Voda, ki brbota iz tal, se zdi naravnost čarobna. Zdi se, da voda, ki teče navkreber po ceveh, nasprotuje gravitacijskim zakonom. Čeprav se ti morda zdijo čudežni dogodki, se pa zgodijo zaradipiezometrična ali hidravlična glava.
Piezometrična definicija glave
Theopredelitev piezometrične glaveiz glosarja Ameriškega meteorološkega društva je "pritisk, ki obstaja v zaprtem vodonosniku". The definicija se nadaljuje z navedbo, da je piezometrična glava "... nadmorska višina nad referenčno točko plus tlak glavo. "
Piezometrična površina je opisana kot "namišljena ali hipotetična površina piezometričnega tlaka ali hidravlične glave po celotnem ali delno omejenem ali polovičnem vodonosniku; analogno gladini vode v neomejenem vodonosniku. "
Piezometrični sinonimi glave vključujejo hidravlično glavo in tlak hidravlične glave. Piezometrična površina se lahko imenuje tudipotenciometrična površina. Piezometrična glava je merilopotencialna energija vode.
Kaj Piezometric Head dejansko meri
Piezometrična glava posredno meri potencialno energijo vode z merjenjem višine vode na določeni točki. Piezometrična glava se meri s pomočjo nadmorske višine vodne površine v vodnjaku ali višine vode v cevi, pritrjeni na cev, ki vsebuje vodo pod pritiskom.
Piezometrska glava združuje tri dejavnike: potencialno energijo vode zaradi višine vode nad a dani točki (običajno povprečna ali povprečna gladina morja), kakršna koli dodatna energija, ki se uporablja s pritiskom in hitrostjo glavo.
Tlak je lahko posledica gravitacije, kot pri pretoku skozi cevi v hidroelektrarni, ali zaradi zaprtja, kot v zaprtem vodonosniku. Enačbo za izračun glave lahko zapišemo kot glavohenako višinski glavizplus tlačna glavaΨplus hitrostna glavav.
h = z + \ Psi + v
Hitrost glave je sicer pomemben dejavnik pri izračunu pretoka cevi in črpalke, vendar je pri izračunih piezometričnega tlaka podzemne vode zanemarljiva, ker je hitrost podtalnice zelo počasna.
Določanje piezometrične glave v podtalnici
Določanje piezometrične višine se opravi z merjenjem višine gladine vode v vodnjaku. Piezometrični izračuni celotne glave v podzemni vodi uporabljajo formuloh = z + Ψkjehpomeni skupno glavo ali višino gladine podtalnice nad referenčno točko, običajno gladino morja, medtem kozpredstavlja višinsko glavo inΨpredstavlja tlačno glavo.
Višinska glava,z, je višina dna vodnjaka nad referenčno točko. Tlačna glava je enaka višini vodnega stolpca zgorajz. Za jezero ali ribnik,Ψje enako nič, zato je hidravlična ali piezometrična glava preprosto enaka potencialni energiji višine vodne površine nad referenčno točko. V neomejenem vodonosniku bo nivo vode v vodnjaku približno enak nivoju podtalnice.
V zaprtih vodonosnikih pa se vodostaj v vodnjakih dvigne nad nivo zadrževalne plasti kamnin. Skupna glava se neposredno izmeri na površini vode v vodnjaku. Če od višine vodne površine odštejemo nadmorsko višino dna vodnjaka, dobimo tlačno glavo.
Na primer, vodna površina v vodnjaku leži na nadmorski višini 120 čevljev. Če je nadmorska višina na dnu vrtine 80 metrov nad povprečno morsko gladino, je tlak visok 40 čevljev.
Izračun piezometrične glave v hidroelektrarnah
Opredelitev piezometričnega tlaka kaže, da je potencialna energija na površini rezervoarja enaka nadmorski višini površine jezera nad referenčno točko. V primeru hidroelektrarne je lahko uporabljena referenčna točka površina vode tik pod jezom.
Enačba celotne glave poenostavi na višinsko razliko od površine rezervoarja in odtočne površine. Če je na primer površina rezervoarja 200 metrov nad gladino reke tik pod jezom, je celotna hidravlična glava enaka 200 čevljev.