基于CEEMDAN-PE-LSTM 的混凝土坝变形预测

宋 洋，杨 杰，宋锦焘，程 琳

(1. 西安理工大学 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 710048；2. 西安理工大学 水利水电学院，陕西 西安 710048)

混凝土坝凭借其在设计、施工、运行管理等方面的独特优势，已成为中国坝工建设中的主要坝型之一。然而，随着水利水电事业的快速发展，水库大坝的安全问题也越来越突出。高坝大库开发建设所面临的地形、地质、水文等工程条件越来越复杂，大坝在运行过程中受到各种动态、静态和特殊的循环荷载，使水库大坝建设与运行安全存在更大的不确定性。变形作为反映混凝土坝安全状态的综合变量，可以作为评判结构性能的重要指标。因此，对坝体变形值进行预测可以更好地了解坝体变形规律、预测坝体变形趋势，对混凝土坝的安全稳定运行具有重要意义[1-2]。

在实际工程中，由于大坝运行过程存在不确定性，变形数据序列具有明显的非线性、非平稳特征，且序列中不可避免地存在一定噪声。非线性、非平稳数据主要由多种不同尺度的信息组成，对隐藏信息进行挖掘并降低噪声，对变形数据的准确预测有重要意义[3]。目前常见的信号处理方法有小波变换法[4]、经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）[5]和集合经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition，EEMD）[6]。对于小波变换法，当数据中存在白噪声时，去噪效果不理想。在EMD 分解中容易出现模态混叠现象，导致预测效果不佳[7]。EEMD 分解通过加入白噪声改善了模态混叠现象，但仍存在重构信号噪声残留的问题。Colominas 等……