電 力総研　水 力あれこれ
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20.9.28運開

馬瀬川第二発電所パズル(解決済)

飛騨川水系電源開発：　飛騨川　益田川　益田川(源流)　馬瀬川　馬瀬川パズル

水路図
出典：水資源機構(pdf)
ダム式なので馬瀬川第一発電所・岩屋ダム両者の施設は一体である。
更に揚水発電なので馬瀬第二ダム湖とも施設というか機能上一体である。ネット上に画像が落ちていた[ダムの風景]ので何処に何 があるかは判明しており，各種資料・数値とも整合的である。

＜矛盾＞
馬瀬第二発電所もダム式なので馬瀬第二ダムと一体である。但しどういう仕組みになっているのかイマイチ不明である。国土地理院の地図とwikiや水力. comの記述が矛盾している。
地下水路に関しては十津川第一でもそうだったけど地理院間違えてることあるからなあ。。下で何処が疑問か提示 するが，端的に云って馬瀬第二ダムで発電した水がどうなるか，である。上の図でも下の流域情報でも馬瀬川第二発電所で発電した水はそのまま飛騨 川(益田[ました]川)に流入して大船渡堰堤に至るように描かれてい る。詰まり発電には使われない。
但し国土地理院の地図が20.10時点の私を狂わせる。先ず馬 瀬川第二発電所の放水路っぽいのがダム直下に描かれていない。次ぎに一 寸下部(268m程度)に堰堤Ａがあり下原発電所(下原ダムの取水位268.30m)に送水する様な水路が描かれている。これによって一旦ダム直 下で放水して一寸流してかかこの堰堤Ａから下原PSへ 送水してんのちゃうかという想定である。その場合大いなる無駄が発生する。馬瀬第二の放水する Max113m3/sに対して下原PSは80m3/sしかな く益田川を下ってくる最低40m3/s(東上田PS使用量)の水の他瀬戸第二など大量の水を同時には使えずに捨てているのではないかという 事である。
現地(ダムと一寸下流の堰堤)に行ってみたが利水標もなく詳細不明であった。

＜推論と疑問＞

①ダム式より，ダムの堰堤体の直近に発電所は存在する。水力.comもwikiもこれは一致している。
これを前提に②の放水場所を推定してみると，③水力.comも wikiも流域状況図一致している様に見えるが，④国土地理院とは多少矛盾している のである。

④国土地理院の様子
一寸デカイが縮小して貼り付けてみる。
左上にあるのが馬瀬川第二ダム並びに発電所である。
発電を終えて放水された水は先ずは馬瀬川を下り，下流の調 整池[A](270m)で 一部は設置された取水口から飛騨川方面へ送られる，様に見える。
wikiや流域状況図だと直ぐにそのまま導水管で飛騨川に送られるかの様に書かれているが，そうではない，と云う事である。

恐らくダム直下～［A］の何処かの馬瀬川に放水点があると思われるのであるけどグー グルの航空写真でも良く判らないのである。

この[A]に取水された水は，[B] 下原ダム(260m)で取水された水と合わさって[C] 下原発電所(235m)へ送水されて発電に回される。wikiの大船渡ダム付近(ずっと南側の[E])って表現と飛騨川に放流が間違ってる様に思 えるが，よく見ると下原発電所[C]をスルーする吐水口みたいなものがある([D])。以下に下原付近の拡大図を載せる。

下 原発電所でも水を有効活用するなら③その重要な事実を書かないwikiの表現は重大な(誤解を産みかねがい)不作為ではあるが，一部(出力を超える余剰 分？馬瀬第二の使用水量は99m3/sに対して下原は80m3/sなのである)は[D]を伝って無為に川に放流されているのであろう。

また水力.comの表記だと放水位標高が230.5mとあって，これは明らかにダ ム直下(285m)や下原発電所上部水槽(取水位標高：268.30m)ではなく，[D] 飛騨川の吐水口付近(230m)を差しているのである。(勿論，この放水管路が[A]からは[C]へ行けない様になっていて絶対に発電では使わな いということであるならば間違いではないけどそんな無駄の為にわざわざ放水管を設置するのは疑問である。)

また③wikiの大船渡ダムの大船渡ダム湖上流端と云う表現には突っ込みしかない様にも見えるが一応標高的には230mとほぼ一定なのでこんなに細長いけ どもう湖畔上流端なのかもしれない。

ということで，放流水は一旦馬瀬川に流されて和良川と合流後，一寸下にある堰堤(逆調整池？)で発電されるという事になるだろう。

一応[A]点にも行ってみた。
薄暮と降りしきる雨とデジカメ忘れてタブレットのカメラに下手な腕前と４重苦揃った拙い写真で大変恐縮だけどこんな感じ。

対岸への取水口近くへは中電が設置したと思われる吊り橋でアプローチ

上流を眺める。水は満々と貯まっていて何処かで馬瀬第二の放水してるのは確かだが放水口は見えない様である。
無人の物寂しい雰囲気で熊鈴を付けての渡河であるが，河原の叢でばさばさっと大きな音がしてビビるが，鹿が下流の方へ草を掻き分け駆けていった。

取水施設近景。此処にも利水標識は無し(怒)


と云う事で此処で，情報が足りないものの改善の余地は有りそうである：

【問題点】折角馬瀬第二で発電を終 えた標高270mの水を，そ の一部しか下原発電所で使用せずに更に下流の大船渡迄流してしまう。

勿 論，これは馬瀬第二の稼働率の問題があろう。馬瀬第二はピーク時の調整電源で有り常時使う訳ではないので全量の使用準備するのはコスト的に見合わず，バラ ンスを取ったということであろう。此処[A]の無名の調整池で多少は貯留も出来そうである。これらから既存の下原にプラスαで使えれば十分という判断なの であろう。

と，此処で，意外な所から解決策が。

【解決策！？】今，東上田ダムで取 水された水は中呂発電所(13.3MW・20m3/s)と東上田発電所(35MW・40m3/s)に枝分かれする。詰まり東上田ダムで は最大60m3/s取水しているものと思われる。(最大50m3/sで調整運転などをしている可能性もある。)

そして中呂発電所の放流水は益田川へ放流されるか，もしくは先程見た様に馬瀬第一(！)へ送られるのである。
中呂発電所の運開は1976年の馬瀬第一運開後の1978年。馬瀬への送水用に中電がわざわざ造ったのである。
(→調査が済んだ今から指摘してみると東上田での取水量は40m3/s でこれを中呂20m3/s・東上田40m3/sに振り分けて使っている(両方フル稼働は出来ない)。)

中呂が馬瀬と一体の証拠となるこんなパンフも見かけた！
4,500円だって，めっちゃ欲しい。。でも22頁では大した情報入ってないかなあ。。
工事誌みたいな方が良いのかも。


もっと云うと東上田・瀬戸第一経由は容量40MWだけど1m3/s辺りの発電量で馬瀬廻りに負けている。
1m3/sの水を送る場合の発電効率を計算してみると下図の様に成り中呂・馬瀬ルートの効率が上であるのだ♪
(勿論発電特性などは無視していて，規模がでかい馬瀬第一の効率が低水量では低下するとかはあるかもしれない。。)
中呂・馬瀬ルート 東上田・瀬戸ルート
発電所名 出力 水量 効率 発電所名 出力 水量 効率
中呂 13.3 20 0.666 東上田 35 40 0.875
馬瀬第一 266.0 335 0.860 瀬戸第一 28.2 32 0.881
馬瀬第二 66.4 113 0.588 (瀬戸第二
 21.0
 15.5
 1.354)
合計

2.112
(1.448)


1.756
(1.354)
更に，瀬戸に関して云うともう一つの二重ルート，西村ダムや弓掛川等から瀬戸第二を経由するのか馬瀬１・２を経由するのか，もある。
この馬瀬川の水の使用効率は馬瀬第一・第二経由だと1.448，瀬戸経由では1.354となり，此処でも瀬戸第二よりは馬瀬経由の方が効率的で有ることが 判る。

瀬戸第二で使う15.5m3/s，以下で見る和良川13m3/s，中呂からの20m3/sを増強した40m3/sの70m3/sを常時発電量としても良い であろう
此処では和良川の水も馬瀬第二に加え更に馬瀬第二の発電後の最大113m3/sの水もフルで益田川迄持って生きて決定的に差を付けようという魂胆である。

【解決策】

①東上田ダム→中呂発電所→馬瀬第一→馬瀬第二→下原→大船渡ダムをメインルートとすれば良い。

②東上田ダム→東上田発電所→瀬戸第一→下原発電所→大船渡ダムはサブルートとすれば良い。(通常20m3/s・馬瀬ルートをフル活用したい時には 40m3/s流す)

③同時に中呂・馬瀬経由は40m3/s・26.6MWに増強。新設の馬瀬第三発電所は110m3/sとする。常時40m3/sを流す事になるけど馬瀬第二 第三をフル稼働させたい時は東上田・瀬戸ルートの出力で対処。

という結論に達したのである。




21.5の既に多数の発電所や地理院の地図の矛盾(十津川第1とか)そ して取水位・放水位の関係を見てきた私にとって課題は簡単であった。【問題点】には直ちに判明する 矛盾があって馬瀬第二発電所の諸元には放水位230.75mとあってこれは 大船渡堰堤の水位なのである。木曽発電所・読書第二発電 所・下小鳥発電所など高度成長期謹製の地 下発電所も沢山見てきた。

【結論】馬瀬第二発電所はダム式でダム直下に発電所があるが， 地下式でありそのまま地 下を放水路の水管を益田川大船度堰堤付近迄伸ばして放水している。馬瀬川の堰堤(A地点)は 下原発電所のもので馬瀬第二発電所は無関係(祖師野堰堤or広瀬堰堤)。

である。馬瀬川第二発電所(放水位230.75m)で発電した水はそのまま飛騨川(益 田[ました]川)に流入して大船渡堰堤(取水位229.50m)に至る のである。水位的にも矛盾は無い。
やれやれであるｗ


さて，中呂ルートが馬瀬開発の一環と判明した頃の増強策(妄想)である。

３．増強案検討


このルート間の効率を比較してみる。
東上田・瀬戸第一経由は 容量40MWだけど1m3/s辺りの発電量で馬瀬廻りに負けている。
1m3/sの水を送る場合の発電効率を計算してみると下図の様に成り中呂・馬瀬ルートの効率が上であるのだ♪
(勿論発電特性などは無視していて，規模がでかい馬瀬第一の効率が低水量では低下するとかはあるかもしれない。。というか必ずある。)
→どうやらペルトンは水量の変動に強いがフランシスは高水量では効率的だが低水量では効率が落ちる特性があるらしい。
遂に我が電力総研も無視してきた水車も検討に入れざる得なくなってきたか。。
中呂・馬瀬ルート 東上田・瀬戸ルート 西村・瀬戸第二ルート
発電所名 出力 水量 効率 発電所名 出力 水量 効率 発電所名
 出力
 水量
 効率
東 上田ダム(56.1万m3)



中呂(フラ×１) 13.3 20 0.666 東上田(フラ×２)
17.25kW・20m3/s
 35 40 0.875



岩 屋ダム(1億m3)
 瀬 戸ダム(0m3)
 西 村ダム(20.4万m3)
馬瀬第一(デリ×２) 266.0 335 0.860 瀬戸第一(フラ×４)
7.05kW・8m3/s
 28.2 32 0.881 瀬戸第二
 21.0
 15.5
 1.355
馬 瀬川第二ダム(6,052万m3)
 下 原ダム(59.2万)
馬瀬第二(フラ×１) 66.4 113 0.588 下原(フラ×２)
11.1kW・40m3/s
 22.2
 80
 0.278
 下原
 22.2
 80
 0.278
大船渡堰堤(41.5万m3)
合計

2.114


2.034


1.632


３．効率性検討
このルート間の効率を比較してみる。
東上田・瀬戸第一経由は容量40MWだけど1m3/s辺りの発電量で馬 瀬廻りに負けている。
1m3/sの水を送る場合の発電効率を計算してみると下図の様に成り中 呂・馬瀬ルートの効率が上であるのだ♪
(勿論発電特性などは無視していて，規模がでかい馬瀬第一の効率が低水量では低下するとかはあるかもしれない。。というか必ずある。)
→どうやらペルトンは水量の変動に強いがフランシスは高水量では効率的だが低水量では効率が落ちる特性があるらしい。
遂に我が電力総研も無視してきた水車も検討に入れざる得なくなってきたかｗ
中呂・馬瀬ルート 東上田・瀬戸ルート 西村・瀬戸第二ルート
発電所名 出力 水量 効率 発電所名 出力 水量 効率 発電所名
 出力
 水量
 効率
東 上田ダム(56.1万m3)



中呂(フラ×１) 13.3 20 0.666 東上田(フラ×２)
17.25kW・20m3/s
 35 40 0.875



岩 屋ダム(1億m3)
 瀬 戸ダム(0m3)
 西 村ダム(20.4万m3)
馬瀬第一(デリ×２) 266.0 335 0.860 瀬戸第一(フラ×４)
7.05kW・8m3/s
 28.2 32 0.881 瀬戸第二
 21.0
 15.5
 1.355
馬 瀬川第二ダム(6,052万m3)
 下 原ダム(59.2万)
馬瀬第二(フラ×１) 66.4 113 0.588 下原(フラ×２)
11.1kW・40m3/s
 22.2
 80
 0.278
 下原
 22.2
 80
 0.278
大船渡堰堤(41.5万m3)
合計

2.114


2.034


1.632

馬瀬第二と下原の比較をすれば明らかであるけど馬瀬第二の方が発電効率は高い。同じ大船度堰堤230mに流すにしても270mの下原より309mから流す 馬瀬第二の方が効率が良いのは当然である。

→［追記］この推論に問題(誤り)があるとすると水車効率であり，馬瀬第二がフランシス水車で113m3/sの特は良くても普段遣いの例えば20m3/s 程度でどの程度効率 0.588を維持出来るのか解らない，またフランシスでも水車を複数据えてる瀬戸ルートの方がこまめな水量に対応出来そうなことは出来そう。。

但し問題があるとすると水車効率であり，馬瀬第二がフランシス水車で113m3/sの特は良くても普段遣いの例えば20m3/s程度でどの程度効率 0.588を維持出来るのか解らない。馬瀬第一はなんと133m3/sを扱うデリア喞筒水車であってこれを低水量でこまめに動かして使用する事が良いのか どうかも知らない。


岩瀬ダムの増減とは無関係により高い標高の西村ダムから取水して発電出来るのも瀬戸第二の強みではある。西村を廃止して岩瀬ダムからの取水にしても良い気 もしたが(大規模貯留出来るのは魅力！)，混合揚水発電の岩瀬ダムは上下動が激しい様子でそれに付き合わされると発電が不安定になるデメリットも大きいの かもしれない。まあ巨大ダムだしそれ程変動デカい訳でもないのかもしれないけど。→ただし馬瀬川・弓掛川上流で取水して発電をする場合，このメリットは薄 れてしまう。

ただ奥矢作での黒田ダムの扱いを見ても揚水は出来れば純揚水で やりたくてなるべく揚水の邪魔はして欲しく無さそう。。
となるとまあ岩屋ダムをスルーする形で瀬戸第二が態々残してあるのもそうなのかなと云う気にはなってくる。

以下や益田川での議論を纏めると
①東上田ダム～中呂・東上田分岐まで：40m3/s→60m3/sに上昇
②瀬戸第二・下原の水車各２台を１台撤去して規模縮小
③馬瀬川上流で発電
④和良川上流より導水
辺りが考えられる。

となると思いつきで実現可能性は乏しいけど

⑤瀬戸第二と下原の縮小で余った２台の水車を馬瀬第一と馬瀬第二の２号機として使用できないかな？！



瀬戸第二発電所
運開：1938.9(関西電力(株)，日本配送電迄は瀬戸第一と第二は同一の瀬戸発電所)
水路式・流込式
    認可最大出力：21,000kW→ 15.5MW～9.7MW  　　常時出力：　４４００ｋＷ
    最大使用水量：15.50m3/s
    有効落差：１５６．６０ｍ
導水路：総延長１３７７４．２ｍ
    流域面積：２２２．４平方キロメートル
    取水：弓掛川、床鍋谷、他→馬瀬川［西村ダム］450.00m→岩屋ダム411.0～366m(常時満水位～低水 位)
    放水：飛騨川271.51m

馬瀬川で検討した様に今は有効活用し切れてないけど。西村ダム他取水口から瀬戸PSに流すより馬瀬 経由の方が有利に出来そう。

また奥矢作での黒田ダムの扱いを見ても揚水は出来れば純揚水で やりたくてなるべく揚水の邪魔はして欲しく無さそう。。

となるとまあ岩屋ダムをスルーする形で瀬戸第二が態々残してあるのもそうなのかなと云う気にはなってくる。

ところが，である。
以下の様な記述を見付けた。

中部電力はその後朝日ダムを皮切りに飛騨川流域一貫開発計画による大規模水力発電計画を進めていったが、下原ダムはこの計画によって大幅な電力発生量の減 少を余儀無くされた。1976年（昭和51年）馬瀬川に岩屋ダムと馬瀬川第二ダムが完成し揚水発電の馬瀬川第一発電所が運転開始、二年後の1978年（昭 和53年）には中呂（ちゅうろ）発電所が運転開始して馬瀬川からの取水量が減少したことにより、完成当時は年間発生電力量が約1億 3,076万キロワット時だったのが、両発電所の運用開始に伴い年間1,800万キロワット時と、約9分の1近くに減少したのである [10]。[wiki (下原ダム)]


詰まり，現状で，形式的には飽く迄メインは東上田・瀬戸ルートみたいな顔をしながら，実体はピーク用の馬瀬ルートがメインになっていることを強く示唆する ものである。
矢作川のピークルートは明らかに矢作第二の放流後30mの放流区間があったりして勿体ないのだけど水量的にはこちらは連続してるし水量も十分確保出来て魅 力的なのかもしれない。

東上田・瀬戸第一・下原の出力を半減させ，且つ瀬戸第 二を廃止して，その分，中呂の能力を倍増，馬瀬第二には低出力でも効率よく発電出来るように40m3/sで動くフランシス水車の２号機でも 増設した方が良いのかも知れない

また西村ダム・瀬戸第二の廃止ぶちあげは勿論和良川の馬瀬での利用もゼロベースで再検討が必要である。

この様に色々考えて居る内に面倒臭くなって西村ダム・瀬戸(第二)発電所廃止に傾いていたのも事実である。上流部開発ではこんな風に始めてもいた。

４－２．馬瀬川上流開発
西村ダムを廃止してすっきりした所で更に上流から馬瀬ダムに運んで発電の余地を検討してみる。
岩屋ダムの満水位406mにするか上流の取水で水量が激減する西村ダム452mにするかであるが，西村ダムそれ故瀬戸第二の廃止を決めればすっきり 406m迄落差を稼ぐことが出来る。一方，一旦西村ダムに寄せてもう一回発電することも可能かも知れない。この場合も西村ダム・瀬戸第二の意義は殆ど消失 するのではないか。

だた瀬戸第二に水を送る西 村ダムのゲートレス化の工事が2019年，瀬戸第二の改修が時期は解 らないが27MWが28.2MWにされてたりと中電としてもまあぼちぼち使ってい く心算ではあるらしい。。
まあ岩屋ダム建設時にも西村ダムの廃止などを要求された様に廃止は荒唐無稽でも無いのかもしれないけど，今は残す方向で色々検討(妄想)している。

当時は中呂発電所が馬瀬開発と一体だと判明したぞとか喜んでてその素人っぷりが我ながら痛いｗ
1/9に減少という記述は錯誤であるとどっか判明している。(『飛騨川』に拠ると「減少分」が年間1,800万kWhであった。詰まり1/9減少し発電量が8/9 になった模様)

一応メモ程度に整形して残しておく。