Ūdens, kas burbuļo no zemes, šķiet tieši maģisks. Šķiet, ka ūdens, kas plūst augšup pa caurulēm, ir pretrunā ar gravitācijas likumiem. Kaut arī tie var šķist brīnumaini notikumi, tie notiek sakarā arpjezometriskā vai hidrauliskā galva.
Pjezometriskās galvas definīcija
Thepjezometriskas galvas definīcijano Amerikas Meteoroloģijas biedrības glosārija ir "spiediens, kas pastāv ierobežotā ūdens nesējslānī". The definīcija turpinās, norādot, ka pjezometriskā galva "... ir augstums virs nulles punkta plus spiediens galva. "
Pjezometrisko virsmu raksturo kā "pjezometriskā spiediena vai hidrauliskās galvas iedomātu vai hipotētisku virsmu visā norobežotā vai daļēji norobežotā ūdens nesējslāņa vai tā daļā; analogs neierobežota ūdens nesējslāņa ūdens līmenim. "
Pjezometriskie galvas sinonīmi ietver hidraulisko galvu un hidraulisko galvas spiedienu. Pjezometrisko virsmu var saukt arī parpotenciometriskā virsma. Pjezometriskā galva irpotenciālā ūdens enerģija.
Ko faktiski mēra pjezometriskā galva
Pjezometriskā galva netieši mēra ūdens potenciālo enerģiju, mērot ūdens augstumu noteiktā punktā. Pjezometrisko galvu mēra, izmantojot ūdens virsmas augstumu akā vai ūdens augstumu stāvvadā, kas piestiprināts pie caurules, kas satur ūdeni zem spiediena.
Pjezometra galva apvieno trīs faktorus: ūdens potenciālo enerģiju ūdens augstuma dēļ virs a dotais punkts (parasti vidējais vai vidējais jūras līmenis), jebkura papildu enerģija, ko lieto spiediens un ātrums galva.
Spiedienu var izraisīt gravitācija, tāpat kā caur cauruļvadiem hidroelektrostacijā, vai slēgšana, piemēram, slēgtā ūdens nesējslānī. Vienādojumu galvas aprēķināšanai var uzrakstīt kā galvuhir vienāds ar pacēluma galvuzplus spiediena galvaΨplus ātruma galvav.
h = z + \ Psi + v
Lai gan ātruma galva ir svarīgs faktors cauruļu un sūkņu plūsmas aprēķinos, gruntsūdeņu pjezometriskās galvas aprēķinos ir nenozīmīgs, jo pazemes ūdeņu ātrums ir ļoti lēns.
Pjezometriskās galvas noteikšana gruntsūdeņos
Pjezometriskās galvas noteikšana tiek veikta, izmērot ūdens līmeņa paaugstinājumu akā. Pjezometrisko kopējās galvas aprēķinos gruntsūdeņos tiek izmantota formulah = z + Ψkurhir gruntsūdens līmeņa kopējā virsotne vai augstums virs bāzes punkta, parasti jūras līmeņa, betzapzīmē pacēluma galvu unΨapzīmē spiediena galvu.
Pacēluma galva,z, ir akas dibena augstums virs atsauces punkta. Spiediena galva ir vienāda ar ūdens kolonnas augstumu virsz. Ezeram vai dīķim,Ψir vienāds ar nulli, tāpēc hidrauliskā vai pjezometriskā galva vienkārši vienāda ar ūdens virsmas augstuma virs nulles potenciālo enerģiju. Neierobežotā ūdens nesējslānī ūdens līmenis urbumā būs aptuveni vienāds ar gruntsūdens līmeni.
Ierobežotos ūdens nesējslāņos ūdens līmenis akās tomēr paceļas virs ierobežojošā iežu slāņa līmeņa. Kopējo galvu tieši mēra akas ūdens virsmā. Atņemot akas dibena augstumu no ūdens virsmas augstuma, iegūst spiediena galvu.
Piemēram, akas ūdens virsma atrodas 120 pēdu augstumā virs vidējā jūras līmeņa. Ja akas dibena augstums atrodas 80 pēdas virs vidējā jūras līmeņa, tad spiediena galva ir vienāda ar 40 pēdām.
Piezometriskās galvas aprēķināšana hidroelektriskajos aizsprostos
Pjezometriskā spiediena definīcija parāda, ka potenciālā enerģija uz rezervuāra virsmas ir vienāda ar ezera virsmas augstumu virs nulles punkta. Hidroelektrostaciju gadījumā izmantotais atskaites punkts var būt ūdens virsma tieši zem aizsprosta.
Kopējais galvas vienādojums vienkāršo līdz augstuma atšķirībai no rezervuāra virsmas un izplūdes virsmas. Piemēram, ja rezervuāra virsma atrodas 200 pēdas virs upes līmeņa tieši zem aizsprosta, kopējā hidrauliskā galva ir vienāda ar 200 pēdām.