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水利工程制图实训报告

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2020年4月19日
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水利工程制图实训

报 告

学 校 某某广播电视大学某某分校
姓 名 某 某 某
学 号 abc
指导教师 某 老 师

水利工程制图实训报告

12月13日至 12月28日，早晚的天气已经很冷了，A老师带领我们进行了水利工程制图实训，由于人数不多及多方条件制约，本次水利工程制图实训由全班同学（共二十三人）组成一个实训小组。
实训的目的与要求
　　水利工程制图实训的目的是使学生在掌握了用投影法绘制工程图样和图解空间几何问题的理论和方法的基础上，进一步提高绘制和阅读水工图的能力，提高理论与实际相结合的能力。 学生完成实训后，应达到如下要求：
　（1）掌握制图的基本规定；了解水工图常见的表示方式和图示特点；
　（2）能正确使用绘图工具和仪器，掌握绘制水工图的技能和方法；
（3）能正确绘制和阅读水工图。
实训的作用与任务
　　水利工程制图实训是中央广播电视大学工学科水利水电工程与管理专业的一门重要的专业基础实训课程，是为培养学员正确识读、绘制专业施工图、结构图和参与图纸会等能力的最基本的训练。
本次实训的主要任务是培养学生绘制和阅读本专业工程图样的基本能力，培养空间想象能力和图解空间几何问题的初步能力，培养认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风，为学生的绘图和读图能力打下良好的基础。
准备工作
1、阅读教材及实习指导书的有关内容，并查阅相关的水利工程制图规范。
2、领取仪器并检验(水准仪一套、3m水准尺一套、经纬仪一套、50m手摇钢尺一把、测钎二个、水准记录本一本、测回法记录本一本、量距记录本一本、绘图板一块、绘图铅笔、圆规、三角尺、计算器等)。
水利工程制图实训
水工建筑物是修建在地面上的，它与地面形状有着密切的关系。因此，工程上常常需要画出表示地面形状的地形图，以便根据地形图进行水利工程的规划、设计等工作。由于地面形状复杂，起伏不平，轮廓又不明显，长度方向的尺寸比高度方向尺寸要大得多，如果仍采用前面所讲的三视图或轴测图是难以表示清楚的。因此，人们在生产实践中创造了一种表示地形面的方法——标高投影法。
在多面正投影法中，当物体的水平投影确定之后，其正面投影的主要作用是提供物体上一些点、线或面的高度。如果能知道这些高度，那么只用一个水平投影也能确定空间物体的形状和位置。如图1。
画出四棱台的俯视图，并注上其顶面和地面的高度数值2.00和0.00及绘图比例，就可完全确定四棱台的形状与大小。图中长短相间的细实线叫示坡线，用来表示坡面，短线在高的一侧。又如图2。
设水平面Ｈ为基准面，点Ａ在Ｈ面上方４m，点Ｂ在Ｈ面下方３m，就在Ａ、Ｂ两点水平投影a、b的右下角标明其高度数值４，－３。如右图，就是点Ａ、Ｂ的标高投影图。

图1
图2

这种用水平投影加注高度数值表示物体的方法称为标高投影法。它是一种单面正投影。高度数值４、－３称为高程或标高。高程以米为单位，在图上不需注明。在水利工程图上一般采用与测量相一致的基准面，即以中国青岛黄海平均还平面作为全国统一的高程起算面。为了根据标高投影确定物体的形状和大小，在标高投影图上必须注明绘图比例或画出图示比例尺。
（一）直线的标高投影
直线能够由直线上两点或直线上一点及直线的方向确定。因此，在标高投影中，直线的表示法有以下两种：
图3
1：2
1． 直线的表示法
（1）直线的水平投影和直线上两点的高程；
（2）直线的方向和线上一点的高程。图中直线的方向是用坡度１：２和箭头表示的，箭头指向下坡如图3。
直线的标高投影同实长、倾角之间的关系与正投影图一样，可由直角三角形来表示。
图4
以直线的标高投影及水平投影为一直角边，一两断点的高差为另一直角边，其斜边为线段的实长。斜边与标高投影之间的夹角，为直线对基准面的倾角。
2．直线的坡度与平距
（1）直线的坡度
直线上两点之间的高度差和它们的水平距离（水平投影长度）之比称为直线的坡度i
上式表明：两点见的水平距离为１米时起其高度差即等于坡度。当已知直线的标高投影时，高度差可由直线上两点的标高数值计算可得，水平距离可由标高投影长度乘以比例计算出来，故不难计算出直线的坡度。
（2）直线的平距
直线的平距当直线上两点间的高度差为１米时，其水平距离称为平距
由上式可知，平距与坡度互为倒数。直线的坡度越大，其平距越小；坡度越小，其平距越大。
练习 求ＡＢ直线的坡度与平距，并求其上点C的标高及标高为20的点D。图5

为求坡度与平距，应先求出直线两端点的高度差和两端点之间的水平距离，然后用高度差除水平距离即为坡度。
用比例尺量得水平距离为LAB=36，两端点的高度差HAB=24.3－12.3=12.0，因此，平距l=3。
下面求C的标高。用比例尺量得ac间水平距离为LAC=15，于是，点C的标高为24.3-5=19.3。
那么如何求标高为20的点D呢？只要求出点D与点Ａ或点Ｂ的水平距离即可。不妨求点D与点Ａ的水平距离。点D与点Ａ的高差为：24.3-20=4.3，点D与点Ａ的水平距离等于高度差除以坡度或高度差乘以平距，为12.9，用比例尺量出点D。
（二）平面的标高投影
1．平面上的等高线即平面上的水平线。
平面上的水平线称为平面上的等高线。平面上的等高线能够看成是许多间距相等的水平面与该平面的交线。水平面的间距也就是等高线的高差。因此不难得出平面上的等高线有以下三个特性：
等高线都是直线；等高线互相平行；等高线的高差相等时，其平距也相等。
2．平面的坡度线即平面上对H面的最大斜度线。
平面内的坡度线与等高线垂直。在标高投影中也垂直。
坡度线的坡度代表平面的坡度。
图6
平面的坡度线即平面上对H面的最大斜度线。它与平面上的水平线即平面上的等高线是垂直的。在H面上的投影反映垂直关系，即标高投影反映垂直关系。坡度线对基准面的倾角即为平面对基准面的倾角。坡度线的坡度就代表平面的坡度。坡度线的平距就是平面内等高线的平距。
3．平面的表示方法
在正投影中介绍的五种表示平面的方法在标高投影中依然适用。但最常见的是以下两种表示方法。
（1）用一条等高线和平面的坡度线表示平面
如图6这种方法实际上是用两相交直线表示平面，因此能够确定平面的位置，并能容易地确定平面上任意高程的等高线。请大家想一下，应如何确定平面上高程为0的等高线呢？根据平面上等高线的特性，平面上的等高线都是互相平行的，因此，高程为0的等高线一定与高程为5的等高线平行，它与高程为5的等高线的距离能够计算出来，高差为5，乘以平距3，距离应为15。
图7
（2）用一条倾斜直线和平面的坡度表示平面
大家知道，过一条直线能够作无数个平面，但若平面的坡度给定后，又指出平面的坡向，则此平面的位置就唯一确定。图中箭头所指的方向表示大致坡向，因此画成虚线。请大家想一下，在这种表示方法下，如何确定平面上的等高线呢？比如作高程为0的等高线。高程为0的等高线一定过a 点，高程为4的等高线一定过b点，这两条等高线的距离应为高差乘以平距，即4×1= 4。这也是b点到高程为0 的等高线的距离。 因此问题就转化为过定点作一直线与另一定点为定长的几何作图问题。其作图步骤如下：
A．以b点为圆心，以4为半径，在平面的倾斜方向画弧。（圆弧出现）。
B．过a 点作该圆弧的切线，即得高程为0的等高线。（切线出现）
C．自b点作等高线的垂线，即得平面的坡度线。（坡度线出现）
图8
（3）在标高投影中，求两个平面的交线
在标高投影中求两平面的交线时，一般采用辅助平面法。
若求平面P与平面Q的交线，可采用水平的辅助平面（如H25）与已知两平这两 面相交，其交线为两条高程相等的等高线，这两条等高线的交点为相交两平面及辅助水平面三个面的共有点，当然是两平面交线上的点。这种求法也叫三面共点法。用这种方法再求出一个公有点，两共有点连线即为两平面的交线。在标高投影中，并不用作出辅助水平面，只要求出高程相等的两条等高线的交点即可。
实训1 求两平面的交线
在两平面上作两对高程相等的等高线，如高程为20及25 的等高；两条高程为25的等高线相交得a 点，两条高程为20的等高线相交得b 点；连a、b两点，则ab即为两平面的标高投影。
实训2 已知基坑坑底的标高投影图，地面高程为0，试作基坑开挖后的标高投影图。
图10
已知基坑坑底的标高投影图，坑底高程为－3，坑的各侧面为坡面，坡度如图10，地面高程为0，试作基坑开挖后的标高投影图。
本题关键要求出各坡面与地面的交线及各坡面之间的交线。各坡面与地面的交线为各坡面上高程为0的等高线，分别与坑底边线平行，与坑底边线的距离为高差乘以相应的坡度。
前坡面和右坡面上高程为0的等高线与坑底边线距离为3×1=3。后坡面与左坡面上高程为0的等高线与坑底边线距离为3×1.5=4.5。
接下来求各坡面之间的交线。相邻两坡面上相同高程等高线的交点就是两坡面的共有点，分别连接响应的两个共有点，即得四条坡面交线。
画出各坡面的示坡线，完成作图。
图12
图11
实训3 在高程为2的地面上修一平台，台顶高程为5，有一斜坡引道通至平台顶面。各坡面坡度如图，求坡脚线与坡面交线。
图13
解：坡脚线即坡面与地面的交线，因为地面的高程为2，因此，要求坡脚线只要求出各坡面上高程为2的等高线即可。首先求平台的坡脚线。平台的坡脚线与与平台的边缘线a5b5平行，水平距离为高差乘以坡度，由此可画出平台的坡脚线。对于引道两侧的坡面，已知其上的一条倾斜直线和坡度的大致方向，求等高线的方法方才已经讲过了。高程为2和高程为5的等高线平距为3×1.2=3.6，因此，分别以a5、b5为圆心，以3.6为半径画弧，再由c2、d2分别作两圆弧的切线，即为引道两侧的坡脚线。下面我们求坡面交线。平台边坡坡脚线与引道两侧坡脚线的交点m、n就是平台坡面与引道两侧坡面的共有点，a5、b5是平台坡面与引道两侧坡面的共有点，连接a5m、b5n，即为所求的坡面交线。
（三） 曲面的标高投影
曲面在标高投影是用一系列等高线加注高程来表示的。
1．圆锥的标高投影
如图13为一正圆锥，用一组水平面和它相截，其截交线就是一组等高线。在等高线及锥顶上注明高程，就是圆锥面的标高投影。注意：规定高程数字的字头应朝向高处。
从图中能够看出，圆锥面的标高投影具有以下特性：
（1）等高线是一组同心圆。
（2）高差相等时等高线的水平距离相等。
（3）圆锥正立时，等高线越靠近圆心，其标高数值越大；圆锥倒立时，等高线越靠近圆心，其标高数值越小；
图14
2．地形面的表示法
地形面也是用一组高差相等的等高线加注高程来表示的。等高线能够看成是一组高差相等的水平面截地形面得到的。由于地形面是不规则的曲面，因此地形等高线也是不规则的曲线。地形等高线具有以下特性：
（1）等高线一般是封闭的。
（2）除悬崖峭壁外，等高线不相交。
（3）等高线越密，表明地势越陡；反之地势越平坦。
心得体会 经过实训，我进一步掌握了水工图的识读与绘制，熟悉了一些水工结构的构造特点，开拓了知识面；同时经过制图、识图的强化训练，巩固了所学过的理论知识，空间思维能力也进一步得到增强。可是，也感到自己还有很多的不足之处，需要学习的知识太多了，真是书到用时方恨少啊。以后我要更加勤奋努力学习业务知识，多向老师学习，多向一些老师傅和专家请教，坚持与时俱进，保持在实践中不断探索前进、永不自满、永不懈怠的精神状态，工作永远不满足、不停步，积极向上，勇于创新，不断提高业务技术，为实现“中国梦”贡献自己的微薄力量。