デトリッジホイール

デトリッジ水車は、1910年にジョン・スチュワート・デトリッジ（1865～1926）によって発明された灌漑用具です。^{[ 1 ]}従来の水車と同様の仕組みで、羽根を水が通過すると回転します。回転数は測定されます。^{[ 2 ]}

デトリッジホイールは20世紀を通じて広く普及し、オーストラリア、インド、インドネシア、イスラエル、アフリカ、アメリカ合衆国など、いくつかの国で使用されました。^{[ 3 ] [ 4 ]}

1910年、ビクトリア州水道局長のジョン・スチュワート・デスリッジは、「デスリッジ直接測定式水量計」または「デスリッジホイール」を開発しました。当初は、オーストラリアの特定の灌漑地、特にニューサウスウェールズ州とビクトリア州全域で、水の流れを正確に測定するために使用されました。^{[ 5 ]}灌漑における水の持続可能で効率的な使用を確保するためには、水の流れを規制する必要がありました。デスリッジホイールは21世紀まで使用され続け、その技術的知見を活用している国がいくつかあります。^{[ 6 ]}

オーストラリアは干ばつや水不足に弱いため、^{[ 7 ]}灌漑における水の持続可能で効率的な利用を確保するために、水の流れを調整する必要がありました。デトリッジ水車はジョン・デトリッジが開発した唯一の発明ではありませんが、彼が発明したとされる最も影響力のある機械の 1 つとして広く認識されています。^{[ 6 ]}

デトリッジ水車は21世紀まで使用され、その技術的知見を活用している国がいくつかあります。長年にわたり使用されてきたため、特にオーストラリアでは多くの人々がこの道具を高く評価しています。1965年、オーストラリアのニューサウスウェールズ州グリフィスに、デトリッジ水車とマランビジー灌漑地域を記念するモニュメントが建立されました。マランビジー灌漑地域、または「MIA」は、食料生産を支援するために地元の川から水を引くために設立されたリベリナ地域の一部です。^{[ 8 ] [ 9 ]}

21 世紀の初めには、デトリッジ水車は時代遅れになり始めていました。水管理と水配分システムの重要性は継続的に調査されていました。研究により、デトリッジ水車のようなツールは精度が低すぎ、環境の脆弱性の見通しがないことが明らかになり始めていました。^{[ 14 ]} 2002 年に、TCC または「トータルチャネルコントロール」システムがオーストラリアのビクトリア州北部のいくつかの水路に導入されました。TCC は、灌漑技術を近代化し、開水路の水配分に持続可能性をもたらすための広範な取り組みの一環でした。^{[ 15 ]}

2002年にビクトリア州北部シェパートン灌漑地域の中央ゴールバーン水路システムで水路自動化が試験的に導入されました。デスリッジ水車は、トータル水路制御システムによって導入されたFlumeGateと呼ばれる新しい技術に置き換えられました。FlumeGateはデスリッジ水車の使用に取って代わり、灌漑業者により正確な測定データを提供することを目的としていました。これらの新しい追加は政府の資金援助を受けていましたが、この新しい技術は個々の灌漑業者から否定的なフィードバックを受けたとされています。^{[ 16 ]}

より効率的な灌漑技術を推進する取り組みは、1990 年代後半に環境への影響を認識した北ビクトリア灌漑更新プロジェクト (NVIRP) の影響を大きく受けています。^{[ 15 ]} デトリッジ水車の設計により、特定の水の流れが遮断されるため、大きな乱れが生じ、結果として相当量の水が失われ、時間の経過とともに水の消費量に影響が出ます。^{[ 10 ]} 北ビクトリアで水の消費量の観測が行われ、その地域の水の分配により、毎年約 990 ギガリットルの水が失われていることがわかりました。^{[ 15 ]}さらに、北ビクトリア灌漑更新プロジェクトは、コミュニティ グループや政府機関と緊密に協力して、ゴールバーン マレー灌漑地区 (GMID) の近代化を実現しました。ゴールバーン マレー灌漑地区の重要性は、灌漑統計によって裏付けられています。ゴールバーン・マレー灌漑地区は65,000 km ² (25,000平方マイル)の面積を占め、オーストラリアのビクトリア州の農業総生産の約30%を占めている。^{[ 17 ]}   

デトリッジ水車は、低落差発電機としての可能性を探るために研究されました。21世紀初頭、 1997年の京都議定書によって環境に配慮した技術への移行が導入されました。その目的は、気候変動への懸念が現実のものとなったため、温室効果ガスの排出量を全体的に削減することでした。デトリッジ水車は、開水路の流れにおける低落差地点の水力発電機としてどのように使用できるかを調べるために実験されました。^{[ 11 ]}デトリッジ水車は、低落差発電機としてテストされた際に、ツッピンガー水車と同じ効果を発揮し、灌漑を利用してエネルギーを生産する場合にその実装が効果的であると考えられました。^{[ 10 ]}

灌漑作業における損失や漏水を防ぐため、デトリッジ水車はトータルチャンネルコントロールなどの完全自動化された機械に置き換えられました。トータルチャンネルコントロールは水量計測を提供し、水のピーク流量の増加を約束しました。^{[ 18 ]} ゴールバーン・マレー水田で行われた測定でも、デトリッジ水車によって灌漑者が本来受け取るべき量よりも多くの水を受け取っていたことが判明し、灌漑メーターとして使用されるデトリッジ水車の費用対効果に疑問が生じました。^{[ 19 ]}

1999年、 CSIRO Land and Waterは、ニューサウスウェールズ州グリフィスの排水システムを改善するために、デトリッジ水車を水量計として使用し、排水量を測定した。グリフィス市議会は、マランビジー灌漑地域の主要地方都市であるグリフィス周辺の下水システムを改善することを目指していた。この地域の下水および廃棄物管理におけるデトリッジ水車の使用は、ニューサウスウェールズ州グリフィスでそれが重要な意味を持つ多くの理由の1つである。^{[ 20 ]}

デトリッジ水車の性能向上と水力装置としての利用法の研究のため、2人の研究者、S. パウデルとN. ゼンガーは、水車の「CFD」または計算流体力学モデルを開発した。パウデルとゼンガーはダルムシュタット応用科学大学土木工学科に所属し、デトリッジ水車の研究に影響力を持っていた。彼らは水車の3次元CADモデルの開発に取り組み、流れ特性やさまざまな物理的側面を測定するためのテストを実施した。計算流体力学モデルの開発は、水の自由流動性と移動物体との相互作用のため、骨の折れる作業であるとされている。^{[ 21 ]}

デトリッジ水車は水力発電機として使用され、さまざまな科学研究の実験で使用されました。低落差発電機としての重要性は、水力発電に関する統計によって裏付けられています。世界の再生可能でクリーンな電力供給全体の76%を水力発電が占めています。デトリッジ水車は、発電に使用した場合、60%の効率があることがわかっています。^{[ 11 ]}

インドネシアで行われた研究では、デトリッジ水車を水力発電に利用した場合、放水量が増加すると効率が低下することがわかった。この現象は、水車の回転が放水量に比例していないことに起因すると考えられている。^{[ 10 ]}