Журнал гидрогеологии и гидрологической инженерии

Метод определения теплопроводности почвы на месте с использованием теплового мониторинга для количественной оценки истощения зоны естественного источника

Пунам Р. Кулкарни*, Грейсон С. Улир, Чарльз Дж. Ньюэлл, Кеннет Л. Уокер и Томас Э. Макхью

На участках выброса нефти показатели истощения зоны естественного источника (NSZD) можно рассчитать на основе измеренных вертикальных градиентов температуры выше и ниже зоны окисления метана, если известна теплопроводность (KT) почв. Текущая практика обычно заключается в оценке теплопроводности с использованием литературных значений на основе типа почвы или, реже, с использованием прибора, применяемого ex-situ к кернам почвы, поднятым на поверхность. Первый метод не является специфичным для участка, в то время как второй метод приводит к одноразовому измерению, которое может быть изменчивым и неточным. В этом исследовании метод in-situ был применен для расчета теплопроводности почвы на основе сезонного изменения температуры почвы [6]. Этот метод требует как минимум четырех полных сезонов (один год) высокочастотных (например, ежедневных) данных о температуре, собранных для измерения показателей NSZD, данные, которые обычно собираются на многих участках теплового мониторинга NSZD. При применении в четырех местах на двух участках значения теплопроводности, полученные с использованием этого метода in-situ, были сопоставимы с литературными значениями и менее изменчивы, чем измерения теплопроводности ex-situ. В целом, метод in-situ дал значения теплопроводности для четырех местоположений и различных интервалов глубины от 0,30 до 1,37 Вт/мК в зоне аэрации и от 1,25 до 1,94 Вт/мК для местоположений в капиллярной кайме или насыщенной зоне, что аналогично оценочным значениям, приведенным в литературе. Метод in-situ оказался ненадежным при использовании данных о температуре с очень малых глубин (<0,6 м) из-за сильно изменчивых температурных сигналов или с глубин 7,3 и 5,8 м BGS для Участка A и Участка B соответственно из-за ослабленных колебаний температуры (амплитуда 0,5 °C) ниже этих глубин. Этот метод in-situ представляется полезной альтернативой измерениям ex-situ или литературным оценкам. Кроме того, метод in-situ можно использовать для отслеживания изменений теплопроводности, которые могут происходить из года в год из-за изменений влажности почвы.