地下水の流量について

質問

(水)地下水の流量計算をしたいのですが、些細なことでも構いません。ｱﾄﾞﾊﾞｲｽお願いします。私の知識では配管の面積×圧力で大体の流量が求められる(損失がどのくらいかは知りませんが。)と思っていました。
空気圧の場合　流量＝面積×（(圧力×0.1013)÷0.1013）×0.000001
だと思いましたが水の場合はどうなるのでしょう?
ちなみに、配管はφ20　圧力は0.06Mpaです。
宜しくお願いします。

回答No.1

noname#230359

>>私の知識では配管の面積×圧力で大体の流量が求められる・・・・

そもそも、面積×圧力＝力[N] ですよね？　貴殿が仰る流量が体積流量であったとすれば、単位はm^3/min(or s)で扱いますから、明らかに違います。流量が圧力の平方根(√)に比例するというのであれば、まだ話しは理解できますが。これは空気であっても水であっても明らかな誤解ですので、お間違えのないよう。

地下水ということですので、地下に水タンクが存在するイメージで考えますと、流体力学で登場するベルヌーイの定理というものが適用できます。

P：地下水圧力
P0:大気圧
h：地表～地下水層までの配管長さ
ρ：水の密度
PL：配管の圧損
g：重力加速度
V：地表での水の流速　　とすれば、ベルヌーイより下式が成立します。

V = √{(?P - PL)/ρ - gh}　(但し、?P = P - P0)・・・(1)

配管の断面積をSとすれば、流量Qは(1)式を使って、

Q = SV = S・√{(?P - PL)/ρ - gh}　・・・(2)

となります。貴殿の言う0.06MPaが?Pに当たるのかどうか不明ですが、圧損が不明なのであれば、とりあえず圧損を無視して(2)より流量計算を行い、後で補正すれば良いと思います。ただ、これはあくまでも理論計算ですから、計算結果は目安です。正確な流量を知りたいのであれば、測定することをお勧めします。