Innehåll
- Piezometric Head Definition
- Vad Piezometric Head faktiskt mäter
- Bestämma Piezometric Head i grundvatten
- Beräkning av piezometriskt huvud i vattenkraftsdammar
Vatten som bubblar upp från marken verkar helt magiskt. Vatten som strömmar uppåt genom rör verkar motsäga tyngdelagarna. Även om dessa kan verka som mirakulösa händelser, inträffar de på grund av piezometriskt eller hydrauliskt huvud.
Piezometric Head Definition
De piezometrisk huvuddefinition från ordlistan från American Meteorological Society är "trycket som finns i en begränsad akvifer." Definitionen fortsätter med att säga att piezometriskt huvud "... är höjden över ett datum plus tryckhuvudet."
Den piezometriska ytan beskrivs som "en imaginär eller hypotetisk yta av det piezometriska trycket eller det hydrauliska huvudet genom hela eller delar av en begränsad eller halvgränsad akvifer; analog med vattentabellen i en okonfinerad akvifer."
Piezometriska huvudsynonymer inkluderar hydrauliskt huvud och hydrauliskt huvudtryck. Den piezometriska ytan kan också kallas potentiometrisk yta. Piezometriskt huvud är ett mått på vatten potentiell energi.
Vad Piezometric Head faktiskt mäter
Piezometriskt huvud mäter indirekt vattenens potentiella energi genom att mäta vattenens höjd vid en given punkt. Piezometriskt huvud mäts med användning av höjden av vattenytan i en brunn eller vattenhöjden i ett stativrör fäst vid ett rör som innehåller vatten under tryck.
Piezometerhuvudet kombinerar tre faktorer: den potentiella energin i vattnet på grund av vattenhöjden över en given punkt (vanligtvis medelvärde eller medelhöjd), eventuell ytterligare energi som appliceras av tryck och hastighetshuvud.
Trycket kan bero på tyngdkraften, som med flöde genom rören i en vattenkraftsdamm, eller genom inneslutning, som i en begränsad akvifer. Ekvationen för beräkning av huvud kan skrivas som huvud h lika med höjdhuvudet z plus tryckhuvud Ψ plus hastighetshuvud v.
h = z + Ψ + v
Hastighetshuvudet, även om det är en viktig faktor i rör- och pumpflödesberäkningar, är försumbar vid beräkningar av piezometriskt huvud för grundvatten eftersom grundvattnets hastighet är mycket långsam.
Bestämma Piezometric Head i grundvatten
Bestämning av piezometriskt huvud uppnås genom att mäta höjden av vattennivån i en brunn. Piezometriska totalhuvudberäkningar i grundvatten använder formeln h = z + Ψ var h betyder totalt huvud eller höjd på grundvattennivån över nollpunkten, vanligtvis havsnivå, medan z representerar höjdhuvudet och Ψ representerar tryckhuvudet.
Höjningshuvudet, z, är höjden på botten av en brunn ovanför nollpunkten. Tryckhuvudet är lika med vattenspelarens höjd ovan z. För en sjö eller damm, Ψ är lika med noll så det hydrauliska eller piezometriska huvudet är helt enkelt lika med den potentiella energin i vattenytans höjd över nollpunkten. I en okonfirerad akvifer kommer vattennivån i brunnen ungefär lika med grundvattennivån.
I trånga akviferer stiger emellertid vattennivån i brunnar över nivån för det begränsande bergskiktet. Det totala huvudet mäts direkt vid ytan på vattnet i brunnen. Att subtrahera höjden på botten av brunnen från höjden av vattenytan ger tryckhuvudet.
Till exempel ligger vattenytan i en brunn på en höjd av 120 fot över den genomsnittliga havsnivån. Om höjden i botten av brunnen ligger 80 fot över medelhöjden, är tryckhuvudet lika med 40 fot.
Beräkning av piezometriskt huvud i vattenkraftsdammar
Definitionen av den piezometriska trycket visar att den potentiella energin vid en reservoaryta är lika med sjöarnas höjd ovanför ett datum. När det gäller en vattenkraftsdam, kan det använda datumet vara ytan på vattnet precis under dammen.
Den totala huvudekvationen förenklar skillnaden i höjd från reservoarytan och utflödesytan. Till exempel, om reservoarytan är 200 fot över flodnivån omedelbart under dammen, är det totala hydraulhuvudet lika med 200 fot.