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地面から泡立つ水は実に魔法のようです。パイプを通って上り坂を流れる水は重力の法則と矛盾するようです。これらは奇跡的な出来事のように思えるかもしれませんが、 圧電または油圧ヘッド.
ピエゾメトリックヘッドの定義
の ピエゾメトリックヘッドの定義 アメリカ気象学会の用語集からは「閉じ込められた帯水層に存在する圧力」です。定義は、ピエゾメトリックヘッドが「...データムの上方の高さと圧力ヘッドの合計である」と述べることで続きます。
ピエゾメトリック表面は、「閉じ込められた帯水層の全体または一部にわたる、ピエゾメトリック圧力または水圧ヘッドの想像上のまたは仮想の表面であり、非閉じ込め帯水層の地下水面に類似しています」と説明されます。
ピエゾメトリックヘッドの同義語には、油圧ヘッドと油圧ヘッド圧力が含まれます。ピエゾメトリックサーフェスは、 電位差面。圧電ヘッドは 水のポテンシャルエネルギー.
ピエゾメトリックヘッドが実際に測定するもの
ピエゾメトリックヘッドは、特定のポイントで水の高さを測定することにより、水のポテンシャルエネルギーを間接的に測定します。ピエゾメトリックヘッドは、井戸の水面の高さ、または圧力のかかった水を含むパイプに取り付けられた直立管の水の高さを使用して測定されます。
ピエゾメーターヘッドは3つの要素を組み合わせます。特定のポイント（通常は平均または平均海面）を超える水位に起因する水のポテンシャルエネルギー、圧力ヘッドおよび速度ヘッドによって加えられる追加エネルギー。
圧力は、水力発電ダムのパイプを通る流れのように重力によるか、閉じ込められた帯水層のように閉じ込められている可能性があります。頭を計算する方程式は、headと書くことができます。 h 仰角頭に等しい z プラス圧力ヘッド Ψ プラス速度ヘッド v。
h = z +Ψ+ v
パイプとポンプの流量計算における重要な要素である速度ヘッドは、地下水の速度が非常に遅いため、地下水圧ヘッドの計算では無視できます。
地下水のピエゾメトリックヘッドの決定
ピエゾメトリックヘッドの決定は、井戸の水位の標高を測定することで達成されます。地下水のピエゾメトリック総水頭計算では、式を使用します h = z +Ψ どこ h 基準点より上の地下水位の総水頭または高さ、通常は海面を意味し、 z 標高の頭を表し、 Ψ 圧力ヘッドを表します。
エレベーションヘッド、 zは、データムよりも上の井戸の底の高さです。圧力水頭は上の水柱の高さに等しい z。湖や池の場合、 Ψ ゼロに等しいため、油圧ヘッドまたは圧電ヘッドは、データム上の水面高さのポテンシャルエネルギーに単純に等しくなります。閉じ込められていない帯水層では、井戸の水位は地下水位とほぼ等しくなります。
ただし、閉じ込められた帯水層では、井戸の水位が閉じ込められている岩層のレベルを超えて上昇します。総水頭は、井戸の水面で直接測定されます。井戸の底の高さを水面の高さから差し引くと、圧力水頭が得られます。
たとえば、井戸の水面は、平均海抜120フィートの高さにあります。井戸の底の標高が平均海抜80フィートにある場合、圧力水頭は40フィートに相当します。
水力発電ダムの圧電ヘッドの計算
ピエゾメトリック圧力の定義は、貯水池の表面のポテンシャルエネルギーが、基準面上の湖面の標高に等しいことを示しています。水力発電ダムの場合、使用されるデータムは、ダムのすぐ下の水面にすることができます。
総水頭方程式は、貯水池表面と流出表面からの標高差を単純化します。たとえば、貯水池の表面がダムのすぐ下の川面から200フィート上にある場合、総水頭は200フィートに等しくなります。