Perpustakaan Digital ITB

Apabila ada aliran fluida pada media berpori maka akan terjadi sumber potensial listrik alami yang disebut potensial aliran (streaming potential) atau potensial elektrokinetik (PE). Fenomena PE menunjukkan bahwa ada hubungan antara kecepatan aliran fluida dalam media berpori dengan potensial listrik. Potensial elektrokinetik yang terjadi dalam media berpori bawah permukaan merupakan sumber nilai anomali Self-potential (SP) yang dapat diukur di permukaan. Sehubungan dengan itu, penelitian ini dilakukan untuk investigasi aliran fluida dengan menggunakan metoda SP. Penelitian ini, mengkuantifikasi hubungan kecepatan aliran fluida dalam media berpori dengan anomali SP. Oleh karena itu, nilai anomali SP di permukaan dapat dianalisis baik secara kualitatif maupun secara kuantitatif untuk mendapatkan informasi yang berguna mengenai kecepatan aliran fluida pada media berpori. Tujuan penelitian ini adalah mengembangkan metoda SP berdasarkan hubungan antara kecepatan aliran fluida pada media berpori (KR) dengan nilai potensial elektrokinetik (PE) di bawah permukaan dari kombinasi persamaan Helmholtz-Smoluchovsky dengan hukum Darcy. Hubungan antara KR dengan PE adalah persamaan yang mengaitkan hubungan antara KR dengan SP. Teknik yang ditempuh untuk menghubungkan antara KR dan SP adalah melakukan percobaan laboratorium, pemodelan matematik, dan pemodelan fisik. Melalui analisis dan sintesis hasil percobaan laboratorium, hasil pemodelan matematik dan hasil pemodelan fisik dapat dirumuskan hubungan antara nilai KR dengan nilai SP permukaan. Hasil sintesis hubungan antara SP dengan KR sangat bermakna terhadap fenomena aliran fluida untuk mengetahui kecepatan aliran fluida yang mengalir bawah permukaan. Berdasarkan hasil pemodelan fisik, dapat diketahui bahwa untuk nilai KR dari 0,017 cm/s sampai 0,045 cm/s menghasilkan nilai anomali SP antara 2 mV sampai 28 mV. Hipotesis yang akan dibuktikan pada penelitian ini terdiri dari dua bagian. Pertama, bahwa melalui eksperimen di laboratorium dapat ditentukan konstanta konduktivitas elektrohidrolik (C) dan konstanta konduktivitas hidrolik (K) dari medium untuk beberapa contoh tanah berdasarkan ukuran butir. Konstanta C dan K digunakan dalam pemodelan matematik dan pemodelan fisik. Pemodelan secara fisik bertujuan untuk mengetahui distribusi anomali SP pengukuran sedangkan pemodelan matematik untuk mengetahui distribusi SP perhitungan. Kedua, bahwa anomali SP yang dapat diukur di permukaan adalah PE yang terjadi bawah permukaan. Manifestasi PE adalah potensial listrik dari electric double layer (EDL) yang terjadi antara lapisan + dan - (yaitu solid and liquid phases) bawah permukaan. Perubahan muatan listrik dari EDL dapat merepresentasikan KR sebagai sumber anomali potensial listrik alam SP. Persamaan diferensial Laplace (PDL) adalah persamaan yang dapat digunakan untuk menggambarkan distribusi KR dan distribusi PE. Distribusi KR dan distribusi PE diselesaikan melalui pemodelan matematik dan pemodelan numerik. Pemodelan matematik digunakan untuk mentransformasikan PDL ke PIL. Selanjutnya, PIL disederhanakan untuk mendapatkan persamaan gradien head hidrolik sebagai fungsi posisi. Pemodelan numerik digunakan untuk menghitung persamaan gradien head hidrolik. Pendekatan yang digunakan dalam perhitungan numerik adalah metode elemen batas (MEB). Pendekatan MEB pada prinsipnya dapat menjadi solusi umum PDL secara numerik. Hasil studi dari penelitian ini memberikan beberapa kesimpulan sebagai berikut; Pertama, pecobaan laboratorium menunjukkan bahwa semakin besar nilai K maka nilai C semakin besar. Perubahan K terhadap C naik secara eksponensial. Hasil percobaan laboratorium menunjukkan bahwa untuk nilai K antara 0,01 cm/s sampai 0,04005 cm/s menghasilkan nilai C antara 0,0187 mV/cm sampai dengan 0,081 mV/cm. Kedua, berdasarkan hasil percobaan laboratorium, pemodelan matematik, dan pemodelan fisik dapat diketahui bahwa anomali SP merupakan jumlah PE baik secara vertikal maupun secara horisontal. Ketiga, hasil analisis dan sintesis dari penelitian ini telah diketahui hubungan antara anomali SP sebagai fungsi dari KR dan spasi elektroda (as). Manfaat dari hasil penelitian ini adalah, jika diketahui nilai anomali SP maka dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya kecepatan aliran fluida bawah permukaan. Selain itu, arah aliran fluida dapat diketahui dari kontur anomali SP yaitu garis aliran yang berpotongan tegaklurus dengan kontur SP. Perkiraan kecepatan aliran fluida dari anomali SP dapat dikerjakan melalui pemodelan ke depan (forward modeling).