第七章：水利工程圖

1、工程計(jì)算機(jī)制圖工程計(jì)算機(jī)制圖 Computer Drawing in Engineering 第七章第七章 水利工程圖水利工程圖 清華大學(xué)土木工程系清華大學(xué)土木工程系 張建平張建平 第七章 水利工程圖 (Drawing in Hydraulic Engineering) 7-7-1 1水工結(jié)構(gòu)圖水工結(jié)構(gòu)圖 7-7-2 2地形圖地形圖 7-7-3 3開挖圖開挖圖 7-7-1 1水工結(jié)構(gòu)圖水工結(jié)構(gòu)圖 H Hydraulic Structure Drawing 水利工程圖的定義水利工程圖的定義 表達(dá)水利工程建筑物的圖表達(dá)水利工程建筑物的圖樣樣，簡(jiǎn)稱水工簡(jiǎn)稱水工圖圖。 是反映設(shè)計(jì)思想、指導(dǎo)施工的重要技

2、術(shù)資料。是反映設(shè)計(jì)思想、指導(dǎo)施工的重要技術(shù)資料。 水工圖的分類及特點(diǎn)水工圖的分類及特點(diǎn) 工程位置圖工程位置圖（流域圖）：水利樞紐的地理位置（流域圖）：水利樞紐的地理位置。 與樞紐有關(guān)的河流、公路、鐵路、重要的建筑物和與樞紐有關(guān)的河流、公路、鐵路、重要的建筑物和 居民點(diǎn)等居民點(diǎn)等。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 表示范圍大，圖形比例小，一般為表示范圍大，圖形比例小，一般為 1:50001:10000； 建筑物一般采用示意法表示。建筑物一般采用示意法表示。 樞紐布置圖樞紐布置圖（總體布置總體布置圖）：表示整個(gè)水利樞紐圖）：表示整個(gè)水利樞紐 在平面和立面的布置情況，包括在平面和立面的布置情況，包括 所在地區(qū)的地形所

3、在地區(qū)的地形、河流及流向、地理方位等、河流及流向、地理方位等； 各建筑物的相互位置關(guān)系；各建筑物的相互位置關(guān)系； 建筑物與地面的交建筑物與地面的交線線、填挖方邊坡線、填挖方邊坡線； 鐵路、公路、居民點(diǎn)及有關(guān)的重要建筑物；鐵路、公路、居民點(diǎn)及有關(guān)的重要建筑物； 建筑物的主要高程和主要輪廓線。建筑物的主要高程和主要輪廓線。 特點(diǎn)特點(diǎn)： 樞紐平面布置圖必須畫在地形圖上；樞紐平面布置圖必須畫在地形圖上； 一一般省略不畫，般省略不畫，或或結(jié)構(gòu)的次要輪廓線和細(xì)部構(gòu)造結(jié)構(gòu)的次要輪廓線和細(xì)部構(gòu)造 采用示意圖表示；采用示意圖表示； 圖中尺寸只標(biāo)注建筑物外形輪廓尺寸及定位尺寸圖中尺寸只標(biāo)注建筑物外形輪廓尺寸及定位

4、尺寸、 主要部位的高程、填挖方坡主要部位的高程、填挖方坡度度; 比例一比例一般為般為1:5001:1000。 建筑物結(jié)構(gòu)建筑物結(jié)構(gòu)圖圖：以樞紐中某一建筑物為對(duì)象的以樞紐中某一建筑物為對(duì)象的 工程圖，包括：工程圖，包括： 結(jié)構(gòu)布置圖；結(jié)構(gòu)布置圖； 結(jié)構(gòu)分部和細(xì)部構(gòu)造圖；結(jié)構(gòu)分部和細(xì)部構(gòu)造圖； 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)圖鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)圖等等。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 表示建筑物整體、各分部及細(xì)部的形狀、構(gòu)造表示建筑物整體、各分部及細(xì)部的形狀、構(gòu)造、 尺寸及材料；尺寸及材料； 工程地質(zhì)情況及建筑物與地基的連接方式工程地質(zhì)情況及建筑物與地基的連接方式； 相鄰建筑物之間的連接方式；相鄰建筑物之間的連接方式； 附屬設(shè)備的位置

5、附屬設(shè)備的位置； 建筑物的工作條件，如上、下游各種設(shè)計(jì)水位、建筑物的工作條件，如上、下游各種設(shè)計(jì)水位、 水面曲線水面曲線等等； 比例一般比例一般為為1:51:200 水工建筑結(jié)構(gòu)圖的表達(dá)方式與建筑結(jié)構(gòu)圖基本水工建筑結(jié)構(gòu)圖的表達(dá)方式與建筑結(jié)構(gòu)圖基本 一致，配筋圖允許采用簡(jiǎn)化畫法。一致，配筋圖允許采用簡(jiǎn)化畫法。 施工施工圖：圖：表達(dá)水利表達(dá)水利工工程施程施工工組織和組織和施施工工方法的方法的 圖樣。包括圖樣。包括 施工總平面布置圖；施工總平面布置圖； 施工導(dǎo)流布置圖施工導(dǎo)流布置圖； 基礎(chǔ)和料場(chǎng)開挖土；基礎(chǔ)和料場(chǎng)開挖土； 混凝土分期分塊澆筑圖混凝土分期分塊澆筑圖； 施工方法圖（包括方法和流程）。施工

6、方法圖（包括方法和流程）。 水工圖的表達(dá)方式水工圖的表達(dá)方式 視圖配置視圖配置 平面圖（俯視圖）平面圖（俯視圖） 立面圖立面圖（正視圖和側(cè)視圖（正視圖和側(cè)視圖） 上游立面圖：人站在上游，面向建筑物投影，所上游立面圖：人站在上游，面向建筑物投影，所 得的視圖得的視圖 下游立面圖：人站在下游，面向建筑物投影，所下游立面圖：人站在下游，面向建筑物投影，所 得的視圖得的視圖 展開視圖展開視圖：為了在立面圖上反映傾斜部分的形狀，：為了在立面圖上反映傾斜部分的形狀， 可假想將傾斜部分展開到與立面圖平行后，再畫可假想將傾斜部分展開到與立面圖平行后，再畫 出視圖，出視圖，圖名后應(yīng)標(biāo)注圖名后應(yīng)標(biāo)注“展展開開”二

7、字二字。 剖面圖：需作多個(gè)剖面，以多種方式進(jìn)行剖視：剖面圖：需作多個(gè)剖面，以多種方式進(jìn)行剖視： 沿不同方向沿不同方向剖剖； 沿折線或曲線剖；沿折線或曲線剖； 展開剖視展開剖視：沿剖切線切開并向剖切面投影，然后：沿剖切線切開并向剖切面投影，然后 將所得到的剖視圖展開在一個(gè)平面上，圖名后應(yīng)將所得到的剖視圖展開在一個(gè)平面上，圖名后應(yīng) 標(biāo)注標(biāo)注“展開展開”二字。二字。 局部放大圖（詳圖）局部放大圖（詳圖） bLb n m A-A展開圖 A B D 岸墻 Lb 支渠 b C N M A 干渠 D B 平面圖 C 規(guī)定畫法規(guī)定畫法 對(duì)于構(gòu)造相同且均布的孔對(duì)于構(gòu)造相同且均布的孔洞洞，可按其外形畫出少數(shù)孔，可

8、按其外形畫出少數(shù)孔 洞，其余用符號(hào)洞，其余用符號(hào)“+”表示其中心位置；表示其中心位置； 當(dāng)圖形比例較小，某些細(xì)部構(gòu)造無法表示清楚，可用當(dāng)圖形比例較小，某些細(xì)部構(gòu)造無法表示清楚，可用 示意圖示意圖表示其位置、類型和作用，詳圖另用專門圖紙表示其位置、類型和作用，詳圖另用專門圖紙 表示；表示； 水工建水工建筑中各種縫線，如沉降縫、伸縮縫、施工縫、筑中各種縫線，如沉降縫、伸縮縫、施工縫、 材料分界線等，按輪廓線處理，用粗實(shí)線表示；材料分界線等，按輪廓線處理，用粗實(shí)線表示； 水工圖上的曲面水工圖上的曲面用細(xì)實(shí)線畫出若干素線，注意疏密方用細(xì)實(shí)線畫出若干素線，注意疏密方 向；向； 斜坡面斜坡面應(yīng)畫出示坡線，

9、并標(biāo)注坡度應(yīng)畫出示坡線，并標(biāo)注坡度； 注意扭面和方圓過渡面的表示；注意扭面和方圓過渡面的表示； 按按“水工制圖標(biāo)準(zhǔn)水工制圖標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定，線型分粗、中、細(xì)三個(gè)等規(guī)定，線型分粗、中、細(xì)三個(gè)等 級(jí)，使所表達(dá)的圖示內(nèi)容重點(diǎn)突出，主次分明。級(jí)，使所表達(dá)的圖示內(nèi)容重點(diǎn)突出，主次分明。 不同材料和土質(zhì)圖例填充不同材料和土質(zhì)圖例填充。 河流方向和指北針。河流方向和指北針。 虛線虛線 尺寸標(biāo)注尺寸標(biāo)注 結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)構(gòu)尺寸 鋼鋼結(jié)構(gòu)以毫米為單位結(jié)構(gòu)以毫米為單位 其其他結(jié)構(gòu)以厘米為單位他結(jié)構(gòu)以厘米為單位 高程高程 以米為單位以米為單位 “樁號(hào)樁號(hào)”標(biāo)注法：用于壩、隧道、渠道等較長(zhǎng)水標(biāo)注法：用于壩、隧道、渠道等較長(zhǎng)水 工

10、建筑，工建筑，沿軸線長(zhǎng)度尺寸的標(biāo)注沿軸線長(zhǎng)度尺寸的標(biāo)注： 標(biāo)注形式標(biāo)注形式：k+m，k為公里數(shù)，為公里數(shù)，m為米數(shù)；為米數(shù)； 起點(diǎn)樁號(hào)標(biāo)注為起點(diǎn)樁號(hào)標(biāo)注為0+000，起點(diǎn)樁號(hào)之后起點(diǎn)樁號(hào)之后， k、 m為正值；起點(diǎn)樁號(hào)之前，為正值；起點(diǎn)樁號(hào)之前， k、m為負(fù)值；為負(fù)值； 同一同一圖中幾種建筑物均采用圖中幾種建筑物均采用“樁號(hào)樁號(hào)”標(biāo)注法標(biāo)注法， 可在樁號(hào)數(shù)字前加注文字加以注明，如壩可在樁號(hào)數(shù)字前加注文字加以注明，如壩 0+021.00。 控制點(diǎn)控制點(diǎn) 用測(cè)量坐標(biāo)系確定用測(cè)量坐標(biāo)系確定，以米為單位，以米為單位。 7-7-2 2地形圖地形圖 Topographical Map 在工程設(shè)計(jì)和施工中，

11、常需要繪在工程設(shè)計(jì)和施工中，常需要繪制制地形圖地形圖， 表示地形以及地形與建筑物的相對(duì)關(guān)系。表示地形以及地形與建筑物的相對(duì)關(guān)系。 標(biāo)高投影法標(biāo)高投影法 (Topographical projection)：表表 示地形圖和復(fù)雜曲面的投影方法示地形圖和復(fù)雜曲面的投影方法 用水平投影加注高度數(shù)值表示物體形用水平投影加注高度數(shù)值表示物體形狀狀； 高度數(shù)值稱為高程或標(biāo)高，以米為單位；高度數(shù)值稱為高程或標(biāo)高，以米為單位； 一般采用與測(cè)量一致的標(biāo)準(zhǔn)海平面作為基準(zhǔn)面一般采用與測(cè)量一致的標(biāo)準(zhǔn)海平面作為基準(zhǔn)面； 必須注明繪圖比例或畫出圖示比例尺；必須注明繪圖比例或畫出圖示比例尺； 需畫出相關(guān)剖面圖，以清晰、完整

12、表示地形特需畫出相關(guān)剖面圖，以清晰、完整表示地形特 征征。 點(diǎn)的標(biāo)高投影點(diǎn)的標(biāo)高投影 設(shè)水平設(shè)水平面面H為基準(zhǔn)面，為基準(zhǔn)面， 點(diǎn)點(diǎn)A在在H面上面上方方4m， 點(diǎn)點(diǎn)B在在H面下方面下方3m； 在在A、B兩點(diǎn)水平投影兩點(diǎn)水平投影 a、b的右下角注明的右下角注明4、 -3，即為點(diǎn)，即為點(diǎn)A、B的標(biāo)的標(biāo) 高投影。高投影。 直線的標(biāo)高投影直線的標(biāo)高投影 直線的位置是由直線上的兩點(diǎn)或由直線上直線的位置是由直線上的兩點(diǎn)或由直線上一一點(diǎn)點(diǎn)以以及及 該直線的方向確定；該直線的方向確定； 直線的水平投影和線上兩點(diǎn)的高程直線的水平投影和線上兩點(diǎn)的高程 直線的方向和線上一點(diǎn)的高程直線的方向和線上一點(diǎn)的高程 直線的方向

13、用坡度和箭頭表示直線的方向用坡度和箭頭表示 箭頭指向下坡箭頭指向下坡 坡度與平距坡度與平距 坡度坡度 i ：直線上兩點(diǎn)的水平距離：直線上兩點(diǎn)的水平距離為為1m時(shí)的高度差時(shí)的高度差 坡度坡度 i = 高度差高度差H/水平距離水平距離L=tga 平距平距 l ：直線上兩點(diǎn)的高度差直線上兩點(diǎn)的高度差為為1m時(shí)的水平距離時(shí)的水平距離 平平 距距 l = 水平距離水平距離L / 高度差高度差H =ctga=1/ tga=1/i 平距是坡度的倒數(shù)平距是坡度的倒數(shù)：平平距距 l = 1/i 已知直線上兩點(diǎn)的高度差已知直線上兩點(diǎn)的高度差H和平距和平距l(xiāng)，可求出兩點(diǎn)間的水，可求出兩點(diǎn)間的水 平距離平距離L L=

14、l/H H=4-(-3)=7m 用比例尺量得用比例尺量得L=5.67m i= 7/5.67=1/0.81 平面的標(biāo)高投影平面的標(biāo)高投影 等高等高線線： 某個(gè)平面或曲面某個(gè)平面或曲面上的等高線是該面上高程相等的點(diǎn)的上的等高線是該面上高程相等的點(diǎn)的 集合，即水平面與該面的交線。集合，即水平面與該面的交線。 平面上等高線是平面上一組互相平行的水平線，其投平面上等高線是平面上一組互相平行的水平線，其投 影也互相平行；當(dāng)相鄰等高線的高差相等時(shí)，其水平影也互相平行；當(dāng)相鄰等高線的高差相等時(shí)，其水平 距離也相等。即距離也相等。即平面上等高線是一組間距相等的平行平面上等高線是一組間距相等的平行 線線。 坡度坡

15、度線線： 是平面上對(duì)是平面上對(duì)H面的最大斜度線，與等高線垂直，它們面的最大斜度線，與等高線垂直，它們 的投影也互相垂直。的投影也互相垂直。 坡度線代表該平面的坡度。坡度線代表該平面的坡度。 平面表示方法平面表示方法 平面標(biāo)高投影通常用平面上的一條等高線和一條坡度平面標(biāo)高投影通常用平面上的一條等高線和一條坡度 線表示。線表示。 由于它們是兩條相交的直線，故可以確定平面位置，由于它們是兩條相交的直線，故可以確定平面位置， 并根據(jù)它們作出平面上任意高程的等高線。并根據(jù)它們作出平面上任意高程的等高線。 直線直線BC、I、 II是平面是平面P上上 AB為坡度線，為坡度線， 與等高線與等高線BC 垂直垂直

16、 一組平行線，其一組平行線，其 水平水平 投投影影0、1、 2也互相也互相平平行行 P 相鄰等高線的相鄰等高線的 高差為高差為1m，其，其 水平距離即為水平距離即為 平距平距 兩平面的交線兩平面的交線 在標(biāo)高投影中在標(biāo)高投影中，求兩平求兩平面面（或曲面）或曲面）的交線的交線時(shí)時(shí)，通常用水平，通常用水平 面作為輔助平面，水平面與兩個(gè)相交平面的截交線是兩條高程面作為輔助平面，水平面與兩個(gè)相交平面的截交線是兩條高程 相等的等高線。相等的等高線。 兩平面（或曲面）上相同高程等高線的交線就是兩平面（或曲兩平面（或曲面）上相同高程等高線的交線就是兩平面（或曲 面）的共有點(diǎn)。面）的共有點(diǎn)。 實(shí)際工程實(shí)際工程

17、中中，相鄰兩坡面的交線稱為坡面交線相鄰兩坡面的交線稱為坡面交線；坡面與地面；坡面與地面 的交線稱為坡腳線（填方）或開挖線（挖方）。的交線稱為坡腳線（填方）或開挖線（挖方）。 曲面的標(biāo)高投影曲面的標(biāo)高投影 正圓錐面正圓錐面 正圓錐面的等高線都是圓，當(dāng)高差相等時(shí)，其水平投影是半徑正圓錐面的等高線都是圓，當(dāng)高差相等時(shí)，其水平投影是半徑 相等的同心圓；相等的同心圓； 在同心圓上注明高程值在同心圓上注明高程值，就是錐面的標(biāo)高投影就是錐面的標(biāo)高投影。 同坡曲面同坡曲面 曲面上任何地方的坡度都相同曲面上任何地方的坡度都相同 同坡曲面上的等高線與相關(guān)頂點(diǎn)所作圓錐面上的等高線相切，同坡曲面上的等高線與相關(guān)頂點(diǎn)所

18、作圓錐面上的等高線相切， 切點(diǎn)在同坡曲面和這些圓錐面的切線切點(diǎn)在同坡曲面和這些圓錐面的切線上上； 利用這種關(guān)系可畫出同坡曲面上的等高線。利用這種關(guān)系可畫出同坡曲面上的等高線。 地形圖地形圖 地形等高線地形等高線 用假想水平面用假想水平面H截割山丘，可得到一條不規(guī)則的曲截割山丘，可得到一條不規(guī)則的曲 線，該曲線上每個(gè)點(diǎn)的高程都相線，該曲線上每個(gè)點(diǎn)的高程都相等等，稱之為等高線，稱之為等高線。 地形面的標(biāo)高投影地形面的標(biāo)高投影 用一用一組高差相等的水平面截割地形面，可得到一組高差相等的水平面截割地形面，可得到一組組 高程不同的等高線，這些等高線的水平投影，并注高程不同的等高線，這些等高線的水平投影，

19、并注 明每條等高線的高程和畫圖比明每條等高線的高程和畫圖比例，得到地形面的標(biāo)例，得到地形面的標(biāo) 高投影。高投影。 地形面的標(biāo)高投影圖地形面的標(biāo)高投影圖，稱為地形圖，稱為地形圖。 地形圖上等高線高程數(shù)字的字頭按規(guī)定指向上坡方地形圖上等高線高程數(shù)字的字頭按規(guī)定指向上坡方 向向。 相鄰等高線之間的高差稱為等高距：相鄰等高線之間的高差稱為等高距：1m、2m、 5m、10m。 地形特征：陡坡、緩坡、高峰、低谷等。地形特征：陡坡、緩坡、高峰、低谷等。 坡向：坡向：與多數(shù)等高線大致正交的方向與多數(shù)等高線大致正交的方向 地形剖面圖地形剖面圖 用鉛垂面剖切地形面，所得到的剖面形狀。用鉛垂面剖切地形面，所得到的剖

20、面形狀。 地形剖面圖的橫坐標(biāo)為沿剖切面的樁號(hào)，縱坐地形剖面圖的橫坐標(biāo)為沿剖切面的樁號(hào)，縱坐 標(biāo)為高程；標(biāo)為高程； 標(biāo)明縱、橫坐標(biāo)的比例尺；標(biāo)明縱、橫坐標(biāo)的比例尺； 地形剖面按地形趨勢(shì)連成曲地形剖面按地形趨勢(shì)連成曲線線。 7 7- -3 3開挖圖開挖圖 開挖圖實(shí)際上求場(chǎng)地（或工程建筑物）坡開挖圖實(shí)際上求場(chǎng)地（或工程建筑物）坡 面間的交線以及坡面與地面的交線，即坡面間的交線以及坡面與地面的交線，即坡 腳線和開挖腳線和開挖線線。 基本方法基本方法 用水平面作輔助面求兩個(gè)相交面的共同點(diǎn)；用水平面作輔助面求兩個(gè)相交面的共同點(diǎn)； 兩平面（或曲面）上相同高程等高線的交線就是兩兩平面（或曲面）上相同高程等高線

21、的交線就是兩 平面（或曲面）的共有點(diǎn)。平面（或曲面）的共有點(diǎn)。 實(shí)際工程中，相鄰兩坡面的交線稱為坡面交線；坡實(shí)際工程中，相鄰兩坡面的交線稱為坡面交線；坡 面與地面的交線稱為坡腳線（填方）或開挖線（挖面與地面的交線稱為坡腳線（填方）或開挖線（挖 方）。方）。 如果交線是直線，只需求兩個(gè)共同點(diǎn)并連直線；如果交線是直線，只需求兩個(gè)共同點(diǎn)并連直線； 如果交線是曲線，則應(yīng)求出一系列共同點(diǎn)，然如果交線是曲線，則應(yīng)求出一系列共同點(diǎn)，然 后依后依次相連次相連。 例題例題 已知：在高程為已知：在高程為2m的地面上挖一基坑，坑底的地面上挖一基坑，坑底 高程為高程為-2m；各坡面的坡度如圖所示。各坡面的坡度如圖所示。 求：開挖線和坡面交線求：開挖線和坡面交線 解解： 開挖線：開挖線： 地面高程為地面高程為2m，故開挖線就是各坡面上高程為故開挖線就是各坡面上高程為2m的等的等 高線，它們分