阅读说明：本技术 一种基于Python的水文地球化学舒卡列夫分类方法 (Python-based hydrological geochemical Schacaroff classification method ) 是由 汪子涛 刘启蒙 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明具体公开了一种基于Python的水文地球化学舒卡列夫分类方法,该方法包利用Python语言编写程序,通过导入地下水中七大常规离子(Cl<Sup>-</Sup>、HCO<Sub>3</Sub><Sup>-</Sup>、SO<Sub>4</Sub><Sup>2-</Sup>、K<Sup>+</Sup>、Na<Sup>+</Sup>、Ca<Sup>2+</Sup>、Mg<Sup>2+</Sup>)数据,建立计算水化学类型模型和舒卡列夫分类判别体系,使用PyQt5库建立批量处理窗口和可视化操作界面,对导入的txt或xls格式的水样数据进行筛选、计算与判别,导出其水化学类型和舒卡列夫分类式。导出结果准确可靠,具有一定的创新性,且本发明操作简单,有助于水文地质工作人员和相关专业的学生、老师日常科研与工作。(The invention particularly discloses a Python-based hydrological geochemistry Schslip classification method, which comprises the steps of programming by utilizing Python language and introducing seven conventional ions (Cl) into underground water ‑ 、HCO 3 ‑ 、SO 4 2‑ 、K + 、Na + 、Ca 2+ 、Mg 2+ ) And establishing a water chemistry type calculation model and a Schuckleff classification discrimination system, establishing a batch processing window and a visual operation interface by using a PyQt5 library, screening, calculating and discriminating the imported water sample data in txt or xls format, and deriving the water chemistry type and the Schuckleff classification. The method has the advantages of accurate and reliable derivation result, certain innovation, simple operation and contribution to daily scientific research and work of hydrogeology workers and students and teachers of relevant specialties.)

一种基于Python的水文地球化学舒卡列夫分类方法

技术领域

本发明涉及水文地球化学领域，具体涉及一种基于Python的水文地球化学舒卡列夫分类方法。

背景技术

在水文地球化学领域中，经常需要根据地下水的不同离子种类与含量确定水体的水化学类型，其中最常用的分类方法是舒卡列夫分类。然而在人为对水体进行舒卡列夫分类的过程中，由于计算量大、过程复杂、耗时长等不利因素，导致分类结果出现错误，若水样数据越庞大，则这一问题越明显。因此，本发明针对这种情况，利用Python作为平台，提出一种操作简单，可对水样进行批量处理的舒卡列夫分类方法。

1.本发明的目的

鉴于此，本发明针对人为进行水文地球化学舒卡列夫分类时的不足，提供一种操作简单，可批量计算水样舒卡列夫分类的方法。

2.本发明的技术方案

为实现上述目的，本发明具体涉及一种基于Python的水文地球化学舒卡列夫分类方法，该方法包括：步骤A，收集研究区水样的七大离子数据(具体包括Cl^-、HCO₃ ^-、SO₄ ^2-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)；步骤B，利用Python语言，编写主程序，包括筛选合格的水样(阴阳离子检验率低于5％)、建立水化学类型计算模型和舒卡列夫分类判别体系；步骤C，通过Python中的PyQt5库，建立批量处理窗口与可视化操作界面，最终通过导入数据，直接得到所有水样的水化学类型与舒卡列夫分类式。

发明基于Python的水文地球化学舒卡列夫分类方法，利用Python语言编写程序，分析水样中常规离子含量数据，建立计算水化学类型模型和舒卡列夫分类判别体系，通过PyQt5库建立批量处理窗口和可视化操作界面，对导入的txt或xls格式的水样数据进行筛选、计算与判别，导出其水化学类型和舒卡列夫分类式。导出结果准确可靠，具有一定的创新性，且本发明操作简单，有助于水文地质工作人员和相关专业的学生、老师日常科研与工作。

附图说明

此处用来说明的附图是为了对本发明的进一步解释和说明，为本申请的一部分，但并不能限定本发明。

图1为一种基于Python的水文地球化学舒卡列夫分类方法流程图。

图2为一种基于Python的水文地球化学舒卡列夫分类方法最终操作界面与批量处理窗口示意图。

具体实施方案

以下结合附图及本发明所应用的实例，对本发明进行进一步说明。

图1为本发明基于Python的水文地球化学舒卡列夫分类方法流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤A，收集研究区水样的七大离子数据(具体包括Cl^-、HCO₃ ^-、SO₄ ^2-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)；

步骤B，利用Python语言，编写主程序，包括筛选合格的水样(阴阳离子检验率低于5％)、建立水化学类型计算模型和舒卡列夫分类判别体系；

步骤C，通过Python中的PyQt5库，建立批量处理窗口与可视化操作界面，最终通过导入数据，直接得到所有水样的水化学类型与舒卡列夫分类式。

以下结合具体实例，对上述每一步骤进行解释说明。

步骤A，收集研究区水样的七大离子含量数据(具体包括Cl^-、HCO₃ ^-、SO₄ ^2-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)。

在本发明实例中，结合某煤矿生产实践，收集该矿所在区域若干个不同含水层地下水七大离子含量数据(根据地下水化学惯例，将Na⁺、K⁺视为一种离子，并将分子量设为25)，具体见表1。

表1某矿地下水七大离子含量统计表(单位：mg·L^-1)

步骤B，利用Python语言，编写主程序，包括筛选合格的水样(阴阳离子检验率低于5％)、建立水化学类型计算模型和建立舒卡列夫分类判别体系。

本发明实例中，基于Python语言，建立水化学类型计算模型和舒卡列夫分类判别体系具体过程：

(1)利用字典函数设定各离子的分子量，并将收集的样品质量浓度数据统一折算为物质的量浓度(mmol·L^-1)与毫克当量浓度(meq·L^-1)，计算各自的TDS值(总溶解固体)。通过植入阴阳离子平衡校验式验证采集数据的可靠性，利用条件判断语句进行筛选，设定校验值≤5％为可靠，反之不可靠并自动忽略。

(2)确定变量间的关系式，设置条件门槛，提取当量浓度在自身阴、阳离子中占据25％以上的离子，并对其进行排序，确定水化学类型。利用字典函数建立舒卡列夫对照字典，对水样依次判别其舒卡列夫类型。

步骤C，通过Python中的PyQt5库，建立批量处理窗口与可视化操作界面，最终通过导入数据，直接得到所有水样的水化学类型与舒卡列夫分类式。

在步骤B建立水化学分类与舒卡列夫判别模型后，利用PyQt5库，设置操作界面按钮与文本显示框，进行合理布局，同时建立槽函数与上述模型相互联系。建立可支持xls或txt格式的文件批量处理窗口。

将表1中数据以xls格式导入本发明中，最终结果见表2所示。

表2某矿地下水水化学类型及舒卡列夫分类结果

本发明基于Python的水文地球化学舒卡列夫分类方法，通过编写程序，分析水样中常规离子含量数据，建立计算水化学类型模型和舒卡列夫分类判别体系，利用PyQt5库建立批量处理窗口和可视化操作界面。通过对水样数据进行筛选、计算与判别，导出其水化学类型和舒卡列夫分类式。导出结果准确可靠，具有一定的创新性，且本发明操作简单，有助于水文地质工作人员和相关专业的学生、老师日常科研与工作。以上所述具体实例，对本发明的目的，过程和有益效果进行详细说明，并不用于限定本发明的限定范围，凡在本发明的精神原则之内，所做的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。