水力24【電験3種 電力】ダムの種類(重力・アーチ・ロックフィル・アース・取水)の誤りを判定する!平成29年度 A問題1 完全解説

電験3種 電力科目 水力 平成29年度 A問題1 重力式かアーチ式か!ダムの種類を見分ける

今回は平成29年度 電力科目 A問題1を解説します。水力発電所に用いられるダム(重力ダム・アーチダム・ロックフィルダム・アースダム・取水ダム)の種別と特徴に関する5つの記述のうち、誤っているものを選ぶ問題です。

強固な岩盤が必須なのはアーチダム(外力を両岸の岩盤で支えるため)。逆にフィルダム(ロックフィル・アース)は地盤条件が緩く、軟弱な基礎でも築造できる——この対比が引っかけどころです。

目次

平成29年度 電力科目 A問題1:問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 電力科目 水力 平成29年度 A問題1 問題文
平成29年度 電力科目 A問題1 問題文

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター「平成29年度 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題1

電験3種 電力科目 【水力】 平成29年度 A問題1

 水力発電所に用いられるダムの種別と特徴に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)重力ダムとは、コンクリートの重力によって水圧などの外力に耐えられるようにしたダムであって、体積が大きくなるが構造が簡単で安定性が良い。我が国では、最も多く用いられている。
(2)アーチダムとは、水圧などの外力を両岸の岩盤で支えるようにアーチ型にしたダムであって、両岸の幅が狭く、岩盤が丈夫なところに作られ、コンクリートの量を節減できる。
(3)ロックフィルダムとは、岩石を積み上げて作るダムであって、内側には、砂利、アスファルト、粘土などが用いられている。ダムは大きくなるが、資材の運搬が困難で建設地付近に岩石や砂利が多い場所に適している。
(4)アースダムとは、土壌を主材料としたダムであって、灌漑用の池などを作るのに適している。基礎の地質が、岩などで強固な場合にのみ採用される。
(5)取水ダムとは、水路式発電所の水路に水を導入するため河川に設けられるダムであって、ダムの高さは低く、越流形コンクリートダムなどが用いられている。

答え誤っている記述は (4)です。

誤りは(4):アースダムは軟弱地盤でも造れる

「基礎の地質が岩などで強固な場合にのみ採用される」——これはアーチダムの条件です。

ダム必要な基礎理由
★アーチダム★強固な岩盤(両岸も)★水圧を両岸で受け止める
重力ダム岩盤自重で支えるので基礎に荷重が集中
★ロックフィル・アース★それほど強固でなくてよい★底面が広く、荷重が分散する

アースダムは土を盛って造る——底が広い台形ですから、地盤にかかる圧力が小さいのです。

だから灌漑用のため池など、平地に近い場所でも造れます——日本最古のダムとされる大阪の狭山池もアースダムです。

「〜の場合にのみ」という限定表現は要注意——正誤問題では、この種の言い切りが誤りにされやすいのです。

ダムの4種類を比べる

ダム材料力の受け方適地
★重力ダムコンクリート★自重で踏ん張る★我が国で最も多い
★アーチダムコンクリート(少量)★両岸の岩盤に伝える★谷が狭く岩盤が堅い場所
★ロックフィルダム★岩石・砂利・粘土自重(土の摩擦)★現地に岩石が多い場所
★アースダム★土自重★灌漑用の小規模な池

重力ダムは、水圧に対して自分の重さで踏ん張る——構造が単純で確実ですが、コンクリートを大量に使うことになります。

アーチダムは、水圧を横向きに逃がして両岸に伝えます——薄くても済むのでコンクリートを節約できるのです。その代わり両岸の岩盤が丈夫でなければなりません

ロックフィルダムは、現地で採れる岩石を積み上げます——資材の運搬が困難な山奥に向くのです。内側に粘土などの遮水層を入れて水を止めます

(5) 取水ダムは分類が違う

取水ダムは、構造ではなく目的による呼び名です——水路式発電所へ水を導くための低い堰

貯水が目的ではないので高さは要りません——水面を少し持ち上げて、導水路の入口へ流し込めればよいのです。

越流形(水が上を越えて流れる形)が使われるのは、増水時に水を通してしまうほうが安全だからです。

⚠️ よくある間違い
(3)のロックフィルダムを疑ってしまう——「資材の運搬が困難で建設地付近に岩石や砂利が多い場所に適している」という記述は正しいのです。
運搬が困難だからこそ、現地の材料で造る——読み方によっては違和感がありますが、筋は通っています
(1)の「我が国では最も多く用いられている」——重力ダムが最多で正しい記述です。数字ではなく順位の記述なので覚えやすいでしょう。
(2)のアーチダムの条件を(4)と取り違える——「両岸の幅が狭く、岩盤が丈夫なところ」がアーチ(4)がその条件を横取りしていると気づけば解けます。

⏱️ 本番での進め方
①★アースダムは軟弱地盤でも造れる。「岩盤のみ」は誤り。
②岩盤が要るのはアーチダム(両岸で支えるから)。
③我が国で最も多いのは重力ダム。
④★「〜の場合にのみ」という限定表現を疑う。

💡 覚え方
「土のダムは底が広いから地盤を選ばない」——逆に薄いアーチダムは岩盤が命です。材料と力の受け方がセットになっています。

水力発電所の構造物は令和7年度下期 A問題1水力:水力発電所の種類)にもあります。

ダムに働く力

どのダムも、水圧という同じ力を受けています——受け止め方が違うだけです。

水圧(深さ h の位置)
\( p=\rho g h \)

深いほど大きい

水圧は深さに比例して増えます——だからダムの断面は下ほど厚いのです。

ダム力の伝え先コンクリート量
★重力ダム★真下の基礎岩盤★多い
★アーチダム★両岸の岩盤★少ない
中空重力ダム真下(内部を空洞に)やや少ない
バットレスダム控え壁を通して真下へ少ない

アーチは、上から見ると弓なりの形——水圧を圧縮力に変えて両岸へ流すのです。コンクリートは圧縮に強いので、この形なら薄くても保ちます

逆に言えば、両岸が持ちこたえられなければ崩壊します——岩盤が命だという条件は、ここから来ているのです。

正誤判定の進め方

5つとも「ダムの種類+特徴+適地」という同じ形——適地の部分を照合します

記述適地の説明判定
(1) 重力我が国で最も多い正しい
(2) アーチ両岸が狭く岩盤が丈夫正しい
(3) ロックフィル岩石や砂利が多い場所正しい
★(4) アース★岩などで強固な場合にのみ★誤り
(5) 取水水路式発電所の取水用正しい

(2)がすでに「岩盤が丈夫なところ」と言っている——同じ条件が(4)にも出てくるのは不自然です。

選択肢どうしを見比べる——条件が重複していたら、どちらかが誤りだと疑えます

アースダムの性質

項目内容
★材料★土(粘土・砂)。現地で調達できる
★高さ★低い。大規模には向かない
★基礎★軟弱でもよい(底面が広く荷重が分散)
用途灌漑用のため池が中心
弱点★越流に弱い(土が流されてしまう)

アースダムは水が上を越えると崩れます——だから必ず別に洪水吐(こうずいばき)を設けるのです。

コンクリートダムなら越流させても平気——取水ダムが越流形なのは、まさにその利点を使っていることになります。

日本のダムの実際

記述の裏づけとして、代表的なダムを知っておくと定着します

形式代表例特徴
★重力ダム奥只見ダム・宮ヶ瀬ダム★日本のダムの多数を占める
★アーチダム黒部ダム★高さ186 m。狭いV字谷
★ロックフィルダム高瀬ダム★岩石を積み上げる
アースダム狭山池灌漑用。歴史が古い

黒部ダムがアーチ形なのは、深いV字谷だから——両岸が近く、岩盤も堅いという条件がそろっています。

逆に谷が広ければアーチは成立しません——力を伝える相手が遠すぎるからです。そうした場所では重力ダムかロックフィルダムになります

ダムの形式は地形が決める

どの形式を選ぶかは、設計者の好みではありません——谷の形と岩盤の質でほぼ決まるのです。

狭くて堅ければアーチ、広ければ重力——岩石が現地で採れるならロックフィル本問の記述は、すべてこの原則を言い換えたものだと分かります。

だから(4)の「基礎の地質が岩などで強固な場合にのみ」浮いて見えるのです——土のダムに堅い岩盤を要求する理由がありません

むしろアースダムの利点は、岩盤がなくても造れること——その利点を否定する記述になっているわけです。

まとめ

(4)誤りアースダムは軟弱地盤でも築造可(岩盤必須ではない)
(1)重力ダム=我が国最多・構造簡単(正)
(2)アーチダム=両岸岩盤・コンクリート節減(正)
(3)ロックフィルダム=現地の岩石・砂利を利用(正)
(5)取水ダム=高さが低い越流形(正)

▼あわせて解きたい関連問題
・調整池式発電所の日調整運用(水力23):【電力】平成30年度 B問題15

・この年度の問題を通しで解く:電験3種 平成29年度 問題一覧(全4科目)

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