Maasta kupliva vesi näyttää suorastaan maagiselta. Putkien kautta ylämäkeen virtaava vesi näyttää olevan ristiriidassa painovoiman lakien kanssa. Vaikka nämä saattavat tuntua ihmeellisiltä tapahtumilta, ne tapahtuvatpietsometrinen tai hydraulinen pää.
Pietsometrinen pään määritelmä
pietsometrisen pään määritelmäAmerican Meteorological Society -sanastosta on "paine, joka esiintyy suljetussa pohjavesikerroksessa". määritelmä jatkuu toteamalla, että pietsometrinen pää "... on korkeus peruspisteen yläpuolella plus paine pää."
Pietsometristä pintaa kuvataan "pietsometrisen paineen tai hydraulipään kuvitteellisena tai hypoteettisena pintana koko tai osittain suljetun tai puoliksi suljetun vesikerroksen läpi; analoginen rajoittamattoman pohjaveden pohjaveden kanssa. "
Pietsometriset pään synonyymit sisältävät hydraulisen pään ja hydraulisen pään paineen. Pietsometristä pintaa voidaan kutsua myöspotentiometrinen pinta. Pietsometrinen pää on mittaveden potentiaalinen energia.
Mitä pietsometrinen pää todellisuudessa mittaa
Pietsometrinen pää mittaa veden potentiaalista energiaa epäsuorasti mittaamalla veden korkeuden tietyssä pisteessä. Pietsometrinen pää mitataan käyttämällä veden pinnan korkeutta kaivossa tai veden korkeutta putkessa, joka on kiinnitetty paineista vettä sisältävään putkeen.
Piezometrin päässä yhdistetään kolme tekijää: veden potentiaalinen energia, joka johtuu veden korkeudesta a: n yläpuolella annettu piste (yleensä keskimääräinen tai keskimääräinen merenpinta), kaikki paineen ja nopeuden aiheuttama lisäenergia pää.
Paine voi johtua painovoimasta, kuten virtauksesta putkien läpi vesivoimalaitoksessa, tai sulkemisesta, kuten suljetussa pohjavesikerroksessa. Yhtälö pään laskemiseksi voidaan kirjoittaa päänähon yhtä suuri kuin korkeuspääzplus paine pääΨplus nopeuden pääv.
h = z + \ Psi + v
Vaikka virtausnopeus on tärkeä tekijä putki- ja pumpun virtauslaskelmissa, se on merkityksetön pohjaveden pietometrisen pään laskennassa, koska pohjaveden nopeus on hyvin hidas.
Piezometrisen pään määrittäminen pohjavedessä
Pietsometrisen pään määrittäminen suoritetaan mittaamalla kaivon vedenpinnan korkeus. Piezometriset kokonaispään laskelmat pohjavedessä käyttävät kaavaah = z + Ψmissähtarkoittaa pohjaveden kokonaispintaa tai korkeutta peruspisteen yläpuolella, yleensä merenpintaa, kunzedustaa korkeuspäätä jaΨedustaa painetta.
Korkeuspää,z, on reiän yläpuolella olevan pohjan korkeus. Painepää on yhtä suuri kuin vesipatsaan korkeusz. Järvelle tai lampelle,Ψon yhtä suuri kuin nolla, joten hydraulinen tai pietometrinen pää on yksinkertaisesti yhtä suuri kuin veden pinnan korkeuden potentiaalienergia nollapisteen yläpuolella. Rajoittamattomassa pohjavesikerroksessa kaivon vedenpinta vastaa suunnilleen pohjaveden tasoa.
Suljetuissa pohjavesimuodostumissa kaivojen vedenpinta nousee rajoittavan kivikerroksen tason yläpuolelle. Kokonaispää mitataan suoraan kaivon veden pinnalta. Vähentämällä kaivon pohjan korkeus veden pinnan korkeudesta saadaan painepää.
Esimerkiksi kaivon vedenpinta on 120 jalan korkeudella merenpinnan keskiarvosta. Jos kaivon pohjan korkeus on 80 jalkaa keskimääräisen merenpinnan yläpuolella, painepää on 40 jalkaa.
Piezometrisen pään laskeminen vesivoimaloissa
Pietsometrisen paineen määritelmä osoittaa, että potentiaalinen energia säiliön pinnalla on yhtä suuri kuin järven pinnan korkeus nollapisteen yläpuolella. Vesivoimapatojen tapauksessa käytetty peruspiste voi olla veden pinta juuri padon alapuolella.
Pään kokonaisyhtälö yksinkertaistuu korkeuseroon säiliön pinnasta ja ulosvirtauspinnasta. Esimerkiksi, jos säiliön pinta on 200 jalkaa joen tason yläpuolella välittömästi padon alapuolella, hydraulipään kokonaismäärä on 200 jalkaa.