JPH0381569A - 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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- JPH0381569A JPH0381569A JP1217757A JP21775789A JPH0381569A JP H0381569 A JPH0381569 A JP H0381569A JP 1217757 A JP1217757 A JP 1217757A JP 21775789 A JP21775789 A JP 21775789A JP H0381569 A JPH0381569 A JP H0381569A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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（し、ランナ出口の静圧を下げるためのデイフユー
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った。即ち、吸出し管は水車の
一部として単独に検討され、一方間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Ｕ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、この開水路を漸拡間り開水路という。 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の研究は、従来行わ
れなかった。
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（し、ランナ出口の静圧を下げるためのデイフユー
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った。即ち、吸出し管は水車の
一部として単独に検討され、一方間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Ｕ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、この開水路を漸拡間り開水路という。 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の研究は、従来行わ
れなかった。
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
間り開水路とから構成される下流側水路であって、前記
吸出し管と漸拡間り開水路との接続部において、漸拡間
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、前記漸核的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１１１
３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、前記漸拡間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間
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、前記漸拡間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間り開水路とを垂直
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、前記漸拡間り開水路の側壁と
隔壁は、水車の通常運転時の最高河川水位よりも高（し
た超低落差水力発電所の下流側水路によって達成される
。 上記目的は、超低落差発電所の下流側水路にお＝６ 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って達成される。 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がり
部には、整流兼用のピアを設ける超低落差水力発電所の
下流側水路によって達成される。
ける水車の吸出し管と、この吸出し管に接続される漸拡
間り開水路とから構成される下流側水路であって、前記
吸出し管と漸拡間り開水路との接続部において、漸拡間
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、前記漸核的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１１１
３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、前記漸拡間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間
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、前記漸拡間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間り開水路とを垂直
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、前記漸拡間り開水路の側壁と
隔壁は、水車の通常運転時の最高河川水位よりも高（し
た超低落差水力発電所の下流側水路によって達成される
。 上記目的は、超低落差発電所の下流側水路にお＝６ 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って達成される。 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がり
部には、整流兼用のピアを設ける超低落差水力発電所の
下流側水路によって達成される。
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って、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の接続部は水の流れ
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
口天端より吸出し前出［１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
るデイフユーザ効果を有効に利用でき、かつ吸出し管を
出たコア流れが量水路内上部の死水を引きすることなく
、速度水頭が開水路人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ｕ−１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」二昇の影響を受りることなく、かつ接続部上部の
死水をひきす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であるので
、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
人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しない。 その上、開水路の曲り部に整流兼用のビアを設けたので
、曲り部は平均流速が遅くビ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。
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って、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の接続部は水の流れ
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
口天端より吸出し前出［１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
るデイフユーザ効果を有効に利用でき、かつ吸出し管を
出たコア流れが量水路内上部の死水を引きすることなく
、速度水頭が開水路人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ｕ−１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」二昇の影響を受りることなく、かつ接続部上部の
死水をひきす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であるので
、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
人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しない。 その上、開水路の曲り部に整流兼用のビアを設けたので
、曲り部は平均流速が遅くビ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。
【実施例］
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と並行してノ＼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ｌ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４５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０ なくするためには、工作精度を考えて開水路入口幅Ｂｃ
、を吸出し管出口幅Ｂｄ、より僅かに太きく （Ｂ ｃ
＋ ＝１．０２Ｂ ｄ ｚ ）すルノカ最モヨイ。し
かし、土木作業上や工作上の都合から開水路入口幅Ｂｃ
＋を吸出し管出口幅Ｂｄ、より大きくする必要がある場
合でも、Ｂｃ、≦２．０Ｂｄｚ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Ｂｃ、は次のように、１．０２Ｂ
ｄｚ ＜Ｂ ｃ ＋ ≦２．ＯＢｄ、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２ｅｃ。 の最適値は、吸出し管出口の流動状態によって変わるが
、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２ｅｃ、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４５間の拡がり角度２ （３ｃ ＋は、 ６°＜２０ｃ＋＜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（０，０２Ｈｄｚ 、Ｈ
ｄｚ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、開水路人口底面１１を吸出し管出口底
面１０より低くする場合でもその差Ｈｄ 、は０．５Ｈ
ｄ。 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、自由流出となって吸出し管２のデイフユーザ
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（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Ｈｄ。 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僅かに（０，０２Ｈｄ ２）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って大幅に変化する
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１．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することに
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Ｈｄ、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、０．０２ＨｄＺ ＜Ｈｄ４＜１．５ Ｈｄ２と３ 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Ｌ＋ とし、Ｌ。 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 ４− 低になるようにすればよい。しかし、隔壁６の吸出し管
２出口からの距離り、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Ｈｄ、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２０ｃ ＋で拡がってい
て、隔壁６の吸出し管出口からの水平距離り、は第５図
のＬｌ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。 【発明の効果】 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６６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レノるようにし、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っては、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 ７− 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。
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と並行してノ＼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ｌ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４５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０ なくするためには、工作精度を考えて開水路入口幅Ｂｃ
、を吸出し管出口幅Ｂｄ、より僅かに太きく （Ｂ ｃ
＋ ＝１．０２Ｂ ｄ ｚ ）すルノカ最モヨイ。し
かし、土木作業上や工作上の都合から開水路入口幅Ｂｃ
＋を吸出し管出口幅Ｂｄ、より大きくする必要がある場
合でも、Ｂｃ、≦２．０Ｂｄｚ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Ｂｃ、は次のように、１．０２Ｂ
ｄｚ ＜Ｂ ｃ ＋ ≦２．ＯＢｄ、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２ｅｃ。 の最適値は、吸出し管出口の流動状態によって変わるが
、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２ｅｃ、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４５間の拡がり角度２ （３ｃ ＋は、 ６°＜２０ｃ＋＜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（０，０２Ｈｄｚ 、Ｈ
ｄｚ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、開水路人口底面１１を吸出し管出口底
面１０より低くする場合でもその差Ｈｄ 、は０．５Ｈ
ｄ。 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、自由流出となって吸出し管２のデイフユーザ
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（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Ｈｄ。 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僅かに（０，０２Ｈｄ ２）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って大幅に変化する
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１．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することに
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Ｈｄ、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、０．０２ＨｄＺ ＜Ｈｄ４＜１．５ Ｈｄ２と３ 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Ｌ＋ とし、Ｌ。 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 ４− 低になるようにすればよい。しかし、隔壁６の吸出し管
２出口からの距離り、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Ｈｄ、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２０ｃ ＋で拡がってい
て、隔壁６の吸出し管出口からの水平距離り、は第５図
のＬｌ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。 【発明の効果】 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６６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レノるようにし、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っては、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 ７− 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・と潮間り開水路との接
続部の水平断面図、第４図は第３図のｌ−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・と潮間り開水路との接
続部の水平断面図、第４図は第３図のｌ−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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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。 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。 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 true JPH0381569A (ja) | 1991-04-05 |
| JP2750542B2 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) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013528737A (ja) * | 2010-04-30 | 2013-07-11 | クリーン カーレント リミテッド パートナーシップ | 強化されたダクト、ブレード及び発電機を有する一方向ハイドロタービン |
| JP2021110247A (ja) * | 2020-01-06 | 2021-08-02 | 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 |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013528737A (ja) * | 2010-04-30 | 2013-07-11 | クリーン カーレント リミテッド パートナーシップ | 強化されたダクト、ブレード及び発電機を有する一方向ハイドロタービン |
| JP2021110247A (ja) * | 2020-01-06 | 2021-08-02 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2750542B2 (ja) | 1998-05-13 |
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