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2021.1.4大改訂
2020.8.24作成
気田(けた)川水域水力発電所開発篇C[気田・竜山]

T.現状(概況年間降水量沿川風景
U.増強・新設奥気田豊岡・岩井 戸気田竜山春野・光明・横山

(源流部)─奥気田発電所開発(→水窪ダム)─門 桁堰堤(→水窪発電所豊岡発 電所増強──気田発電所(課題) [堰堤増強導水路新設発電所諸元[+6.7MW]──竜山発電所新設 案(堰堤・導水・発電所諸元)[+9.2MW])野 発電所開 発・気田川秋葉ダム建設(→秋葉ダム周辺開発→) 光明発電所・ 遠江横山ダム・横山発電所新設案(→天竜川船明ダム周辺開発)

ここ(気田発電所)も低稼働率である,,が水窪や西渡や豊岡と比較すればそこそこの50%で ある(→データ)。
古い流込式で水量をそれ程積んでいない分高めになってる感じである。上流の豊岡発電所の増強はここの気田の水量には無関係である。
まずは気田発電所の増強(導水出力増強)を考えて,その後下流部の新規開発を検討する。

課題と方向性   
気田発電所の現況と課題は以下の如し。一番の問題点は最大使用水量が小さいという点である。導水もして水を掻き集 めた上で水車を増設増強[→増強後諸元(案)]したい。

気田発電所[現況(→諸元詳細)]      
認可最大出力:2,400kW 常時出力:960MW 発電効率74%(低い)
最大使用水量:5.009m3/s(豊岡PSと等しい=物足りない)
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,稼働率は平均で5割程度とパッとしない。
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
豊岡発電所
2009〜2017年度 平均設備利用率:21.8%
出典:静岡県

ここで,流水量に対する利用率,堰堤取水率を推計してみる。
気田堰堤は取水堰堤で堰放水量の報告義務がないみたいなのが残念であるので推計に頼らざるを得ない。
豊岡の年平均使用水量は2,980万トンである。一方の気田は8,066万トンである。
豊岡発電所取水口(流域:73.3km2諸元)以下気田堰堤(流域: 143km2→諸元)以上の流域143-73.3=69.7km2から最大5m3/s で取水して一年辺りの平均で8066万-2980万=5,080万m3/年である。年に2.5億トンというこの辺の平均から69.7km2の通過水量は1.7億トン程度と 推 定されて,取水率は 29.4%詰まりキリよく約30%となる。多いのか少ないのか解らないけど参考の数値として使いたい。
水量調整出来ない流込式はこんなものかもしれない。

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使用水量は9m3/s程度可能で,現行の5m3/s 程度から倍増は狙えそうではある。(上流側にある豊岡発電所の増強も検討の 結果,石切川上流に小ぶりなダムを建設することを前提に使用水量を倍増出来そうだとした所である。)


【気多堰堤】            
ここも今では貯留量なしのやる気のない現状。河道貯留もしてない感じで砂利が剥き出しになってる。昔はしてたけど土砂で貯まってしまったのかもしれない。

また気田堰堤の貯留量を色々追ったりもしたが,24.7時点ではまあそこまでしなくてもいいかなあという感じ。25.11時点では,豊岡の放水位が水面下 1m程度の234m程度なら豊岡発電所の防水施設を措置するぐらいで可能かなって思って居る。
馬瀬2片門も一旦下がってから上がってるからなんとなくいけそうな感じw
一方で有峰第三秋葉第二も上から注ぎ込む形にはなっているのは気になる所。 慎重を期せばまあ232m
気田堰堤地点に貯水量ある貯水池を作りたい。(現状では気田の取水位は231m豊岡発電所の放水位が233mで ある(地 図でもほぼ確かめられる)。何もしなくても233m迄は堰堤の嵩上げで貯水出来る(筈
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・常時満水位水面下6m程?)。画像を 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 らい高コストっぽい。。低稼働率に喘ぐ豊岡PSでどこまでやるかは課題。
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はある。

先ずは豊岡発電所の真下の様子。上の松 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。で,豊岡の放水位を数m上昇させる余裕はありそうである。いずれにせよ気田堰堤の背後も豊岡発電所の目の前も土砂だらけなのでしっかり排砂門を作って対処する必要がありそう。

今より2〜3m程かさ上げして,気田堰堤の満水位を233〜5m程度にしたい。10万m3程貯留はできそうな 感じ(小さいけど)である。
235mだと今いるこの橋も含めて嵩上げが必要になりそうだけど,水面下2m程度なら放水も出来そうだし上の青線で書いた233m?は推定で,水車の放水 はもっと低くて青線のレベルは234m程度かもしれない。
その場合235mなんて僅かである。 いずれにせよ5m程度水面下に沈めても良さそうではあるが,まあ余り大きな投資は非現実的であろう。
そもそも豊岡に今でも小さいながら調整池があって,その放流水が気多発電所に届く迄の瞬時間耐久できるだけの水があれば両者を完全に連動させて調整力電源 として纏めて利用出来るのである。
豊岡の調整池は極小で,しかも水量不足なので別途措置を思案しているところ(→ここ参照)であるけ ど,それができれば気田の投資は最小限でいいだらう。


取水位が231mだが取り敢えず2m程嵩上げすると堰堤の制水門で川を仕切りつつ(今流行の可動堰でも良い)沈砂池なんかも今より水深を2m深くするため に壁を2m嵩上げする必要がある。トンネルも温存するとすると圧力トンネルになりそう。
また気田堰堤の地点で86km2もあるので9m3/s程度取水したい。トンネル拡張するかもう一本掘るかする必要あり。
コストがどれくらい掛かるのかとか考えるとよく割らない部分はあるが,水量の増 強は必須なのでどっちみち設備投資は必要である。
取水位も変えず浚渫してその土砂で埋めて一寸堰堤の位置を前に持ってきてるけどPこれで6.8万m2。利用水深4mで25万トンは行けそう。16m3/s で取水して4h20mって所。上流の石切川(京丸)ダムも(我が脳内にw)あるしこの程度の規模感で十
色々やる事あるけど気田堰堤での取水量は増やしたいから増強の為の投資は必要である。


【気田発電所導水案】
更に,それよりは取水を増やした方がよさそう。


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。


〜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。上流で豊岡に取水する予定する分もあるけどそれは結局豊岡発電所経由で取水出来るし,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


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。
そもそも気田堰堤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

気田発電所の下流でも開発を考えて居る(→こちら)が,その場合も,北岸側を導水管を通した方が良 さそうで,熊切川を途中で取水するという形にはなりそうにない。


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
想定新水量
現行水量
面積
導水路(面積比)
発電力指数(効率)※
摘要
気田川水域@
9.0m3/s
5.0m3/s
86.5km2(門桁除く・京丸含む)
4.2km  (20.6)
[589.1(140.3)]
源流部を水 窪で利用
杉川水域A
5.3m3/s
0.0m3/s
53.0km2(最奥部含む)
2.7km (19.6)
360.9(133.7)
源 流部を奥気田でも使わず
熊切川水域B
2.8m3/s
0.0m3/s
28.3km2
2.7km (10.5)
192.7(71.4)

合計@AB
17.1m3/s

170.7km2
9.6km(17.5)
1,142.5(119.0)

合計@A
14.3m3/s

142.4km2
6.9km(20.1)
935.6(137.7)

※:発電量と比例しそうな流域面積*0.1*落差(ここでは気田PSの65.7m)・効率は導水長で割ったもの。

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。
杉川と比べて効率性の悪さが目立つ熊切川だけど,下流の新発電所(構想)での利用の想定で条件は大 きく変わりうる。

発電力指数は大雑把なもので現行の潜在的発電量を6とすると杉川は3.5,熊切川は2程度となる。導水路延長は今を4とすると杉川迄で7,熊切迄で10とな る。

6.3m3/s(+1.29)で現行水車2,400kW(η=74%)・定格出力3146kWを3,000kWに増強して回せる。更に気田堰堤の満水位が 上がるので3m程度上げる事が出来るので出力2400kWの侭だと水を4.8m3/s程度に出来る。
し,残る10.3m3/sで新型水車(η=87%)で5,400kWを出しても良いかもしれないが,まあここは新しい酒は新しい革袋に入れてみた。
両方の効果を考慮すると水量を6.04m3/sにして落差を68.1mにすると3000kWとなる。
のこる水は11.06m3/sである。こいつをη=87%で回すと6,400kWとなる。

[増強]気田発電所[水力][DB]     
水路式・調整池式
認可最大出力:9,400kW[+7.0MW]
最大使用水量:17.1m3/s[約+ 12.1m3/s]
有効落差:65.7m→68.10m
流域面積:170.7km2[杉川・熊切川含む(杉川・京丸川も含む)・門桁以遠含まず]
導水:総延長4.2km(既設増強)+3.0km(杉川)+2.8km(熊切川)=10.0km
水車:2台 総出力3146kW→水車:3号機7,000kW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 234m
放水:気田川[気田川新発電所(案)] 160.65m



〜杉川・小俣川〜
さて,豊岡発電所の増強で小俣川と杉川からの導水を断念したので空いている。
取水して気田発電所に連檐して運転してみたい。



[私案]杉川発電所
出力:7,500kW[+7.5MW]
水量:5.0m3/s[1.57]
落差:177m
導水:7.3km
流域:31.75km2
取水:杉川・小俣川420m
放水:杉川[気田川取水堰(新設)]

シンプルですっきりやってみたけど(導水距離と容量でみて)ギリギリだなw(実際発電量でみると76程度しかない。。)

京丸川からも取ってみると改善しそうだけど当然豊岡のスキームが崩れることになる。。




気田発電所で利用した水はまだ160mの位置エネルギーを持つ。直ぐに取水して,もう一回発電出来るであろう。

 【気 田川新発電所構想・竜山案】   
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,むしろ天竜川の竜山地区迄引っ張って行ってしまってそこ で発電するとシンプルで既存の秋葉第一〜第三発電所の施設を使って一気に船明迄の未利用落差(気田放水位 160.65m・船 明取水位57.0mの差約100m)を一気に利用出来る♪

導水は6.7km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新発電所竜山案と仮称する。

平木大橋付近
24.7

藤ノ瀬ホタル公園の脇付近。なんか制水門ぽい施設が。
24.7

気田川と杉川の合流部
24.7
下の地図より川の気田発電所のある向こう側が金川,手前側が気田であることが解る。そして正面の合流部 突端部の土手の上の標高が162m程度。気田側はや や低くて合流部より下流側は土手のうえでも161.4mである。

マウスオーバーで現れる太黒線のように堰や土手を構築,満水位 161m程度で水を貯めたい。そして一番上流側が彎曲してて秋葉ダム寄りなのでその辺から取水すると良さそう。

流域面積はざっと163km2(岩井戸発電所を 作るとするとちょっと(22km2程)減るが25.3現在,造らないという結論)


〜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)


各案対照表
取水
導水
流域
効率
発電指数※
摘要
(1)気田川・杉川
7.0km
163km2
23.2
1,651.0 (235.9)
ベースの発電量
(2)熊切川 3.2km(o)
28.3km2 8.84
478.8(177.3)
気田発電所への導水のみ(→こちら)
(3) 〃
2.36km(a)
41.7km2
17.7
397.3(158.9)
気田Pの取水なし
(4) 〃
2.36(a)+3.2(o)=5.56km
41.7-28.3=13.4km2
5.67
590.0(113.5)
上下2箇所で取水
(5)不動川
2.78km(b)
12.1km2
4.35
122.3(53.2)

(6)熊切・不動合算
2.78(b)+2.36(a)=5.14km(c)
41.7+12.1=53.8km2
10.5
290.5(56.5)
気田Pでの取水なし
(7) 〃
5.14(c)+3.2(o)=8.34km
13.4+12.1=25.5km2
4.96
137.7+338.7=476.4(57.1) 上下2箇所で取水
※:落差は54m(竜山)+47.1(秋葉第三)=101.1・気田発電所ケースは68.1m

熊切川の水で発電をするなら気田Pの上で取って発電するのが佳いという結論が(2)と(3)の比較で出る。
不動川は不効率なのが(5)で示される。


(2)案で行く。
[私案]竜山発電所(気田川新発電所竜山案or秋葉第四発電所or瀬尻第一発電所)[→秋葉周辺開発]    
出力:9,200kW[+9.2MW]
水量:20m3/s
落差:54m
流域: 163.3km2 + 28.3km2 =191.6km2
導水:7.0km
取水:気田川[金川堰堤]熊切川165m
放水:天竜川[秋葉ダム]107m


気田発電所増強と合わせると以下の様になる。
出力:9.2+9.1=17.6MW(+15.2MW)
導水:11.0+70=18.0km
流域:164+28.3=191.6km2
発電指数:(16.4+2.83[=19.23])*54+17.07*65.7=1038.4+1121.5=2159.9

翁川・大千瀬川・白倉川・気田川・大入頭首工建替等で確保した水量で秋葉で発電,それを横山で貯めて逆調整という感じである。

とまあこれで満足してれば良いんだけど,そうはいかないのが私の悪い所である。秋 葉ダムの放水量を見て見ると年間12億トンほど発電に使わず放流してしまっている。
こいつらを有効利用したいが秋葉ダムの貯水量は佐久間ダムの逆調整池という性質上それほど大きくない775万m3なのである。
これを改善する為に流れてくる方の大千瀬川や水窪川の貯留を強化するとともに,貯める方の下流の貯水量強化も課題となる。
そこで思いついたのが,朝日ダムと秋神ダムの様な兄弟ダムで貯水量倍増である。
気田川の下流に秋葉ダムと同じ満水位でダムを建設して貯水してみる。
詳細な検討は頁を改めこちらでや る。発電所の位置も変わりそう(→春野発電所構想)である♪
気に入っては居たけど現時点(25.11)では妄想度が高すぎるかなぁという気になっている。
気田川の水と大入川を除く大千瀬川の水を秋葉に貯めて秋葉第一〜第三で発電しつつ,秋葉ダムが行ってる逆調整は秋葉第三発電所を経由して遠江横山ダムで行 うのが現実的な気がしている(→こちら)。