Innhold
- Piezometric Head Definition
- Hva Piezometric Head faktisk måler
- Bestemmelse av piezometrisk hode i grunnvann
- Beregning av piezometrisk hode i vannkraftdammer
Vann som boble opp fra bakken virker helt magisk. Vann som renner oppover gjennom rør ser ut til å motsi tyngdelovene. Selv om disse kan virke som mirakuløse hendelser, oppstår de pga piezometrisk eller hydraulisk hode.
Piezometric Head Definition
De piezometrisk hodedefinisjon fra ordlisten fra American Meteorological Society er "trykket som eksisterer i en begrenset akvifer." Definisjonen fortsetter med å oppgi at piezometrisk hode "... er høyden over et punktum pluss trykkhodet."
Den piezometriske overflaten er beskrevet som "en tenkt eller hypotetisk overflate av det piezometriske trykket eller det hydrauliske hodet gjennom hele eller deler av en innesperret eller halvt innesperret akvifer; analog med vannbordet til en ukonfigurert akvifer."
Piezometriske hodesynonymer inkluderer hydraulisk hode og hydraulisk hodetrykk. Den piezometriske overflaten kan også kalles potensiometrisk overflate. Piezometrisk hode er et mål på potensiell energi av vann.
Hva Piezometric Head faktisk måler
Piezometrisk hode måler indirekte den potensielle energien til vann ved å måle høyden på vannet på et gitt punkt. Piezometrisk hode måles ved bruk av høyden av vannoverflaten i en brønn eller høyden på vannet i en standpipe festet til et rør som inneholder vann under trykk.
Piezometerhode kombinerer tre faktorer: den potensielle energien i vannet på grunn av vannets høyde over et gitt punkt (vanligvis gjennomsnittlig eller gjennomsnittlig havnivå), eventuell tilleggsenergi tilført av trykk og hastighetshode.
Trykket kan skyldes tyngdekraften, som ved strømning gjennom rørene i en vannkraftdam, eller ved innesperring, som i en innesperret akvifer. Ligningen for beregning av hode kan skrives som hode h tilsvarer høydehodet z pluss trykkhode Ψ pluss hastighetshode v.
h = z + Ψ + v
Hastighetshode, selv om det er en viktig faktor i rør- og pumpestrømberegninger, er ubetydelig i beregninger av piezometrisk grunnvann fordi grunnvannets hastighet er veldig langsom.
Bestemmelse av piezometrisk hode i grunnvann
Bestemmelse av piezometrisk hode oppnås ved å måle høyden av vannstanden i en brønn. Piezometriske totale hoderegninger i grunnvann bruker formelen h = z + Ψ hvor h betyr total hode eller høyde på grunnvannsnivået over nulpunktet, vanligvis havnivå, mens z representerer høydehodet og Ψ representerer trykkhodet.
Hevingshodet, z, er høyden på bunnen av en brønn over punktet. Trykkhodet tilsvarer høyden på vannsøylen over z. For en innsjø eller dam, Ψ tilsvarer null, slik at det hydrauliske eller piezometriske hodet ganske enkelt tilsvarer den potensielle energien i vannoverflatehøyden over punktet. I en ubegrenset akvifer vil vannstanden i brønnen tilnærmet lik grunnvannsnivået.
I lukkede akviferer stiger imidlertid vannstanden i brønnene over nivået til det innesperrede berglaget. Det totale hodet måles direkte ved overflaten av vannet i brønnen. Å trekke høyden av bunnen av brønnen fra høyden av vannoverflaten gir trykkhodet.
For eksempel ligger vannoverflaten i en brønn på en høyde på 120 fot over gjennomsnittlig havnivå. Hvis høyden i bunnen av brønnen ligger 80 fot over gjennomsnittlig havnivå, tilsvarer trykkhodet 40 fot.
Beregning av piezometrisk hode i vannkraftdammer
Den piezometriske trykkdefinisjonen viser at den potensielle energien ved overflaten av et reservoar tilsvarer høyden av innsjøens overflate over et punktum. Når det gjelder en vannkraftsdam, kan det benyttede punktet være overflaten på vannet rett under demningen.
Den totale hodeligningen forenkler forskjellen i høyde fra reservoaroverflaten og utstrømningsoverflaten. For eksempel, hvis reservoaroverflaten er 200 fot over elvenivået rett under demningen, tilsvarer det totale hydrauliske hodet 200 fot.