Como calcular a cabeça piezométrica

A água borbulhando do solo parece absolutamente mágica. A água que flui morro acima através dos canos parece contradizer as leis da gravidade. Embora possam parecer eventos milagrosos, eles ocorrem devido acabeça piezométrica ou hidráulica​.

Definição de Cabeça Piezométrica

Odefinição de cabeça piezométricado glossário da American Meteorological Society é "a pressão que existe em um aqüífero confinado." O a definição continua afirmando que a cabeça piezométrica "... é a elevação acima de um dado mais a pressão cabeça."

A superfície piezométrica é descrita como "uma superfície imaginária ou hipotética da pressão piezométrica ou carga hidráulica em todo ou parte de um aquífero confinado ou semiconfinado; análogo ao lençol freático de um aquífero não confinado. "

Os sinônimos de cabeçote piezométrico incluem cabeçote hidráulico e pressão de cabeçote hidráulico. A superfície piezométrica também pode ser chamada desuperfície potenciométrica. A cabeça piezométrica é uma medida doenergia potencial da água​.

O que a cabeça piezométrica realmente mede

A cabeça piezométrica mede indiretamente a energia potencial da água medindo a altura da água em um determinado ponto. A altura piezométrica é medida usando a elevação da superfície da água em um poço ou a altura da água em um cano vertical conectado a um cano contendo água sob pressão.

A cabeça do piezômetro combina três fatores: a energia potencial da água devido à altura da água acima de um dado ponto (geralmente nível médio ou médio do mar), qualquer energia adicional aplicada por pressão e velocidade cabeça.

A pressão pode ser devida à gravidade, como no escoamento pela tubulação em uma barragem hidrelétrica, ou por confinamento, como em um aquífero confinado. A equação para calcular a cabeça pode ser escrita como cabeçahé igual a altura de elevaçãozmais cabeça de pressãoΨmais cabeça de velocidadev.

h = z + \ Psi + v

A altura manométrica, embora seja um fator importante nos cálculos do fluxo da tubulação e da bomba, é insignificante nos cálculos da carga piezométrica da água subterrânea porque a velocidade da água subterrânea é muito lenta.

Determinando a carga piezométrica em águas subterrâneas

A determinação da altura piezométrica é realizada medindo a elevação do nível da água em um poço. Cálculos piezométricos de carga total em águas subterrâneas usam a fórmulah = z + ΨOndehsignifica cabeça ou altura total do nível do lençol freático acima do datum, geralmente o nível do mar, enquantozrepresenta a cabeça de elevação eΨrepresenta a cabeça de pressão.

A cabeça de elevação,z, é a altura do fundo de um bem acima do datum. A cabeça de pressão é igual à altura da coluna de água acimaz. Para um lago ou lagoa,Ψé igual a zero, então a cabeça hidráulica ou piezométrica simplesmente é igual à energia potencial da altura da superfície da água acima do datum. Em um aquífero não confinado, o nível da água no poço será aproximadamente igual ao nível do lençol freático.

Em aqüíferos confinados, entretanto, o nível da água nos poços sobe acima do nível da camada de rocha confinante. A carga total é medida diretamente na superfície da água no poço. Subtrair a elevação do fundo do poço da elevação da superfície da água resulta na queda de pressão.

Por exemplo, a superfície da água em um poço está a uma altitude de 36 metros acima do nível médio do mar. Se a elevação na parte inferior do poço estiver a 80 pés acima do nível médio do mar, a carga de pressão será igual a 40 pés.

Cálculo da carga piezométrica em barragens hidrelétricas

A definição de pressão piezométrica mostra que a energia potencial na superfície de um reservatório é igual à elevação da superfície do lago acima de um datum. No caso de uma barragem hidrelétrica, o datum usado pode ser a superfície da água logo abaixo da barragem.

A equação da carga total simplifica a diferença na elevação da superfície do reservatório e a superfície de escoamento. Por exemplo, se a superfície do reservatório estiver 200 pés acima do nível do rio imediatamente abaixo da barragem, a carga hidráulica total é igual a 200 pés.

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