2級電気工事施工管理技士 過去問
令和6年度（2024年）前期
問5 (1 問5)
問題文
ダム水路式発電所の水圧管における水撃作用に関する記述として、最も不適当なものはどれか。
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問題
2級電気工事施工管理技士試験 令和6年度（2024年）前期 問5（1 問5） （訂正依頼・報告はこちら）
ダム水路式発電所の水圧管における水撃作用に関する記述として、最も不適当なものはどれか。
- 水圧管を破裂させることがある。
- 水圧管の長さが短いほど大きくなる。
- 水車の使用水量を急激に変化させた場合に発生する。
- 水車入口弁の閉鎖に要する時間が短いほど大きくなる。
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この過去問の解説 （2件）
01
水撃作用とは、配管内の水流の速度が急激に変化することで、管内の圧力が上昇し衝撃が発生する現象のことです。
ポンプの急停止、始動やバルブの開閉等で、水流速度が急激に変わり水圧がかかることで生じやすくなります。
正しい内容です。
水撃作用は急激な圧力変化を引き起こし、水圧管に大きな負荷をかけるため、破裂する危険性があります。
誤りです。
水圧管が細く、長いほど、水撃作用は大きくなります。
これは、流体の運動エネルギーがより大きな距離で蓄積され、急な閉鎖時に圧力変動が増幅されるためです。
正しい内容です。
冒頭でも述べた通り、水撃作用発生の主な要因の一つです。
正しい内容です。
弁のしまりが速いと、それだけ水の流れが急激にせき止められるので圧力による不可がかかり水撃作用が大きくなります。
体積流量における運動エネルギーの補足です。。
流体エネルギーは、時間、速度、体積の関係を知ることで、イメージが湧くでしょう
運動エネルギーをE、物質の重さをm（kg）、速度をv（m/s）とすると、以下の関係が成り立ちます。
E = 12 mv2
ここで、mをある一定の流体の質量と置き換えます。
流体の体積密度をρ（kg/m3）、流体の体積をV（m3）とすると、mは、以下の関係で表せます。
m = ρ × V
又、単位時間あたりの流量をQ（m3 / s）、時間をt（s）とすると、体積V（m3）は、
V = Q × t と表せます。
従って、運動エネルギーは、下記の関係が成り立ちます。
E = 12 ρQtv2
上記から、流体エネルギーは、時間、速度、体積に比例します。
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02
この問題は、水力発電で使われる「水圧管」に起こる水撃作用についての理解を問うものです。
水撃作用とは、水の流れが急に止められたり変化したりしたときに、水圧管の中で圧力が急激に上がる現象です。これは、配管を壊すほどの強い力になることがあります。
それでは、各選択肢を見ていきます。
この記述は正しいです。
水撃作用で配管にかかる圧力が限界を超えると、破裂する可能性があります。
この記述は誤りです。
水圧管が長いほど水撃作用の影響が大きくなるのが一般的です。
短いと、その影響は小さくなります。
この問題は、最も不適当なものを選ぶので、この選択肢が正解です。
この記述は正しいです。
使用水量を急に変えると、配管内で水圧が乱れて水撃作用が発生します。
この記述は正しいです。
弁を急に閉じると、流れていた水が一気に止まり、大きな衝撃が生じます。
これが水撃作用です。
水撃作用は、水の流れを急に止めたり変えたりすると起きる圧力変化です。
配管が短いと水撃作用が大きくなるというのは誤りで、長いほうが影響を受けやすくなります。
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