Voda bublajúca zo zeme sa zdá byť priam kúzelná. Voda tečúca do kopca potrubím sa zdá byť v rozpore so zákonmi gravitácie. Aj keď sa to môže javiť ako zázračné udalosti, deje sa tak kvôlipiezometrická alebo hydraulická hlava.
Piezometrická definícia hlavy
Thepiezometrická definícia hlavyz glosára Americkej meteorologickej spoločnosti je „tlak, ktorý existuje v uzavretej vodonosnej vrstve“. The definícia pokračuje konštatovaním, že piezometrická hlava „... je nadmorská výška nad referenčným bodom plus tlak hlava. “
Piezometrický povrch je opísaný ako „imaginárny alebo hypotetický povrch piezometrického tlaku alebo hydraulickej hlavy v celej alebo čiastočne obmedzenej zvodnenej vrstve; obdobne ako hladina podzemnej vody neobmedzenej zvodnenej vrstvy. “
Piezometrické synonymá hlavy zahŕňajú hydraulickú hlavu a tlak hydraulickej hlavy. Piezometrický povrch možno tiež nazvaťpotenciometrický povrch. Piezometrická hlava je mieroupotenciálna energia vody.
Čo vlastne meria piezometrická hlava
Piezometrická hlava nepriamo meria potenciálnu energiu vody meraním výšky vody v danom bode. Piezometrická hlava sa meria pomocou výšky vodnej hladiny v studni alebo výšky vody v stúpačke pripojenej k potrubiu obsahujúcemu vodu pod tlakom.
Hlava piezometra kombinuje tri faktory: potenciálnu energiu vody v dôsledku výšky vody nad a daný bod (zvyčajne priemerná alebo priemerná hladina mora), akákoľvek ďalšia energia použitá tlakom a rýchlosťou hlava.
Tlak môže byť spôsobený gravitáciou, ako pri prietoku potrubím vo vodnej priehrade alebo uzavretým vodným tokom. Rovnicu pre výpočet hlavy je možné napísať ako hlavahrovná sa výšková výškazplus tlaková hlavaΨplus rýchlostná hlavav.
h = z + \ Psi + v
Rýchlosť, hoci je dôležitým faktorom pri výpočtoch prietoku potrubím a čerpadlom, je pri výpočtoch piezometrickej rýchlosti podzemnej vody zanedbateľná, pretože rýchlosť podzemnej vody je veľmi nízka.
Stanovenie piezometrickej hlavy v podzemnej vode
Určenie piezometrickej hlavy sa dosiahne meraním zvýšenia hladiny vody v studni. Piezometrické výpočty celkovej výšky hlavy v podzemnej vode používajú vzorech = z + Ψkdehznamená celkovú výšku alebo výšku hladiny podzemnej vody nad referenčným bodom, zvyčajne hladinu mora, zatiaľ čozpredstavuje výškovú hlavu aΨpredstavuje tlakovú hlavu.
Výšková hlava,z, je výška dna jamky nad základňou. Tlaková hlava sa rovná výške vodného stĺpca vyššiez. Pre jazero alebo rybník,Ψsa rovná nule, takže hydraulická alebo piezometrická hlava sa jednoducho rovná potenciálnej energii výšky vodnej hladiny nad referenčným bodom. V neobmedzenej zvodnenej vrstve bude hladina vody vo vrte približne rovnaká ako hladina podzemnej vody.
V uzavretých vodonosných vrstvách však hladina vody v studniach stúpa nad úroveň obmedzujúcej horninovej vrstvy. Celková výška hladiny sa priamo meria na povrchu vody v studni. Odpočítaním výšky dna studne od výšky vodnej hladiny sa získa tlaková hlava.
Napríklad vodná plocha v studni leží v nadmorskej výške 30 metrov nad priemernou hladinou mora. Ak výška na dne studne leží vo výške 80 stôp nad priemernou hladinou mora, potom sa tlaková hlava rovná 40 stôp.
Výpočet piezometrickej hlavy vo vodných priehradách
Definícia piezometrického tlaku ukazuje, že potenciálna energia na povrchu nádrže sa rovná nadmorskej výške povrchu jazera nad základňou. V prípade vodnej priehrady môže byť použitým základným údajom povrch vody tesne pod priehradou.
Rovnica celkovej hlavy sa zjednodušuje na rozdiel vo výške od povrchu nádrže a odtokového povrchu. Napríklad, ak je povrch nádrže 200 stôp nad hladinou rieky bezprostredne pod priehradou, celková hydraulická výška sa rovná 200 stôp.