Den frie overflaten til en innsjø , et vassdrag , en akvifer eller et reservoar er overflaten til den samme, for en gitt tilstand av atmosfærisk trykk .
Siden overflaten er i kontakt med atmosfæren , har den faktisk samme trykkverdi . Av denne grunn har overflaten av den frie overflaten også en overflatespenning som er karakteristisk for selve fluidet og dets interaksjon med atmosfæren. I tilfelle den aktuelle væsken er vann , under temperaturforhold på20 °C antar overflatespenningen en verdi på ca7,3 × 10 −2 N m −1 . _
Generelt skilles det mellom "høy haug" og "lav haug" for å referere til nivåene nådd av vannet i henholdsvis full og mager tid. Det skilles imidlertid mellom "levende hår" og "dødt hår" med referanse til vannoverflaten i bevegelse og henholdsvis i hvile. [1]
Vannoverflaten er et svært utbredt uttrykk i hydraulikkvitenskapens språk og har også gått inn i det vanlige språket. For å indikere overflaten av vannet ble metaforen til huden i utgangspunktet brukt , som allerede finnes i Filaretes avhandling om arkitektur . Den samme metaforen finner vi hos Leonardo da Vinci , når han snakker om sprett av vanndråper som faller fra forskjellige høyder. På 1500-tallet er begrepet "hud" erstattet med "hår" og vil fremover bli brukt systematisk i det syttende århundres hydrauliske skrifter . [1]
I hviletilstand er den frie overflaten til en væskemasse arrangert i henhold til et horisontalt plan (derfor vinkelrett på tyngdelinjene på det stedet). På grunn av fenomenet kapillaritet kan imidlertid den frie overflaten til væsken i kontakt med en fast overflate virke litt hevet [2] (i tilfelle av vann) eller senket [3] (i tilfelle av kvikksølv ) på grunn av tiltrekningskrefter mellom væskemolekylene og den faste overflaten av karet. Fenomenet kapillaritet er desto tydeligere jo mindre utvidet overflaten av den frie haugen er (som da tilsvarer beholderens tverrflate i samsvar med den frie haugen).
Det er mulig å oppnå det frie overflatenivået selv for en rørledning som ikke er i ro (for eksempel en rørledning under trykk), ved å bruke egnede måleinstrumenter , for eksempel piezometeret . I disse tilfellene snakker vi om en piezometrisk linje eller et plan med hydrostatiske belastninger .
Når det gjelder en akvifer, er det i studiet av filtreringsbevegelser viktig å kjenne høydeforskjellen mellom den frie overflaten av akviferen og høyden på bakkenivået. Bruksområdene er mange og gjelder både geoteknikk og hydraulikk .