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給水設備の設計をしていると“水頭”という用語がでてきますが何となく分かりにくいですね。それもそのはず“水頭“は英語の“head”の日本語訳だからではないでしょうか。そこで、分かれば便利な水頭の持つ意味を考えてみます。

図１は給水塔からビル内の水道に給水する場面を単純化したものです。
給水塔の水面の高さh=20m, 蛇口１と２の高さをh1=15mとh2=25mの時
蛇口１からは水がでますが、蛇口２から水は出ません。左図のように給水塔の水面と水道管内の水面が
同じ高さになるからです。このことを水頭を使って説明します。
蛇口１の場合　給水塔の水頭 h(20m)　>　 蛇口１の必要水頭 h1(15m)
蛇口２の場合　給水塔の水頭 h(20m)　< 　蛇口２の必要水頭 h2(25m)
この場合のh, h1, h2を“位置水頭“といいい、単位はm（メーター)です。

ベルヌーイの定理

給水塔内での水の流れは無いので速度水頭は“０”となることから

式２を図２を使って説明します。

1. 水面での全水頭は圧力が“０”なので

   

2. 基準面での全水頭はh=0なので

   

以上のように、給水塔のどの高さでも全水頭は一定なことが分かります。
（ベルヌーイの定理は流体におけるエネルギー保存の法則になります）
なお、給水ポンプで同様の水圧を加えることにより、給水塔が無くても、蛇口への給水が可能になります（水道直結方式。）