JP2750542B2 - 超低落差水力発電所の下流側水路 - Google Patents
超低落差水力発電所の下流側水路Info
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- JP2750542B2 JP2750542B2 JP1217757A JP21775789A JP2750542B2 JP 2750542 B2 JP2750542 B2 JP 2750542B2 JP 1217757 A JP1217757 A JP 1217757A JP 21775789 A JP21775789 A JP 21775789A JP 2750542 B2 JP2750542 B2 JP 2750542B2
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- Y02E10/20—Hydro energy
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Description
この発明は、河川と並行してバイパス水路を設けた超
低落差水力発電所の水車下流側水路に関する。
低落差水力発電所の水車下流側水路に関する。
水力発電所における吸出し管は、ランナ出口の速度水
頭を有効に利用するため管の断面積を次第に拡げて流速
を減少させ、吸出し管出口の流出速度で定まる排棄損失
を少なくし、ランナ出口の静圧を下げるためのディフュ
ーザとして使用される。水車の比速度が大きいほど速度
水頭の割合が大きくなるので、吸出し管の役目が重要と
なる。 有効落差が20m以上の水力発電所では、吸出し管出口
の速度水頭は有効落差の１％以下と小さいために、吸出
し管とそれに接続する開水路との接続部に対して、従来
特別な配慮はなされなかつた。即ち、吸出し管は水車の
一部として単独に検討され、一方開水路は土木工作物と
して吸出し管とは別個に取り扱われて、それらの接続部
に対する検討を特に行わなくとも、問題とならなかっ
た。しかし、有効落差が15m以下の超低落差水力発電所
においては、吸出し管出口の速度水頭が有効落差に占め
る割合が大きくなるために、この速度水頭を有効に利用
するための接続部の流れに対する慎重な検討が必要とな
る。 河川と並行してバイパス水路を設けた超低落差水力発
電所では、吸出し管と接続される開水路は次第に幅を拡
げながら河川に水を戻すために、河川に向かって曲げた
形となるので、この開水路を漸拡曲り開水路という。 従来、水車などを扱う機械系の流体力学と水路などを
扱う土木系水理学との境界領域に対する研究は殆どなさ
れていない。また、吸出し管とそれに接続する開水路を
一つのシステムとして最適化するために研究は、従来行
われなかつた。
頭を有効に利用するため管の断面積を次第に拡げて流速
を減少させ、吸出し管出口の流出速度で定まる排棄損失
を少なくし、ランナ出口の静圧を下げるためのディフュ
ーザとして使用される。水車の比速度が大きいほど速度
水頭の割合が大きくなるので、吸出し管の役目が重要と
なる。 有効落差が20m以上の水力発電所では、吸出し管出口
の速度水頭は有効落差の１％以下と小さいために、吸出
し管とそれに接続する開水路との接続部に対して、従来
特別な配慮はなされなかつた。即ち、吸出し管は水車の
一部として単独に検討され、一方開水路は土木工作物と
して吸出し管とは別個に取り扱われて、それらの接続部
に対する検討を特に行わなくとも、問題とならなかっ
た。しかし、有効落差が15m以下の超低落差水力発電所
においては、吸出し管出口の速度水頭が有効落差に占め
る割合が大きくなるために、この速度水頭を有効に利用
するための接続部の流れに対する慎重な検討が必要とな
る。 河川と並行してバイパス水路を設けた超低落差水力発
電所では、吸出し管と接続される開水路は次第に幅を拡
げながら河川に水を戻すために、河川に向かって曲げた
形となるので、この開水路を漸拡曲り開水路という。 従来、水車などを扱う機械系の流体力学と水路などを
扱う土木系水理学との境界領域に対する研究は殆どなさ
れていない。また、吸出し管とそれに接続する開水路を
一つのシステムとして最適化するために研究は、従来行
われなかつた。
超低落差水力発電所においては、水車の比速度が大き
いため、速度水頭の割合が大きく、従って吸出し管出口
の速度水頭が有効落差に占める割合が大きいので、この
速度水頭を有効に利用するために、吸出し管と開水路と
の接続部形状の最適化が望まれていた。またバイパス水
路形発電所では下流側水路を長くとれるので、開水路出
口の河川水位に対して開水路入口水位をできるだけ下げ
るような開水路が必要である。しかし、従来は水車の吸
出し管とこの吸出し管に接続される開水路とは別々に施
工されるため、両者の接続部について充分な解明がなさ
れていなかつた。 この発明は、上記問題点を解決し、開水路出口の与え
られた河川水位に対し、吸出し管出口に接続された開水
路入口の速度水頭を利用して開水路入口水位を下げ、か
つ超低落差水力発電所吸出し管の速度水頭を有効に利用
できるようにした吸出し管と開水路からなる下流側水路
を提供することを目的とする。
いため、速度水頭の割合が大きく、従って吸出し管出口
の速度水頭が有効落差に占める割合が大きいので、この
速度水頭を有効に利用するために、吸出し管と開水路と
の接続部形状の最適化が望まれていた。またバイパス水
路形発電所では下流側水路を長くとれるので、開水路出
口の河川水位に対して開水路入口水位をできるだけ下げ
るような開水路が必要である。しかし、従来は水車の吸
出し管とこの吸出し管に接続される開水路とは別々に施
工されるため、両者の接続部について充分な解明がなさ
れていなかつた。 この発明は、上記問題点を解決し、開水路出口の与え
られた河川水位に対し、吸出し管出口に接続された開水
路入口の速度水頭を利用して開水路入口水位を下げ、か
つ超低落差水力発電所吸出し管の速度水頭を有効に利用
できるようにした吸出し管と開水路からなる下流側水路
を提供することを目的とする。
上記目的は、バイパス水路形の超低落差水力発電所に
おける水車の吸出し管と、この吸出し管に接続される漸
拡曲り開水路とから構成される下流側水路であつて、前
記吸出し管と漸拡曲り開水路との接続部において、漸拡
曲り開水路入口幅は吸出し管出口幅の1.02倍ないし2.0
倍とし、前記漸拡曲り開水路の両側壁間の拡がり角度は
６°ないし30°となるようにし、前記漸拡曲り開水路入
口と前記吸出し管出口との連結部は滑らかに連なるよう
にし、前記漸拡曲り開水路底面は前記吸出し管底面より
も前記吸出し管出口高さの0.02倍ないし0.5倍だけ低く
し、前記吸出し管底面と前記漸拡曲り開水路底面との連
結部は緩やかな傾斜をつけるようにし、前記漸拡曲り開
水路入口水位は常に前記吸出し管出口天端よりも前記吸
出し管出口高さの0.02倍ないし1.5倍の高さだけ高くな
るようにし、前記吸出し管と開水路との接続部におい
て、前記吸出し管と直角方向に配置され、前記吸出し管
と前記漸拡曲り開水路とを垂直に仕切る隔壁は、前記吸
出し管出口高さの0.1倍ないし1.5倍だけ前記吸出し管出
口より上流側の前記吸出し管上に設けるようにし、前記
漸拡曲り開水路の側壁と隔壁は、水車の通常運転時の最
高河川水位よりも高くした超低落差水力発電所の下流側
水路によつて達成される。 上記目的は、超低落差発電所の下流側水路において、
前記吸出し管と接続される漸拡曲り開水路の曲り部は、
前記漸拡曲り開水路出口の河川放流部に設ける超低落差
発電所の下流側水路によつて達成される。 さらに上記目的は、超低落差発電所の下流側水路にお
いて、前記吸出し管と接続される漸拡曲り開水路の曲り
部には、整流兼用のピアを設ける超低落差水力発電所の
下流側水路によつて達成される。
おける水車の吸出し管と、この吸出し管に接続される漸
拡曲り開水路とから構成される下流側水路であつて、前
記吸出し管と漸拡曲り開水路との接続部において、漸拡
曲り開水路入口幅は吸出し管出口幅の1.02倍ないし2.0
倍とし、前記漸拡曲り開水路の両側壁間の拡がり角度は
６°ないし30°となるようにし、前記漸拡曲り開水路入
口と前記吸出し管出口との連結部は滑らかに連なるよう
にし、前記漸拡曲り開水路底面は前記吸出し管底面より
も前記吸出し管出口高さの0.02倍ないし0.5倍だけ低く
し、前記吸出し管底面と前記漸拡曲り開水路底面との連
結部は緩やかな傾斜をつけるようにし、前記漸拡曲り開
水路入口水位は常に前記吸出し管出口天端よりも前記吸
出し管出口高さの0.02倍ないし1.5倍の高さだけ高くな
るようにし、前記吸出し管と開水路との接続部におい
て、前記吸出し管と直角方向に配置され、前記吸出し管
と前記漸拡曲り開水路とを垂直に仕切る隔壁は、前記吸
出し管出口高さの0.1倍ないし1.5倍だけ前記吸出し管出
口より上流側の前記吸出し管上に設けるようにし、前記
漸拡曲り開水路の側壁と隔壁は、水車の通常運転時の最
高河川水位よりも高くした超低落差水力発電所の下流側
水路によつて達成される。 上記目的は、超低落差発電所の下流側水路において、
前記吸出し管と接続される漸拡曲り開水路の曲り部は、
前記漸拡曲り開水路出口の河川放流部に設ける超低落差
発電所の下流側水路によつて達成される。 さらに上記目的は、超低落差発電所の下流側水路にお
いて、前記吸出し管と接続される漸拡曲り開水路の曲り
部には、整流兼用のピアを設ける超低落差水力発電所の
下流側水路によつて達成される。
バイパス水路形の超低落差水力発電所における水車の
吸出し管と、この吸出し管に接続される漸拡曲り開水路
とから構成される下流側水路であつて、前記吸出し管と
漸拡曲がり開水路との接続部において、漸拡曲り開水路
入口幅は吸出し管出口幅の1.02倍ないし2.0倍とし、前
記漸拡曲り開水路の両側壁間の拡がり角度は、６°ない
し30°となるようにし、前記漸拡曲り開水路入口と前記
吸出し管出口との連結部は滑らかに連なるようにしたの
で、吸出し管出口と開水路とに接続部は水の流れが滑ら
かで、水力損失を少なくできる。 開水路底面は吸出し管底面よりも吸出し管出口高さの
0.02倍ないし0.5倍だけ低くしたので、小石などが開水
路から吸出し管へ逆流するのを抑え、かつ接続部の水力
損失を少なくできる。開水路入口水位は吸出し管出口天
端より吸出し管出口高さの0.02倍ないし1.5倍の高さだ
け上にくるようにしたので、吸出し管によるディフュー
ザ効果を有効に利用でき、かつ吸出し管を出たコア流れ
が開水路内上部の死水を引きずることなく、速度水頭が
開水路入口水位を下げる効果が大きい。 吸出し管と開水路とを垂直に仕切る隔壁は、吸出し管
出口高さの0.1倍ないし1.5倍だけ吸出し管出口より上流
側の吸出し管上に設けたので、吸出し管出口直後の水位
は、隔壁が逆流を堰き止めることによるによる水位上昇
の影響を受けることなく、かつ接続部上部の死水をひき
ずることによる損失も少ない。 開水路の側壁および隔壁を河川よりも高くしてあるの
で、開水路外部の水が側壁および隔壁を越えて浸入する
ことがなく、開水路は潜り水路とはならないので、開水
路入口水位は充分に低下する。河川水位の変動が大きい
場合に、その最高水位以上に側壁および隔壁を高くする
のは不経済であるので、通常運転の最高河川水位よりも
高くすればよい。 さらに、吸出し管と開水路との接続部は直線的に拡
げ、開水路の曲り部は河川放流部に設け、曲り部に到る
まで漸拡して平均流速を落として曲りの影響を少なくす
るので、流路の曲りによる水力損失を生じない。 その上、開水路の曲り部に整流兼用のピアを設けたの
で、曲り部は平均流速が遅くピアによる摩擦損失が少な
くかつ曲り流れを整流することができる。
吸出し管と、この吸出し管に接続される漸拡曲り開水路
とから構成される下流側水路であつて、前記吸出し管と
漸拡曲がり開水路との接続部において、漸拡曲り開水路
入口幅は吸出し管出口幅の1.02倍ないし2.0倍とし、前
記漸拡曲り開水路の両側壁間の拡がり角度は、６°ない
し30°となるようにし、前記漸拡曲り開水路入口と前記
吸出し管出口との連結部は滑らかに連なるようにしたの
で、吸出し管出口と開水路とに接続部は水の流れが滑ら
かで、水力損失を少なくできる。 開水路底面は吸出し管底面よりも吸出し管出口高さの
0.02倍ないし0.5倍だけ低くしたので、小石などが開水
路から吸出し管へ逆流するのを抑え、かつ接続部の水力
損失を少なくできる。開水路入口水位は吸出し管出口天
端より吸出し管出口高さの0.02倍ないし1.5倍の高さだ
け上にくるようにしたので、吸出し管によるディフュー
ザ効果を有効に利用でき、かつ吸出し管を出たコア流れ
が開水路内上部の死水を引きずることなく、速度水頭が
開水路入口水位を下げる効果が大きい。 吸出し管と開水路とを垂直に仕切る隔壁は、吸出し管
出口高さの0.1倍ないし1.5倍だけ吸出し管出口より上流
側の吸出し管上に設けたので、吸出し管出口直後の水位
は、隔壁が逆流を堰き止めることによるによる水位上昇
の影響を受けることなく、かつ接続部上部の死水をひき
ずることによる損失も少ない。 開水路の側壁および隔壁を河川よりも高くしてあるの
で、開水路外部の水が側壁および隔壁を越えて浸入する
ことがなく、開水路は潜り水路とはならないので、開水
路入口水位は充分に低下する。河川水位の変動が大きい
場合に、その最高水位以上に側壁および隔壁を高くする
のは不経済であるので、通常運転の最高河川水位よりも
高くすればよい。 さらに、吸出し管と開水路との接続部は直線的に拡
げ、開水路の曲り部は河川放流部に設け、曲り部に到る
まで漸拡して平均流速を落として曲りの影響を少なくす
るので、流路の曲りによる水力損失を生じない。 その上、開水路の曲り部に整流兼用のピアを設けたの
で、曲り部は平均流速が遅くピアによる摩擦損失が少な
くかつ曲り流れを整流することができる。
以下図面に基づいてこの発明の実施例による超低落差
水力発電所の下流側水路について説明する。第１図はこ
の発明の実施例による下流側水路を備えた超低落差水力
発電所の平面図、第２図は第１図の側面図である。第１
図及び第２図において河川９をダム８で堰き止めて、河
川９と並行してバイパス水路を設け、この水路に水車１
を設置し、水車１から出た水は吸出し管２を経て漸拡曲
り開水路（以下単に開水路と記載）３に接続され曲がっ
て河川９に放流される。4,5は開水路３の側壁、６は吸
出し管２と開水路３とを垂直に仕切る隔壁、７は曲り部
3aに設けた整流兼用のピアである。第２図において、ダ
ムを堰き止めた水の一部はバイパス水路を流れて水車１
を駆動し、吸出し管２を通って開水路３へ流れる。河川
９の水位は開水路３の水位よりも上昇するので、側壁4,
5と隔壁６で仕切っている。 第３図はこの発明の実施例による超低落差水力発電所
の下流側水路を構成する吸出し管２と開水路３との接続
部の水平断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図であ
る。第３図において、吸出し管２には開水路３を接続し
ており、開水路３を構成する側壁4,5は直線的に拡がっ
ている。吸出し管２と開水路３との接続部における水力
損失を少なくするために、工作精度を考えて開水路入口
幅Bc1を吸出し管出口幅Bd2より僅かに大きく（Bc1＝1.0
2Bd2）するのが最もよい。しかし、土木作業上や工作上
の都合から開水路入口幅Bc1を吸出し管出口幅Bd2より大
きくする必要がある場合でも、Bc1≦2.0Bd2であれば水
力損失がそれほど大きくならないことを模型実験により
確かめた。 従って開水路入口幅Bc1は次のように、1.02Bd2＜Bc1
≦2.0Bd2とすればよい。 吸出し管２と開水路３との接続部の幅の段差部は、丸
めるかまたは角を落として滑らかに連なるようにする。 開水路３の側壁４と５との拡がり角度２Θｃ１の最適
値は、吸出し管出口の流動状態によつて変わるが、底面
が水平な場合には６°ないし20°の範囲が最もよい。し
かし、底面が水平でない場合など地形制約により側壁4,
5の拡がり角度を大きくする必要がある場合でも２Θｃ
１が30°であれば、水力損失がそれほど大きくならない
ことを実験により確かめた。従って開水路３の両側壁4,
5間の拡がり角度２Θｃ１は、 ６°＜２Θｃ１＜30°とする。 第４図において、吸出し管２と開水路３との接続部の
開水路３の底面11は、接続部の水力損失を小さくするた
めには、工作精度を考えて開水路入口の底面11を吸出し
管出口の底面10より僅かに（0.02Hd2、Hd2は吸出し管出
口高さ）下げておくのが最もよい。しかし、小石などが
開水路３から吸出し管２へ逆流するのを抑えるために、
開水路入口底面11を吸出し管出口底面10より低くする場
合でもその差Hd3は0.5Hd2以下であれば、水力損失がそ
れほど大きくならないことを模型実験により確かめた。
底面10と11との段差部は丸めるか角を落とし緩やかな傾
斜を付ける。 第４図において、吸出し管２と直角方向に配置され、
吸出し管２と開水路３との接続部を垂直に仕切る隔壁６
は、第３図の側壁4,5と結合されて断面が矩形の水路を
形成している。開水路入口水位が吸出し管天端よりも低
くなると、自由流出となつて吸出し管２のディフューザ
効果が減じるので、水車１の如何なる運転時にも開水路
入口水位が吸出し管２の天端よりも僅かに高くなるよう
に吸出し管２及び水路の形状を定める。開水路入口水位
が吸出し管出口天端から上昇する値をHd4とすれば、通
常運転の最低水位においてもHd4を隔壁６を吸出し管天
端よりも僅かに（0.02Hd2）高くしておくのが最もよ
い。 しかし、開水路入口水位が流量によつて大幅に変化す
る場合には、定格運転時の水位をある程度高めにとる必
要があるが、開水路入口水位が高すぎると、吸出し管２
の上部によどんだ水が大量に停滞し、吸出し管２を出た
コア流れがその上部の開水路内の死水を引きずることに
よる損失が大きくなって、速度水頭が開水路入口水位を
下げる作用が減じる。開水路入口水位の吸出し管出口天
端からの上昇値Hd4が1.5Hd2以下であれば、水力損失の
増加が少ないことを実験により確かめた。従って、0.02
Hd2＜Hd4＜1.5Hd2とする。 開水路３の側壁4,5が河川水位よりも低いと、開水路
３は河川水位より下にある潜り水路となり、吸出し管２
から出た水は自然放流となるので、開水路入口水位は殆
ど下がらなくなる。河川水位の変動が大きい場合に、そ
の最高水位以上に側壁を高くするのは不経済であるか
ら、通常運転の最高河川水位よりも高くすればよい。 第５図は第４図の開水路３の水の流れを説明する断面
図である。第５図において、開水路３の入口部で吸出し
管２から出るコア流れに矢印で流速の大きさ及び方向を
表しているが、このコア流れに引きずられたその上部の
死水は、循環流を起こし表層部は逆流して吸出し管上部
の隔壁６に当たり、この隔壁６で水位が少し上昇するこ
とになる。隔壁６と吸出し管出口との距離をL1とし、L1
を吸出し管出口高さHd2の0.1倍以上上流側に設置してお
けば、吸出し管出口直後の水位は逆流による水位上昇の
影響を受けない。即ち、吸出し管出口において、丁度開
水路３の表面の水位が最低になるようにすればよい。し
かし、隔壁６の吸出し管２出口からの距離L1が1.5Hd2以
上になると、接続部の上方によどむ死水の容量が増えて
吸出し管出口の水位を下げる作用が減少するので、隔壁
６の高さは、通常運転最高放水位より高くする。以上に
より、隔壁６は吸出し管出口高さHd2の0.1倍ないし1.5
倍だけ吸出し管出口より上流側の吸出し管２の上に設け
ればよい。 第６図は第５図のＰ方向矢視図である。開水路３の側
壁4,5は第３図に示す拡がり角２Θｃ１で拡がってい
て、隔壁６の吸出し管出口からの水平距離L1は第５図の
L1と同じである。 第１図において、開水路の水は河川に放流するために
曲り部3aを設けるが、曲り損失は曲り部3aの入口の速度
水頭が小さいほど小さいので、漸拡曲り開水路では、曲
り部3aを開水路出口の河川放流部に設けることにより曲
りに到るまでに漸拡して、平均流速を落として曲がりの
影響を少なくする。 第１図において、土木強度上開水路３にピア７を設け
る場合があるが、ピア７による摩擦損失の増加を抑える
ためには、平均流速の遅い漸拡後の開水路出口に設ける
のがよい。一方、ピア７を曲り部3aに設けることにより
曲り流れを整流する効果があり、ピア７による損失増加
を無視することができる。
水力発電所の下流側水路について説明する。第１図はこ
の発明の実施例による下流側水路を備えた超低落差水力
発電所の平面図、第２図は第１図の側面図である。第１
図及び第２図において河川９をダム８で堰き止めて、河
川９と並行してバイパス水路を設け、この水路に水車１
を設置し、水車１から出た水は吸出し管２を経て漸拡曲
り開水路（以下単に開水路と記載）３に接続され曲がっ
て河川９に放流される。4,5は開水路３の側壁、６は吸
出し管２と開水路３とを垂直に仕切る隔壁、７は曲り部
3aに設けた整流兼用のピアである。第２図において、ダ
ムを堰き止めた水の一部はバイパス水路を流れて水車１
を駆動し、吸出し管２を通って開水路３へ流れる。河川
９の水位は開水路３の水位よりも上昇するので、側壁4,
5と隔壁６で仕切っている。 第３図はこの発明の実施例による超低落差水力発電所
の下流側水路を構成する吸出し管２と開水路３との接続
部の水平断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図であ
る。第３図において、吸出し管２には開水路３を接続し
ており、開水路３を構成する側壁4,5は直線的に拡がっ
ている。吸出し管２と開水路３との接続部における水力
損失を少なくするために、工作精度を考えて開水路入口
幅Bc1を吸出し管出口幅Bd2より僅かに大きく（Bc1＝1.0
2Bd2）するのが最もよい。しかし、土木作業上や工作上
の都合から開水路入口幅Bc1を吸出し管出口幅Bd2より大
きくする必要がある場合でも、Bc1≦2.0Bd2であれば水
力損失がそれほど大きくならないことを模型実験により
確かめた。 従って開水路入口幅Bc1は次のように、1.02Bd2＜Bc1
≦2.0Bd2とすればよい。 吸出し管２と開水路３との接続部の幅の段差部は、丸
めるかまたは角を落として滑らかに連なるようにする。 開水路３の側壁４と５との拡がり角度２Θｃ１の最適
値は、吸出し管出口の流動状態によつて変わるが、底面
が水平な場合には６°ないし20°の範囲が最もよい。し
かし、底面が水平でない場合など地形制約により側壁4,
5の拡がり角度を大きくする必要がある場合でも２Θｃ
１が30°であれば、水力損失がそれほど大きくならない
ことを実験により確かめた。従って開水路３の両側壁4,
5間の拡がり角度２Θｃ１は、 ６°＜２Θｃ１＜30°とする。 第４図において、吸出し管２と開水路３との接続部の
開水路３の底面11は、接続部の水力損失を小さくするた
めには、工作精度を考えて開水路入口の底面11を吸出し
管出口の底面10より僅かに（0.02Hd2、Hd2は吸出し管出
口高さ）下げておくのが最もよい。しかし、小石などが
開水路３から吸出し管２へ逆流するのを抑えるために、
開水路入口底面11を吸出し管出口底面10より低くする場
合でもその差Hd3は0.5Hd2以下であれば、水力損失がそ
れほど大きくならないことを模型実験により確かめた。
底面10と11との段差部は丸めるか角を落とし緩やかな傾
斜を付ける。 第４図において、吸出し管２と直角方向に配置され、
吸出し管２と開水路３との接続部を垂直に仕切る隔壁６
は、第３図の側壁4,5と結合されて断面が矩形の水路を
形成している。開水路入口水位が吸出し管天端よりも低
くなると、自由流出となつて吸出し管２のディフューザ
効果が減じるので、水車１の如何なる運転時にも開水路
入口水位が吸出し管２の天端よりも僅かに高くなるよう
に吸出し管２及び水路の形状を定める。開水路入口水位
が吸出し管出口天端から上昇する値をHd4とすれば、通
常運転の最低水位においてもHd4を隔壁６を吸出し管天
端よりも僅かに（0.02Hd2）高くしておくのが最もよ
い。 しかし、開水路入口水位が流量によつて大幅に変化す
る場合には、定格運転時の水位をある程度高めにとる必
要があるが、開水路入口水位が高すぎると、吸出し管２
の上部によどんだ水が大量に停滞し、吸出し管２を出た
コア流れがその上部の開水路内の死水を引きずることに
よる損失が大きくなって、速度水頭が開水路入口水位を
下げる作用が減じる。開水路入口水位の吸出し管出口天
端からの上昇値Hd4が1.5Hd2以下であれば、水力損失の
増加が少ないことを実験により確かめた。従って、0.02
Hd2＜Hd4＜1.5Hd2とする。 開水路３の側壁4,5が河川水位よりも低いと、開水路
３は河川水位より下にある潜り水路となり、吸出し管２
から出た水は自然放流となるので、開水路入口水位は殆
ど下がらなくなる。河川水位の変動が大きい場合に、そ
の最高水位以上に側壁を高くするのは不経済であるか
ら、通常運転の最高河川水位よりも高くすればよい。 第５図は第４図の開水路３の水の流れを説明する断面
図である。第５図において、開水路３の入口部で吸出し
管２から出るコア流れに矢印で流速の大きさ及び方向を
表しているが、このコア流れに引きずられたその上部の
死水は、循環流を起こし表層部は逆流して吸出し管上部
の隔壁６に当たり、この隔壁６で水位が少し上昇するこ
とになる。隔壁６と吸出し管出口との距離をL1とし、L1
を吸出し管出口高さHd2の0.1倍以上上流側に設置してお
けば、吸出し管出口直後の水位は逆流による水位上昇の
影響を受けない。即ち、吸出し管出口において、丁度開
水路３の表面の水位が最低になるようにすればよい。し
かし、隔壁６の吸出し管２出口からの距離L1が1.5Hd2以
上になると、接続部の上方によどむ死水の容量が増えて
吸出し管出口の水位を下げる作用が減少するので、隔壁
６の高さは、通常運転最高放水位より高くする。以上に
より、隔壁６は吸出し管出口高さHd2の0.1倍ないし1.5
倍だけ吸出し管出口より上流側の吸出し管２の上に設け
ればよい。 第６図は第５図のＰ方向矢視図である。開水路３の側
壁4,5は第３図に示す拡がり角２Θｃ１で拡がってい
て、隔壁６の吸出し管出口からの水平距離L1は第５図の
L1と同じである。 第１図において、開水路の水は河川に放流するために
曲り部3aを設けるが、曲り損失は曲り部3aの入口の速度
水頭が小さいほど小さいので、漸拡曲り開水路では、曲
り部3aを開水路出口の河川放流部に設けることにより曲
りに到るまでに漸拡して、平均流速を落として曲がりの
影響を少なくする。 第１図において、土木強度上開水路３にピア７を設け
る場合があるが、ピア７による摩擦損失の増加を抑える
ためには、平均流速の遅い漸拡後の開水路出口に設ける
のがよい。一方、ピア７を曲り部3aに設けることにより
曲り流れを整流する効果があり、ピア７による損失増加
を無視することができる。
この発明は、超低落差発電所の下流側水路を構成する
吸出し管と漸拡曲り開水路との接続部において、漸拡曲
り開水路入口幅は吸出し管出口幅の1.02倍ないし2.0倍
とし、前記漸拡曲り開水路の両側壁間の拡がり角度は６
°ないし30°となるようにし、前記漸拡曲り開水路入口
と前記吸出し管出口との連結部は滑らかに連なるように
し、前記漸拡曲り開水路底面は前記吸出し管底面よりも
前記吸出し管出口高さの0.02倍ないし0.5倍だけ低く
し、前記吸出し管底面と前記漸拡曲り開水路底面との連
結部は緩やかな傾斜をつけるようにし、前記漸拡曲り開
水路入口水位は常に前記吸出し管出口天端よりも前記吸
出し管出口高さの0.02倍ないし1.5倍の高さだけ上に出
るようにし、前記漸拡曲り開水路の側壁と隔壁は、水車
の通常運転時の最高河川水位よりも高くし、前記吸出し
管と開水路との接続部において、前記吸出し管と直角方
向に配置され、吸出し管と前記漸拡曲り開水路とを垂直
に仕切る隔壁は前記吸出し管出口高さの0.1倍ないし1.5
倍だけ前記吸出し管出口より上流側の前記吸出し管上に
設けるようにしたので、開水路出口の与えられた河川水
位に対し、開水路入口の速度水頭を利用して開水路入口
水位を下げ、一方吸出し管は、この開水路入口水位に対
して、吸出し管入口の速度水頭を利用して吸出し管入口
の静圧を下げるため、この発明の吸出し管と開水路接続
部の構造及び開水路の形状による水位の回復量は、水車
の運転条件によつては、吸出し管速度水頭の６割にも達
する。その結果、有効落差が増えて水車出力が増加す
る。その割合は有効落差が低い場合は極めて大きい。 最適形状の吸出し管を長くした場合には、吸出し管が
長くなったことによる水車効率の低下は僅かであり、そ
れを上回って吸出し管出口速度水頭が減少し、有効落差
が増えて水車出力が増加する。 また、吸出し管を長くした場合には、その分だけ開水
路の長さが減少して水路損失が少なくなる。 さらに、開水路の曲り部は開水路出口の河川放流部に
設けたので、曲がりによる損失を少なくできる。ピアを
前記曲り部に設け、開水路の強度を増すとともに、流れ
を整流することができる。
吸出し管と漸拡曲り開水路との接続部において、漸拡曲
り開水路入口幅は吸出し管出口幅の1.02倍ないし2.0倍
とし、前記漸拡曲り開水路の両側壁間の拡がり角度は６
°ないし30°となるようにし、前記漸拡曲り開水路入口
と前記吸出し管出口との連結部は滑らかに連なるように
し、前記漸拡曲り開水路底面は前記吸出し管底面よりも
前記吸出し管出口高さの0.02倍ないし0.5倍だけ低く
し、前記吸出し管底面と前記漸拡曲り開水路底面との連
結部は緩やかな傾斜をつけるようにし、前記漸拡曲り開
水路入口水位は常に前記吸出し管出口天端よりも前記吸
出し管出口高さの0.02倍ないし1.5倍の高さだけ上に出
るようにし、前記漸拡曲り開水路の側壁と隔壁は、水車
の通常運転時の最高河川水位よりも高くし、前記吸出し
管と開水路との接続部において、前記吸出し管と直角方
向に配置され、吸出し管と前記漸拡曲り開水路とを垂直
に仕切る隔壁は前記吸出し管出口高さの0.1倍ないし1.5
倍だけ前記吸出し管出口より上流側の前記吸出し管上に
設けるようにしたので、開水路出口の与えられた河川水
位に対し、開水路入口の速度水頭を利用して開水路入口
水位を下げ、一方吸出し管は、この開水路入口水位に対
して、吸出し管入口の速度水頭を利用して吸出し管入口
の静圧を下げるため、この発明の吸出し管と開水路接続
部の構造及び開水路の形状による水位の回復量は、水車
の運転条件によつては、吸出し管速度水頭の６割にも達
する。その結果、有効落差が増えて水車出力が増加す
る。その割合は有効落差が低い場合は極めて大きい。 最適形状の吸出し管を長くした場合には、吸出し管が
長くなったことによる水車効率の低下は僅かであり、そ
れを上回って吸出し管出口速度水頭が減少し、有効落差
が増えて水車出力が増加する。 また、吸出し管を長くした場合には、その分だけ開水
路の長さが減少して水路損失が少なくなる。 さらに、開水路の曲り部は開水路出口の河川放流部に
設けたので、曲がりによる損失を少なくできる。ピアを
前記曲り部に設け、開水路の強度を増すとともに、流れ
を整流することができる。
第１図はこの発明の実施例による下流側水路を備えた超
低落差水力発電所の平面図、第２図は第１図の側面図、
第３図はこの発明の実施例による超低落差水力発電所の
下流側水路を構成する吸出し管と漸曲り開水路との接続
部の水平断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図、第５
図は第４図の開水路の水の流れを説明する断面図、第６
図は第５図のＰ方向矢視図である。 1:水車、2:吸出し管、3:漸拡曲り開水路、3a:曲り部、
4,5:側壁、6:隔壁、7:ピア、8:ダム、9:河川。
低落差水力発電所の平面図、第２図は第１図の側面図、
第３図はこの発明の実施例による超低落差水力発電所の
下流側水路を構成する吸出し管と漸曲り開水路との接続
部の水平断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図、第５
図は第４図の開水路の水の流れを説明する断面図、第６
図は第５図のＰ方向矢視図である。 1:水車、2:吸出し管、3:漸拡曲り開水路、3a:曲り部、
4,5:側壁、6:隔壁、7:ピア、8:ダム、9:河川。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 喬 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 川島 正巳 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−36814（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−90077（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭63−43412（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (3)
- 【請求項１】バイパス水路形の超低落差水力発電所にお
ける水車の吸出し管と、この吸出し管に接続される漸拡
曲り開水路とから構成される下流側水路であつて、前記
吸出し管と漸拡曲り開水路との接続部において、漸拡曲
り開水路入口幅は吸出し管出口幅の1.02倍ないし2.0倍
とし、前記漸拡曲り開水路の両側壁間の拡がり角度は６
°ないし30°となるようにし、前記漸拡曲り開水路入口
と前記吸出し管出口との連結部は滑らかに連なるように
し、前記漸拡曲り開水路底面は前記吸出し管底面よりも
前記吸出し管出口高さの0.02倍ないし0.5倍だけ低く
し、前記吸出し管底面と前記漸拡曲り開水路底面との連
結部は緩やかな傾斜をつけるようにし、前記漸拡曲り開
水路入口水位は常に前記吸出し管出口天端よりも前記吸
出し管出口高さの0.02倍ないし1.5倍の高さだけ高くな
るようにし、前記吸出し管と前記漸拡曲がり開水路との
接続部において、前記吸出し管と直角方向に配置され、
前記吸出し管と前記漸拡曲り開水路とを垂直に仕切る隔
壁は前記吸出し管出口高さの0.1倍ないし1.5倍だけ前記
吸出し管出口より上流側の前記吸出し管上に設けるよう
にし、前記漸拡曲り開水路の側壁と隔壁は、水車の通常
運転時の最高河川水位よりも高くすることを特徴とする
超低落差水力発電所の下流側水路。 - 【請求項２】請求項１記載の超低落差発電所の下流側水
路において、前記吸出し管と接続される漸拡曲り開水路
の曲り部は、前記漸拡曲り開水路出口の河川放流部に設
けることを特徴とする超低落差水力発電所の下流側水
路。 - 【請求項３】請求項２記載の超低落差発電所の下流側水
路において、前記吸出し管と接続される漸拡曲り開水路
の曲り部には、整流兼用のピアを設けることを特徴とす
る超低落差水力発電所の下流側水路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1217757A JP2750542B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 超低落差水力発電所の下流側水路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1217757A JP2750542B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 超低落差水力発電所の下流側水路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0381569A JPH0381569A (ja) | 1991-04-05 |
| JP2750542B2 true JP2750542B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=16709267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1217757A Expired - Lifetime JP2750542B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 超低落差水力発電所の下流側水路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2750542B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2564054A1 (en) * | 2010-04-30 | 2013-03-06 | Clean Current Limited Partnership | Unidirectional hydro turbine with enhanced duct, blades and generator |
| JP7280839B2 (ja) * | 2020-01-06 | 2023-05-24 | 株式会社東芝 | 軸流水車発電装置のディフューザおよび軸流水車発電装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6343412U (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-23 | ||
| JPS6436814A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-07 | Hitachi Shipbuilding Eng Co | Temporary coffering work of dam |
-
1989
- 1989-08-24 JP JP1217757A patent/JP2750542B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0381569A (ja) | 1991-04-05 |
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