Contenuto
- Definizione della testa piezometrica
- Cosa misura realmente la testa piezometrica
- Determinazione della testa piezometrica nelle acque sotterranee
- Calcolo della testa piezometrica in dighe idroelettriche
L'acqua gorgogliante da terra sembra decisamente magica. L'acqua che scorre in salita attraverso i tubi sembra contraddire le leggi della gravità. Mentre questi possono sembrare eventi miracolosi, si verificano a causa di testa piezometrica o idraulica.
Definizione della testa piezometrica
Il definizione della testa piezometrica dal glossario dell'American Meteorological Society è "la pressione che esiste in una falda acquifera confinata". La definizione continua affermando che la testa piezometrica "... è l'elevazione sopra un dato più la testa di pressione".
La superficie piezometrica è descritta come "una superficie immaginaria o ipotetica della pressione piezometrica o della testa idraulica in tutto o in parte di una falda acquifera confinata o semi-confinata; analoga alla falda acquifera di una falda acquifera non confinata".
I sinonimi di testa piezometrica includono la testa idraulica e la pressione della testa idraulica. La superficie piezometrica può anche essere chiamata superficie potenziometrica. La testa piezometrica è una misura del energia potenziale dell'acqua.
Cosa misura realmente la testa piezometrica
La testa piezometrica misura indirettamente l'energia potenziale dell'acqua misurando l'altezza dell'acqua in un determinato punto. La testa piezometrica viene misurata utilizzando l'elevazione della superficie dell'acqua in un pozzo o l'altezza dell'acqua in una colonna fissata a un tubo contenente acqua sotto pressione.
La testa del piezometro combina tre fattori: l'energia potenziale dell'acqua dovuta all'altezza delle acque al di sopra di un determinato punto (di solito media o media del livello del mare), qualsiasi energia aggiuntiva applicata dalla testa di pressione e velocità.
La pressione può essere dovuta alla gravità, come per il flusso attraverso i tubi in una diga idroelettrica, o per confinamento, come in una falda acquifera confinata. L'equazione per calcolare la testa può essere scritta come testa h è uguale alla testa di elevazione z più testa di pressione Ψ più la testa di velocità v.
h = z + Ψ + v
La prevalenza della velocità, mentre è un fattore importante nei calcoli del flusso di tubi e pompe, è trascurabile nei calcoli della prevalenza piezometrica delle acque sotterranee perché la velocità delle acque sotterranee è molto lenta.
Determinazione della testa piezometrica nelle acque sotterranee
La determinazione della testa piezometrica si ottiene misurando l'elevazione del livello dell'acqua in un pozzo. I calcoli piezometrici della testa totale nelle acque sotterranee utilizzano la formula h = z + Ψ dove h indica la prevalenza o l'altezza totale del livello delle acque sotterranee al di sopra del dato, generalmente a livello del mare, mentre z rappresenta la testa di elevazione e Ψ rappresenta la prevalenza.
La testa di elevazione, z, è l'altezza del fondo di un pozzo sopra l'origine. La prevalenza è uguale all'altezza della colonna d'acqua sopra z. Per un lago o uno stagno, Ψ è uguale a zero, quindi la testa idraulica o piezometrica equivale semplicemente all'energia potenziale dell'altezza della superficie dell'acqua al di sopra del dato. In una falda acquifera non confinata, il livello dell'acqua nel pozzo sarà approssimativamente uguale al livello delle acque sotterranee.
Nelle falde acquifere confinate, tuttavia, il livello dell'acqua nei pozzi supera il livello dello strato roccioso confinato. La prevalenza totale viene misurata direttamente sulla superficie dell'acqua nel pozzo. Sottraendo l'elevazione del fondo del pozzo dall'elevazione della superficie dell'acqua si ottiene la prevalenza.
Ad esempio, la superficie dell'acqua in un pozzo si trova ad un'altitudine di 120 piedi sopra il livello medio del mare. Se l'elevazione nella parte inferiore del pozzo si trova a 80 piedi sopra il livello medio del mare, allora la prevalenza equivale a 40 piedi.
Calcolo della testa piezometrica in dighe idroelettriche
La definizione di pressione piezometrica mostra che l'energia potenziale sulla superficie di un bacino idrico equivale all'altezza della superficie dei laghi al di sopra di un dato. Nel caso di una diga idroelettrica, il dato utilizzato può essere la superficie dell'acqua appena sotto la diga.
L'equazione della testa totale semplifica la differenza di elevazione dalla superficie del serbatoio e dalla superficie di deflusso. Ad esempio, se la superficie del serbatoio è di 200 piedi sopra il livello del fiume immediatamente sotto la diga, la testa idraulica totale è uguale a 200 piedi.