基于信息熵理论的黄土高原小流域雨量站网优化

丁文峰; 韩昊宇; 王协康; 郭宜薇; 王一然

doi:10.15961/j.jsuese.202100137

工程科学与技术 ›› 2022, Vol. 54 ›› Issue (02) : 113 -121. DOI: 10.15961/j.jsuese.202100137

基于信息熵理论的黄土高原小流域雨量站网优化

丁文峰, 韩昊宇, 王协康, 郭宜薇, 王一然

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摘要

地面雨量站是降水数据最直接的来源，合理的雨量站点密度与空间布局能准确反映流域面雨量，对于构建流域水文模型至关重要。以黄土高原岔巴沟流域为研究对象，采用2001—2010年流域内11个地面雨量站的日、周、15 d时间尺度降雨量序列，以信息熵理论为基础，基于最大信息最小冗余准则（MIMR），分析11个地面雨量站之间降雨的信息相互关系和信息传递规律，并结合流域多年降雨时空分布特征，对岔巴沟流域雨量站网进行优化。结果表明:岔巴沟流域降雨量在2001—2010年间无明显变化趋势，降雨空间分布呈由西南到东北递减趋势；不同时间尺度降雨序列的联合熵、互信息、冗余信息变化总体相同；总体信息随站点增多趋向稳定，站点之间传递的信息越来越少，冗余信息越来越多；另外，随着时间尺度变大，联合熵稳定越快，冗余信息越多。依据流域雨量站点间信息熵变化规律，对岔巴沟流域雨量站网进行了优化，确定不同时间尺度下的流域最佳雨量站密度和分布，优化后的流域雨量站网能较好的反映流域降雨信息。研究结果可为今后流域雨量站网的优化布局提供理论依据。