水文地質学および水文工学ジャーナル

熱モニタリングを使用して、自然源帯の枯渇を定量化する現場での土壌熱伝導率を決定する方法

プーナム・R・クルカルニ*、グレイソン・C・ウリル、チャールズ・J・ニューウェル、ケネス・L・ウォーカー、トーマス・E・マクヒュー

石油流出現場では、土壌の熱伝導率 (KT) が分かっている場合、メタン酸化帯の上下の測定された垂直温度勾配に基づいて自然発生源帯の枯渇 (NSZD) 率を計算できます。現在の慣行では、通常、土壌の種類に基づいて文献値を使用して熱伝導率を推定するか、またはそれほど頻繁ではありませんが、地表に持ち出された土壌コアに現場で適用された機器を使用します。最初の方法はサイト固有ではありませんが、2 番目の方法は、変動があり不正確な可能性がある 1 回限りの測定になります。この研究では、土壌温度の季節変化に基づいて土壌熱伝導率を計算するために現場法が適用されました [6]。この方法では、NSZD 率を測定するために、少なくとも 4 シーズン (1 年) の高頻度 (たとえば、毎日) の温度データを収集する必要があります。このデータは、多くの NSZD 熱モニタリング サイトで一般的に収集されています。2 つのサイトの 4 か所に適用した場合、この現場法を使用して得られた熱伝導率の値は文献値と同等であり、現場外の熱伝導率測定よりも変動が少なかった。全体的に、現場法では 4 つの場所とさまざまな深度間隔で熱伝導率の値が、通気帯では 0.30 ～ 1.37 W/mK、毛細管縁または飽和帯では 1.25 ～ 1.94 W/mK となり、文献の推定値とほぼ同じでした。現場法は、温度信号が大きく変動するため、非常に浅い深度 (<0.6 m) の温度データを使用する場合や、サイト A とサイト B のそれぞれ 7.3 m bgs と 5.8 m bgs より深いところの温度データを使用する場合は、これらの深度より深いところでは温度変化が減衰するため (振幅 0.5 °C)、信頼性が低いようでした。この現場法は、現場外測定や文献の推定値の有用な代替手段であると思われます。さらに、現場法は、土壌水分量の変化によって毎年発生する可能性がある熱伝導率の変化を追跡するために使用できます。