A föld felől bugyogó víz egyenesen varázslatosnak tűnik. A csöveken keresztül felfelé áramló víz ellentmondani látszik a gravitációs törvényeknek. Bár ezek csodálatos eseményeknek tűnhetnek, ezek a következők miatt következnek bepiezometrikus vagy hidraulikus fej.
Piezometrikus fej meghatározása
Apiezometrikus fej meghatározásaaz Amerikai Meteorológiai Társaság szószedetéből származik "a zárt víztartó rétegben fennálló nyomás". A A definíció folytatódik azzal, hogy a piezometrikus fej "... a nullpont feletti magasság plusz a nyomás fej."
A piezometrikus felületet "a piezometrikus nyomás vagy hidraulikus fej képzeletbeli vagy hipotetikus felületeként írják le egy zárt vagy félig zárt víztartó egészben vagy részben; analóg a nem korlátozott víztartó vízszintjével. "
A piezometrikus fej szinonimái közé tartozik a hidraulikus fej és a hidraulikus fej nyomása. A piezometrikus felületet nevezhetjükpotenciometrikus felület. A piezometrikus fej aa víz potenciális energiája.
Mit mér tulajdonképpen a piezometrikus fej
A piezometrikus fej közvetett módon méri a víz potenciális energiáját azáltal, hogy megméri a víz magasságát egy adott ponton. A piezometrikus fejet a kút vízfelületének magasságával vagy a nyomás alatt álló vizet tartalmazó csőhöz rögzített csőben rögzített vízszint magasságával mérik.
A piezométerfej három tényezőt ötvöz: a víz potenciális energiája a víz feletti magasság miatt adott pont (általában átlagos vagy átlagos tengerszint), minden további nyomás és sebesség által alkalmazott energia fej.
A nyomás oka lehet a gravitáció, például egy vízerőmű-gát csöveken keresztül történő áramlásakor, vagy bezárás útján, mint egy zárt víztartóban. A fej kiszámításának egyenlete fejként írhatóhmegegyezik a magasságfejjelzplusz nyomófejΨplusz sebességfejv.
h = z + \ Psi + v
A sebességfej, bár fontos tényező a csövek és a szivattyú áramlásának kiszámításában, elhanyagolható a talajvíz piezometrikus fejének számításakor, mert a talajvíz sebessége nagyon lassú.
Piezometrikus fej meghatározása a talajvízben
A piezometrikus fej meghatározása a kút vízszintjének magasságának mérésével történik. A talajvíz piezometrikus összmagasság-számításai a képletet használjákh = z + Ψholha talajvíz szintjének a feje vagy magassága a nullpont felett, általában a tengerszint felett, mígza magassági fejet ésΨa nyomófejet képviseli.
A magasságfej,z, egy kút aljának magassága a nullapont felett. A nyomófej megegyezik a vízoszlop fenti magasságávalz. Egy tó vagy tó esetébenΨnulla, tehát a hidraulikus vagy piezometrikus fej egyszerűen megegyezik a vízfelület nullapont feletti magasságának potenciális energiájával. Egy nem zárt víztartóban a kút vízszintje megközelítőleg megegyezik a talajvíz szintjével.
A zárt víztartó rétegekben azonban a kutak vízszintje a korlátozó kőzetréteg szintje fölé emelkedik. A teljes fejet közvetlenül a kút víz felszínén mérik. Kivonva a kút aljának magasságát a vízfelület magasságából, megkapja a nyomófejet.
Például egy kút vízfelülete az átlagos tengerszint felett 120 láb magasságban fekszik. Ha a kút alján lévő magasság 80 méterrel az átlagos tengerszint felett van, akkor a nyomófej 40 láb.
Piezometrikus fej kiszámítása a hidroelektromos gátakban
A piezometrikus nyomásmeghatározás azt mutatja, hogy a tározó felszínén a potenciális energia megegyezik a tó felszínének magassága a nullpont felett. Hidroelektromos gát esetében a felhasznált nullapont lehet a víz felszíne közvetlenül a gát alatt.
A teljes fejegyenlet leegyszerűsíti a tartály felszínétől és a kifolyó felülettől való magasság különbségét. Például, ha a víztározó felülete közvetlenül a gát alatt 200 méterrel a folyó szintje felett van, akkor a teljes hidraulikus fej értéke 200 láb.