水工识图.docx

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水工识图

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、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。

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。

（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。

 （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。

（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。

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。

（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，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。

（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，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。

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。

 （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

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。

图8-21（a）是渐变面的立体图；图8-21（b）为渐变面的断面图。

渐变面的表面是由四个三角形平面和四个斜椭圆锥面组成。

长方形的四个顶点就是四个斜椭圆锥的顶点，圆周的四段圆弧就是斜椭圆锥的底圆（底圆平面平行侧面）。

四个三角形平面与四个斜椭圆锥面平滑相切。

 表达渐变面时，图上除了画出表面的轮廓形状外，还要用细实线画出平面与斜椭圆锥面分界线（切线）的投影。

分界线在正视图和俯视图上的投影是与斜椭圆锥的圆心连接的投影恰恰重合。

为了更形象地表示渐变面，三个视图的锥面部分还需画出素线，见图8-21（b）。

第四节   水工图的尺寸注法

水工图中的尺寸是建筑物施工的依据。

前面有关章节详细介绍的尺寸标注的基本规则和方法，在水工图中仍然适用。

本节将根据水工建筑物的特点及设计和施工的要求，介绍水工图尺寸基准的确定和有关尺寸的标注方法。

一、一般规定

（1）水工图中的尺寸单位，流域规划图以公里计，标高、桩号、总平面布置图以米计，其余尺寸均以毫米计。

若采用其他尺寸单位，则必须在图样中加以说明。

（2）水工图中尺寸标注的详细程度，应根据设计阶段的不同和图样表达内容的不同而定。

二、高度尺寸的注法

水工建筑物的高度，除了注写垂直方向的尺寸外，一些重要的部位，如建筑物的顶面、底面、水位等均须标注高程，即标高。

常在建筑物立面图和垂直方向的剖视图、断面图中标注。

（1）标高包括标高符号及尺寸数字两部分。

标高符号一般采用等腰直角三角形，用细实线绘制，其高度h约为数字高度的2/3，如图8-25a所示。

标高符号尖端可以向下指，也可以向上指，根据需要而定，但必须与被标注高度的轮廓线或引出线接触。

水面标高（简称水位），水面线以下画三条渐短细实线，如图8-25c所示。

标高数字一律注写在标高符号右边，单位以米计，注写到小数点后第三位。

在总布置图中，可注写到小数点后第二位。

零点标高注成±0.000，正数标高数字前一律不加“+”号，负数标高数字前必须加注“－”号，如－1.500。

（2）在平面图中，高程符号为细实线矩形线框，矩形线框的长、宽比约为2：

1， 在其内注写标高数字，其形式如图8-25b所示。

 （3）高程基准与测量基准一致，高度尺寸的基准可采用主要设计高程为基准，或按施工要求选取，一般采用建筑物的底面为基准，仍采用标注高度的方法标注。

如图8-25d、e所示。

 三、平面尺寸的注法

水工建筑物建造在地面上，通常是根据测量坐标系来确定各个建筑物在地面上的位置。

这里主要介绍平面布置图中的尺寸基准水利枢纽中各个水工建筑物在地面上的位置是以所选定的基准点或基准线进行放样定位的，基准点的平面位置是根据测量坐标来确定的，两个基准点相连即确定了基准线的平面位置。

如图8-26所示的平面布置图中，坝轴线的位置是由坝端两个基准点的测量坐标来确定的，坝轴线的走向用方位角表示。

建筑物在长度或宽度方向若为对称形状，则以对称轴线为尺寸基准。

若建筑物某一方向无对称轴线时，则以建筑物的主要结构端面为基准。

 四、长度尺寸的注法

 对于坝、隧洞、渠道等较长的水工建筑物，沿轴线的长度方向一般采用“桩号”的注法，标注形式为K±M，Ｋ为公里数，Ｍ为米数。

起点桩号为0+000，起点桩号之前注成Ｋ－Ｍ为负值，起点桩号之前为Ｋ＋Ｍ为正值。

 桩号数字一般垂直于轴线方向注写，且标注在轴线的同一侧,整齐排列。

当轴线为折线时，转折点的桩号应重复标注，如图8-27所示。

当同一图中几种建筑物均采用“桩号”进行标注时，可在桩号数字前加注文字以示区别，如图8-28所示，为某隧洞桩号的标注。

五、连接圆弧与非圆曲线的尺寸注法

连接圆弧需注出圆弧半径、圆弧对应的圆心角，使夹角的两边指向圆弧的端点和切点。

根据施工放样的需要，还需注出圆弧的圆心、切点和圆弧两端的高程以及它们长度方向的尺寸，如图8-29所示。

非圆曲线尺寸的标注一般是在图中给出曲线的方程式，画出方程的坐标轴，并在图附近列表给出非圆曲线上一系列点的坐标值，如图8-29所示溢流坝面的标注。

 六、多层结构尺寸的注法

 在水工图中，多层结构的尺寸常用引出线引出标注。

引出线必须垂直通过被引出的各层，文字说明和尺寸数字应按结构的层次注写，如图8-30所示。

 七、简化注法

均匀分布的相同构件和构造，其尺寸可按图8-31、8-32所示的方法标注。

八、封闭尺寸链与重复尺寸

图样中既标注各分段尺寸又标注总体尺寸时就形成了封闭尺寸链。

若既标注高程又标注高度尺寸就会产生重复尺寸。

由于水工建筑物的施工是分段进行的，为便于施工与测量，需要标注封闭尺寸。

若表达水工建筑物的视图较多，难以按投影关系布置，甚至不能画在同一张图纸上，或采用了不同的比例绘制，致使看图时不易找到对应的投影关系，为便于看图，允许标注重复尺寸，但应尽量减少不必要的重复尺寸，另外要防止尺寸之间出现矛盾和差错。

第五节   水利工程图的识读

 一、读图的方法和步骤

 表达一个水利枢纽的图样往往数量较多，视图一般也比较分散，因此在读图时应按一定的方法步骤进行，才能减少读图的盲目性，提高读图的效率。

识读水工图一般由枢纽布置图到建筑结构图，先看主要结构后看次要结构，读建筑结构图时要遵循由总体到局部，由局部到细部，然后再由细部回到总体，这样经过几次反复，直到全部看懂。

具体步骤如下：

（一）概括了解 

读图时，要先看有关的专业资料和设计说明书，按图纸目录依次或有选择的对相关图样进行粗略阅读。

读图时首先阅读标题栏和有关说明，从而了解建筑物的名称、作用、比例、尺寸单位以及施工要求等内容。

分析水工建筑物总体和各部分采用了哪些表达方法；找出有关视图和剖视图之间的投影关系，明确各视图所表达的内容。

（二）深入阅读 

概括了解之后，还要进一步仔细阅读，其顺序一般是由总体到部分，由主要结构到次要结构，逐步深入，读懂建筑物的主要部分后，再识读细部结构。

读水工图时，除了要运用形体分析法外，还需要了解建筑物的功能和结构常识，运用对照的方法读图，即平面图、剖视图、立面图对照着读，图形、尺寸、文字说明对照着读等。

 （三）归纳总结

通过归纳总结，对建筑物（或建筑物群）的大小、形状、位置、功能、结构特点、材料等有一个完整和清晰的了解，下图为水工图的识读技术路线：

二、水利工程图的识读举例

 【例8-1】

 阅读图8-33所示的涵洞设计图。

（一）涵洞的作用和组成

涵洞是修建在渠、堤或路基之下的交叉建筑物。

当渠道或交通道路（公路和铁路）通过沟道时常常需用填方，并在填方下设一涵洞，以便使水流或道路通畅。

涵洞一般由进口段、洞身段和出口段三部分组成。

常见的涵洞形式有盖板涵洞和拱圈涵洞等。

涵洞的施工方法是先开挖筑洞，然后再回填。

（二）读图

（1）概括了解

首先阅读标题栏和有关说明，可知图名为涵洞设计图，作用是排泄沟内洪水，保证渠道通畅。

画图比例为1：

50，尺寸单位为mm。

（2）分析视图 

本涵洞设计图采用了三个基本视图，即平面图（半剖视图）、纵剖视图、上游立面图和洞身横剖视图组合而成的合成视图，以及两个移出断面图来表达涵洞。

涵洞左右对称，平面图采用对称画法，只画了左边的一半，为了减少图中的虚线，既采用了半剖视图（D-D剖视），又采用了拆卸画法。

它表达了涵洞各部分的宽度，各剖视图、断面图的剖切位置和投影方向以及涵洞底板的材料。

纵剖视图是一全剖视图，沿涵洞前后对称平面剖切，它表达了涵洞的长度和高度方向的形状、大小和砌筑材料，并表达了渠道和涵洞的连接关系。

上游立面图和A-A剖视图是一合成视图，前者反映涵洞进口段的外形，后者反映洞身的形状、拱圈的厚度及各部分尺寸。

B-B、C-C为两个移出断面，分别表达了翼墙右端、左端的断面形状，与进口段下部底板的连接关系、细部尺寸及材料。

（3）深入阅读

 根据涵洞的构造特点，可沿涵洞长度方向将其分为进口段、洞身段和出口段三部分进行分析。

进口段：

从平面图和上游立面图中可知，进口段为八字翼墙，结合纵剖视图，可以看出翼墙为斜降式，由B-B断面知翼墙材料为浆砌石，两翼墙之间是护底，护底最上游与齿墙合为一体，材料也是浆砌石，在翼墙基础与护底之间设有沉陷缝。

 洞身：

从合成视图可以看出洞身断面为城门洞形，上部是拱圈，用混凝土砖块砌筑而成，下部是边墙和基础，用浆砌石筑成，从纵剖视图可以看出洞底也为浆砌石筑成，其坡降为1%，以便使水流通畅。

出口段：

由于该涵洞上游与下游完全对称，出口形体与进口相同。

 （4）归纳总结

 通过以上分析，对涵洞的进口段、洞身段和出口段三大组成部分，先逐段构思，然后根据其相对位置关系进行组合，综合想象出整个涵洞的空间形状。

如图8-34所示。

【复习思考题】

 1.水工图有哪些特点？

 2.水工图有哪些表达方法？

 3.水工图的尺寸标注有什么特点？

 4.识读水工图一般的步骤有哪些？

 5.反映建筑物高度的视图，在水工图中称为（     ）。

A、立面图   B、平面图C、左视图 D、俯视图

 6.溢洪道上某处的桩号为0+420.00，此桩号表示（    ）。

 A、溢洪道的长度为420m    B、溢洪道的宽度为420m 

C、该桩号距离溢洪道的起点420m D、该桩号距离溢洪道的尾部420m 

7.表达水利工程的布局、位置、类别等内容的图样是（  ） 

A、规划图   B、下游立面图 C、施工图  D、建筑物结构图 

8.表达水工建筑物形状、大小、构造、材料等内容的图样是（    ）

 A、枢纽布置图    B、平面图 

C、建筑物结构图    D、规划图

 9.在水工图中，过水建筑物水闸、溢洪道等平面图上的水流方向应该是（     ） 

A、任意方向         B、自上而下

 C、自左而右        D、自右而左

10.在水工图中，挡水建筑物土坝等平面布置图上的水流方向应该是（）

 A、任意方向        B、自上而下

 C、自左而右        D、自下而上

 11.在水工图中，垂直土坝坝轴线剖切得到的断面图是（     ）

 A、纵剖视图    B、纵断面图 C、横剖视图    D、横断面图