Contente
- Definição de cabeça piezométrica
- O que a cabeça piezométrica realmente mede
- Determinação da cabeça piezométrica nas águas subterrâneas
- Cálculo da cabeça piezométrica em barragens hidrelétricas
A água borbulhando do chão parece absolutamente mágica. A água que flui para cima através de canos parece contradizer as leis da gravidade. Embora esses eventos possam parecer milagrosos, ocorrem devido a cabeça piezométrica ou hidráulica.
Definição de cabeça piezométrica
o definição de cabeça piezométrica do glossário da American Meteorological Society é "a pressão que existe em um aqüífero confinado". A definição continua afirmando que a cabeça piezométrica "... é a elevação acima de um dado mais a cabeça de pressão".
A superfície piezométrica é descrita como "uma superfície imaginária ou hipotética da pressão piezométrica ou da cabeça hidráulica em todo ou parte de um aqüífero confinado ou semi-confinado; análogo ao lençol freático de um aqüífero não confinado".
Os sinônimos piezométricos da cabeça incluem cabeça hidráulica e pressão da cabeça hidráulica. A superfície piezométrica também pode ser chamada de superfície potenciométrica. A cabeça piezométrica é uma medida da energia potencial da água.
O que a cabeça piezométrica realmente mede
A cabeça piezométrica mede indiretamente a energia potencial da água, medindo a altura da água em um determinado ponto. A cabeça piezométrica é medida usando a elevação da superfície da água em um poço ou a altura da água em um tubo vertical conectado a um tubo contendo água sob pressão.
A cabeça do piezômetro combina três fatores: a energia potencial da água devido à altura da água acima de um determinado ponto (geralmente nível médio ou médio do mar), qualquer energia adicional aplicada pela cabeça de pressão e velocidade.
A pressão pode ser devida à gravidade, como no fluxo através dos tubos em uma barragem hidrelétrica, ou por confinamento, como em um aqüífero confinado. A equação para o cálculo da cabeça pode ser escrita como cabeça h é igual a cabeça de elevação z além de cabeça de pressão Ψ além de cabeça de velocidade v.
h = z + Ψ + v
A cabeça de velocidade, embora seja um fator importante nos cálculos de fluxo de tubulações e bombas, é insignificante nos cálculos da cabeça piezométrica de águas subterrâneas porque a velocidade das águas subterrâneas é muito lenta.
Determinação da cabeça piezométrica nas águas subterrâneas
A determinação da cabeça piezométrica é realizada medindo a elevação do nível da água em um poço. Os cálculos piezométricos das cabeças totais nas águas subterrâneas usam a fórmula h = z + Ψ Onde h significa a altura ou a altura total do nível da água subterrânea acima do dado, geralmente o nível do mar, enquanto z representa a cabeça de elevação e Ψ representa a cabeça de pressão.
A cabeça de elevação, z, é a altura do fundo de um poço acima do dado. A cabeça de pressão é igual à altura da coluna de água acima z. Para um lago ou lagoa, Ψ é igual a zero, então a cabeça hidráulica ou piezométrica simplesmente iguala a energia potencial da altura da superfície da água acima do ponto de referência. Em um aqüífero não confinado, o nível da água no poço será aproximadamente igual ao nível da água subterrânea.
Em aqüíferos confinados, no entanto, o nível da água nos poços sobe acima do nível da camada de rocha confinante. A cabeça total é medida diretamente na superfície da água no poço. Subtrair a elevação do fundo do poço da elevação da superfície da água produz a cabeça de pressão.
Por exemplo, a superfície da água em um poço fica a uma altitude de 120 pés acima do nível médio do mar. Se a elevação no fundo do poço estiver a 80 pés acima do nível médio do mar, a cabeça de pressão será igual a 40 pés.
Cálculo da cabeça piezométrica em barragens hidrelétricas
A definição de pressão piezométrica mostra que a energia potencial na superfície de um reservatório é igual à elevação da superfície dos lagos acima de um dado. No caso de uma barragem hidrelétrica, o dado usado pode ser a superfície da água logo abaixo da barragem.
A equação total da cabeça simplifica a diferença de elevação da superfície do reservatório e da superfície do fluxo de saída. Por exemplo, se a superfície do reservatório estiver a 200 pés acima do nível do rio imediatamente abaixo da barragem, a cabeça hidráulica total será igual a 200 pés.