Contenu
- Définition de la tête piézométrique
- Ce que la tête piézométrique mesure réellement
- Détermination de la hauteur piézométrique dans les eaux souterraines
- Calcul de la tête piézométrique dans les barrages hydroélectriques
L'eau jaillissant du sol semble carrément magique. L'eau qui monte par les tuyaux semble contredire les lois de la gravité. Bien que ces événements puissent sembler miraculeux, ils se produisent en raison de tête piézométrique ou hydraulique.
Définition de la tête piézométrique
le définition de la tête piézométrique du glossaire de la société américaine de météorologie est "la pression qui existe dans un aquifère confiné". La définition continue en indiquant que la tête piézométrique "... est l'élévation au-dessus d'un point de référence plus la tête de pression".
La surface piézométrique est décrite comme "une surface imaginaire ou hypothétique de la pression piézométrique ou de la tête hydraulique dans tout ou partie d'un aquifère confiné ou semi-confiné; analogue à la nappe phréatique d'un aquifère non confiné".
Les synonymes de tête piézométrique incluent tête hydraulique et pression de tête hydraulique. La surface piézométrique peut aussi être appelée surface potentiométrique. La tête piézométrique est une mesure de la énergie potentielle de l'eau.
Ce que la tête piézométrique mesure réellement
La tête piézométrique mesure indirectement l'énergie potentielle de l'eau en mesurant la hauteur de l'eau en un point donné. La hauteur piézométrique est mesurée à l'aide de l'élévation de la surface de l'eau dans un puits ou de la hauteur de l'eau dans une colonne montante fixée à un tuyau contenant de l'eau sous pression.
La tête piézométrique combine trois facteurs: l'énergie potentielle de l'eau due à la hauteur des eaux au-dessus d'un point donné (généralement le niveau moyen ou moyen de la mer), toute énergie supplémentaire appliquée par la pression et la vitesse.
La pression peut être due à la gravité, comme lors de l'écoulement dans les canalisations d'un barrage hydroélectrique, ou à un confinement, comme dans un aquifère confiné. L'équation de calcul de la tête peut être écrite en tant que tête h égale la hauteur d'élévation z plus la tête de pression Ψ tête de vélocité v.
h = z + Ψ + v
La hauteur de charge, bien qu’elle soit un facteur important dans les calculs de débit des conduites et des pompes, est négligeable dans les calculs de hauteur piézométrique des eaux souterraines car la vitesse de ces eaux est très lente.
Détermination de la hauteur piézométrique dans les eaux souterraines
La détermination de la hauteur piézométrique est réalisée en mesurant l’élévation du niveau de l’eau dans un puits. Les calculs de hauteur totale piézométrique dans les eaux souterraines utilisent la formule h = z + Ψ où h signifie hauteur totale de la nappe phréatique ou hauteur totale au-dessus du point de référence, généralement le niveau de la mer, z représente la tête d'élévation et Ψ représente la tête de pression.
La tête d'élévation, z, est la hauteur du fond d’un puits au dessus de la donnée. La hauteur de pression est égale à la hauteur de la colonne d'eau ci-dessus z. Pour un lac ou un étang, Ψ égal à zéro, la charge hydraulique ou piézométrique est simplement égale à l'énergie potentielle de la hauteur de la surface de l'eau au-dessus du point de référence. Dans un aquifère non confiné, le niveau d'eau dans le puits sera approximativement égal au niveau des eaux souterraines.
Dans les aquifères confinés, toutefois, le niveau de l'eau dans les puits s'élève au-dessus du niveau de la couche rocheuse confinée. La hauteur totale est directement mesurée à la surface de l'eau dans le puits. En soustrayant l’élévation du fond du puits de l’élévation de la surface de l’eau, on obtient la pression de refoulement.
Par exemple, la surface de l'eau d'un puits se situe à une altitude de 120 pieds au-dessus du niveau moyen de la mer. Si l'altitude au fond du puits est à 80 pieds au-dessus du niveau moyen de la mer, la pression de refoulement est égale à 40 pieds.
Calcul de la tête piézométrique dans les barrages hydroélectriques
La définition de la pression piézométrique montre que l’énergie potentielle à la surface d’un réservoir est égale à l’altitude de la surface des lacs au-dessus d’un point de référence. Dans le cas d'un barrage hydroélectrique, le datum utilisé peut être la surface de l'eau située juste en dessous du barrage.
L'équation de la tête totale simplifie la différence d'élévation de la surface du réservoir et de la surface de sortie. Par exemple, si la surface du réservoir est à 200 pieds au-dessus du niveau de la rivière juste en dessous du barrage, la charge hydraulique totale est égale à 200 pieds.