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2021.6.6独立

気田(けた)川水系増強検討

Ⅰ.現状
気田発電所  気田堰堤 豊岡発電所 豊岡堰堤 
Ⅱ.増強
豊岡発電所[+1.9MW] 気田発電所[+5.7MW] 
 Ⅲ.開発
気田奥地(門桁)開発[+10.5MW] [仮]気田川発電所[+ 9.2MW] 気田川秋葉ダム・光明発電所・遠江横山ダム・横山発電所

本稿では現状を受けて,天竜川との合流部から門桁迄の間の増強策を探っていく。門桁から奥は水窪に 送水されているがそれを強化する。
またwikiに よると
>清流で知られており、地元の春野町などは「日本一きれいな川」としてPRしている。
との記述がある。アユ釣りとの共存共栄も欠かせない配慮となろう。

長さは61㎞,流域面積は263km2だそうな[静 岡県

年間降水量
気田川は結構多雨地帯で2400mmに掛かっている様だ。
年平均降水量の分布
 天竜川流域は、3,000m級の山岳地帯から太平洋の平野部まで南北に長い地形のため、流域の気候には大きな地域差があります。天竜川上流域は内陸性気 候のため、年間降水量が約1,200~1,800mmと少ないのに対し、支川の源流域では約1,400~2,800mmと多くなっています。
出典:天竜川上流河川事務所

別のもっと鮮明な資料を手に入れたらもっと凄い事になっていた。流域一の多雨地帯のようである。

天竜川水系年平均等雨量線図
流域の年間降水量は、上流域は内陸性気候のため約 1,200~1,800mm と少ないが、支川の源流である中央アルプスや南アルプスでは約 1,400~2,800mm と多く、中流域は山
岳地形のため南からの暖湿気流の上昇により 1,800~2,800mm と多い。下流域は典型的な太平洋側気候のため 1,800~2,000mm となっている。
出典:国 交省河川局
上の地図だと中央アルプスにあった3000mmの等高線が全く消えて下手すると低降雨量の1800mmとかになってて,まあ中央アルプスの主峰駒ヶ岳周辺 が 1800mm位なのは木曽川と整合的なのでまあ下の方が 信頼度は高いのかも知れない。

いずれにせよ,南アルプス…まで行かず,千頭~気田ラインが良く雨が降るという事で良さそうである。
因みに下の図の豊岡が北過ぎて,嘗てあった豊岡村ではなく今もある豊岡発電所か 下手をすると地名としては豊岡でない門桁辺り(豊岡ダムがある)を豊岡と書 いていそうであるし,磐田が浅羽辺りに描かれてるなど結構いい加減っぽい。まあ振草も記入されてるし豊岡が旧豊岡村でなくて豊岡ダムでもミスではないのか もしれない。(測水所の名称とか?)

今回は上流から見て行く。

Ⅲ.増強
先ずは気田,ページを改めて豊岡を見 て見る。最後に最下流でダム建設も検討。先ずは諸元と現況データの確認


~設備利用率に就いて~

気田発電所(→諸元詳細)      
認可最大出力:2,400kW 常時出力:960MW 発電効率74%
最大使用水量:5.009m3/s(豊岡PSと等しい)
有効落差:65.70m(損失落差:▲5.26m)
水車:2台 総出力3146kW
設備利用率:59.4%(2015 年実績)
流域面積:143km2
導水:
取水:気田川[気田堰堤]231.61m
放水:気田川160.65m

気田川を代表するような名前を名告っているが,地名も春野町気田である。此処が,中心性はあんま感じなかったが気田川を代表する聚落なのであろう。
嘗ては 製材業で栄えたが今は寂れてしまっていると云うことなのかも知れぬ。但し発電所は対岸の金川の街外れの斜面に立地している。


気田取水堰の流域面積は結構広い事が確認出来たが,稼働率は6割弱とパッとしない。
気田発電所の年間使用水量推計 59.4%

出典:静 岡県

出典:静 岡県

堰堤に貯留量は無いし,やはりどかっと雨が降ってもたもたしている内に流れ去っているのであろう。とは言え5~6割程度の設備利用率は確保しているので極 端に低い訳では無い。 水量調整出来ない流込式なのでこんなものかもしれない。平水量から豊水量にかけての使用水量なのかな?

ということで気田堰堤の貯留量増強策をも探りたい。
流域面積は以下の様にそれなりに広い。但し門桁で水窪発電所に水を送っている。これを増強したいと思って居て,なんなら気田川の可成り奥迄進入して取水したいとも思って居る。下の流域だと京丸 川の最上流とか。

流域面積は門桁以遠を除いても86.5km2もある。
今,気田発電所専業流域だけで86.5km2ある。門桁からの水はこの辺の計算をもとに6118万m3程流れて来そう。この辺の計算によると概ね1km2で300万m3/年(100km2辺り3億m3)ってとこである。
2億6000万+6000万=3億2,000万トン程度と推定される。この内の利用が8,800万トン程度ではダダ漏れの誹りは免れ得まい。(門桁の推定 取水量 の流量の1/3とだいたい同じ。ダムでは無く貯水量のない堰堤だとこんなものなのであろう。)

ということで使用水量は9m3/s程度可能で,2億6000万m3/年程は流れていそう。だとすると水量は目安の1/2, 利用してる水は1/3程度ということになる。
豊岡みたいな低稼働率ではないが,全体に投資して流域一貫開発する中で此処は倍増ぐらいは狙っても良いのではないか?


まあ6割弱の運用を良しとするのも一つの見識ではあるが,下で見る様に豊 岡ダム直下に気田発電所取水堰に多少の貯蔵量を設定する(=要はダムを造るってこと)も手である。更に未利用の杉川等も導水して活用し て行きたい。
杉川以外にも割と近めだけど利用されてない水源がある。導水路を延ばして徹底的に増強すべきである。あんまやり過ぎるとコストが掛かってしまう訳ではある けど。。
 
先ずは気田堰堤を増強するに際してそれへの流入下の豊岡発電所をおさらい。

中 電:豊岡発電所(→ 諸元)        
放水位:233.03m/取水位:467.58m

水窪も低稼働率に喘いでいる(2015年:27.3%)様に見えるけど門桁 (8.5m3/s)からどの程度取水してるのか?
流水量は1km2辺り年間300万m3・堰での取水率は5/12とすると巧く行くようである。(この辺参 照)

瀬戸ノ沢・門桁…56.8km2 推定流水量…1億7,000万m3/s 推定取水量(5/12)…7,100m3/s 流下水量…9,900万m3
豊岡堰堤独自…8.3km2  流水量追加…2,490万 累積流量…1億2,300万m3/s

で,5/12はガチの堰で,豊岡みたいなゆるふわというかゆるふる(古)な堰は1/3程度ってとこである。
いずれにせよ1億2,300万ってことは逆算すると4.1m3/s程度相当ってことになる。4.1m3/s相当となると現行の 水利権:4.647m3/sはそんなに変でもないのか。。

稼働率と使用水量
年度
2015年
2016年
2017年
稼働率
28.0% 32.2%
24.8%
使用水量
4,620万t
5,080万t
5,950万t


2015年度実績 稼働率:28.0%
出典:静 岡県
2016年実績 稼働率32.2%
出典:静 岡県
2017年 稼働率:24.8%
出典:静 岡県
2009~2017年度 平均設備利用率:21.8%
出典:静岡県
概ね7,000万~1億トン程度のダム通過流量(=堰堤放流量+発電使用水量)の様である。2014年の堰堤放流量0万m3は機械の故障かなんかか? 2011年はとんでもない量が通過してるけど,濁流で指を咥えて流れていくのを見ていただけっぽい。
2015年3月なんかは効率的に(1.4百立米しか放流せずに)4.8百立米使い切って発電しているのに同じく4月や12月は何やってんだ?
めっちゃ発電量少ないのに結構放水しちまっている。。流込式で殆ど溜め込み出来ないから一気に流れる時に流れて後は川が干涸らびてたってことか??

と,そもそも今,門桁取水口にいる1m3/sの水を考える。下流のことも考えるとルートは二通り

水窪ルート:門桁取水堰→水窪発電所[1.887MW発電](取水 位:505m)→佐久間ダム→佐久間発電所[1.144MW発電]→佐久間第二発電所[0.104MW発電]→秋葉ダム→ 秋葉第一発電所[0.45MW]→船明ダム 合計3.585MW
気田ルート:門桁取水堰→豊岡ダム→豊岡発電所[1.62MW発電](取水位:467.58m)→気 田発電所[0.479MW発電]→(新設発電所?:[0.8MW発電])→秋葉ダム→ 秋葉第一発電所[0.45MW])→船明ダム 合計3.36MW

である。(下で検討する新設発電所を 経由して 秋葉ダム へ流して行くルートを見切りで積むせいもあって)見かけよりは発電力に大差が付いてる訳では無いけど,水窪P取水位と豊岡P取水位の40m近い取 水位の差もあり,こちら(気田川ルート)に勝ち目はないのである。
更に(豊岡低稼働率ではあるのだが)門桁には低稼働率の水窪発電所を活性化できるというメリットがある。また必要な時に必要な電気を起こせるのが重要であ るが,水窪・佐久間・秋葉とダム を連ねる天竜川ルートの有利さは明らかである。
ということて豊岡発電所 は門桁 の水は水窪PS(それは佐久間Dで貯留される)に送るとして(出来れば水窪ダムに水を送って貯留含めトータルで水利用効率を増加させたい),豊岡には別の 水源を開拓したい。

と,まあこんな感じである。詳しくはこちらに
ではその下流の気田はどうであろう?

ここに貯水量ある貯水池を作りたい。ただ豊岡発電所からの放水位が233mである。
先ずは豊岡発電所の真下の様子。松 尾川笠置発電所の例などを見ても放水が水面下数mならなんとか成り そうである。この直下に数mの余裕がありそうである。また

豊岡PSの放水位が233.03mである(地 図でもほぼ確かめられる)。サーチャージ水位+2mの余裕を持たせて防水壁で240m程迄嵩上げして,発電所前で利用水深5m程取れると常時満水 位238m(防災用の水位容量設定無し)と出来る。
新丸山ダム建設に伴う笠置PSの更新では常時満水位が6.5m上昇するも水路工作物の補強と防水壁の設置でなんとか対応 出来る様だ(今が常時満水位より上で放水しているとして満水位以下何mでの放水かは不明)。よく見ると水車と発電機取替ってのもあるけど其処迄必要だとで らい高コストちゃうの?。。低稼働率に喘ぐ豊岡PSでどこまでやるかは課題だ なぁ。。新笠置の水車・発電機取替は出力増強の為だと思いたいが。特に発電機の交換は直接関係ない筈である。
防水壁の設置と水路工作物で6.5m水面下でも行けるとなるとなかなかお洒落である♪また松二(松尾川第二発電所)では放水位が水車中心から最大6.7m上で も大丈夫だそうな(高度成長期の枯れた技術である)。水車中心と放水位の差が知りたい所である。まあ5mぐらいなら何とかなる??出来れば水車の交換無し で行きたい。松二のシステムは 水車関係なく付加出来そうである。★★
出典:関電

さて,現地の様子であるが,今はご覧のように堰堤はないに等しいが,堰堤を設けてちゃんと水を堰き止めた上で使い切るべき。
水量の増加も必要だろう。気田堰堤での取水位は231.61m(これも地 図でほぼ確認出来る。一寸移動しただけで変動する多少のブレはある。)

更に云うと取水位は231mかも知れないが,一旦沈砂池がEL225m程にある。此処でも地理院の地下水路の不正確さが出てくるのだが沈砂池がこの辺(下 図228沈砂池)にあるのだ

この辺にゲートを並べて取水塔で最低水位228m程で取水するのも手では無いであろうか?

沈砂池。後ろのガードレールが県道である。地 図上だと226.7m228.5mで ある。取水位が地図読みで230.9mと ほぼ諸元通りであるが,この間に早くも損失落差の内のそれないの高さを失ってる可能性もある。また水路上部が顔出しているし圧力トンネルでは無さそう。
沈砂池の構造も見直して最大238m程度から取水出来る様に出来ると嬉しい所。

脇の開閉所

これらの施設を活かして開閉所も沈砂池も沈めない範囲(堤 体此処ら)で建設してみる。
最低水位228,最高水位238として地図には等高線無いので適宜浚渫などするとして230mと240mの間で測ると約155万m3程度となる。


[私案]門島ダム(気田堰堤)
堤高/堤頂長    20m/110m (川面225m)
流域面積/湛水面積     143km2 (門桁を除くと86.5km2=ソース ) /14.8ha
常時満水位/最低利用水位 EL.238m/EL.228m 
有効貯水容量     155万m3


以下では新規水源の開拓(上流からの導水)はこんな感じとなるか。巨大なダムを建設する場合は湖面も拡がるが,本案の場合は湖面が小さくて遠いので導水距 離は一寸伸び る。更には気田堰堤に送水する意味合いも少なくなるかもしれない。
(とはいえ結構広いので出来れば調整池に流し込みたい。)


~杉川~    
また杉 川236m辺りから導水も出来るであろう。ス トビュウだとこんな感じ。一寸した調整池の設置も可能ではないか?
調べてみると上流には53.0km2もある。上流で豊岡or水窪に取水する予定する分もあるけど,雨量の多い地域であるし5.3m3/sぐらい行けるのでは無い か。


導水管新設:約 3.0km
現行私案だと気田堰堤の貯水 量が大したことないので杉川にも調整池欲しい所。 一寸やってみると推定26万m3程度の小ぶりな調整池が得られそう。
まあ折角気田川にダムを建設するのだとしたら二重投資は拙いとなると3.5km程の導水路を建設してダム湖 に送水する,となる。

欲張れば杉川の南側に熊切川がある。
これも230mちょいから取水可能。
~熊切川~

熊 切川236mス トビュウだとこんな感じ。調整池建設余地ありそうだが,そんなあちこちで池などつくられへんとなれば杉川に調整池を設けて,こちらにはそこへ流し 込む感じで良い。
そもそも気田川豊岡ダムに流し込んで貯めても良い。
調べてみると28.3km2あ る。2.8m3/sぐらいは 行けるのでは無いか。導水管延長はこ の辺から杉川迄3.2km



また既存の流域も143km2ある。この143km2の内,53.6km2は門桁から水窪へ行くので独占出来るのは89.4km2。 9.0~12.0m3/sは行け るのでは無いか。現行5m3/s程度しか無いので増強が必要である(倍増出来よう)。

併せるとこんな感じ。
流域
水量
現行水量
面積
導水路(面積比)
発電力寄与
導水路発電力比
気田川水域
9.0m3/s(11m3/s)
5.0m3/s
89.4km2(門桁除く・京丸含む)
4.2km  (21.2)
2.2MW
52.4%
杉川水域
5.3m3/s(3.3m3/s)
0.0m3/s
53.0km2(最奥部含む)
3.0km (17.7)
2.9MW
76.3%
熊切川水域
2.8m3/s
0.0m3/s
28.3km2
3.8km (7.4)
1.5MW
39.5%
合計
17.1m3/s
5.0m3/s
170.7km2
12.0km
6.6MW


杉川上流は豊岡発電所に送水する構想(妄想)もあるが結局気田で使う事が出来る。奥気田発電所構想(妄想)で8.8km2 程使用する予定なので160km2ちょいに対して16m3/s程度を設 定 してみる。また昨今のイノベーションを反映して水車効率は87%を採用。
最大20m3/sで165.1万m3だと23時間近くフル稼働で持たせることが出来る。

[増強]気田発電所[水力][DB]     
水路式・流込式→ダム水路式・調整池式
認可最大出力:2,400kW(発電効率74%)→8,500kW[+6.1MW] …効率 の悪い現行水車を温存して付加するので少なめ。160km2超の流域から水を集水したいので水量平準化の為にもダムは欲しい所。
最大使用水量:5.009m3/s(豊岡PSと等しい)→16.0m3/s(161.9km2よ り)
有効落差:65.70m (逸失落差:▲5.26m)
設備利用率:59.4%(2015 年実績)→??
流域面積:143km2[門桁・瀬戸ノ含まず]→170.7km2[杉川・熊切川含む(杉川・京丸川最奥部での奥気田構想8.8km2も含む・除くと161.9km2)・→参照
導水:総延長4221.2m→10.9km (1.14) <気 田川[気田堰堤](4.2km)+杉川・熊切川取水口(3.5+3.2=6.7km)>
水車:2台 総出力3146kW→水車:3号機10,000kW追加?
取水:気田川[気田堰堤]231.61m→気田川[堰堤増強]・杉川・熊切川240m
放水:気田川 160.65m



気田発電所で利用した水は直ぐに取水して,もう一回発電出来るであろう。詳細な検討はこちらでや る。

 【気 田川発電所構想】   
気田発電所(放水位:160.65m)で の発電後であるが熊切川下流や不動川の水を補給しようとすると発電所は気田川沿いが良さそうだが,そっちは気田川最下流に構想する気田川秋葉 ダム[私案](→ こちらで検討)に任せてしまうという考えもあり得る。

一番単純にやるならそのまま秋葉ダム湖に引っ張って来るのが良いだろう。導水は6.6kmで済む。(意外に近い。) その上,気田川の水を秋葉ダムに貯めて発電に使える。
気田堰堤等気田発電所放流水(使用水量16.0m3/s)やその取水口以下で流れ込んだ各河川の水を取水 した後,から秋葉湖畔108mに新設の 発電所で発電してみる。気田発電所と紛らわしいけど気田川発電所と仮称する。

いずれにせよ更に気田川側に兄弟ダム造って共通運用すると可能性が広がりそうな感じが強い。気田川 から天竜川に放流した水をまた戻して貯留等できるのである。

気田発電所直下で杉川の残りとも合流するのでそ の下の平木大橋辺 り(152m)に取水堰を設置。平 木大橋の北詰[すとびゅう]EL.160m 程[地理院]である。
満水位162m程を考えてるので堤防の嵩上げなどが必要になりそう。法令上ダムのサーチャージは2mは必要である(確か)。人も住む市街地での余裕はどん な規定があるのかな。。
金 川聚落も一寸低そう[すとびゅう]である(R362新気田川橋からの眺め)。国道は嵩上げして建設されているが旧道は低い様だ。水 面が近い[すとびゅう]。嵩上げや閘門の設置等が必要で有ろう。
EL.160mで測って10.75haである。利用水深5m(162~157mぐらい)で50万m3程の貯水量となる。まあ大きくは無いが調圧水槽代わり にこれくらいはあってもいいだらう。この合流点には藤ノ瀬ホタル公園が あって「毎年5月下旬から6月下旬にかけてホタルが観賞でき」るのだそうな。。バカすかダムを造るだけでは無く,同時に農薬の使用制限とか掛けて ホタルの保護も必要であろう。ダムの悪影響とかどんなものなのだろうか。。

防水壁を書き込むとこんな感じか。

流域面積163.3km2(門桁を除く平木大橋より上流・奥気田発電所構想で取水する杉川・京丸川上流8.8km2を含む)
この場合,下流の気田川秋葉ダム(下で構想)のこ の辺が最短距離となる(6.25km程)。

さて,B案はこちら。12.3ha。この辺迄EL.160mがあるので,利用水深5m(157~162m)で貯水量60万m3程とれそうかな?


流域面積はざっと163km2


~熊切川・不動川~
間接領域(熊 切川不 動川:導水距離5.14km・/熊切川迄なら2.36km・41.7km2)
取水
導水
流域
効率
熊切川
2.36km
41.7km2
17.7
不動川
2.78km
12.1km2
4.35
熊切川迄で良いな~。


[私案]気田川発電所(or秋葉第四発電所or瀬尻第一発電所)[→気田川秋葉ダム
出力:9,200kW[+9.2MW]
水量:20m3/s
落差:54m
流域:163.3-8.8+41.7=196.2km2
導水:9.0km
取水:気田川[平木堰堤]165m
放水:天竜川[秋葉ダム]107m
 
平木堰堤の貯留量は50万m3程度なのでまあ大きい調圧水槽みたいなもんである。上流にせこせこ構想した堰 堤どもを掻き集めてみる。

常時満水位
利用水深
湛水面積
流域面積(直接・間接)
推定有効貯留量
摘要
京丸川ダム
500m 20m 8.9ha 36.4km2(間接流域含む) 170万m3 川面:451m・調整可能水量:4m3/s(118h[4d22h])
門島ダム(気田堰堤)
238m
10m
14.8ha
86.5km2
155万m3 川面:225m・調整可能水量:3m3/s(143h[6d])
平木堰堤
162m
5m
10.6ha
196.2km2(直:154.5km2・間:41.7km2)
53万m3
川面:152m・調整可能水量:1m3/s(147h[6d])





378万m3
累積調整可能水量:8m3/s
概ね378万m3の水を調整池として持つ。最大20m3/sとしたが8m3/s分ぐらいは割と計算して使えるのでは無いか?


天竜川域で検討した結果,船明や秋葉の逸失水量がそこそこデカく,折角佐久間ダムの巨大保 蔵水量に拠って安定化 した水量(とはいえ新豊根揚水までフル活用(5.7億トン/年)している様子)が大 千瀬川・水窪川・気田川の流入で不安定(洪水時に使い切れない)になっているのが読み取れる。
水窪では合計1億4.674万m3程安定化に成 功♪大千瀬にも相川と含め3000万m3程の貯水量を得て,可成り安定化出来そう。気田川も最下流で(計算してみると680万m3程の貯水量を確保出来 て)ガッチリである。上流と併せて200km2で1000万m3程度の貯留は出来そう。
どの程度の降雨貯留能力があるのかを推計したい。更なる検討・研鑽が必要である。