Nuo žemės burbuliuojantis vanduo atrodo tiesiog stebuklingas. Panašu, kad vamzdžiais į viršų tekantis vanduo prieštarauja traukos dėsniams. Nors tai gali atrodyti kaip stebuklingi įvykiai, jie įvyksta dėlpjezometrinė arba hidraulinė galvutė.
Pjezometrinis galvos apibrėžimas
Thepjezometrinės galvos apibrėžimasiš Amerikos meteorologijos draugijos žodyno yra „spaudimas, egzistuojantis uždarame vandeningajame sluoksnyje“. The apibrėžimas tęsiamas nurodant, kad pjezometrinė galvutė "... yra aukštis virš atskaitos taško pridėjus slėgį galva."
Pjezometrinis paviršius apibūdinamas kaip „įsivaizduojamas arba hipotetinis pjezometrinio slėgio arba hidraulinės galvutės paviršius visame arba iš dalies uždarame arba pusiau uždarame vandeningajame sluoksnyje; analogiškas neuždaryto vandeningojo sluoksnio vandens lygiui ".
Pjezometriniai galvos sinonimai apima hidraulinę galvutę ir hidraulinį galvos slėgį. Pjezometrinis paviršius taip pat gali būti vadinamaspotenciometrinis paviršius. Pjezometrinė galvutė yra mataspotenciali vandens energija.
Ką iš tikrųjų matuoja pjezometrinė galvutė
Pjezometrinė galvutė netiesiogiai matuoja potencialią vandens energiją, matuodama vandens aukštį tam tikrame taške. Pjezometrinė galvutė matuojama naudojant vandens paviršiaus aukštį šulinyje arba vandens aukštį stovintame vamzdyje, pritvirtintame prie vamzdžio, kuriame yra slėgio vanduo.
Pjezometro galvutė sujungia tris veiksnius: potencinę vandens energiją dėl vandens aukščio virš a nurodytas taškas (paprastai vidutinis arba vidutinis jūros lygis), bet kokia papildoma energija, kurią sukelia slėgis ir greitis galva.
Slėgis gali atsirasti dėl sunkio jėgos, pvz., Tekant vamzdžiais hidroelektrinės užtvankoje, arba uždarytas, kaip uždarame vandeningajame sluoksnyje. Galvos skaičiavimo lygtį galima užrašyti kaip galvąhlygi aukščio galvaizplius slėgio galvutėΨplius greičio galvav.
h = z + \ Psi + v
Greičio galvutė, nors ir svarbus vamzdžių ir siurblių srauto skaičiavimo veiksnys, yra nereikšmingas skaičiuojant požeminio vandens pjezometrinę galvutę, nes požeminio vandens greitis yra labai lėtas.
Pjezometrinės galvos nustatymas požeminiame vandenyje
Pjezometrinė galvutė nustatoma matuojant vandens lygio aukštį šulinyje. Pjezometriniai bendro galvos skaičiavimai požeminiame vandenyje naudojami pagal šią formulęh = z + Ψkurh- bendras požeminio vandens lygio aukštis arba aukštis virš atskaitos taško, paprastai jūros lygio, ozžymi aukščio galvutę irΨreiškia slėgio galvutę.
Aukščio galvutė,zyra šulinio dugno aukštis virš atskaitos taško. Slėgio galvutė lygi aukščiau esančio vandens stulpelio aukščiuiz. Ežerui ar tvenkiniuiΨlygi nuliui, todėl hidraulinė arba pjezometrinė galvutė tiesiog lygi potencialiai vandens paviršiaus aukščio virš atskaitos taško energijai. Neuždarytame vandeningajame sluoksnyje vandens lygis šulinyje maždaug prilygs gruntinio vandens lygiui.
Tačiau uždaruose vandens sluoksniuose vandens lygis šuliniuose pakyla virš ribojančio uolienų sluoksnio lygio. Bendra galva matuojama ties šulinio vandens paviršiumi. Atėmus šulinio dugno aukštį iš vandens paviršiaus aukščio, gaunama slėgio galvutė.
Pavyzdžiui, šulinio vandens paviršius yra 120 pėdų aukštyje virš vidutinio jūros lygio. Jei šulinio dugno aukštis yra 80 pėdų virš vidutinio jūros lygio, tada slėgio galvutė lygi 40 pėdų.
Pjezometrinės galvutės skaičiavimas hidroelektrinėse užtvankose
Pjezometrinio slėgio apibrėžimas rodo, kad potenciali energija rezervuaro paviršiuje yra lygi ežero paviršiaus aukščiui virš atskaitos taško. Hidroelektrinės užtvankos atveju naudojamas atskaitos taškas gali būti vandens paviršius, esantis žemiau užtvankos.
Bendra galvos lygtis supaprastina aukščio skirtumą nuo rezervuaro paviršiaus ir ištekančio paviršiaus. Pavyzdžiui, jei rezervuaro paviršius yra 200 pėdų virš upės lygio iškart po užtvanka, bendra hidraulinė galvutė lygi 200 pėdų.