水理計算の基礎知識-14章
圧力と水頭の関係
圧力と水頭の関係
（図14－１）の箱に水が満たされているとして底面にかかる圧力を計算すると、
（図14－１）
水圧＝底面上の水の重量÷底面積
で表せますので、
水圧 ＝ １[ｍ] × １[ｍ] × 10[ｍ] × 9.8[kN/m3] ÷ 1[m2]
＝ 98[kN/m2]
となります。
※[k]は「キロ」で、「千」を表します。
これを国際単位系であるPa（パスカル）で表すと、
1[Pa] ＝ 1[N/m2]ですので、
98[kN/m2] ＝ 98[kPa]
となります。
さらに単位を[k]（キロ）から[M]（メガ）にすると、
98[kPa] ＝ 0.098[MPa]
となります。
※[M]は「メガ」で、「百万」を表します。
この、（図14－１）の底面にかかる圧力0.098[MPa]は、逆に言うと水を10ｍの高さまで押し上げることのできる力であるとも言えます。
つまり、水圧0.098[MPa]は水頭10ｍとして表すことができるのです。
ちなみに国際単位系への移行前は、水圧を[Pa]ではなく[kgf/cm2]という単位で表していました。
[kgf/cm2]と [Pa]との換算は次式で行えます。
X[MPa] ＝ Y[kgf/cm2] × 0.098
Y[kgf/cm2] ＝ X[MPa] ÷ 0.098
つまり、0.098[MPa]は、
0.098[MPa] ÷ 0.098 ＝ 1[kgf/cm2]
ですから、
0.098[MPa] ＝ 1[kgf/cm2] ＝ 水頭10ｍ
という関係であることが分かります。
水頭の値を10で割ることで、[kgf/cm2]の単位で表すことができます。
また、[MPa]と水頭との換算は次式で行えます。
X[MPa] ＝ 水頭[m] × 0.0098
水頭[m] ＝ X[MPa] ÷ 0.0098
換算例を２例ほど挙げてみます。
例１ 水頭15ｍは1.5[kgf/cm2]であり、0.147[MPa]である。
例２ 0.196[MPa]は2[kgf/cm2]であり、水頭20ｍである。
今までに挙げた換算式をまとめたものが（図14－２）です。
水理計算をする上で、水頭と水圧の換算に必要となります。
（図14－２）
