Как да изчислим пиезометричната глава

Водата, която бълбука от земята, изглежда направо вълшебна. Изтичащата нагоре по тръбите вода изглежда противоречи на законите на гравитацията. Въпреки че това може да изглежда като чудодейни събития, те се случват порадипиезометрична или хидравлична глава​.

Theдефиниция на пиезометрична главаот речника на Американското метеорологично общество е „натискът, който съществува в ограничен водоносен хоризонт“. The дефиницията продължава, като се посочва, че пиезометричната глава "... е надморската височина над датчик плюс налягането глава."

Пиезометричната повърхност се описва като „въображаема или хипотетична повърхност на пиезометричното налягане или хидравличната глава по целия или част от ограничен или полуограничен водоносен хоризонт; аналогично на водната маса на неограничен водоносен хоризонт. "

Синонимите на пиезометричната глава включват хидравлична глава и налягане в хидравличната глава. Пиезометричната повърхност също може да се наречепотенциометрична повърхност. Пиезометричната глава е мярка запотенциална енергия на водата​.

Пиезометричната глава индиректно измерва потенциалната енергия на водата, като измерва височината на водата в дадена точка. Пиезометричната глава се измерва, като се използва височината на водната повърхност в кладенец или височината на водата в тръбопровод, прикрепен към тръба, съдържаща вода под налягане.

Пиезометричната глава съчетава три фактора: потенциалната енергия на водата поради височината на водата над a дадена точка (обикновено средно или средно морско равнище), всяка допълнителна енергия, приложена от налягане и скорост глава.

Налягането може да се дължи на гравитацията, както при потока през тръбите в хидроелектрическия язовир, или от затворено пространство, като в ограничен водоносен хоризонт. Уравнението за изчисляване на главата може да се запише като главазе равно на височина на главатаzплюс напорна главаΨплюс скоростна главаv.​

Скоростната глава, макар и важен фактор при изчисленията на потока на тръбите и помпата, е незначителна при изчисленията на пиезометричната глава на подпочвените води, тъй като скоростта на подпочвените води е много бавна.

Определянето на пиезометричната глава се извършва чрез измерване на котата на нивото на водата в кладенец. Пиезометричните изчисления на общата глава в подземните води използват формулатаh = z + Ψкъдетозозначава обща глава или височина на нивото на подпочвените води над референтната точка, обикновено морско равнище, докатоzпредставлява височината на главата иΨпредставлява напорната глава.

Височината на главата,z, е височината на дъното на кладенец над референтната точка. Напорната глава е равна на височината на водния стълб по-гореz. За езеро или езерце,Ψе равно на нула, така че хидравличната или пиезометричната глава просто се равнява на потенциалната енергия на височината на водната повърхност над точката. В неограничен водоносен хоризонт нивото на водата в кладенеца ще бъде приблизително равно на нивото на подпочвените води.

В затворените водоносни хоризонти обаче нивото на водата в кладенци се издига над нивото на задържащия скален слой. Общата глава се измерва директно на повърхността на водата в кладенеца. Като се извади котата на дъното на кладенеца от котата на водната повърхност, се получава напорната глава.

Например, водната повърхност в кладенец се намира на кота 120 фута над средното морско равнище. Ако котата в дъното на кладенеца се намира на 80 фута над средното морско равнище, тогава напорната глава е равна на 40 фута.

Дефиницията на пиезометричното налягане показва, че потенциалната енергия на повърхността на резервоар е равна на котата на повърхността на езерото над датчик. В случай на водноелектрически язовир, използваната точка може да бъде повърхността на водата точно под язовира.

Уравнението за общата глава опростява до разликата във височината от повърхността на резервоара и повърхността на изтичане. Например, ако повърхността на резервоара е 200 фута над нивото на реката непосредствено под язовира, общата хидравлична глава е равна на 200 фута.