サコダ小水力設計は、小水力発電コンサルタントとしてエコで自然に優しい小水力発電への関心が高まる中、導入に際しての技術検討や複雑な法規制のしくみなどに戸惑い、足踏みされている方々からのご依頼に応じて、小水力導入に際しての基本設計や事業性評価を行い、最適な小水力発電施設導入のご提案を致します。ＦＩＴ制度もいつまで続くのか分りません。事業者は決断する時です。
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チロル取水工の設計Pickup
過去にチロルスクリーンの設計の考え方について述べてきました。
今回は具体的なやり方についてです。
チロル取水方式は小水力のスタンダードでしょう。
しかし、取水幅や延長をどうやって設計するのか？
具体的な方法を私は見た事がありません。
唯一あったのは、水理公式集くらいですね。
でも、スクリーンバー形状とかスクリーン勾配などは限定された水理実験でのデータであり、応用するには設計者の知見が必要となります。
以下、サコダ流の考え方について述べます。
では、チロル式取水工の取水幅Ｂはどうやって計算するのか？
水理公式集では、縦格子形底部取水工の規模については、Mostkow（モストコフ）の式を用いて算定する とされています。
取水工長さＬf（上下流方向の長さ）については、チロルの必要高さは相当高くなることから内部の点検・補修作業性に考慮して0.5～1.0mで固定し、取水幅Ｂを逆算します。
Ｌf ＝ Ｑ／(μ・Ｂ・φ・ √２ｇＨ)
上式を変換すると、
Ｂ ＝ Ｑ／(μ・Ｌｆ・φ ・√２ｇＨ) となります。
Ｂ ：チロル取水工の取水幅（ｍ）
Ｌｆ：全流量を取水するのに必要な取水工長さ
Ｑ ：最大取水量（m3/s）
μ ：流量係数
流量係数はチロルスクリーンの勾配により、以下のとおりの実験値が示されています。
勾配 流量係数
水平 0.497
1/5 0.435
ここで、勾配が垂直に近づくと 0 となるが、安全側に考慮して勾配45°を 0.000 として近似式化します。
φ：取水路の開度（Σｓ／Ｂ）
ｂ：スクリーン桁幅(mm)
ｓ：スクリーン純間隔(mm)
Ｈ：上流側の水頭（ｍ）
長方形せきの越流量より求めると、Ｈ（エネルギー水頭）=越流水深ｈ＋接近流速水頭ｖ2/2ｇ として算定されます。
ｈ＝（Ｑ／ＣＢ）2/3 です。
ｈ：越流水深(m)
Ｑ：最大取水量(m3/s)
Ｂ：せき幅(m)
Ｃ：越流係数
越流係数は、せき頂長Ｌとｈの関係から求めます。
次に、安全率を設定します。
モロトコフの実験式はケースによっては数倍の誤差が認められるとされています。
従って、２倍の安全率を見込むものとします。
また塵芥・凍結によるスクリーン閉塞を見込む必要があるため安全率を設定します。
塵芥はスクリーン勾配が急であるほど下流へ排出され易くなりますね。
従って、安全率はスクリーン勾配が急であるほど軽減するものとし、30°で安全率１とします。
凍結については、取水地点の過去10ヶ年最低平均気温が-5°以下の年がある場合は、安全率２とします。
上記の各要素を掛け算して安全率を求めます。
この安全率を Ｂ に掛け算して取水工幅を求めます。
ちょっと、ややこしいかな？
