耦合信息熵和Copula函式的複雜性大河水文站網最佳化研究

《耦合信息熵和Copula函式的複雜性大河水文站網最佳化研究》是依託南京大學，由王棟擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：耦合信息熵和Copula函式的複雜性大河水文站網最佳化研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王棟
• 依託單位：南京大學

項目摘要

水文是重要基礎性工作，水文站網是水文的基礎。水文站網最佳化是水文學最為複雜的問題之一。現普遍做法是在平穩假定下建立隨機模型表徵信息轉移。不足之處是實際水文過程非平穩且模型參數較多，特別在樣本序列較短時(我國普遍存在)誤差較大，具備可突破研究空間。以信息熵和Copula函式研究不確定性和多變數分布問題具有不可替代優越性，又特別適於短樣本序列。近年，歐美在這方面取得了可喜成果。國內研究相比少得多。以熵或Copula構建水文站網最佳化模型，由於建模難度大，尚無中國水文站網同類成果發表。國外理論探討因局限性，經申請者試用於黃河，結果很差，更不能直接套用。至於耦合熵和Copula建模，國內外均無成果發表。因此，迫切需要研製上述適合我國複雜性大河的水文站網最佳化新模型。本項目是申請者以往研究的延續和深化，力圖在前人和已有工作基礎上，最終創建3類適於黃河複雜水情的水文站網最佳化新模型，趕超並引領國際先進水平。

結題摘要

規劃合理的水文站網能夠充分反映水文時空變異特徵，更好地揭示水文規律。對水文站網進行最佳化，即在滿足資料精度要求基礎上，探索最優站網布局，使之能收集準確詳盡的水文信息。這對於提高站網效率、節約站網建設成本具有重要意義。本項目基於信息熵理論和 Copula函式，構建了多套水文氣象站網最佳化理論模型與方法，包括基於信息熵的多目標水文站網最佳化模型，基於Copula熵的水文站網最佳化模型，基於克里金和信息熵理論相結合的水文站網最佳化模型，以及考慮徑流預測的多目標雨量站網設計方法，並對基於信息熵的四類水文站網最佳化準則進行套用性評價。利用構建的模型方法評估了黃河流域和長江流域水文氣象站站網合理性，對研究區域水文氣象站網進行了最佳化設計，提出了水文氣象站網最佳化設計方案。與其他模型結果相比，本項目提出的一系列模型和方法既可實現對站網信息的定量分析，又能綜合多個指標進行評價和最佳化，具有合理性和有效性。本項目成果可為水文氣象站網最佳化提供科學參考，進一步推動隨機水文學、水信息學發展。