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= p ρ g {\displaystyle {\frac {p}{\rho g}}} , 速度水頭= v 2 2 g {\displaystyle {\frac {v^{2}}{2g}}} , 位置水頭= h {\displaystyle h}
ここに、 p {\displaystyle p} :水圧、 ρ {\displaystyle \rho } :水の密度、 g {\displaystyle g} :重力加速度、 v {\displaystyle v} :流速、 h {\displaystyle h} :水深