Apa care clocotește de pe sol pare de-a dreptul magică. Apa care curge în sus prin conducte pare să contrazică legile gravitației. Deși acestea pot părea evenimente miraculoase, ele apar din cauzacap piezometric sau hidraulic.
Definiția capului piezometric
definirea capului piezometricdin glosarul Societății Meteorologice Americane este „presiunea care există într-un acvifer limitat”. definiția continuă afirmând că capul piezometric "... este cota de deasupra unei date plus presiunea cap."
Suprafața piezometrică este descrisă ca „o suprafață imaginară sau ipotetică a presiunii piezometrice sau a capului hidraulic pe tot parcursul sau parțial al unui acvifer limitat sau semi-limitat; analog cu pânza freatică a unui acvifer nelimitat. "
Sinonimele capului piezometric includ capul hidraulic și presiunea hidraulică a capului. Suprafața piezometrică poate fi numită șisuprafață potențiometrică. Capul piezometric este o măsură aenergia potențială a apei.
Ce măsură efectiv capul piezometric
Capul piiezometric masoara indirect energia potentiala a apei prin masurarea inaltimii apei intr-un punct dat. Capul piezometric este măsurat utilizând înălțimea suprafeței apei într-o fântână sau înălțimea apei într-o conductă de fixare atașată la o conductă care conține apă sub presiune.
Capul piezometrului combină trei factori: energia potențială a apei datorată înălțimii apei de peste a punct dat (de obicei nivelul mediu sau mediu al mării), orice energie suplimentară aplicată de presiune și viteză cap.
Presiunea se poate datora gravitației, ca și în cazul fluxului prin conducte într-un baraj hidroelectric sau prin închidere, ca într-un acvifer limitat. Ecuația pentru calculul capului poate fi scrisă ca capheste egal cu capul de înălțimezplus cap de presiuneΨplus viteza capuluiv.
h = z + \ Psi + v
Capul de viteză, deși este un factor important în calculul debitului conductelor și al pompei, este neglijabil în calculele capului piezometric al apei subterane, deoarece viteza apei subterane este foarte lentă.
Determinarea capului piezometric în apele subterane
Determinarea capului piezometric se realizează prin măsurarea înălțimii nivelului apei într-o fântână. Calculele piezometrice ale capului total în apele subterane utilizează formulah = z + ΨUndehînseamnă capul total sau înălțimea nivelului apei subterane deasupra datei, de obicei nivelul mării, în timp cezreprezintă capul de elevație șiΨreprezintă capul de presiune.
Capul de elevație,z, este înălțimea fundului unui puț deasupra datei. Capul de presiune este egal cu înălțimea coloanei de apă de mai susz. Pentru un lac sau iaz,Ψeste egal cu zero, astfel încât capul hidraulic sau piezometric egalează pur și simplu energia potențială a înălțimii suprafeței apei deasupra datei. Într-un acvifer neconfigurat, nivelul apei din fântână va fi aproximativ egal cu nivelul apei subterane.
Cu toate acestea, în acviferele limitate, nivelul apei din puțuri crește peste nivelul stratului de rocă limitat. Capul total este măsurat direct la suprafața apei din fântână. Scăderea înălțimii fundului fântânii din înălțimea suprafeței apei produce capul de presiune.
De exemplu, suprafața apei dintr-o fântână se află la o altitudine de 120 de picioare deasupra nivelului mediu al mării. Dacă cota din partea de jos a puțului se află la 80 de picioare deasupra nivelului mediu al mării, atunci capul de presiune este egal cu 40 de picioare.
Calculul capului piezometric în baraje hidroelectrice
Definiția presiunii piezometrice arată că energia potențială la suprafața unui rezervor este egală cu înălțimea suprafeței lacului deasupra unei date. În cazul unui baraj hidroelectric, baza utilizată poate fi suprafața apei chiar sub baraj.
Ecuația totală a capului simplifică diferența de altitudine față de suprafața rezervorului și suprafața de ieșire. De exemplu, dacă suprafața rezervorului este la 200 de picioare deasupra nivelului râului imediat sub baraj, capul hidraulic total este egal cu 200 de picioare.