《電力》〈水力〉[R02:問5]水路式発電所の構成設備及びその特徴に関する空欄穴埋問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の文章は，水路式発電所に関する記述である。文中の$ \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ $に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

水路式発電所は河川の水を取り入れ，比較的長い水路で発電所に導いて落差を得る方式であり，その主な設備としては，取水口，取水ダム，$ \ \fbox {　（１）　} \ $，導水路，$ \ \fbox {　（２）　} \ $，水圧管，水車，発電機，放水路及び放水口からなる。

取水口はごみの流入を抑制する目的で河川と直角にとることが多い。また，取水ダムには$ \ \fbox {　（３）　} \ $を設け，洪水時などに取水口付近に堆積した土砂を排出する。

次に取水した水は，$ \ \fbox {　（１）　} \ $に入る。ダム式発電所と異なり，取水中の土砂は取水口で完全に除くことができないため，ここで，水の流れを緩やかにして，導水路に入る前で土砂を十分に沈殿させる。導水路には，主に開きょや$ \ \fbox {　（４）　} \ $が用いられる。岩盤が堅固なところでは素堀りのままとする場合もあるが，多くはコンクリートなどで内面の巻立てを行う。

$ \ \fbox {　（２）　} \ $は，水圧管の手前に設けられ，水路末端の断面積を広げて容積を大きくしたものであり，最終的な土砂の沈殿や落葉などのごみの取り除きを行うほか，発電所負荷の急増時には水の補給を行うなどの機能を有する。また，負荷遮断等の負荷急減時に，水路から侵入してくる水を河川に放出するための設備を$ \ \fbox {　（５）　} \ $という。

〔問5の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　制水門　　　　　&（ロ）&　無圧トンネル　　　　　&（ハ）&　維持流量設備 \\[ 5pt ] &（ニ）&　ヘッドタンク　　　　　&（ホ）&　魚道　　　　　&（ヘ）&　圧力トンネル \\[ 5pt ] &（ト）&　余水吐　　　　　&（チ）&　逆サイホン　　　　　　&（リ）&　上部ダム \\[ 5pt ] &（ヌ）&　サージタンク　　　　　&（ル）&　洪水吐　　　　　&（ヲ）&　吸出し管 \\[ 5pt ] &（ワ）&　スクリーン　　　　　&（カ）&　排砂門　　　　　&（ヨ）&　沈砂池 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

水力発電所の構成設備に関する問題です。
あまり$ \ 3 \ $種では出題されない傾向の問題ですが，$ \ 2 \ $種では平成27年問5にも類題が出題されている比較的出題されやすい問題といえると思います。

1.水路式発電所の主要設備
①取水口
　水を取り入れる設備です。
②沈砂池
　流速を下げ，流水中に含まれる土砂を沈殿させ，水車への土砂の流入を防止します。
③導水路
　取水口からヘッドタンク(水槽)までの水路で水路式では無圧水路，ダム式では圧力水路が一般的です。
④ヘッドタンクもしくはサージタンク
　水量供給変動を吸収する働きがあり，サージタンクにはさらに緊急遮断等で生じる水撃圧を吸収する働きがあります。
　水路式ではヘッドタンク，ダム水路式では圧力水路が長いためサージタンクを設けます。
⑤水圧管路
　ヘッドタンクから水車へ導く管路で有圧管路となります。
⑥発電所
　水車と発電機からなる水力発電所の心臓部なる設備です。
⑦放水路及び放水口
　水車から出た水を河川に戻す水路です。

出典：東京発電株式会社ＨＰ
https://tokyohatsuden.co.jp/service/hydro/

【解答】

(1)解答：ヨ
題意より解答候補は，（イ）制水門，（ワ）スクリーン，（カ）排砂門，（ヨ）沈砂池，等になると思います。
ワンポイント解説「1.水路式発電所の主要設備」の通り，文中の「水の流れを緩やかにして，導水路に入る前で土砂を十分に沈殿させる」のは沈砂池となります。制水門は逆流を防止するための門，スクリーンは火力発電所等で復水器用の海水を導入する際にクラゲ等を除去するもの，排砂門はダムの貯水池に溜まった砂を排出する門です。

(2)解答：ニ
題意より解答候補は，（ニ）ヘッドタンク，（ヌ）サージタンク，等になると思います。
ワンポイント解説「1.水路式発電所の主要設備」の通り，水路式発電所で「最終的な土砂の沈殿や落葉などのごみの取り除きを行うほか，発電所負荷の急増時には水の補給を行う」のはヘッドタンクとなります。

(3)解答：カ
題意より解答候補は，（イ）制水門，（リ）上部ダム，（カ）排砂門，等になると思います。
排砂という用語がその役割を示していますが，取水ダムには洪水時などに取水口付近に堆積した土砂を排出する排砂門が設けられています。

(4)解答：ロ
題意より解答候補は，（ロ）無圧トンネル，（ヘ）圧力トンネル，等になると思います。
ワンポイント解説「1.水路式発電所の主要設備」の通り，水路式発電所では導水路は無圧トンネルが用いられます。

(5)解答：ト
題意より解答候補は，（ハ）維持流量設備，（ト）余水吐，（ル）洪水吐，等になると思います。
少しマイナーな問題ですが，負荷急減時に河川から流入してくる水を発電に使用せず，河川に放出する設備を余水吐といいます。
下図のように，洪水吐はダム等に設けられ，非常時等も想定し余水吐よりも多くの流量を流しダムの水位を調整することができる設備です。