Съдържание
- Определение на пиезометрична глава
- Какво всъщност измерва пиезометричната глава
- Определяне на пиезометрична глава в подземните води
- Изчисляване на пиезометрична глава във водноелектрически язовири
Водата, която бълбука от земята, изглежда направо магическа. Водата, която тече нагоре през тръби, изглежда противоречи на законите на гравитацията. Въпреки че това може да изглежда като чудотворни събития, те се случват поради пиезометрична или хидравлична глава.
Определение на пиезометрична глава
Най- дефиниция на пиезометрична глава от речника на Американското метеорологично общество е „налягането, което съществува в ограничен водоносен хоризонт“. Определението продължава, като посочва, че пиезометричната глава "... е котата над датата плюс главата под налягане".
Пиезометричната повърхност се описва като „въображаема или хипотетична повърхност на пиезометричното налягане или хидравлична глава през целия или част от затворен или полузатворен водоносен хоризонт; аналогична на водната таблица на непречистен водоносен хоризонт“.
Пиезометричните синоними на главата включват хидравлична глава и налягане на хидравличната глава. Пиезометричната повърхност може да се нарече също потенциометрична повърхност, Пиезометричната глава е мярка за потенциална енергия на водата.
Какво всъщност измерва пиезометричната глава
Пиезометричната глава индиректно измерва потенциалната енергия на водата, като измерва височината на водата в дадена точка. Пиезометричната глава се измерва, като се използва котата на водната повърхност в кладенец или височината на водата в стояща тръба, прикрепена към тръба, съдържаща вода под налягане.
Пиезометровата глава съчетава три фактора: потенциалната енергия на водата поради височината на водата над дадена точка (обикновено средно или средно морско равнище), всяка допълнителна енергия, приложена от главата за налягане и скорост.
Налягането може да се дължи на гравитацията, както при потока през тръбите в хидроелектрически язовир, или от затворен тип, както в затворен водоносен хоризонт. Уравнението за изчисляване на главата може да се запише като глава з равна на височина на главата Z плюс напорна глава Ψ плюс скоростна глава с.
h = z + Ψ + v
Главата на скоростта, макар и важен фактор при изчисляването на потока на тръбите и помпите, е незначителна при изчисленията на пиезометричната глава на подземните води, тъй като скоростта на подземните води е много бавна.
Определяне на пиезометрична глава в подземните води
Определянето на пиезометрична глава се осъществява чрез измерване на котата на нивото на водата в кладенец. Пиезометричните изчисления на общата глава в подземните води използват формулата Н = Z + Ψ където з означава обща глава или височина на нивото на подземните води над датата, обикновено нивото на морето, докато Z представлява главата на котата и Ψ представлява напорната глава.
Главата на котата, Z, е височината на дъното на кладенец над датата. Налягащата глава е равна на височината на водния стълб отгоре Z, За езеро или езерце, Ψ е равна на нула, така че хидравличната или пиезометрична глава просто се равнява на потенциалната енергия на височината на водната повърхност над датата. В нерафиниран водоносен хоризонт нивото на водата в кладенеца приблизително ще се равнява на нивото на подземните води.
В затворените водоносни хоризонти обаче нивото на водата в кладенци се повишава над нивото на ограничаващия се скален слой. Общата глава се измерва директно на повърхността на водата в кладенеца. Ако се извади котата на дъното на кладенеца от котата на водната повърхност, се получава главата под налягане.
Например водната повърхност в кладенец се намира на височина 120 фута над средното морско ниво. Ако котата на дъното на кладенеца се намира на 80 фута над средното морско равнище, тогава напорната глава е равна на 40 фута.
Изчисляване на пиезометрична глава във водноелектрически язовири
Определението за пиезометрично налягане показва, че потенциалната енергия в повърхността на резервоар е равна на котата на езерата над датата. В случай на хидроелектрически язовир, използваната дата може да бъде повърхността на водата точно под язовира.
Общото уравнение на главата опростява до разликата в надморската височина от повърхността на резервоара и повърхността на изтичане. Например, ако повърхността на резервоара е на 200 фута над нивото на реката непосредствено под язовира, общата хидравлична глава е равна на 200 фута.