Voda bublající ze země se zdá být vyloženě magická. Voda tekoucí do kopce potrubím se zdá být v rozporu se zákony gravitace. I když se to může zdát jako zázračné události, dochází k nim kvůlipiezometrická nebo hydraulická hlava.
Piezometrická definice hlavy
Thepiezometrická definice hlavyz glosáře Americké meteorologické společnosti je „tlak, který existuje v uzavřeném kolektoru“. The definice pokračuje konstatováním, že piezometrická hlava „... je výška nad vztažným bodem plus tlak hlava."
Piezometrický povrch je popsán jako „imaginární nebo hypotetický povrch piezometrického tlaku nebo hydraulické hlavy v celém uzavřeném nebo částečně uzavřeném kolektoru; analogicky k hladině podzemní vody v neomezeném kolektoru. “
Piezometrická synonyma hlavy zahrnují hydraulickou hlavu a tlak hydraulické hlavy. Piezometrický povrch lze také nazvatpotenciometrický povrch. Piezometrická hlava je měřítkempotenciální energie vody.
Co vlastně piezometrická hlava měří
Piezometrická hlava nepřímo měří potenciální energii vody měřením výšky vody v daném bodě. Piezometrická hlava se měří pomocí výšky vodní hladiny ve studni nebo výšky vody ve stoupací trubce připojené k potrubí obsahujícímu vodu pod tlakem.
Hlava piezometru kombinuje tři faktory: potenciální energii vody kvůli výšce vody nad a daný bod (obvykle průměrná nebo průměrná hladina moře), jakákoli další energie aplikovaná tlakem a rychlostí hlava.
Tlak může být způsoben gravitací, jako při průtoku potrubím v hydroelektrické přehradě, nebo uzavřením, jako v uzavřeném kolektoru. Rovnici pro výpočet hlavy lze zapsat jako hlavuhse rovná výškové výšcezplus tlaková hlavaΨplus rychlostní hlavaproti.
h = z + \ Psi + v
Rychlostní výška, i když je důležitým faktorem při výpočtu průtoku potrubím a čerpadlem, je při výpočtech piezometrické výšky podzemní vody zanedbatelná, protože rychlost podzemní vody je velmi pomalá.
Stanovení piezometrické hlavy v podzemní vodě
Určení piezometrické hlavy se provádí měřením výšky vodní hladiny ve studni. Piezometrické výpočty celkové výšky hlavy v podzemní vodě používají vzorech = z + Ψkdehse rozumí celková výška nebo výška hladiny podzemní vody nad vztažným bodem, obvykle hladina moře, zatímcozpředstavuje elevační hlavu aΨpředstavuje tlakovou hlavu.
Elevační hlava,z, je výška dna studny nad vztažným bodem. Tlaková hlava se rovná výšce vodního sloupce výšez. U jezera nebo rybníkaΨse rovná nule, takže hydraulická nebo piezometrická hlava se jednoduše rovná potenciální energii výšky vodní hladiny nad vztažným bodem. V neomezeném kolektoru se hladina vody ve studni bude přibližně rovnat hladině podzemní vody.
U uzavřených vodonosných vrstev však hladina vody ve studnách stoupá nad úroveň omezující horninové vrstvy. Celková dopravní výška se přímo měří na povrchu vody ve studni. Odečtením výšky dna studny od výšky vodní hladiny se získá tlaková hlava.
Například vodní hladina ve studni leží v nadmořské výšce 120 stop nad průměrnou hladinou moře. Pokud výška na dně studny leží ve výšce 80 stop nad průměrnou hladinou moře, pak se tlaková hlava rovná 40 stopám.
Výpočet piezometrické hlavy ve vodních přehradách
Definice piezometrického tlaku ukazuje, že potenciální energie na povrchu nádrže se rovná výšce povrchu jezera nad vztažným bodem. V případě vodní přehrady může být použitým vztažným bodem povrch vody těsně pod přehradou.
Celková rovnice hlavy se zjednodušuje na rozdíl ve výšce od povrchu nádrže a odtokového povrchu. Například pokud je povrch nádrže 200 stop nad hladinou řeky bezprostředně pod přehradou, celková hydraulická hlava se rovná 200 stopám.