水頭

水頭(すいとう、英語: hydraulic head / piezometric head)またはヘッド(head)は、水の持つエネルギーを水柱の高さに置き換えたものである。水の単位重量あたりのエネルギーということもできる。長さの次元を持つ。

流体のエネルギーには圧力エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギーがあるが、これを高さに置き換えたものをそれぞれ圧力水頭(pressure head)、速度水頭(velocity head)、位置水頭(elevation head)という。このほかに、管の摩擦、曲がり、出入口などで失われるエネルギーとして各種の損失水頭がある(速度水頭に比例)。これらのすべての水頭の総和を全水頭(total head)という。特に、圧力水頭と位置水頭の和はピエゾ水頭と呼ばれる。

圧力水頭=${\displaystyle {\frac {p}{\rho g}}}${\displaystyle {\frac {p}{\rho g}}}, 速度水頭=${\displaystyle {\frac {v^{2}}{2g}}}${\displaystyle {\frac {v^{2}}{2g}}}, 位置水頭=${\displaystyle h}${\displaystyle h}

ここに、${\displaystyle p}${\displaystyle p}:水圧、${\displaystyle \rho }${\displaystyle \rho }:水の密度、${\displaystyle g}${\displaystyle g}:重力加速度、${\displaystyle v}${\displaystyle v}:流速、${\displaystyle h}${\displaystyle h}:水深

一様重力のもとでの非粘性・非圧縮流体の定常な流れに対して全水頭は一定である。

${\displaystyle {\frac {p}{\rho g}}+{\frac {v^{2}}{2g}}+h=\mathrm {constant} }${\displaystyle {\frac {p}{\rho g}}+{\frac {v^{2}}{2g}}+h=\mathrm {constant} }

• 土木工学
  • 水理学
• 水柱メートル
• ベルヌーイの定理
• 水槌ポンプ

• 水理学

• 出典を必要とする記事/2011年7月