Persoalan terkait air tanah menjadi hal serius yang terjadi terutama di kota – kota besar. Salah satu kota besar di Indonesia yang menghadapi permasalahan terkait air tanah adalah Bandung. Padatnya tingkat penduduk serta banyaknya aktivitas industri menjadi faktor utama terkait ketersediaan air tanah.

Seiring berjalannya waktu  dari tahun ke tahun tingkat penggunaan air tanah di daerah Bandung relatif terus meningkat. Berdasarkan data, penggunaan air tanah dari tahun 1970 relatif terus meningkat. Penurunan signifikan penggunaan air tanah hanya terjadi di 1998 yang kemungkinan terkait adanya kirisis ekonomi yang mempengaruhi sektor perindustrian. Sebagai akibat terus meningkatnya tingkat penggunaan air tanah berbagai permasalahan mulai timbul diantaranya terkait ketersediaan air tanah dan fenomena penurunan permukaan tanah.

Gambar 1 Data penggunaan air tanah di Cekungan Bandung

Berdasarkan data dari ESDM, saat ini di Bandung sudah terdapat beberapa lokasi dengan ketersediaan air tanah pada tingkat yang mengkhawatirkan. Beberapa lokasi tersebut diantaranya di daerah Cimahi, Gedebagi, Majalaya, dan Dayeuh Kolot. Pada daerah – daerah tersebut muka air tanah berada pada kedalaman sekitar 30 meter hingga 150 meter. Selain permasalahan ketersediaan air tanah, di daerah tersebut juga mengalami penurunan permukaan tanah akibat adanya fenomena kompaksi di bawah permukaan. Sehingga pada daerah – daerah tersebut diterapkan kebijakan terkait upaya konservasi yang meliputi pembatasan dalam pengambilan air tanah untuk mengantisipasi kondisi ketersediaan air tanah yang lebih buruk lagi serta fenomena penurunan permukaan tanah yang lebih parah lagi.

Gambar 2. Peta konservasi air tanah Cekungan Bandung

Terkait upaya konservasi air tanah, keilmuan teknik geofisika dapat berperan terutama dalam kegiatan pemantuan sebagai upaya deteksi dini. Salah satu metode dalam geofisika yang dapat dimanfaatkan untuk melakukan pemantauan terkait kondisi muka air tanah serta adanya fenomena kompaksi adalah metode gaya berat khususnya teknik gaya berat gradien vertikal. Metode gaya berat mampu mengamati kondisi bawah permukaan berdasarkan nilai densitas batuan penyusun bawah permukaan.

Teknik gaya berat gradien vertikal merupakan pengembangan dari metode gaya berat konvensional. Teknik ini mampu mendeteksi heterogenitas lokal yang terjadi pada kedalaman dangkal. Keunggulan dari teknik adalah sangat sensitifnya respon yang ditimbulkan akibat anomali pada kedalaman dangkal. Skema untuk melakukan pengukuran gaya berat gradien vertikal dapat dilakukan dengan mengukur nilai gaya berat pada suatu lokasi yang sama di dua elevasi yang berbeda, sehingga dapat diketahui selisih anomali yang terjadi. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :

Gambar 3 Skema akuisi survey gaya berat gradien vertikal

Berdasarkan pemantauan menggunakan teknik gaya berat gradien vertikal, di daerah Bandung dapat diamati lokasi dengan anomali gaya berat gradien vertikal yang relatif tinggi. Ketika dilakukan korelasi terhadap data penurunan muka tanah serta data kondisi air tanah dari peta konservasi air tanah, teramati bahwa daerah dengan anomali gaya berat gradien vertikal yang tinggi terletak bersesuaian dengan daerah yang mengalami penurunan tanah dengan laju yang relatif tinggi serta kondisi kedalaman air tanah yang relatif dalam. Anomali tinggi tersebut terkait dengan adanya fenomena kompaksi pada lapisan akuifer yang telah kehilangan air tanah sehingga mengakibatkan densitas dari lapisan batuan tersebut meningkat.

Gambar 4. Peta (a) anomali gaya berat gradien vertikal dan (b) penurunan permukaan tanah (Ge dkk., 2014)

Gambar 5. Peta (a) peta konservasi air tanah daerah Cekungan Bandung dan (b) Anomali gaya berat gradien vertikal

Selain itu, untuk melihat sensitivitas dari metode gaya berat gradien vertikal, dibuat suatu penampang pemodelan pada area yang memiliki anomali tinggi serta mengalami penurunan muka tanah pada laju yang relatif cepat (daerah pada lingkaran merah). Berdasarkan pemodelan yang dilakukan, tampak bahwa pada area dengan adanya anomali gaya berat gradien vertikal yang tinggi tidak terdapat adanya anomali residual gaya berat. Sementara itu, berdasarkan data penurunan muka tanah, terindikasi bahwa pada area tersebut terjadi laju penurunan muka tanah yang relatif tinggi. Sehingga dapat diinterpretasikan bahwa pada area tersebut terjadi fenomena kompaksi yang pada model ditunjukkan oleh zona pada kedalaman sekitar 170 meter dengan nilai kontras densitas +0,1 g/cc.

Gambar 6. Pemodelan kedepan anomali gaya berat gradien vertikal

Sehingga dapat disimpulkan bahwa teknik gaya berat gradien vertikal sensitif terhadap adanya anomali di kedalaman dangkal yang mungkin tidak teramati pada anomali residual gaya berat. Pada kasus ini teknik gaya berat gradien vertikal dapat diterapkan untuk melakukan pemantauan terhadap kondisi akuifer air tanah serta fenomena kompaksi. Hasil riset ini telah dipresentasikan pada acara Southeast Asian Conference on Geophysics (2020) dan ditulis oleh Purwaditya Nugraha atas bimbingan Prof. Wawan Gunawan A Kadir dan Dr. Eko Januari Wahyudi.