Journal d'hydrogéologie et de génie hydrologique

Méthode in situ pour déterminer la conductivité thermique du sol sur les sites à l'aide de la surveillance thermique pour quantifier l'épuisement de la zone source naturelle

Poonam R Kulkarni*, Grayson C Uhlir, Charles J Newell, Kenneth L Walker et Thomas E McHugh

Sur les sites de rejet de pétrole, les taux d'épuisement de la zone de source naturelle (NSZD) peuvent être calculés en fonction des gradients de température verticaux mesurés au-dessus et en dessous de la zone d'oxydation du méthane si la conductivité thermique (KT) des sols est connue. La pratique actuelle consiste généralement à estimer la conductivité thermique à l'aide de valeurs de la littérature basées sur le type de sol, ou moins fréquemment, à l'aide d'un instrument appliqué ex situ sur des carottes de sol ramenées à la surface. La première méthode n'est pas spécifique au site, tandis que la seconde méthode donne lieu à une mesure unique qui peut être variable et inexacte. Dans cette étude, une méthode in situ a été appliquée pour calculer la conductivité thermique du sol en fonction des variations saisonnières des températures du sol [6]. Cette méthode nécessite au moins quatre saisons complètes (un an) de données de température à haute fréquence (par exemple, quotidiennes) collectées pour mesurer les taux de NSZD, données qui sont généralement collectées sur de nombreux sites de surveillance thermique de NSZD. Lorsqu'elles ont été appliquées à quatre emplacements sur deux sites, les valeurs de conductivité thermique obtenues à l'aide de cette méthode in situ étaient comparables aux valeurs de la littérature et moins variables que les mesures de conductivité thermique ex situ. Globalement, la méthode in situ a donné des valeurs de conductivité thermique pour les quatre sites et divers intervalles de profondeur entre 0,30 et 1,37 W/mK dans la zone vadose, et 1,25 à 1,94 W/mK pour les sites dans la frange capillaire ou la zone saturée, similaires aux valeurs estimées dans la littérature. La méthode in situ ne semble pas fiable lors de l'utilisation de données de température à très faible profondeur (< 0,6 m) en raison de signaux de température très variables, ou à des profondeurs inférieures à 7,3 et 5,8 m sous le niveau du sol pour le site A et le site B, respectivement, en raison des variations de température atténuées (amplitude de 0,5 °C) en dessous de ces profondeurs. Cette méthode in situ semble être une alternative utile aux mesures ex situ ou aux estimations de la littérature. De plus, la méthode in situ peut être utilisée pour suivre les changements de conductivité thermique qui peuvent survenir d'une année à l'autre en raison des changements de la teneur en humidité du sol.