Cara Menghitung Kepala Piezometrik

Air yang menggelegak dari tanah tampaknya benar-benar ajaib. Air yang mengalir menanjak melalui pipa tampaknya bertentangan dengan hukum gravitasi. Meskipun ini mungkin tampak seperti peristiwa ajaib, itu terjadi karenakepala piezometrik atau hidrolik​.

Itudefinisi kepala piezometrikdari glosarium American Meteorological Society adalah "tekanan yang ada dalam akuifer terbatas." Itu definisi dilanjutkan dengan menyatakan bahwa kepala piezometrik "...adalah ketinggian di atas datum ditambah tekanan kepala."

Permukaan piezometrik digambarkan sebagai "permukaan imajiner atau hipotetis dari tekanan piezometrik atau kepala hidrolik di seluruh atau sebagian dari akuifer terbatas atau semi terbatas; analog dengan permukaan air dari akuifer bebas."

Sinonim kepala piezometrik termasuk kepala hidrolik dan tekanan kepala hidrolik. Permukaan piezometrik juga dapat disebutpermukaan potensiometri. Kepala piezometrik adalah ukuran darienergi potensial air​.

Head piezometrik secara tidak langsung mengukur energi potensial air dengan mengukur ketinggian air pada suatu titik tertentu. Head piezometrik diukur dengan menggunakan elevasi muka air pada sumur atau ketinggian air pada pipa tegak yang dipasang pada pipa yang berisi air bertekanan.

Kepala pisometer menggabungkan tiga faktor: energi potensial air karena ketinggian air di atas a titik tertentu (biasanya permukaan laut rata-rata atau rata-rata), energi tambahan apa pun yang diterapkan oleh tekanan dan kecepatan kepala.

Tekanan mungkin karena gravitasi, seperti aliran melalui pipa di bendungan pembangkit listrik tenaga air, atau dengan kurungan, seperti dalam akuifer terbatas. Persamaan untuk menghitung head dapat ditulis sebagai headhsama dengan tinggi kepalazditambah kepala tekananΨditambah kepala kecepatanv.​

Head kecepatan, meskipun merupakan faktor penting dalam perhitungan aliran pipa dan pompa, dapat diabaikan dalam perhitungan head piezometrik air tanah karena kecepatan air tanah sangat lambat.

Penentuan head piezometrik dilakukan dengan mengukur elevasi muka air sumur. Perhitungan head total piezometrik pada air tanah menggunakan rumush=z+Ψdimanahberarti total tinggi atau tinggi muka air tanah di atas datum, biasanya permukaan laut, sedangkanzmewakili kepala elevasi danΨmewakili kepala tekanan.

Kepala elevasi,z, adalah tinggi dasar sumur di atas datum. Kepala tekanan sama dengan ketinggian kolom air di atasz. Untuk danau atau kolam,Ψsama dengan nol sehingga head hidraulik atau piezometrik sama dengan energi potensial dari ketinggian permukaan air di atas datum. Pada akuifer bebas, tinggi muka air di dalam sumur kira-kira sama dengan muka air tanah.

Dalam akuifer terbatas, bagaimanapun, tingkat air di sumur naik di atas tingkat lapisan batuan yang membatasi. Total head diukur langsung pada permukaan air di dalam sumur. Mengurangi elevasi dasar sumur dari elevasi permukaan air menghasilkan head tekanan.

Misalnya, permukaan air di sumur terletak pada ketinggian 120 kaki di atas permukaan laut rata-rata. Jika elevasi di dasar sumur terletak pada 80 kaki di atas permukaan laut rata-rata, maka tinggi tekanan sama dengan 40 kaki.

Definisi tekanan piezometrik menunjukkan bahwa energi potensial di permukaan reservoir sama dengan ketinggian permukaan danau di atas datum. Dalam kasus bendungan pembangkit listrik tenaga air, datum yang digunakan dapat berupa permukaan air tepat di bawah bendungan.

Persamaan head total disederhanakan menjadi perbedaan elevasi dari permukaan reservoir dan permukaan outflow. Misalnya, jika permukaan reservoir berada 200 kaki di atas permukaan sungai tepat di bawah bendungan, total tinggi hidrolik sama dengan 200 kaki.