https://enciklopedija.cc/index.php?action=history&feed=atom&title=Energetska_bilanca_podzemnih_vodaEnergetska bilanca podzemnih voda - Povijest promjena2026-09-03T13:27:31ZPovijest promjena ove stranice na wikijuMediaWiki 1.42.3https://enciklopedija.cc/index.php?title=Energetska_bilanca_podzemnih_voda&diff=252432&oldid=prevWikiSysop: Bot: Automatski unos stranica2021-10-25T01:00:48Z<p>Bot: Automatski unos stranica</p>
<p><b>Nova stranica</b></p><div><!--'''Energetska bilanca podzemnih voda'''-->[[Datoteka:Groundwater zone.png|desno]]<br />
'''Energetska bilanca podzemnih voda''' je bilanca [[podzemne vode|podzemnih voda]] u smislu dolazne hidraulične energije povezane s protokom koji ulazi u kontrolni [[volumen]] i protokom koji izlazi iz kontrolnog volumena. Također ova bilanca obuhvaća promjene [[mehanička energija|mehaničke energije]], koja se transformira u [[toplinska energija|toplinsku energiju]] zbog pojave trenja pri protoku. Isto tako pomoću nje se može pratiti konačna promjena energije podzemne vode te njena razina.<br />
<br />
==Općenito o podzemnim vodama==<br />
[[Datoteka:Es water flow.png|desno]]<br />
Podzemne vode su vode koje se nalaze ispod zemljine površine u šupljinama. Znanost koja se bavi istraživanjem područja podzemnih voda je [[hidrogeologija]].<br />
Podzemna voda je svaka voda koja ispunjava šupljine zemljine kore i kreće se isključivo zbog utjecaja [[gravitacija|gravitacije]].<br />
Podzemne vode su dio [[hidrološki ciklus|hidrološkog ciklusa]]. Vrijeme ciklusa može (ovisno o zadržavanju) u rasponu biti od manje od jedne godine do nekoloko milijuna godina. Vrlo stare podzemne vode (koje su se, primjerice, pojavile u [[Sahara|Sahari]]) se nazivaju [[fosilne vode]].<br />
<br />
==Teorija==<br />
Množenjem horizontalne komponente brzine podzemnih voda ([[mjerna jedinica|mjerne jedinice]] m<sup>3</sup> dan po m<sup>2</sup> površine poprečnog presjeka) s potencijalom podzemnih voda (mjerne jedinice energije po m<sup>3</sup> ili E/m<sup>3</sup>), dobiva se protok energije (fluks) u mjernoj jedinici E/dan po m<sup>2</sup> površine poprečnog presjeka.<ref>R.J.Oosterbaan, J.Boonstra and K.V.G.K.Rao, 1996, ''The energy balance of groundwater flow''. In: V.P.Singh and B.Kumar (eds.), 1996, Subsurface-Water Hydrology, p. 153-160, Vol.2 of the Proceedings of the International Conference on Hydrology and Water Resources, New Delhi, India, 1993. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands. {{ISBN|978-0-7923-3651-8}} . On line: [http://www.waterlog.info/pdf/enerbal.pdf]</ref><br />
<br />
<math> v_h \cdot U_p = Q </math><br />
<br />
Sumom ili integracijom protoka energije u okomitom presjeku širine, recimo jedinične širine (1m), od donje granice protoka (nepropusnog sloja ili baze) do razine vode u nezatvorenom [http://rgn.hr/~smihalic/nids_snjezanamihalic/11_poglavlje.pdf vodonosniku] daje energiju protoka kroz poprečni presjek u mjernoj jedinici E/danu po metru širine vodonosnika.<br />
<br />
<math> \int_0^h Q(h)dh </math><br />
<br />
Dok protječu, podzemne vode gube energiju zbog pojave [[trenje|trenja]], tj. [[hidraulička energija]] se pretvara u toplinsku. Istovremeno, izgubljena energija se može nadopuniti u vodonosniku putem drugih nadolazećih podzemnih voda. Time se ostvaruje hidraulička energetska bilanca između dva obližnja [[presjek]]a. Dakle, vrijedi jednadžba očuvanja količine energije između ulaza i izlaza u našem kontrolnom volumenu.<br />
<br />
<math> E_u = E_i </math><br />
<br />
U stacionarnom stanju, tj. kada nema promjene energije i nema akumulacije ili iscrpljivanja vode pohranjene u našem određenom kontrolnom volumenu, protok energije u prvom dijelu zbrojen s energijom nadolazećih podzemnih voda čemu je oduzet protok energije u drugom dijelu mora biti jednak iznosu gubitka energije zbog pojave trenja. Dakle, promjena energije podzemnih voda u stacionarnom stanju mora biti 0.<br />
<br />
<math> E_s + E_d = E_g </math><br />
<br />
<math> \nabla E = 0 </math><br />
<br />
U matematičkim terminima ova bilanca može se dobiti diferenciranjem [[integral]]a poprečnog presjeka protoka energije u smjeru protoka vode koristeći se Leibnizovim pravilom, uzimajući u obzir da razina vode može utjecati na smjer protoka vode. Također, [[matematika]] nam omogućuje jednostavan način rješavanja ovog problema pomoću Dupuit-Forchheimerove pretpostavke uz određena pojednostavljenja.<br />
<br />
[[Jednadžba]] energetske bilance toka podzemnih voda može se koristiti, na primjer, za izračunavanje oblika podzemne vode na nekom određenom području. Također, jedna od bitnijih jednadžbi koja nam pomaže pri tom izračunu je jednadžba protoka (jednadžba kontinuiteta) koja se rješava pomoću iteracija zato što se [[hidraulički potencijal]] gledan od slobodne referentne površine uzima na polovici protoka podzemnih voda. Što znači da slobodna referentna površina nije konstanta te su zbog toga potrebne razne iteracije protoka. Jedno od mogućih rješenja, osim [[iteracija]], je unaprijed određivanje (procjena) slobodne razine i prema tome i polovice protoka.<br />
<br />
Postupak pokušaja i pogrešaka (iteracija) je jako numerički zahtjevan posao, stoga se za njihovo rješavanje koriste određeni numerički rješavači (matematički programi, simulatori i sl.)<br />
<br />
==Poveznica s elektrotehnikom==<br />
Može se povući paralela između pojave hidrauličkog trenja i [[Jouleov zakon|Jouleovog zakona]] u [[elektrotehnika|elektrotehnici]], gdje su gubici uzrokovani trenjem proporcionalni kvadratu vrijednosti struje (protoka) i električnog otpora materijala kroz koji se javlja struja. U hidraulici podzemnih voda (dinamici fluida, hidrodinamici) često se radi s hidrauličkom provodljivosti (tj. koliko tlo propušta vodu), koja je obrnuto proporcionalna hidrauličkom otporu.<br />
<br />
<math> Q = U \cdot I \cdot t = I^2 \cdot R \cdot t = P \cdot t </math><br />
<br />
==Primjena==<br />
[[Datoteka:Endrain.png|središte]]<br />
Energetska bilanca podzemnih voda, osim što se može primijeniti na izračunavanje oblika podzemnih voda, može se primjeniti i na protok podzemnih voda u kanalizacijama i raznim cjevovodnim mrežama.<ref>''The energy balance of groundwater flow applied to subsurface drainage in anisotropic soils by pipes or ditches with entrance resistance''. On line : [http://www.waterlog.info/pdf/enerart.pdf] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090219221547/http://www.waterlog.info/pdf/enerart.pdf |date=19. veljače 2009. }}</ref> To nam omogućuje jedan od računalnih programa EnDrain<ref>EnDrain, computer program for drainage design using the energy balance of groundwater flow, free download from : [http://www.waterlog.info/software.htm] , or from : [http://www.waterlog.info/endrain.htm]</ref>, koji uspoređuje rješenje tradicionalne jednadžbe razmaka strujnica, koja se bazira na Darcy-Weisbachovoj jednadžbi i jednadžbi kontinuiteta (npr. jednadžba očuvanja mase, itd.), s rješenjem energetske bilance što se može vidjeti u većim razmacima između strujnica što se one više udaljuju od izvora.<br />
<br />
==Dodatne poveznice==<br />
*Članci o energetskoj bilanci mogu se downloadati s linka : [http://www.waterlog.info/articles.htm] pod brojevima 3 i 4.<br />
<br />
==Izvori==<br />
{{izvori}}<br />
<br />
[[Kategorija:Energetika]]</div>WikiSysop