Tartalom
- Piezometrikus fej meghatározása
- Amit a piezometrikus fej ténylegesen mér
- A piezometrikus fej meghatározása a talajvízben
- A piezometrikus fej kiszámítása hidroelektromos gátakban
A talajból felbuborító víz egyenesen varázslatosnak tűnik. A csövek mentén felfelé folyó víz ellentmond a gravitációs törvényeknek. Noha ezek csodás eseményeknek tűnhetnek, azért válnak elő piezometrikus vagy hidraulikus fej.
Piezometrikus fej meghatározása
A piezometrikus fej meghatározása Az Amerikai Meteorológiai Társaság szószedete "a nyomás, amely egy korlátozott víztartó rétegben létezik". A meghatározás folytatódik azzal, hogy a piezometrikus fej "... egy nullapont feletti magasság plusz a nyomófej".
A piezometrikus felületet "a piezometrikus nyomás vagy a hidraulikus fej képzeletbeli vagy hipotetikus felületének tekintik egy teljesen vagy részben elzárt víztartó réteg egészében vagy egy részében; analóg a nem finomított víztartó réteg vízfelületével."
A piezometrikus fej szinonimái közé tartozik a hidraulikus fej és a hidraulikus fejnyomás. A piezometrikus felületet szintén nevezhetjük potenciometrikus felület. A piezometrikus fej a a víz potenciális energiája.
Amit a piezometrikus fej ténylegesen mér
A piezometrikus fej közvetett módon méri a víz potenciális energiáját a víz magasságának mérésével egy adott ponton. A piezometrikus fejet a kút vízfelületének magasságával vagy a víz magasságával mérjük egy nyomás alatt lévő vizet tartalmazó csőhöz rögzített csőcsövön.
A piezométer feje három tényezőt kombinál: a víz potenciális energiáját a víz egy adott pont feletti magassága miatt (általában egy átlagos vagy az átlagos tengerszint feletti magasságot), a nyomás és a sebességfej által kifejtett további energiát.
A nyomás oka lehet a gravitáció, akárcsak a vízvezeték-gáttal a csöveken átfolyó áramlás, vagy zárt térben, mint egy zárt víztartó rétegben. A fej kiszámításához szükséges egyenlet fejeként írható be h megegyezik a magassági fejjel Z plusz nyomófej Ψ plusz sebességfej v.
h = z + Ψ + v
A sebességfej, bár a cső és szivattyú áramlásának számításában fontos tényező, elhanyagolható a talajvíz piezometrikus fejének kiszámításakor, mivel a felszín alatti víz sebessége nagyon lassú.
A piezometrikus fej meghatározása a talajvízben
A piezometrikus fej meghatározásához a kút vízszintjének magasságát kell megmérni. A talajvíz piezometrikus teljes fejének kiszámítása a képletet használja h = z + Ψ ahol h a talajvízszint teljes magassága vagy magassága a nullapont felett, általában a tengerszint, míg Z jelöli a magassági fejet és Ψ a nyomásfejet jelöli.
A magassági fej, Z, a kút aljának magassága a nullapont felett. A nyomófej megegyezik a fenti vízoszlop magasságával Z. Tó vagy tó esetében, Ψ nullával egyenlő, tehát a hidraulikus vagy piezometrikus fej egyszerűen megegyezik a víz felszínének potenciális energiájával a nullapont felett. Nem finomított víztartó rétegben a kút vízszintje megközelítőleg megegyezik a talajvíz szintjével.
A zárt víztartó rétegekben azonban a kútban a vízszint a korlátozó kőzetréteg szintje fölé emelkedik. A teljes fejet közvetlenül a kút vízfelszínén mérik. A kút aljának magasságának a vízfelület magasságából kivonásával a nyomásfejet kapjuk.
Például a kút vízfelülete az átlagos tengerszint felett 120 láb magasságban fekszik. Ha a kút alján található magasság 80 méterrel az átlag tengerszint feletti magasságban van, akkor a nyomásfej 40 lábnak felel meg.
A piezometrikus fej kiszámítása hidroelektromos gátakban
A piezometrikus nyomás meghatározása azt mutatja, hogy a tározó felületén lévő potenciális energia megegyezik a tavak felületének egy nullapont fölötti magasságával. Hidroelektromos gát esetében a használt nullapont a víz felszíne lehet közvetlenül a gát alatt.
A teljes fej-egyenlet leegyszerűsödik a tartály felszíne és a kifolyó felület magasságának különbségéig. Például, ha a tározó felülete 200 lábnyira van közvetlenül a gát alatt a folyó szintje felett, akkor a teljes hidraulikus fej 200 lábnak felel meg.