Voda koja izvire iz tla izgleda doista čarobno. Čini se da voda koja teče uzbrdo cijevima proturječi zakonima gravitacije. Iako se ovo mogu činiti čudesnim događajima, do njih dolazi zbogpiezometrijska ili hidraulična glava.
Piezometrijska definicija glave
Thedefinicija piezometrijske glaveiz rječnika Američkog meteorološkog društva je "pritisak koji postoji u zatvorenom vodonosnom sloju". The definicija se nastavlja navodeći da je piezometrijska glava "... nadmorska visina iznad datumske vrijednosti plus tlak glava. "
Piezometrijska površina opisana je kao "zamišljena ili hipotetička površina piezometrijskog tlaka ili hidrauličke glave kroz čitav ili dio zatvorenog ili poluzatvorenog vodonosnika; analogno vodostaju neograničenog vodonosnika. "
Piezometrijski sinonimi glave uključuju hidrauličku glavu i hidraulički tlak u glavi. Piezometrijska površina također se može nazvatipotenciometrijska površina. Piezometrijska glava mjera jepotencijalna energija vode.
Što Piezometrijska glava zapravo mjeri
Piezometrijska glava neizravno mjeri potencijalnu energiju vode mjerenjem visine vode u određenoj točki. Piezometrijska glava mjeri se pomoću nadmorske visine vodene površine u bušotini ili visine vode u rezervoaru pričvršćenom na cijev koja sadrži vodu pod pritiskom.
Glava pijezometra kombinira tri čimbenika: potencijalnu energiju vode zbog visine vode iznad a zadana točka (obično prosječna ili srednja razina mora), bilo koja dodatna energija primijenjena pritiskom i brzinom glava.
Tlak može biti posljedica gravitacije, kao kod protoka kroz cijevi u hidroelektrani, ili zatvaranjem, kao u zatvorenom vodonosnom sloju. Jednadžba za izračunavanje glave može se zapisati kao glavahjednako je visinskoj visinizplus tlačna glavaΨplus glava brzinev.
h = z + \ Psi + v
Visina brzine, iako važan čimbenik u proračunu protoka cijevi i pumpe, zanemariva je u proračunima pijezometrijskog tlaka podzemne vode, jer je brzina podzemne vode vrlo spora.
Određivanje piezometrijske glave u podzemnim vodama
Određivanje pijezometrijske visine vrši se mjerenjem nadmorske visine vode u bušotini. Piezometrijski izračuni ukupne glave u podzemnoj vodi koriste se formulomh = z + Ψgdjehoznačava ukupnu visinu ili visinu razine podzemne vode iznad datuma, obično razine mora, dokzpredstavlja visinsku glavu iΨpredstavlja tlačnu glavu.
Visinska visina,z, je visina dna bušotine iznad datuma. Pritisak je jednak visini vodenog stupca iznadz. Za jezero ili ribnjak,Ψjednako nuli pa je hidraulična ili piezometrijska glava jednostavno jednaka potencijalnoj energiji visine vodene površine iznad datuma. U neograničenom vodonosnom sloju razina vode u bušotini približno će biti jednaka razini podzemne vode.
U zatvorenim vodonosnim slojevima, međutim, razina vode u bunarima raste iznad razine sloja stiješnjenih stijena. Ukupna visina izravno se mjeri na površini vode u bušotini. Oduzimanje kote dna bunara od kote vodene površine daje tlačnu visinu.
Na primjer, vodena površina u bunaru leži na nadmorskoj visini od 120 metara iznad srednje razine mora. Ako je nadmorska visina na dnu bunara 80 metara iznad srednje razine mora, tada je tlačna visina jednaka 40 metara.
Izračunavanje piezometrijske glave u hidroelektranama
Definicija piezometrijskog tlaka pokazuje da je potencijalna energija na površini ležišta jednaka nadmorskoj visini površine jezera iznad datuma. U slučaju hidroelektrane, korištena baza podataka može biti površina vode neposredno ispod brane.
Jednadžba ukupnog tlaka pojednostavljuje razliku u nadmorskoj visini od površine ležišta i odvodne površine. Na primjer, ako je površina ležišta 200 stopa iznad razine rijeke neposredno ispod brane, ukupna hidraulička visina iznosi 200 stopa.