Terdapat beberapa tipe pemodelan untuk simulasi perpindahan air tanah dan proses transportasinya. Pada umumnya, pemodelan dapat diklasifikasikan menjadi 3 kategori: pemodelan fisik, analog dan matematik. Tipe terakhir dapat diklasifikan lebih lanjut bergantung pada tipe solusi.
1.1  Pemodelan Fisik
Pemodelan fisik bergantung pada pembuatan pemodelan di laboratorium untuk penelitian spesifik permasalaha dari aliran air tanah atau yang melalui proses transportasi. Pemodelan ini dapat mendemonstrasikan fenomena hidrogeologi seperi diagram atau yang berhubungan dengan aliran. Tambahan untuk aliran, perpindahan akibat sesuatu bisa melalui pemodelan investigasi fisik. Meskipun hal tersebut berguna dan mudah untuk dilakukan, pemodelan fisik tidak dapat menangani permasalahan yang rumit.
1.2  Pemodelan Analog
Pemodelan analog yang biasa digunakan adalah aliran dari kelistrikan. Analog kelistrikan berdasarkan hal serupa antara hukum Ohm pada aliran arus listrik dan hukum Darcy pada perpindahan air tanah. Perpindahan arus listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah, jadi seperti itulah air tanah, yang di mana perpindahannya dari titik tinggi ke titik rendah.
Pemodelan analogi sederhana lebih mudah digunakan untuk suatu penelitian perpindahan air tanah. Untuk informasi lebih lengkap tentang pemodelan analog bisa dilihat pada jurnal (Verrujit, 1970, Anderson dan Woessner, 1992, Strack 1989; Fetter 2001).
1.3  Pemodelan Matematik
Pemodelan matematik daapat berdasarkan pada konseptualisme pada sistem air tanah melalui persamaan. Persamaan rumus berdasarkan pada batas kondisi, kondisi awal, dan material fisik pada akuifer. Pemodelan matematik membuatnya lebih mudah dan memanipulasi dengan cepat kompleks pemodelan.
Sekali model matematik digunakan, persamaan hasil bisa menjadi salah satu pemecahan analitik, jika model sederhana atau numerik.
2.0  Tipe-Tipe Model Solusi
Dapat dilihat pembahasan dibagian pendahuluan, pemodelan matematik dapat menjadi salah satu pemecahan masalah secara analitik ataupun numerik. Beberapa tindakan yang menggabungkan antara solusi analitik dan numerik.
2.1  Solusi Analitik
Solusi analitik telah digunakan untuk penyederhanaan masalah air tanah dan proses yang tertransportasi. Kelebihan dari solusi analitik adalah penggunaan pengaplikasiannya yang mudah dan hasil selanjutnya serta hasilnya yang sesuai untuk penyederhanaan masalah.
2.2  Solusi Numerik
Pemdelan numerik melibatkan solusi numeritik dari kumpulan persamaan aljabar yang mempunyai nilai awal berlainan pada pemilihan awal (gambar 3). Kebanyakan menggunakan metode numerik untuk metode batas perbedaan dan batas unsur. Metode lain yang telah dikembangkan, seperti metode batas unsur.


Gambar 3. Analisis terhadap solusi numerik untuk 1-D permasalahan aliran air tanah

5.2.1        Metode Batas Perbedaan
Metode ini diaplikasikan pertama kali pada rekayasa ilmu petroleum dan pada ilmu lapangan lainnya. Metode batas perbedaan bergantung pada estimasi dari kegunaan diagram oleh batas perbedaan (gambar 4).

                                                                                   Persamaan (2)


        Gambar 4. Perkiraan batas perbedaan

Persamaan untuk sementara, heteroogen, dan kondisi non-isotropik:

                                                                                                       Persamaan (3)

Untuk secara lebih sederhana, pertimbangan dari kasus persamaan (3) dan penyelesaian masalah untuk digunakan sebagai metode batas perbedaan. Dihasilkan


Persamaan (4)
5.2.1        Metode Batas Unsur
Terdapat perbedaan pendekatan untuk metode batas unsur yaitu: fungsi dasar, prinsip variasi, metode Galerkin, dan berat residu. Penjelasan lengkap dari tiap metode dapat dilihat pada (Pinder dan Gray 1970).
     
7.0  Model Kalibrasi
Proses dari metode kalibrasi mengacu pada penyesuaian hasil model pada pengukuran di lapangan.  Pada pemodelan aliran air tanah, hasil dari titik awal air tanah adalah bersifat sementara untuk perhitungan tiap titik. Proses ini memerlukan perubahan parameter-parameter model untuk untuk mencapai perhitungan yang tepat. Proses kalibrasi merupakan bagian penting untuk membuat prediksi model yang juga digunakan sebagai peemodelan terbalik.

8.0  Model Verifikasi Dan Validasi
Model verifikasi dan validasi merupakan tahap selanjutnya setelah model kalibrasi. Tujuan dari model kalibrasi adalah untuk mengecek apabila model kalibrasi bekerja dengan baik karena pemodelan merupakan satu-satunya perkiraan yang nyata.

9.0  Analisis Kepekaan
Analisis kepekaan merupakan bagian penting untuk kalibrasi, optimisasi, resiko penafsiran dan koleksi data. Secara regional pemodelan air tanah, terdapat banyak angka yang menggunakan paramater tidak menentu.
Parameter-parameter dengan tingkat pengaruh yang tinggi pada hasil model mendapatkan lebih banyak penggunaan pada proses kalibrasi dan koleksi data. Dengan tambahan, rancangan ada lokasi pengambilan sampel, dan analisis kepekaan dapat digunakan untuk penyelesaian masalah optimisasi.


10.0    Analisis Tidak Menentu
Pemodelan air tanah yang tidak menentu adalah suatu hal yang tidak dapat dielakkan untuk alasannya pada suatu angka. Salah satu sumber dari tidak ketentuan tersebut adalah heterogenesis akuifer.
Terdapat beberapa pendekatan untuk menggabungkan ketidaktentuan pada pemodelan air tanah. Beberapa modifikasi telah selesai dilakukan pada pemodelan secara acak untuk membuatnya lebih meyakinkan, dengan menurunkan perhitungan dan kebutuhan waktu.

11.0    Kemungkinan Kesalahan pada Pemodelan
Kesalahan yang sering terjadi pada suatu pemodelan adalah konseptualisme. Jika model konsep tidak tepat, hasil pemodelan tidak akan tepat pula tanpa memperhatikan akurasi data dan pendekatan pemodelan. Model matematik yang baik tidak akan mendapatkan kembali suatu konsep model yang salah (Zheng dan Bennet 2002).



Referensi:
Anderson, M. and Woessner, W. (1992) Applied groundwater modeling. Elsevier. 381p.
Baalousha, H. (2007) Application of Automatic Differentiation in Groundwater Sensitivity
Analysis. In Oxley, L. and Kulasiri, D. (eds) MODSIM 2007 International Congress on
Modelling and Simulation. Modelling and Simulation Society of Australia and New
Zealand, December 2007, pp. 2728-2733. ISBN : 978-0-9758400-4-7.
Baalousha, H and Köngeter, J. (2006) Stochastic modelling and risk analysis of groundwater
pollution using FORM coupled with automatic differentiation. Advances in Water
Resources,. 29(12): 1815-1832
Bear, J. (1979) Hydraulics of Groundwater. McGraw-Hill, New York.. 567p.
Bear, J. and Verruijt, A. (1987) Modeling Groundwater Flow and Pollution. Springer, 432p.
Box, G. and Draper, N. (1987) Empirical Model-Building and Response Surfaces, 669p.,
Wiley.
Cirpka, O. 1999 Numerical methods of groundwater flow and transport. Technical report.
Stanford University, Department of Civil and Environmental Engineering.
Doherty, J., Brebber, L. and Whyte, P. (1994) PEST - Model-independent parameter
estimation. User’s manual. Watermark Computing. Australia
Fetter, C.W. (2001) Applied Hydrogeology. Prentice Hall. 4th ed.
Franke, O.L., Reilly, T.E. and Bennett, G.D., (1987) Definition of boundary and initial
conditions in the analysis of saturated ground-water flow systems – An introduction:
Techniques of Water-Resources Investigations of the United States Geological Survey,
Book 3, Chapter B5, 15 p
Harbaugh, A. and McDonald, M. (1996) User's documentation for MODFLOW-96, an update
to the U.S. Geological Survey modular finite-difference ground-water flow model: U.S.
Geological Survey Open-File Report 96-485, 56 p.
Hill, Mary. (2006) The practical use of simplicity in developing groundwater models. Ground
water Journal, 44(6): 775-781.
Kunstmanna, H. and Kastensb, M. (2006) Direct propagation of probability density functions
in hydrological equations. Journal of Hydrology , 325(1-4): 82-95
Lin, Hsin-Chi J. , Richards, David R. ; Yeh, Gour-Tsyh , Cheng, Jing-Ru and Cheng, Hwai-
Ping (1997) FEMWATER: A Three-Dimensional Finite Element Computer Model for
Simulating Density-Dependent Flow and Transport in Variably Saturated Media. Army
Engineer Waterways experiment station vicksburg ms coastal hydraulics lab.
Liou, T. and Der Yeh, H. (1997) Conditional expectation for evaluation of risk groundwater
flow and solute transport: one-dimensional analysis. Journal of Hydrology, 199(3-4):
378-402
Olsthoorn, T. (1985) the power of the electronic worksheet- modelling without special
programs. Ground Water Journal, 23: 381-390
Oreskes, N., Shrader-Frechette, K. and Belitz, K. (1994) Verification, Validation, and
Confirmation of Numerical Models in the Earth Sciences. Science, 263(5147): 641-646.
Pinder, G. and Gray, W. (1970) Finite element simulation in surface and subsurface
hydrology. Academic Press Inc. 295p.
Poeter, EP. and Hill, MC. (1998) Documentation of UCODE, a computer code for universal
inverse modeling, U.S. Geological Survey, Water-Resources Investigations Report 98-
4080
Reddy, J. (2006) An Introduction to the finite element method. McGraw-Hill.912p.
Reilly, T. (2001) System and Boundary conceptualization in ground-water flow simulation.
Techniques of water resources investigations of the U.S. Geological Survey. Book 3,
Applications of Hydraulics. Chapter B8. Department of Interior,. U.S. Geological Survey.
Reilly, T. and Harbaugh, A. (2004) Guidelines for evaluating Ground-Water flow. Scientific
Investigations Report 2004-5038. U.S. Department of Interior,. U.S. Geological Survey.
Strack, ODL. (1989) Groundwater Mechanics. National Water Well Association, Dublin,
Ohio. 732p
Theis, CV. (1941) The effect of a well on the flow of a nearby stream. American Geophysical
Union Transactions 22 (3): 734-738
Torak, L.J. (1993) A MODular Finite-Element model (MODFE) for areal and axisymmetric
ground-water-flow problems, part 1--model description and user's manual: U.S.
Geological Survey Techniques of Water-Resources Investigations, book 6, chap. A3.
Toth, J. (1962) A theory of groundwater motion in small drainage basins in central Alberta:
Journal of Geophysical Research, 67(11): 4375-4387.
Verruijt, A. (1970) Theory of groundwater flow. Macmillan and Co. LTD 190p.
Walton, W. (1989) Analytical Ground Water Modeling. Lewis Publishers, Chelsea, Michigan.
Wasy GmbH. (2005) Feflow: finite element subsurface flow and transport simulation system.
Reference Manual. Wasy GmbH, Berlin.
Zhang, Y. and Pinder, G. (2003) Latin Hypercube lattice sampling selection strategy for
correlated random hydraulic conductivity fields. Water Resources Research 39(8) doi:11-
1/11-3.
Zheng, C., and Bennett, G. (2002) Applied Contaminant Transport Modeling. Wiley
InterScience: New York, NY. 2nd ed. 621 p.











Minggu, 05 Maret 2017

Perbedaan 5 Metode Eksplorasi Geofisika

Metoda Geofisika dalam bidang Eksplorasi






Salah satu bidang ilmu yang digunakan dalam bidang ekplorasi bawah permukaan yaitu eksplorasi geofisika. Dengan menggunakan teknik-teknik yang maka seorang geologist mampu mengetahui sumber daya alam yang terkandung di bawah permukaan bumi. Terdapat 5 metode yang dapat digunakan dalam bidang eksplorasi ini, yaitu:

1.      Metode gravitasi
2.      Metode seismic
3.      Metode elektromagnetik
4.      Metode magnetic
5.      Metode listrik

Metode gravitasi adalah suatu metode eksplorasi yang mengukur medan gravitasi pada kelompok-kelompok titik lokasi yang berbeda dalam area tertentu. Tujuan dari eksplorasi ini adalah untuk mengasosiasikan variasi dari perbedaan distribusi rapat massa dan juga jenis batuan.
Metode seismik adalah salah satu metode eksplorasi yang didasarkan pada pengukuran respon gelombang seismic (suara) yang dimasukkan ke dalam tanah dan kemudian direleksikan atau direfraksikan sepanjang perbedaan lapisan tanah atau batas-batas batuan.
Metode elektomagnetik biasanya digunakan untuk eksplorasi benda-benda konduktif. Perubahan komponen medan akibat variasi konduktifitas dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan. Metoda elektromagnetik ini bertujuan untuk mengukur harga daya konduktivitas batuan berdasarkan pengukuran gelombang elektromagnetik sekunder. Karena induksi gelombang tersebut, maka di dalam medium batuan akan timbul arus induksi.
Metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi (suseptibilitas). Variasi yang terukur (anomali) berada dalam latar belakang medan yang relatif.
Metode listrik adalah salah satu metode eksplorasi geofisika untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan dengan menggunakan sifat-sifat kelistrikan batuan. Sifat-sifat kelistrikan tersebut adalah tahanan jenis (specific resistivity), conductivity, dielectrical constant, kemampuan menimbulkan self potential dan medan induksi serta menyimpan potensial dan lain-lain.
Setiap metode mempunyai kelebihan maupun kekurangan pada masing-masingnya. Walaupun hanya terdapat sedikit perbedaan. Nah, pada setiap metode ini saya akan membahas sedikit tentang perbedaan-perbedaannya.
Seperti halnya metode gravitasi dan metode magnetik yang memiliki kesamaan latar belakang dari sifat-sifat fisikanya. Metoda gravitasi pada umumnya mempelajari variasi medan gravitasi akibat variasi rapat massa batuan di bawah permukaan sehingga dalam pelaksanaannya yang diselidiki adalah perbedaan medan gravitasi dari suatu titik observasi lainnya. Sedangkan, untuk metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Dapat kita ketahui bahwa metode gravitasi dan metode gravitasi memiliki kesamaan latar belakang yakni berdasarkan kepada teori potensial. Namun tidak demikian, karena dapat juga di tinjau dari segi besaran fisika yang terlibat, keduanya mempunyai perbedaan yang mendasar. Dalam magnetik harus mempertimbangkan variasi arah dan besar vektor percepatan gravitasi. Data pengamatan magnetik lebih menunjukan siifat residual yang kompleks. Dengan demikian, metode magnetik memiliki variasi terhadap waktu jauh lebih besar.
Pada metode seismik kita dapat melihat perbedaan yang mencolok dari segi kajiannya sendiri. Pada metode ini umumnya mengukur kecepatan dan resolusi tinggi dalam memodelkan struktur litologi bawah permukaan. Metode ini didasarkan seismi (gelombang), sumber seismik umumnya berasal pada palu godam yang (sledgehammer) yang dihantamkan pada pelat besi ataupun benda bermassa besar yang dijatuhkan atau ledakan dinamit. Dari hal tersebut kemudian direfleksikan atau direfraksikan sepanjang perbedaan lapisan tanah atau batas-batas batuan. Untuk metode elektromagnetik dan metode listrik umumnya sama-sama untuk mengetahui sifat-sifat konduktivitas suatu batuan namun tetap memiliki perbedaan antara satu sama lainnya. Pada metode elektromagnetik yang digunakan dapat diperoleh dengan sengaja membangkitkan medan elektromagnetik di sekitar daerah observasi, teknik ini memanfaatkan medan elektromagnetik yang berasal dari sumber yang tidak sengaja dibangkitkan disekitar daerah pengamatan serta daerah observasi di batasi oleh besarnya sumber yang di buat. Sedangkan, pada metode listrik meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus kedalam bumi. Pada definisinya umumnya kedua metode ini sama-sama untuk mengetahui sifat-sifat konduktivitas pada suatu batuan, namun pada metode listrik kita mengukur resistivitas suatu batuan, sedangkan lain halnya pada metode elektromagnetik yang lebih jauh mengukur sifat-sifat lainnya dalam suatu material di bawah permukaan bumi.