這篇水利工程師論文發表了換面法在水利工程中的應用及相關概念，工程制圖課程是一門比較抽象的課程，在本科或者專科學院中是比價難學的一個課程，論文分析了換面法在水利工程實際中的原理，提供了解決工程問題的解題思路。
關鍵詞：水利工程師論文,工程制圖;換面法;解題思路
《工程制圖》是研究繪制、閱讀工程圖的理論與方法的學科。是本、專科院校面向各專業大一學生開設的一門重要的專業技術基礎課程，其目標是熟練掌握投影法，培養學生空間立體感，掌握繪制和閱讀工程圖樣的職業技能[1]。在繪制工程圖或解決工程實際問題時，往往會涉及求距離和角度等度量問題或求解滿足一定位置要求的點、線、面的定位問題。而圖解法是解決空間幾何問題和空間構造構思的一種重要方法[2]。
1換面法的原理分析及基本概念
工程圖是將空間物體向投影體系中各投影面作正投影，用各個面的投影展開圖表達空間立體的作圖方法。根據正投影法的概念，當空間直線、平面平行于投影面時，在該投影面上的投影反映實形以及對投影面的傾角;當直線、平面垂直于投影面時，在該投影面的投影為一個點、一條直線;而當直線、平面與投影面傾斜時，則該投影面上的投影不反映實形以及對投影面的傾角，也不具有積聚性。
因此，當幾何元素位于一般位置時，可根據題目要求，深入分析，考慮如何設立輔助投影面，使幾何元素處于解題的特殊位置，使解題簡化。直線的投影變換以點的投影變換為基礎，投影特性為不變投影與輔助投影的連線垂直于輔助投影軸，舊投影到舊投影軸的距離等于輔助投影到輔助投影軸的距離。如圖1所示，第一次投影變換，將一般位置直線AB變換為投影面的平行線。正立投影面V為舊投影面，水平投影面H為不變投影面，新投影面V1為輔助投影面。V面與H面交軸為舊投影軸OX軸，V1面與H面交軸為輔助投影軸O1X1軸。此時，直線AB為正平線，在V1面上的輔助投影a1'b1'反映實長和傾角α。
同理，也可先換H面，則H面為舊投影面，V面為不變投影面，H1為輔助投影面。此時，直線AB為水平線，在H1面上的輔助投影a1b1反映實長和傾角β。第二次投影變換把投影面的平行線變換成為投影面的垂直線，其投影為一點。此時，H面為舊投影面，V1為不變投影面，H2為輔助投影面。V1面與H2面的交軸為O2X2軸。此時，直線AB為H2面的鉛垂線。如此設置投影變換即可簡化解題過程。
但圖解過程必須思路清晰，牢記投影特性，其重點是輔助投影面的位置選擇。原則是必須與原投影體系中一個投影面垂直，且平行或垂直于空間幾何元素，但與其遠近關系不影響圖解結果。而體現在投影圖中則重點是輔助投影軸的作法，輔助投影軸始終與不變投影發生關系。將一般位置直線變換為投影面的平行線需一次變換，輔助投影軸平行于不變投影，同時注意輔助投影在哪個投影面上，標注相應的投影字母。
將一般位置直線變換為投影面的垂直線需兩次變換，先變換為投影面的平行線，再變換為投影面的垂直線，第二次變換，輔助投影軸垂直于不變投影且該投影為直線反映實長的投影。作圖過程中需牢記的是，無論經過多少次變換，最近兩個軸中間的投影是不變的投影，新的投影軸與該投影不平行則垂直，兩軸兩端的投影分別到軸的距離相等。因此，熟練掌握換面法的投影特性和作圖方法對于解決實際工程問題很有幫助。
2工程實例
如圖2所示，已知空間兩管道AB與CD的兩面投影，求兩管道之間的距離,即最短連接管道FS的長度。解題思路：兩直線都是一般位置直線，在投影圖中不能得出兩直線的距離。因此，如果將AB與CD中任一直線變為一點，求解點到另一直線的距離即為兩直線的距離。垂足即為連接管道的位置。作圖過程：①作輔助投影軸O1X1軸∥cd;②作出V1面的新投影c1'd1'與a1'b1';③作O2X2軸⊥c1'd1';④作出H2面的新投影c2d2與a2b2;⑤c2d2s2積聚為一點，作c2d2s2⊥a2b2，垂足為f2;垂線即為距離;⑥根據點的投影特性作出s1'與f1'，再作出s與f，最后作出s'與f'，并連線。即為連接管道的位置。
3結束語
在工程制圖的學習過程中，學生往往能夠聽懂老師的解題思路，但在自我完成習題的過程中會思路不清，解題困難，無從下手，從而影響學習興趣和學習效率。而換面法的知識點較抽象、難理解，學生在學習過程中存在畏難情緒。本文針對換面法的投影特性及原理，以及學生學習的心理，在反復講解換面法的投影原理及作圖方法后，引出工程中的實際例題，在理論與實際結合的過程中提高學生的學習興趣，從而達到良好的教學效果。
參考文獻：
[1]曾令宜.水利工程制圖[M].北京:高等教育出版社,2011.
[2]殷佩生等.畫法幾何及水利工程制圖[M].北京:高等教育出版社,2015.
作者：朱珠 陳超 單位：塔里木大學水利與建筑工程學院
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