Vsebina
- Piezometrična opredelitev glave
- Kaj Piezometrična glava dejansko meri
- Določitev piezometrične glave v podzemni vodi
- Izračun piezometrične glave v hidroelektrarnah
Voda, ki vre od tal, se zdi naravnost čarobna. Voda, ki teče navkreber skozi cevi, je v nasprotju z zakoni gravitacije. Čeprav se to morda zdijo čudežni dogodki, se zgodijo zaradi piezometrična ali hidravlična glava.
Piezometrična opredelitev glave
The piezometrična definicija glave iz glosarja Ameriškega meteorološkega društva je "tlak, ki obstaja v omejenem vodonosniku." Opredelitev se nadaljuje z navedbo, da je piezometrična glava "... višina nad datumom in tlačno glavo."
Piezometrična površina je opisana kot "namišljena ali hipotetična površina piezometričnega tlaka ali hidravlične glave v celotnem ali delu zaprtega ali pol zaprtega vodonosnika; analogna je vodni tabeli nekonfiniranega vodonosnika."
Piezometrični sinonimi glave vključujejo hidravlično glavo in hidravlični tlak v glavi. Piezometrično površino lahko imenujemo tudi potenciometrična površina. Piezometrična glava je merilo potencialna energija vode.
Kaj Piezometrična glava dejansko meri
Piezometrična glava posredno meri potencialno energijo vode z merjenjem višine vode na določeni točki. Piezometrična glava se meri s pomočjo višine vodne površine v vodnjaku ali višine vode v cevi, ki je pritrjena na cev, ki vsebuje vodo pod pritiskom.
Piezometer glava združuje tri dejavnike: potencialno energijo vode zaradi višine vode nad dano točko (ponavadi povprečno ali povprečno gladino morja), vsako dodatno energijo, ki jo porabi tlačna in hitrostna glava.
Tlak je lahko posledica gravitacije, tako kot pri toku skozi cevi v hidroelektrarni jez ali zaradi zaprtja, kot v omejenem vodonosniku. Enačba za izračun glave se lahko zapiše kot glava h enako višinski glavi z plus tlačna glava Ψ plus hitrostna glava v.
h = z + Ψ + v
Glava hitrosti, ki je pomemben dejavnik pri izračunu pretoka cevi in črpalk, je pri izračunih piezometrične glave podzemne vode zanemarljiva, saj je hitrost podzemne vode zelo počasna.
Določitev piezometrične glave v podzemni vodi
Določitev piezometrične glave se izvede z merjenjem višine gladine vode v vodnjaku. Piezometrični izračuni celotne glave v podzemni vodi uporabljajo formulo h = z + Ψ kje h pomeni skupno glavo ali višino gladine podzemne vode nad datumom, navadno gladino morja, medtem ko z predstavlja višinsko glavo in Ψ predstavlja tlačno glavo.
Višinska glava, z, je višina dna vodnjaka nad datumom. Tlačna glava je enaka višini vodnega stolpca zgoraj z. Za jezero ali ribnik oz. Ψ je enaka nič, zato je hidravlična ali piezometrična glava preprosto enaka potencialni energiji višine vodne površine nad datumom. V neprečiščenem vodonosniku bo nivo vode v vodnjaku približno enak nivoju podzemne vode.
V omejenih vodonosnikih pa se nivo vode v vodnjakih dvigne nad raven zadrževalnega sloja kamnin. Skupna glava se neposredno meri na površini vode v vodnjaku. Če odštejemo višino dna vodnjaka od višine vodne površine, dobimo tlačno glavo.
Na primer, vodna površina v vodnjaku leži na nadmorski višini 120 čevljev. Če višina na dnu vodnjaka leži na višini 80 čevljev nad povprečno gladino morja, potem tlačna glava znaša 40 čevljev.
Izračun piezometrične glave v hidroelektrarnah
Piezometrična definicija tlaka kaže, da je potencialna energija na površini rezervoarja enaka višini površine jezer nad točko. V primeru jezer hidroelektrarne je lahko uporabljena točka površina vode tik pod jezom.
Enačba celotne glave poenostavi razliko v višini od površine rezervoarja in odtočne površine. Če je na primer površina rezervoarja 200 metrov nad gladino reke tik pod jezom, je skupna hidravlična glava enaka 200 čevljem.