[发明专利]基于环境因子滞后性分析的堆石混凝土坝变形预测方法

说明书

本发明提供了基于环境因子滞后性分析的堆石混凝土坝变形预测方法，包括以下步骤：步骤1：对大坝变形时间序列变形监测值进行偏自相关性分析，确定变形因子滞后时间；步骤2：对变形测值序列进行CEEMDAN分解，得到分解序列，并计算序列样本熵值，将样本熵值较高的噪声序列予以剔除；步骤3：根据不同时间滑移窗口滞后长度生成环境量滞后序列；步骤4：计算变形测值分解序列与环境量滞后序列间的皮尔逊相关性系数，选取与各分解序列相关性最高的环境量滞后序列作为滞后因子；步骤5：根据变形因子、滞后因子构建变形预测输入数据集，应用IPSO‑GRU模型预测堆石混凝土坝变形值。应用本技术方案可有效提高模型的预测精度。

技术领域

本发明涉及大坝变形预测技术领域，特别是一种基于环境因子滞后性分析的堆石混凝土坝变形预测方法。

背景技术

堆石混凝土作为一种新型筑坝材料，具有耐久性好、便于施工、水化热温升平缓等特点，近年来得到广泛应用。目前，全国在建、已建的堆石混凝土坝已超过百座，如何建立有效的安全监测方法将为此类坝型的推广和应用奠定重要基础。

大坝变形预测分析方法是混凝土坝安全监测的核心项目。有研究表明，大坝变形的环境影响因子如水位、温度等，其对大坝变形的影响效应具有显著的滞后性。发明人发现，现有混凝土坝变形预测模型对环境因子滞后性的针对性分析方法特别是定量分析方法缺乏，而堆石混凝土材料作为一种新型筑坝材料对应的研究更为薄弱。因此，针对堆石混凝土坝安全监测需要，如何定量分析环境因子对大坝变形的滞后性影响，并在此基础上构建更为有效的变形预测方法，是目前所要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于环境因子滞后性分析的堆石混凝土坝变形预测方法，实现有效提高模型的预测精度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：基于环境因子滞后性分析的堆石混凝土坝变形预测方法，包括以下步骤：

步骤1：对大坝变形时间序列变形监测值进行偏自相关性分析，根据偏自相关系数落入指定置信区间内并保持稳定的最大间隔时间，确定变形因子滞后时间；

步骤2：对变形测值序列进行CEEMDAN分解，得到分解序列，并计算序列样本熵值，将样本熵值较高的噪声序列予以剔除；

步骤3：根据不同时间滑移窗口滞后长度生成环境量滞后序列；

步骤4：计算变形测值分解序列与环境量滞后序列间的皮尔逊相关性系数，选取与各分解序列相关性最高的环境量滞后序列作为滞后因子；

步骤5：根据变形因子、滞后因子构建变形预测输入数据集，应用IPSO-GRU模型预测堆石混凝土坝变形值。

在一较佳的实施例中，步骤1的指定置信区间由变形序列训练集PACF值序列的指定置信概率得到，变形因子滞后时间由变形测值时间序列偏自相关系数稳定落入指定概率置信区间的最大时间确定；包含以下步骤：

步骤11：根据变形序列计算训练集比例因子split，选取训练集序列：

disp[:]＝DISP[:]*split (1)

步骤12：计算训练集序列偏自相关系数，得到对应训练集偏自相关系数序列值：

PACF_disp[:]＝pacf(disp[:],length(disp[:])) (2)

步骤13：计算根据指定置信概率PV，确定偏自相关系数取值置信区间的范围：

lower_limit＝interval(PV,loc＝PACF_disp[:].mean,