Pluri-annual recharge assessment using vertical soil temperature profiles: Example of the Seine river basin (1984–2001)

Among the various methods used to determine vertical water seepage in unsaturated soils, thermal convection presents significant advantages: temperature measurements are simple to perform and record, and a wide range of time scales can be considered. The authors analysed the data recorded by the meteorological stations of the Seine river basin, at three different depths: 20, 50 and 100 cm. As the measurement sensitivity was limited to 0.1 K, long series of data needed to be stacked in order to obtain sufficient precision to quantify the convective component of heat transfer, in a predominantly conductive context. For the period from 1984 to 2001, it was possible to determine the average recharge at each station, and the recharge variation between groups of three-year periods. By interpolating these data over the whole basin, a global assessment has been made and compared to the exported flow rate at the river mouth: the resulting value of 94 mm yr−1 lies between the lowest annual rate, 52 mm yr−1, and the mean total exported value of 252 mm yr−1.

RésuméLa détermination de l’infiltration verticale à partir de l’analyse de l’évolution du profil de température du sol est facile à mettre en œuvre et permet d’aborder une très large gamme d’échelles de temps. Nous avons utilisé les données acquises à 20, 50 et 100 cm de profondeur, aux stations météorologiques du bassin de la Seine. Leur précision étant limitée à 0,1 K, il est nécessaire d’accumuler une quantité suffisante de données pour pouvoir mettre en évidence l’effet de la convection dans un processus de transfert où la conduction domine ; mais du fait de l’intégration sur plusieurs cycles annuels, l’infiltration correspond à la recharge. Les résultats obtenus sur une période de 18 ans interpolés sur tout le bassin donnent une recharge de 94 mm par an, valeur très vraisemblable, puisque comprise entre le flux à l’étiage qui correspond à 52 mm par an et l’export total à 252 mm par an. La variation de la recharge entre périodes de trois ans est aussi une information précieuse sur la variation du stock d’eau souterrain.