MCP Civil Tools 服务器

本项目是一个基于MCP协议的Python服务器，主要是将水土保持技术规范(2023.05.04)通过MCP Server的方式提供给支持MCP的客户端调用，实现以自然语言与大模型对话的方式来查询及计算，提供如曼宁系数查询、土压力系数、排水沟流速、边坡稳定、土壤侵蚀、径流量、挡土墙检核、植被建议、材料参数、坡面保护、渗水设施、IDF曲线等查询及计算功能。另外还提供台湾地区经纬度与UTM/TWD97坐标的转换。适用于LLM工具、Claude Desktop等AI应用整合。

注意! 程序尚未完整，且每个大模型智力不等，输出结果使用者务必再次核实，若有错误，欢迎反馈~

目录结构

plaintext
MCP-civil-tools/
├── src/
│ ├── mcp_server.py # MCP 服务器主程序
│ ├── util.py # 坐标转换与土木工程工具逻辑
│ └── utm_types/
│ └── init.py # 类型定义
├── requirements.txt # 依赖包
├── README.md # 项目说明
└── .gitignore # Git 忽略规则

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安装

1. 建议先建立虚拟环境：
   bash
   python -m venv .venv
   .venv\Scripts\activate # Windows

   或 source .venv/bin/activate # Linux/macOS

2. 安装依赖：
   bash
   pip install -r requirements.txt

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启动方式

1. CLI (stdio) 模式

bash
python src/mcp_server.py

2. HTTP 服务模式（建议用于API测试或HTTP整合）

bash
uvicorn src.mcp_server:app --port 8000

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mcp.json 设置示例

若要让Claude Desktop或其他MCP客户端自动检测并启动本服务器，MCP setting JSON内容如下（请依实际路径调整）：

json
{
"mcpServers": {
"MCP-civil-tools": {
"command": "path/.venv/Scripts/python.exe",
"args": [
"path/src/mcp_server.py"
]
}
}
}

• command 请填入你虚拟环境的python.exe绝对路径。
• args 请填入mcp_server.py的绝对路径。

对于Windows系统，Command args输入格式如下：
C:\TOMO\MCP-civil-tools.venv\Scripts\python.exe C:\TOMO\MCP-civil-tools\src\mcp_server.py

对于MAC系统，Command args输入格式如下：
/Users/tuchengshin/Documents/MCP/MCP-civil-tools/.venv/bin/python3
/Users/tuchengshin/Documents/MCP/MCP-civil-tools/src/mcp_server.py

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参数默认行为说明

• 当用户仅输入纬度、经度而没有输入其他信息时，默认的UTM/TM2 Zone是TM2-121，默认的半球是北半球。
• 当用户仅输入平面坐标X, Y时，默认的UTM Zone是TWD97，半球是北半球。

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主要功能更新

• 所有查表型工具皆支持“支持列表查询”API：

  • 例如：list_supported_materials（常用材料）、list_supported_manning_materials（曼宁系数材料）、list_supported_max_velocity_materials（最大流速材料）、list_supported_regions（地区/IDF/年雨量）、list_supported_soil_types（土壤类型）、list_supported_land_uses（土地利用）、list_supported_practices（水保措施）、list_supported_runoff_land_uses（径流系数土地利用）、list_supported_slope_protection_methods（坡面保护工法）、list_supported_soil_k_types（渗透系数土壤）、list_supported_idf_locations（IDF曲线地点）等。
  • 查询时如果输入错误或查无资料，会自动提示所有可查询的支持项目，提升使用体验。

• 2023/04/23 更新：

  • 修正了list_supported_materials功能，现在可以正确返回所有支持的常用材料设计参数材料名称列表，包括：一般粘土、砂土、砾石、混凝土、花岗岩、石灰岩、页岩、砂岩等。
  • 新增四个USLE因子查询工具：- query_r_factor_tool：查询降雨侵蚀指数 R 值（依据水土保持技术规范第35条）

• query_k_factor_tool：查询土壤侵蚀指数 K 值（依据水土保持技术规范第35条）

• query_c_factor_tool：查询覆盖与管理因子 C 值（依据水土保持技术规范第35条）

• query_p_factor_tool：查询水土保持处理因子 P 值（依据水土保持技术规范第35条）

  • 修正 calc_catchment_runoff 功能，增强参数处理能力，现在可以正确处理自然语言输入，例如“计算一个面积2公顷、降雨强度100mm/hr、径流系数0.6的集水区最大径流量”。
  • 扩充 check_retaining_wall 功能，新增地震情况下的安全系数检核：
    • 依据水土保持技术规范第120条，增加地震时滑动安全系数（≧1.2）和倾倒安全系数（≧1.5）的检核
    • 增加合力作用点位置检核，支持岩盘基础和土层基础两种情况
    • 修正承载力安全系数要求为3.0，符合规范要求
    • 输出报表中明确区分常时情况和地震情况的安全系数

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个别工具使用范例

经纬度转 UTM

• 输入：自然语言描述经纬度，如“将纬度24.125、经度120.641转换为UTM坐标”
• 返回："X,Y" 字符串，数值四舍五入到小数点下4位

范例

输入：请将纬度24.125193616011536、经度120.64098341751337转换为UTM坐标
返回：203650.6040,2670482.4250

UTM 转经纬度

• 输入：X, Y 坐标（可选 zone, datum, south，默认 TWD97 北半球）
• 返回："纬度,经度" 字符串，数值四舍五入到小数点下15位

范例

输入：请将 UTM 坐标 X=203650.604、Y=2670482.425 转换为经纬度
返回：24.125193616011536,120.64098341751337

曼宁系数查询

• 输入：材料名称（如“混凝土”、“纯细砂”、“全面密草生”等）
• 返回：该材料的曼宁系数 n 及最大容许流速范围

范例

输入：全面密草生的曼宁系数是多少？
返回：全面密草生 的曼宁系数 n = 0.040，最大容许流速范围：1.5~2.5 m/s
依据：水土保持技术规范第18条及附件曼宁系数表

输入：请查询混凝土的曼宁系数
返回：混凝土 的曼宁系数 n = 0.013，最大容许流速范围：3.0~6.0 m/s
依据：水土保持技术规范第18条及附件曼宁系数表

主动土压力系数计算

• 输入：内摩擦角等信息
• 返回：主动土压力系数 Ka、计算公式、依据等

范例

输入：内摩擦角30度的主动土压力系数Ka是多少？
返回：主动土压力系数 Ka = 0.3333
依据：水土保持技术规范第117条及附件土压力计算公式
说明：主动土压力系数用于计算挡土结构所承受的水平推力，是挡土墙设计的重要参数。

被动土压力系数计算

• 输入：内摩擦角等信息
• 返回：被动土压力系数 Kp、计算公式、依据等

范例

输入：内摩擦角30度的被动土压力系数Kp是多少？
返回：被动土压力系数 Kp = 3.0
依据：水土保持技术规范第117条及附件土压力计算公式
说明：被动土压力系数用于计算挡土结构的抵抗力，是挡土墙稳定分析的重要参数。

排水断面流速/流深/流量计算（多断面支持）

• 输入：断面形式、流量、坡度、曼宁系数、渠道材质、尺寸等信息
• 返回：流速、流深、断面积、水力半径等计算结果，以及完整报告书

计算逻辑与警告说明（2024/06修正版）

• 若输入流量超过该断面满流时的最大流量，系统会直接返回错误消息，提示“所需流量已超过满流最大流量，请加大尺寸或坡度”。
• 只要流量未超过满流，计算会自动求得一个合理的流深（小于沟高），不会误报满流。- 溢流警告仅在流深极接近高度且流量极接近满流时才会出现。
• 计算精度与收敛条件已优化，避免在工程常用情境下出现误判。

最大/最小容许流速规则

• 最大容许流速：
  • 仅检查最大值（如混凝土6.1m/s、钢筋混凝土12.0m/s、粗砂及细砂0.61m/s等），超过时系统将警告并建议设置消能设施。
  • 表格中无“钢筋混凝土”的最大容许流速，系统已新增最大值12.0m/s。
• 最小容许流速：
  • 仅混凝土与钢筋混凝土排水设施明确规定最小容许流速为0.8 m/s，低于时系统将警告可能导致泥沙淤积。
  • 其余材质未见明确规定，系统不检查最小值。
• 检查建议：设计排水的流速超过其最大容许流速者，应于适当位置设置消能设施。

出水高（流深）规范检查（第86条）

• 矩形、梯形排水沟的出水高（流深）应符合：
  • 不得小于设计水深的25%
  • 最小值为20公分
  • L型、抛物线型排水沟不在此限
• 若计算流深低于上述标准，系统将在返回结果与报告书中给予明确警告，请调整设计参数。

示例

输入：计算宽50公分，高70cm的钢筋混凝土矩形沟，流量1cms，坡度5%，流速和流深? 返回完整报告，含计算过程及计算式。
返回：
流速: 7.20 m/s，流深: 0.250 m。警告：计算流速 v = 7.2000 m/s 已超过『钢筋混凝土』最大容许流速 12.0 m/s，应于适当位置设置消能设施。

输入：计算宽50公分，高70cm的混凝土矩形沟，流量0.2cms，坡度0.5%，流速和流深?
返回：
流速: 0.65 m/s，流深: 0.120 m。警告：计算流速 v = 0.6500 m/s 低于『混凝土』最小容许流速 0.8 m/s，可能导致泥沙淤积。

【排水断面流速/流深/流量计算报告】
断面形式：矩形
矩形底宽 b=50.0cm, 高度 h=70.0cm
流量 Q = 1.000 cms
坡度 S = 5.000%
曼宁系数 n = 0.013
渠道材质：钢筋混凝土

【计算公式】
Q = A × V, V = (1/n) × R^(2/3) × S^(1/2)
【计算步骤】
A = b×y, P = b+2y, R = A/P, V = (1/n)R^(2/3)S^(1/2), Q = A×V

【计算结果】
流速 V = 2.340 m/s
流深 y = 0.210 m
断面积 A = 0.1050 m²
水力半径 R = 0.0700 m
周长 P = 1.0000 m

计算结果符合安全流速规范。
【检查警告】计算流深 y = 0.210 m 不符第86条规范，应≧max(0.2m, 设计水深25%)=0.250 m。请调整设计。

边坡稳定安全系数计算

• 输入：坡度、单位重、摩擦角、凝聚力、地下水位、方法等信息
• 返回：安全系数、方法、是否合格、说明

示例

输入：请计算坡度30度、土壤单位重18kN/m³、摩擦角30度、凝聚力10kPa的边坡稳定安全系数
返回：安全系数 = 1.50，方法：简化法，合格：True
依据：水土保持技术规范第31条及附件安全系数表
说明：边坡稳定安全系数应大于1.5，本案例符合规范要求。

土壤侵蚀模数/流失量计算

• 输入：坡长、坡度、降雨、土壤类型、土地利用、水保措施等信息
• 返回：侵蚀模数、流失量、方法、说明

示例

输入：计算坡长100公尺、坡度10%、年降雨量1200mm、砂土、草地、等高耕作的土壤流失量
返回：土壤侵蚀模数/流失量 = 42.75 公吨/公顷/年
依据：水土保持技术规范第35条及附件USLE公式、参数表
说明：USLE公式为国际通用土壤流失量推估方法，台湾水保规范明定可用于坡地土壤侵蚀评估。

集水区最大径流量计算

• 输入：集水区面积、降雨强度、径流系数等信息
• 返回：最大径流量、方法、说明

示例

输入：计算一个面积2公顷、降雨强度100mm/hr、径流系数0.6的集水区最大径流量
返回：最大径流量 Q = 0.33 cms，方法：Rational
依据：水土保持技术规范第16、17、18条及附件降雨强度、径流系数表
说明：集水区面积小于1000公顷时，无实测资料可采用Rational公式计算洪峰流量。### 护岸/挡土墙稳定检核

• 输入：墙高、厚度（矩形断面）或顶宽/底宽（梯形断面）、单位重、摩擦角、凝聚力、背填坡度、地下水位、地震系数、基础类型等信息
• 返回：常时与地震情况下的滑动、倾倒安全系数、合力作用点位置、是否合格、说明

范例（矩形断面）

输入：检核一座高2公尺、厚1公尺的挡土墙，土壤单位重18kN/m³、摩擦角30度、凝聚力10kPa、背填坡度10度，地震系数0.15，土层基础
返回：
【常时情况】
滑动SF=1.65（≧1.5 合格），倾倒SF=2.30（≧2.0 合格），承载SF=3.10（≧3.0 合格），合力作用点位置合格
【地震情况】
滑动SF=1.25（≧1.2 合格），倾倒SF=1.60（≧1.5 合格），合力作用点位置合格
依据：水土保持技术规范第117、118、120、164条及附件最小安全系数表
说明：挡土墙设计须同时检核常时与地震情况下的滑动、倾倒安全系数及合力作用点位置，并符合规范建议标准。

范例（梯形断面）

输入：检核一座高2公尺、顶宽0.5公尺、底宽1公尺的梯形挡土墙，土壤单位重18kN/m³、摩擦角30度、凝聚力10kPa，地震系数0.15，土层基础
返回：
【墙体几何与重量】
梯形断面：高度 = 2.00 m，顶宽 = 0.50 m，底宽 = 1.00 m，墙体单位重 = 24.00 kN/m³
墙体重量 W = 24.00 × (1.00 + 0.50) × 2.00 / 2 = 36.00 kN/m
重心位置 x_g = 0.56 m

【常时情况】
滑动SF=1.78（≧1.5 合格），倾倒SF=2.45（≧2.0 合格），承载SF=3.25（≧3.0 合格），合力作用点位置合格
【地震情况】
滑动SF=1.32（≧1.2 合格），倾倒SF=1.75（≧1.5 合格），合力作用点位置合格
依据：水土保持技术规范第117、118、120、164条及附件最小安全系数表
说明：挡土墙设计须同时检核常时与地震情况下的滑动、倾倒安全系数及合力作用点位置，并符合规范建议标准。

植生护坡设计建议

• 输入：坡度、土壤类型、气候等信息
• 返回：建议工法、草种、覆盖率、说明

范例

输入：请针对坡度30度、壤土、亚热带气候的边坡提供植生护坡设计建议
返回：建议工法：喷播草皮+格框或土工网，分区分期施工
草种：百慕达草、狗牙根、地毯草等耐旱耐冲蚀草种
覆盖率：90.0%
依据：水土保持技术规范第8、167、172条及附件坡度分级、样区面积、覆盖率等规定

常用材料设计参数查询

• 输入：材料名称
• 返回：单位重、凝聚力、摩擦角、强度、说明

范例

输入：请提供一般黏土的设计参数
返回：材料：一般黏土，单位重：18.0kN/m³，凝聚力：20.0kPa，摩擦角：25.0°，强度：200.0kPa
依据：常用土壤工程手册

坡面保护工法建议

• 输入：坡度、土壤类型、降雨量等信息
• 返回：建议工法、说明

范例

输入：坡度30%、砂土、年降雨量1200mm的坡面，建议采用什么保护工法？
返回：建议工法：喷播草皮+格框或土工网
说明：坡度较大时应加强排水设施与坡面稳定措施
依据：水土保持技术规范第8、167、172条及附件坡度分级表

渗水设施设计

• 输入：设施型式、土壤渗透系数、集水面积、降雨量等信息
• 返回：设计流量、建议尺寸、说明

范例

输入：请设计一个渗水井，土壤渗透系数k=0.001cm/s，集水面积100平方米，年降雨量1200mm
返回：设施型式：渗水井，设计流量：0.033cms，建议尺寸：直径1.2m，深度1.8m
依据：水土保持技术规范第94条及附件渗透设施设计准则
说明：渗水井设计需考虑土壤渗透性、集水面积及当地降雨特性，并定期维护以确保功能。### IDF曲线查询

• 输入：地点、重现期、历时等信息
• 返回：降雨强度、说明

示例

输入：请查询台中市10年重现期、60分钟历时的降雨强度
返回：地点：台中市，重现期：10年，历时：60分钟，强度：78.5 mm/hr
依据：水土保持技术规范第15条及附件IDF曲线公式
说明：IDF曲线反映不同重现期与历时下的降雨强度，用于水文分析与水利设施设计。

查询支持列表

• 你可以直接查询有哪些可用的材料、地区、工法等：

查询：有哪些常用材料？
返回：['一般黏土', '砂土', '砾石', '混凝土', ...]

查询：可以查询哪些水沟铺面的曼宁系数？
返回：['纯细砂', '混凝土', '全面密草生', ...]

查询：有哪些坡面保护工法？
返回：['草皮或直接播种', '喷播草皮+格框/土工网', ...]

查询：有哪些IDF地点？
返回：['台北市', '新北市', '台中市']

查询失败时自动提示

• 若查询时输入错误，会自动返回所有支持查询的项目：

输入：查询不存在的材料名称
返回：查无此材料，支持查询的材料有：一般黏土, 砂土, 砾石, 混凝土, ...

土石笼挡土墙稳定性分析

此功能用于分析土石笼挡土墙的稳定性，包括主动和被动土压力计算。

使用方法

python
result = check_gabion_stability(
height=3.0, # 土石笼高度 (m)
width=2.0, # 土石笼宽度 (m)
wall_weight=100, # 挡土墙总重 (kN/m)
phi=30, # 土壤内摩擦角 (°)
delta=20, # 墙背摩擦角 (°)，默认 0
theta=0, # 墙背倾斜角 (°)，默认 0
i=0, # 地表倾斜角 (°)，默认 0
gamma=18, # 土壤饱和单位重 (kN/m³)，默认 18
friction_coef=0.5, # 摩擦系数，默认 0.5
pressure_mode="active" # 土压力模式 ("active" 或 "passive")，默认 "active"
)

返回结果

函数返回一个字典，包含以下内容：

• success: 布尔值，表示计算是否成功
• data: 计算结果数据，包含：
  • earth_pressure_coef: 土压力系数
  • total_pressure: 总土压力 (kN/m)
  • vertical_force: 垂直力分量 (kN/m)
  • horizontal_force: 水平力分量 (kN/m)
  • restoring_moment: 抗倾覆力矩 (kN·m/m)
  • overturning_moment: 倾覆力矩 (kN·m/m)
  • overturning_safety_factor: 抗倾覆安全系数
  • sliding_safety_factor: 抗滑动安全系数
• message: 计算结果摘要
• report: 完整的计算报告书（Markdown 格式）

计算报告书内容

报告书包含以下章节：

1. 输入参数
2. 计算公式
3. 计算结果
4. 稳定评估

U型沟钢筋量计算

• 输入：
  • height: 沟高 (m)
  • wall_slope: 沟壁倾角 (m)
  • soil_slope: 土方倾角 (°)
  • soil_angle: 安息角 (°)
  • effective_depth: 有效厚度 (m)
  • soil_weight: 土重 (kN/m³)，默认 18.0
• 返回：dict，含计算结果与报告书

示例

输入：混凝土沟，height=1.5, wall_slope=0.5, soil_slope=15, soil_angle=30, effective_depth=0.2，计算水沟所需的钢筋量，建议的配筋?
返回：
{
"success": true,
"data": {
"earth_pressure_coef": 0.3333,
"earth_pressure": 6.750,
"moment": 3.375,
"rebar_area": 13.780
},
"message": "土压力系数 Ka = 0.3333, 土压力 P = 6.750 kN/m, 弯矩 M = 3.375 kN·m/m, 钢筋量 As = 13.780 cm²/m",
"report": "【U型沟钢筋量计算报告】\n\n输入参数：\n- 沟高 H = 1.500 m\n- 沟壁倾角 m = 0.500\n- 土方倾角 i = 15.00°\n- 安息角 ψ = 30.00°\n- 有效厚度 d = 0.200 m\n- 土重 γ = 18.0 kN/m³\n\n计算公式：\n1. 土压力系数 Ka = cos²(ψ+m) / [cos²m·(1+√Q)²]\n 其中 Q = [sinψ·sin(ψ-i)] / [cos(m+i)·cosm]\n2. 土压力 P = γ·H²·Ka / (2·cosm)\n3. 弯矩 M = γ·H³·Ka / (6·cosm)\n4. 钢筋量 As = M / (fs·d) × 10⁶ / 1000\n\n计算结果：\n- 土压力系数 Ka = 0.3333\n- 土压力 P = 6.750 kN/m\n- 弯矩 M = 3.375 kN·m/m\n- 钢筋量 As = 13.780 cm²/m"
}## 钢筋查询功能
本工具提供以下钢筋资料查询功能：

1. 列出所有可用的钢筋编号
   python
   list_rebar_numbers()

2. 查询特定钢筋编号的规格资料
   python
   get_rebar_specs(rebar_number="#3")

3. 计算钢筋重量
   python
   calculate_rebar_weight(rebar_number="#3", length=10.0)

可用的钢筋编号包括：#3、#4、#5、#6、#7、#8、#9、#10、#11，每个编号对应的规格资料包括：

• 直径（mm）
• 截面积（cm²）
• 单位重量（kg/m）
• 周长（mm）

钢筋规格查询

输入「钢筋规格 #3」或「钢筋资料 #3」可查询特定钢筋的详细资料，包括：

• 钢筋编号
• 直径 (mm)
• 截面积 (cm²)
• 单位重量 (kg/m)
• 周长 (mm)

钢筋重量计算

输入「钢筋重量 长度 6 #3」可计算指定长度的钢筋重量，例如：

• 长度：6m
• 钢筋：#3
• 重量：2.04 kg

钢筋截面积查询

输入「钢筋截面积 #3」可查询特定钢筋的截面积，例如：

• #3 钢筋截面积：0.71 cm²

所有钢筋列表

输入「所有钢筋」可列出所有可用的钢筋编号，包括：

• #3 至 #11 钢筋
• 各钢筋的基本规格

U 型沟配筋建议

输入「U型沟配筋 面积 10cm2」可查询建议的配筋方式，系统会：

1. 根据输入的钢筋断面积 (cm²/m)
2. 自动计算并建议主筋与副筋的配筋方式
3. 间距会取整到最接近的 5cm
4. 提供完整的配筋建议报告

径流系数查询

径流系数查询工具可依据水土保持技术规范第18条，查询不同土地利用类型或集水区状况的径流系数C值。

示例

python
输入：请查询农业区的径流系数
回传：径流系数 C = 0.53
来源：农业区径流系数范围：0.45~0.60，采用平均值0.53
依据：水土保持技术规范第18条及附件径流系数表
说明：径流系数C值反映集水区地表特性对降雨径流之影响，开发中状态C值以1.0计算。

输入：开发中的平坦耕地径流系数是多少？
回传：径流系数 C = 0.85
来源：开发中状态，平坦耕地
依据：水土保持技术规范第18条及附件径流系数表
说明：径流系数C值反映集水区地表特性对降雨径流之影响，开发中状态C值较高。

查询结果包含：

• 径流系数值
• 来源说明
• 规范依据
• 土地利用类型
• 开发状态
• 数值范围（如适用）

USLE 因子查询工具

USLE 因子查询工具可依据水土保持技术规范第35条，查询土壤流失量计算所需的各项因子值。

降雨侵蚀指数 R 值查询

python
输入：请查询台北市的降雨侵蚀指数R值
回传：地区 台北市 的降雨侵蚀指数 R = 350，单位：百万焦耳·毫米/公顷·小时·年

输入：年平均降雨量2000mm的降雨侵蚀指数R值是多少？
回传：年平均降雨量 2000 mm 推估的降雨侵蚀指数 R = 600，单位：百万焦耳·毫米/公顷·小时·年

土壤侵蚀指数 K 值查询

python
输入：砂土的侵蚀指数K值是多少？
回传：土壤类型 砂土 的侵蚀指数 K = 0.30，单位：公吨·公顷·年/公顷·百万焦耳·毫米

输入：请查询黏土的K值
回传：土壤类型 黏土 的侵蚀指数 K = 0.20，单位：公吨·公顷·年/公顷·百万焦耳·毫米

覆盖与管理因子 C 值查询

python
输入：草地的覆盖与管理因子C值是多少？
回传：土地利用类型 草地 的覆盖与管理因子 C = 0.05，单位：无因次

输入：请查询农地的C值
回传：土地利用类型 农地 的覆盖与管理因子 C = 0.30，单位：无因次

水土保持处理因子 P 值查询

python
输入：等高耕作的水土保持处理因子P值是多少？
回传：水土保持措施 等高耕作 的处理因子 P = 0.50，单位：无因次

输入：请查询梯田的P值
回传：水土保持措施 梯田 的处理因子 P = 0.20，单位：无因次查询结果包含：

• 因子值
• 单位
• 来源说明
• 规范依据

使用示例（功能导向，使用自然语言对话，让大模型自动调用相关工具来求解）

• 有一个集水区面积约5公顷，平坦耕地，位于新北市，重现期50年，降雨延时60分钟，调用工具获取该地区的降雨强度值，计算该集水区的最大径流量？
• 有一个集水区面积约5公顷，平坦耕地，位于新北市，降雨延时60分钟，调用工具获取该地区的降雨强度值，请分别计算重现期25年、50年该集水区的最大径流量？并输出完整的计算式报告。
• 根据25年的径流量，设计一条宽50厘米，深70厘米的混凝土沟，设计坡度允许范围？
• 根据这个径流量，设计一条宽50厘米，沟深60厘米的混凝土沟，坡度2.5%，检查该设计是否可行，并出具一份完整的检查报告。
• 水沟编号,B(厘米),H(厘米),坡度(%),流量(CMS),水沟铺面形式
  1-1,40,60,1.5,0.25,钢筋混凝土矩形沟
  1-2,40,70,1.5,0.30,钢筋混凝土矩形沟
  检查上述水沟设计，并以Markdown表格形式输出结果。
• 有一个破碎岩盘的坡面，角度约60度，位于热带多雨地区，请提出坡面保护建议。
• 无基础的混凝土重力式挡土墙，全高2.3米，墙顶宽50厘米，墙底宽100厘米，土壤单位重18千牛/立方米，摩擦角30度，凝聚力10千帕，地下水位在墙顶以下2米，地震系数0.15，土层基础，请调用MCP工具，检查其常时与地震情况下的稳定性，并输出完整计算报告。
• 混凝土沟，height=1.5, wall_slope=0.5, soil_slope=15, soil_angle=30, effective_depth=0.2，调用工具，计算水沟所需的钢筋量及建议配筋？
• 台中的“年平均土壤流失量”如何估算？需要提供哪些参数？
• 请计算一条直径60厘米的混凝土圆形管渠，流量0.5立方厘米/秒，坡度1.2%，曼宁系数0.013的流速和流深。
• 计算宽30厘米，高50厘米的钢筋混凝土矩形沟，流量0.5立方厘米/秒，坡度1.2%，流速和流深？
• 计算宽50厘米，高70厘米的钢筋混凝土矩形沟，流量1立方厘米/秒，坡度5%，流速和流深？输出完整报告，含计算过程及计算式。
• 计算底宽50厘米，顶宽100厘米，高70厘米的“平常砂土梯形沟”，流量0.2立方厘米/秒，坡度0.7%，流速和流深？输出完整报告，含计算过程及计算式。
• 有一个集水区面积约5公顷，平坦耕地，位于新北市，重现期50年，降雨延时60分钟，调用工具获取该地区的降雨强度值，计算该集水区的最大径流量？
• 根据这个径流量，设计一条宽50厘米，沟深60厘米的混凝土沟，坡度2.5%，检查该设计是否可行，并出具一份完整的检查报告书（含集水区最大径流量）。
• 使用 Gemini 2.5 Pro 的输出结果如下: 调用工具：query_idf_curve(降雨强度-历时-频率（IDF）曲线查询)、query_runoff_coeff(径流系数C值查询工具)、calc_catchment_runoff(集水区最大径流量计算)、get_manning_n(常见材料的曼宁系数查询)、calc_channel_section_flow(排水断面流速/流深/流量计算)

混凝土沟设计检查报告书

1. 设计目标

本报告旨在检查所设计的混凝土沟断面是否能安全容纳上游集水区在特定重现期下产生的最大径流量。

2. 集水区最大径流量计算摘要

• 集水区条件:
  • 面积 (A): 5.0 公顷 (ha)
  • 土地利用: 平坦耕地
  • 地点: 新北市
• 设计条件:
  • 重现期 (T): 50 年
  • 降雨延时 (D): 60 分钟
• 计算参数:
  • 降雨强度 (I): 140.0 mm/hr (依据新北市50年60分钟IDF曲线)
  • 径流系数 (C): 0.53 (平坦耕地，取规范平均值)
• 计算公式 (合理化公式): Q = (C × I × A) / 360
• 计算结果 (设计流量 Q_design):
  • Q_design = (0.53 × 140.0 × 5.0) / 360 ≈ 1.03 立方米/秒

3. 混凝土沟设计参数

• 断面形式: 矩形
• 渠道材质: 混凝土
• 曼宁糙度系数 (n): 0.012* 沟渠宽度 (b): 50 cm (0.5 m)
• 沟渠深度 (H): 60 cm (0.6 m)
• 渠道坡度 (S): 2.5 % (0.025 m/m)

4. 水理计算与检核

使用曼宁公式，针对设计流量 (Q = 1.03 立方米/秒) 及上述沟渠参数进行水理计算：

• 计算公式:

  • Q = A × V
  • V = (1/n) × R^(2/3) × S^(1/2)
  • A = b × y
  • P = b + 2y
  • R = A / P

• 计算结果:

  • 实际流速 (V): 4.014 m/s
  • 实际水深 (y): 0.513 m (51.3 cm)

• 检核项目:

  • 通水能力 (Capacity Check):
    • 计算水深 (y) = 51.3 cm
    • 设计沟深 (H) = 60.0 cm
    • 出水高 (Freeboard) = H - y = 60.0 - 51.3 = 8.7 cm
    • 评估: 沟渠断面可容纳设计流量，尚有 8.7 cm 的出水高。一般工程设计建议保留约10-20%沟深或至少10-15cm的出水高作为安全余裕，此处出水高略显不足，建议可以考虑加大沟深以增加安全系数。
  • 流速检核 (Velocity Check):
    • 计算流速 (V) = 4.014 m/s
    • 混凝土容许流速范围 (V_allowable): 4.57 ~ 6.1 m/s (依据水保技术规范常见值)
    • 评估: 计算流速 4.014 m/s 低于混凝土的容许流速下限 (4.57 m/s)，表示此流速对混凝土渠道本身是安全的，不会造成渠道冲刷。

5. 结论与建议

1. 通水能力: 设计的混凝土沟断面 (宽50cm, 深60cm) 可以容纳 1.03 立方米/秒的设计流量。
2. 流速: 计算流速 4.014 m/s 在混凝土的安全容许范围内。
3. 出水高: 计算所得的出水高为 8.7 cm，相对偏低。
4. 建议: 虽然此断面在计算上可通过设计流量，但考虑到实际施工误差、泥砂淤积、或未来流量增加的可能性，建议将沟渠深度适度加大 (例如增加至 70 cm 或以上)，以提供更充足的出水高，增加整体设计的安全性与韧性。

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授权

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