水工設計計算書編寫方法探討

【摘要】編寫水工計算書的方法眾多，選擇一種先進合理的方法可以讓工作變得可靠而有效率。本文通過對常見的幾種計算書編寫方法進行比較，分析了各種方法的優劣，最后推薦了水工設計計算書編寫方法。

【關鍵詞】MathCAD；計算書編寫方法；水工設計；水利水電

計算書作為水工設計中不可或缺的一部分，傳統計算書一般為手寫。但隨著計算機科學技術的發展和普及，利用計算機編寫計算書是大勢所趨。通常，我們利用計算機編寫水工設計計算書可以采用Word，Excel，MathCAD、Matlab+Word等軟件編寫水工設計計算書。

1、利用Word編寫計算書

Word編寫計算書實際上就是將手寫的計算書變為電子版的形式，主要的數值計算還是要利用計算器進行或者只能手算。

Word編寫的計算書版面可以做得比較精美，能將計算的原理反映清楚，可以校核。但是，這種計算書編寫方法效率低下，必須要一步一步進行手算，校核人員也得一步一步復核計算，耗費大量時間和精力。一旦設計參數發生改變，又得重新一步一步進行手算，設計計算過程比較痛苦，效率低下。

但Word編寫計算書卻在一些設計院里都是主要辦法，主要原因是這種辦法編寫方法簡單，易掌握，雖然麻煩，但還是能夠滿足設計工作要求。

2、利用Excel編寫計算書

由于Word不能自動計算數值，于是很多人選擇Excel編寫計算書以彌補word編寫計算書不能自動計算的缺陷，但是Excel排版麻煩，造成一般人編寫的計算書過于凌亂，無法看出其計算過程，難以反復利用，不能有效校核。

當然，認真耐心一點，Excel編寫的計算書也可以有比較精美的版面。其實現方法可采用三段結構：第一步列出計算參數，并將參數輸入部分單元格填充成其它顏色，防止誤輸入，以利反復計算利用；第二步列出公式，這一步主要是反映計算過程，供校核者參考；第三步引用第一步的計算參數列表計算，并將結果在表中反映出來，供接下來的計算引用。這種方法編寫的Excel計算書可以較清晰地反映計算過程，當參數發生改變時，只需要修改輸入參數即可，計算書能夠反復利用，也能基本滿足校核的要求。

3、利用Mathcad編寫計算書

Mathcad是美國PTC公司旗下的一款工程計算軟件，它允許工程師利用詳盡的應用數學函數和動態、可感知單位的計算來同時設計和記錄工程計算。

Mathcad采用一種交互式數值計算系統，當輸入一個數學公式、方程組、矩陣等，計算機將直接給出計算結果，而無須去考慮中間計算過程，這種特性就使其編寫的計算書可以完全按照手寫計算書的書寫方式和邏輯進行編寫，但是不需要去進行計算，公式列完自動得到結果，不需要像Excel那樣列表計算，校核時只要關心公式和計算方法即可。

4、利用Matlab+Word編寫計算書

Word不能自動計算是用其編寫計算書的最大障礙，而Matlab在數學類科技應用軟件中在數值計算方面首屈一指，將Matlab嵌入到Word里，實現其自動計算的功能，堪稱完美的結合，實現了不輸于Mathcad的功能，而且更靈活，但是由于Matlab的專業性，掌握起來略難。

具體實現方法：

（1）在Matlab命令行下，輸入notebook -setup，然后按照提示安裝相應word版本即可；

（2）在matlab命令行下輸入notebook啟動notebook進入Word界面；

（3）采用文本格式輸入命令，在命令結束時不要按回車和空格鍵；

（4）點擊右鍵選中Define Input Cell選項，用來定義輸入細胞；

（5）點擊右鍵選中Evaluate Cell選項或者Ctrl+Enter來執行計算。

其中輸入細胞都顯示為黑方括號包括的綠色字符，輸出細胞都是黑方括號包括的藍色字符，如果出現錯誤黑方括號包括的紅色字符，其它文本都默認為黑色字符。

5、比較分析及結論

我們從以下五個方面對上面四種計算書編寫方法進行評價：

（1）計算書的版面是否精美，版面美觀的計算書更容易易檢查，邏輯必然也會更為清晰，不宜忽視，以下簡稱“版面精美”；

（2）是否能夠自動進行數值計算，這是采用計算機技術編寫計算書最直接的目的之一，提高工作效率的最基本手段，以下簡稱“自動計算”；

（3）計算結果是否正確，編寫的計算書是否容易出錯，大家都會追求不易出錯的計算書編寫方法，計算結果可靠是編寫計算書最重要的目標，以下簡稱“結果可靠”；

（4）不管是什么樣的計算書，按照工作程序都應該進行校核，也是對設計工作負責任的必要態度，校核是否方便也會影響工作效率和計算結果的可靠程度，以下簡稱“校核方便”；

（5）不管什么樣的計算書編寫方法，我們都希望越容易掌握越好，這也是要考核的目標之一，以下簡稱“掌握容易”。

一般來說編寫計算書時，“結果可靠”和“自動計算”同樣重要，“自動計算”相對于“校核方便”重要，“校核方便”相對于“版面精美”重要，“版面精美”與“掌握容易”同樣重要。采用0-4評分法計算各指標權重：

由上可知，采用MATHCAD編寫計算書是最優的水工計算書編寫方法，推薦廣大同仁編寫設計計算書時采用此方法。另外，MATLAB+WORD也能很好的滿足水工計算書的編寫要求，也可以作為推薦方法。

參考文獻：

[1]張培忠，MathCAD學步隨筆[M].北京：中國水利水電出版社，2013：1-2.

[2] 張采芳，余愿，魯艷旻，MATLAB編程及仿真應用[M].武漢：華中科技大學出版社，2014：247-253.