Sisu
- Püzomeetriline pea määratlus
- Mida piesomeetriline pea tegelikult mõõdab
- Piezomeetrilise pea määramine põhjavees
- Piezomeetrilise pea arvutamine hüdroelektrijaamades
Maast üles mullitav vesi tundub lausa maagiline. Torude kaudu ülesmäge voolav vesi näib olevat gravitatsiooniseadustega vastuolus. Ehkki need võivad tunduda imeliste sündmustena, leiavad need aset tänu piezomeetriline või hüdrauliline pea.
Püzomeetriline pea määratlus
piezomeetriline pea määratlus Ameerika meteoroloogiaühingu sõnastikust on "rõhk, mis on piiratud põhjaveekihis." Määratlus jätkub, väites, et piezomeetriline pea "... on nullpunkti kohal olev kõrgus pluss rõhupea".
Piezomeetrilist pinda kirjeldatakse kui "piezomeetrilise rõhu või hüdraulilise pea kujuteldavat või hüpoteetilist pinda kogu suletud või pooleldi suletud põhjaveekihis või selle osas; analoogne rafineerimata põhjaveekihi veelauaga."
Piezomeetrilised pea sünonüümid hõlmavad hüdraulilist pead ja hüdraulilist peasurvet. Piezomeetrilist pinda võib nimetada ka pinnaks potentsiomeetriline pind. Püzomeetriline pea on mõõt vee potentsiaalne energia.
Mida piesomeetriline pea tegelikult mõõdab
Piezomeetriline pea mõõdab kaudselt vee potentsiaalset energiat, mõõtes vee kõrguse antud punktis. Püzomeetrilist pead mõõdetakse kaevu veepinna kõrguse või rõhu all vett sisaldavale torule kinnitatud torus oleva vee kõrguse korral.
Piezomeetri pea ühendab kolm tegurit: vee potentsiaalne energia, mis tuleneb veekõrgusest antud punkti kohal (tavaliselt keskmine või keskmine merepinnast), rõhu ja kiiruse pea kohalduv lisaenergia.
Rõhk võib olla tingitud gravitatsioonist, nagu ka voolu korral läbi torude hüdroelektrijaamas või suletud piirkonnas, nagu suletud põhjaveekihis. Pea arvutamise võrrandi saab kirjutada peaga h võrdub kõrguse peaga z pluss survepea Ψ pluss kiiruspea v.
h = z + Ψ + v
Kuigi kiirusepea on toru ja pumba vooluhulga arvutamisel oluline tegur, on see põhjavee piezomeetrilise pea arvutamisel tähtsusetu, kuna põhjavee kiirus on väga aeglane.
Piezomeetrilise pea määramine põhjavees
Piezomeetrilise pea määramiseks kasutatakse kaevu veetaseme kõrguse mõõtmist. Põhjavees esinevate püzomeetriliste peaarvude arvutustes kasutatakse valemit h = z + Ψ kus h - põhjavee kogukõrgus või kõrgus nullpunktist, tavaliselt merepinnast, samal ajal kui z tähistab kõrgusepead ja Ψ tähistab survepead.
Kõrguspea, z, on kaevu põhja kõrgus nullpunktist kõrgemal. Survepea võrdub veesamba kõrgusega ülalpool z. Järve või tiigi jaoks Ψ võrdub nulliga, nii et hüdrauliline või piezomeetriline pea võrdub lihtsalt veepinna potentsiaalse energiaga nullpunktist kõrgemal. Rafineerimata põhjaveekihis võrdub kaevu veetase umbkaudu põhjavee tasemega.
Suletud põhjaveekihtides tõuseb kaevude veetase siiski kõrgema piirneva kivimikihi tasemest kõrgemale. Kogu pea mõõdetakse otse kaevu vee pinnal. Kaevu põhja kõrguse lahutamisel veepinna kõrgusest saadakse survepea.
Näiteks asub kaevu veepind 120 jala kõrgusel keskmisest merepinnast. Kui kaevu põhjas asuv kõrgus asub 80 jalga keskmisest merepinnast kõrgemal, on rõhupea 40 jalga.
Piezomeetrilise pea arvutamine hüdroelektrijaamades
Püzomeetrilise rõhu määratlus näitab, et potentsiaalne energia reservuaari pinnal võrdub järvede pinna kõrgusega tugipunktist. Hüdroelektrijaama puhul võib tugipunktiks olla tammi all olev veepind.
Pea koguvõrrand lihtsustub reservuaari pinna ja väljavoolu pinna kõrguse erinevuseni. Näiteks kui veehoidla pind asub paisust 200 meetri kõrgusel jõe kõrgusest vahetult paisu all, võrdub kogu hüdrauliline pea 200 jalaga.