Содержание
- Определение пьезометрической головки
- Что на самом деле измеряет пьезометрическая головка
- Определение пьезометрического напора в подземных водах
- Расчет пьезометрической головки в гидроэлектростанциях
Вода, поднимающаяся с земли, кажется совершенно волшебной. Вода, текущая в гору через трубы, кажется, противоречит законам гравитации. Хотя это может показаться чудесным событием, оно происходит из-за пьезометрическая или гидравлическая головка.
Определение пьезометрической головки
определение пьезометрической головки Глоссарий Американского метеорологического общества - это «давление, которое существует в замкнутом водоносном горизонте». Определение продолжается, заявив, что пьезометрическую голову «... это возвышение над опорной точкой плюс напором.»
Пьезометрическая поверхность описывается как «воображаемая или гипотетическая поверхность пьезометрического давления или гидравлического напора во всем или части ограниченного или полузамкнутого водоносного горизонта; аналогично водному пласту неограниченного водоносного горизонта».
Синонимы пьезометрической головки включают гидравлическую головку и давление гидравлической головки. Пьезометрическую поверхность также можно назвать потенциометрическая поверхность, Пьезометрическая головка является мерой потенциальная энергия воды.
Что на самом деле измеряет пьезометрическая головка
Пьезометрическая головка косвенно измеряет потенциальную энергию воды, измеряя высоту воды в данной точке. Пьезометрический напор измеряется с использованием высоты водной поверхности в скважине или высоты воды в стояке, прикрепленной к трубе, содержащей воду под давлением.
Головка пьезометра сочетает в себе три фактора: потенциальную энергию воды из-за высоты воды над данной точкой (обычно средний или средний уровень моря), любую дополнительную энергию, приложенную напором давления и скоростью.
Давление может быть связано с силой тяжести, как при прохождении через трубы в гидроэлектростанции, или из-за удержания, как в замкнутом водоносном горизонте. Уравнение для расчета головы можно записать как голову час равняется высоте головы Z плюс напор Ψ плюс скорость головы против
h = z + Ψ + v
Напор скорости, хотя и является важным фактором при расчете расхода труб и насосов, пренебрежимо мал при расчете пьезометрического напора подземных вод, поскольку скорость подземных вод очень мала.
Определение пьезометрического напора в подземных водах
Определение пьезометрического напора осуществляется путем измерения уровня воды в скважине. Пьезометрический расчет общего напора в подземных водах по формуле ч = г + Ψ где час означает общий напор или высоту уровня грунтовых вод над уровнем, обычно уровень моря, а Z представляет высоту головы и Ψ представляет напор.
Высота головы, Z, высота дна скважины над датумом. Напор равен высоте водяного столба выше Z, Для озера или пруда, Ψ равен нулю, поэтому гидравлическая или пьезометрическая головка просто равна потенциальной энергии высоты поверхности воды над датумом. В неограниченном водоносном горизонте уровень воды в скважине будет примерно равен уровню грунтовых вод.
Однако в ограниченных водоносных горизонтах уровень воды в скважинах поднимается выше уровня ограничивающего слоя породы. Общий напор измеряется непосредственно на поверхности воды в скважине. Вычитание высоты дна скважины из высоты поверхности воды дает напор.
Например, поверхность воды в колодце лежит на высоте 120 футов над средним уровнем моря. Если высота на дне скважины находится на 80 футах над средним уровнем моря, то напор равен 40 футам.
Расчет пьезометрической головки в гидроэлектростанциях
Определение пьезометрического давления показывает, что потенциальная энергия на поверхности водохранилища равна высоте поверхности озера над точкой отсчета. В случае гидроэлектростанции используемая точка отсчета может быть поверхностью воды чуть ниже плотины.
Уравнение полного напора упрощается до разности высот от поверхности коллектора и поверхности оттока. Например, если поверхность водохранилища находится на 200 футов выше уровня реки непосредственно под плотиной, общий гидравлический напор равен 200 футам.