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1水利工程识图【学习目的】通过对本章知识的学习，培养学生识读水利工程专业图的能力。了解水利工程图的分类；掌握水利工程图的表达方法和尺寸注法；掌握水利工程图常见曲面的表达及应用；掌握水利工程图的绘制方法和步骤；掌握水利工程图的识读方法和步骤。【学习要点】水利工程图的表达方法和尺寸注法；水利工程图常见曲面的表达；水利工程图绘制的方法和步骤；识读水利工程图的方法和步骤。为了发挥防洪、灌溉、发电和通航等综合效益，需要在河流上修建一系列建筑物来有效控制水流和泥沙。这些与水有密切关系的建筑物称为水工建筑物。一项水利工程，常从综合利用水资源出发，同时修建若干个不同类型、不同功能的水工建筑物，这一多种水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。水工建筑物按功能通常分为以下几类。(1)挡水建筑物——用以拦截河流，抬高上游水位，形成水库和落差。(2)发电建筑物——利用上、下游水位差及流量进行发电的建筑物。(3)泄水建筑物——用以宣泄洪水，以保挡水建筑物和其它建筑物的安全。(4)输水建筑物——为灌溉、发电、城市给水或工业给水等需要，将水从水源或某处送至另一处的建筑物。(5)通航建筑物——用以克服水位差产生的通航障碍的建筑物。在水利水电工程中，表达水工建筑物设计、施工和管理的工程图样称为水利工程图，简称水工图。水工图的内容包括水工图分类、2视图、尺寸标注、图例符号和技术说明等，它是反映设计思想、指导工程施工的重要技术资料。本章将结合水工建筑物的特点介绍有关水工图的绘制和识读。3第一节水工图的分类与特点一、水工图的分类水利工程的兴建一般需要经过勘测、规划、设计、施工和竣工验收等几个阶段，每个阶段都要绘制相应的图样。勘测、调查工作是为可行性研究、设计和施工收集资料，提供依据，此阶段要画出地形图和工程地质图等。可行性研究和初步设计的主要任务是确定工程的位置、规模、枢纽的布置及各建筑物的形式和主要尺寸，提出工程概算，报上级审批，此阶段要画出工程位置图(包括流域规划图、灌区规划图等)、枢纽布置图。技术设计和施工设计阶段是通过详细计算，准确地确定建筑物的结构尺寸和细部构造，确定施工方法、施工进度、编制工程预算等。此阶段要绘制建筑物结构图、构件配筋图、施工详图等，工程建设结束还要绘出竣工图。下面介绍几种主要的水工图样。(一)规划图规划图是表达水利资源综合开发全面规划意图的一种示意图。按照水利工程的范围大小，规划图有流域规划图、水利资源综合利用规划图、灌区规划图、行政区域规划图等。规划图通常绘制在地形图上，采用符号图例示意的方式反映出工程的整体布局、拟建工程的类别、位置和受益面积等内容。如图8-1所示为某河流域规划图，此图是乌江的一条支流，在该河流上拟建六个水电站。规划图表示范围大，图形比例小，一般采用比例为1:5000～1:10000甚至更小。4(二)枢纽布置图将整个水利枢纽的主要建筑物的平面图形画在地形图上，这样的图形就称为水利枢纽布置图。枢纽布置图可以单独画在一张图纸上，也可以和立面图等配合画在一张图纸上。枢纽布置图一般包括以下内容：(1)水利枢纽所在地区的地形、河流及流向、地理方位（指北针）等。(2)各建筑物的平面形状、相应位置关系。(3)建筑物与地面的交线、填挖方坡边线。5(4)建筑物的主要高程和主要轮廓尺寸。为了使主次分明，结构上的次要轮廓线和细部构造一般省去不画或用示意图表达它们的位置、种类，图中尺寸一般只标注建筑物的外形轮廓尺寸和定位尺寸、主要部位的标高、填挖方坡度等。所以枢纽布置图主要是用来表明各建筑物的平面布置情况，作为各建筑物的施工放样、土石方施工及绘制施工总平面图的依据等。(三)建筑物结构图建筑物结构图是以枢纽中某一建筑物为对象的工程图样，包括结构平面布置图、剖面图、分部和细部构造图、混凝土结构图和钢筋图等。主要用来表达水利枢纽中单个建筑物的形状、大小、结构和材料等内容。(四)施工图施工图是按照设计要求，用于指导施工所画的图样。主要表达施工过程中的施工组织、施工程序和施工方法等。(五)竣工图工程完工验收后要绘出完整反映工程全貌的图样称为竣工图。竣工图详细记载着建筑物在施工过程中经过修改后的有关情况，以便汇集资料、交流经验、存档查阅以及供工程管理之用。二、水工图的特点水工图的绘制，除遵循制图基本原理以外，还根据水工建筑物的特点制定了一系列的表达方法，综合起来水工图有以下特点：(1)比例小：水工建筑物形体庞大，画图时常用缩小的比例。特殊情况下，当水平方向和铅垂方向尺寸相差较大时，允许在同一个视图中的铅垂和水平两个方向采用不同的比例。6(2)详图多：因画图所采用的比例小，细部结构不易表达清楚。为了弥补以上缺陷，水工图中常采用较多的详图来表达建筑物的细部结构。(3)断面图多：为了表达建筑物各部分的断面形状及建筑材料，便于施工放样，水工图中断面图应用较多。(4)图例符号多：水工图的整体布局与局部结构尺寸相差较大，所以在水工图中经常采用图例、符号等特殊表达方法及文字说明。(5)考虑水的影响：水工建筑物总是与水密切相关，因此水工图的绘制应考虑到水的问题。如挡水建筑物应表明水流方向和上、下游特征水位。(6)考虑土的影响：由于水工建筑物直接修筑在地面上，所以必须表达建筑物与地面的连接关系。7第二节水工图的表达方法学习水工图必须掌握水工图的表达方法。前面介绍的工程形体表达方法都适用于表达水工建筑物，这里只进一步阐述和补充水工图表达的一些特点。水工图的表达方法分为两类：基本表达方法和特殊表达方法。一、基本表达方法(一)视图的名称和作用(1)平面图在水工图中，平面图（即俯视图）是基本视图。平面图分表达单个建筑物的平面图及表达水利枢纽的总平面图（枢纽布置图）。表达单个建筑物的平面图主要表明建筑物的平面布置，水平投影的形状、大小及各部分的相互位置关系、主要部位的标高等。平面图的布置与水有关：对于挡水坝、水电站等挡水建筑物的平面图把水流方向选为自上向下，用箭头表示水流方向，如图8-2所示；对于过水建筑物（水闸、渡槽、涵洞等）则把水流方向选作自左向右。根据《水利水电工程制图标准》规定：视向顺水流方向观察建筑物，建筑物左边为河流左岸，右边为河流右岸。图样中表示水流方向的符号，根据需要可按图8-3所示的三种形式绘制。枢纽布置图中的指北针符号，根据需要可按图8-4所示的两种形式绘制，其位置一般画在图形的左上角，必要时也可以画在右上角，箭头指向正北方向。图中“B”值根据需要自定。8(2)立面图表达建筑物的各个立面的视图叫立面图（即正、左、右、后视图）。水工图中立面图的名称与水流有关，视向顺水流方向观察建筑物所得的视图称为上游立面图；视向逆水流方向观察建筑物所得的视图称为下游立面图。立面图主要表达建筑物的外部形状，上、下游立面的布置情况等，如图8-2所示下游立面图。(3)剖视图在水工图中，剖切平面平行于建筑物轴线或顺河流流向时所得的视图，称为纵剖视图，如图8-9所示A-A。剖切平面垂直于建筑物轴线或河流流向时所得的视图，称为横剖视图，如图8-9所示B-B和C-C。剖视图主要表达建筑物的内部结构形状及相对位置关系，表达建筑物的高度尺寸及特征水位，表达地形、地质情况及建筑材料。(4)剖（断）面图剖面图表达建筑物组成部分的断面形状及建筑材料，土石坝剖面图中筑坝材料的分区线应用中粗实线绘制并注明各区材料名称，9当不影响表达设计意图时可不画剖面材料图例，如图8-5、8-6所示土坝横断面图。5)详图将物体的部分结构用大于原图形所采用的比例画出的图形称为详图。详图一般应标注，其形式为：在被放大部分处用细实线画小圆圈，标注字母。详图用相同的字母标注其图名，并注写比例，如图8-7所示。详图可以画成视图、剖视图、剖面图，它与被放大部分的表达方式无关。必要时，详图可用一组（两个或两个以上）视图来表达同一个被放大部分的结构。10(二)视图配置和标注表达建筑物的一组视图应尽可能按投影关系配置。由于水工建筑物的大小不同，有时为了合理利用图纸，允许将某些视图不按投影关系配置，而是将其配置在图幅的合适位置，对于大而复杂的建筑物，可以将某一视图单独画在一张图纸上。为了读图方便每个视图一般均应标注图名，图名统一注写在视图的正上方，并在图名的下边画一条粗实线，长度以图名长度为准。当整张图只使用一种比例时，比例统一注写在标题栏内，否则，应逐一标注。比例的字高应比图名的字高小1～2号。具体标注方式如图8-8所示。由于水工建筑物一般都比较庞大，所以水工图通常采用缩小的比例。绘图时比例大小的选择要根据工程各个不同的阶段对图样的要求、建筑物的大小以及图样的种类和用途来决定。不同阶段的各种水工图一般采用的比例如下：规划图1：2000～1：10000，枢纽布置图1：200～1：5000，建筑物结构图1：50～1：500，详1：5～1：50。为便于画图和读图，建筑物同一部分的几个视图应尽量采用同一比例。在特殊情况下，允许在同一视图中的铅垂和水平两个方向采用不同的比例。如图8-2所示，土坝长度和高度两个方向的尺寸相差较大，11所以在下游立面图中，其高度方向采用的比例较长度方向大。但这种视图不能反映建筑物的真实形状。二、特殊表达方法(一)合成视图对称或基本对称的图形，可将两个视向相反的视图（或剖视图或剖面图）各画一半，并用点画线为界合成一个图形，分别注写相应的图名，这样的图形称为合成视图，如图8-9所示B-B和C-C合成的剖视图。(二)拆卸画法当视图（或剖视图）中所要表达的结构被另外的结构或填土遮挡时，可假想将其拆掉或掀去，然后再进行投影。如图8-9所示平面12图中对称线前半部分将桥面板拆卸，翼墙及岸墙后回填土掀掉后绘制图，因此，翼墙与岸墙背水面轮廓可见，轮廓虚线变成实线。(三)简化画法对于图样中的一些细小结构，当其成规律地分布时，可以简化绘制，如图8-9中的排水孔。图样中的某些设备（如闸门启闭机、发电机、水轮机调速器、桥式起重机）可以简化绘制。(四)展开画法当构件或建筑物的轴线（或中心线为曲线时，可以将曲线展开成直线后，绘制成视图（或剖视或剖面）。这时，应在图名后注写“展开”二字，或写成“展视图”，如图8-10所示。(五)省略画法当图形对称时，可以只画对称的一半，或只画对称的四分之一，但必须在对称线上加注对称符号。对称符号的画法如图8-11所示。13在不影响图样表达的情况下，根据不同设计阶段和实际需要，视图和剖视图中某些次要结构和附属设备因属外部构件或另有图纸表达，在建筑物结构图中可简化绘制或省略不画。(六)连接画法当图形较长而又需要全部画出时，可将其分段绘制，再画出连接符号表示相连的关系，并用大写拉丁字母编号。如图8-12所示的土坝立面图。(七)分层画法当建筑物或某部分结构有层次时，可按其构造层次分层绘制，相邻层用波浪线分界，并且用文字注写各层结构的名称。如图8-13所示。14(八)缝线的画法在绘制水工图时，为了清晰地表达建筑物中的各种缝线，如伸缩缝、沉陷缝、施工缝和材料分界缝等，无论缝线两边的表面是否在同一平面内，在绘图时这些缝线按轮廓线处理，规定用粗实线绘制。如图8-14所示。(九)示意画法在规划示意图中，各种建筑物是采用符号和平面图例在图中相应部位示意表示。这种画法虽然不能表示结构的详细情况，但能表示出它的位置、类型和作用。常见的水工建筑物平面图例如表8-1所示1516第三节常见水工曲面表示法一、常见曲面的形成与表示方法曲面的作用：使水流平顺，改善建筑物受力条件。常见曲面有：柱面、锥面、渐变面、扭面形成：由直线或曲线运动形成。构成要素有:母线、素线、定点、导线、导面。可分为：直线面（由直线作母线运动形成的曲面）；和曲线面（由曲线作母线运动形成的曲面）。曲面的表示法：应画出曲面的母线、导线、导面的投影，还画出曲面的投影外形轮廓线及若干条素线。如图8-15所示。二、渐变面的形成和表示方法在水利工程中，很多地方要用到引水隧洞，隧洞的断面一般是圆形的，而安装闸门的部分却需做成长方形断面，如图8-20。为了使水流平顺，在长方形断面和圆形断面之间，要有一个使方洞逐变为圆洞的逐渐变化的表面，这个逐渐变化的表面称为渐变面。17图8-21