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水力发电学报 ›› 2023, Vol. 42 ›› Issue (11): 78-91.doi: 10.11660/slfdxb.20231108
摘要: 针对现有大坝渗压组合预测研究大多仅基于单一测点进行建模,忽略了大坝渗压多测点测值的时空相关性,且大多采用线性组合策略,存在难以捕捉子模型间的非线性特征等问题,提出一种考虑时空相关性的大坝渗压组合深度学习预测模型。首先,采用K近邻(KNN)优化密度峰值聚类(DPC)算法的局部密度函数,以实现渗压时序时空相关特征的提取与自适应聚类;其次,在采用小波分解(WD)对渗压时序进行多尺度细化的基础上,利用小波神经网络(WNN)捕获渗压时序数据的高频细节特征,并基于双向长短期记忆网络(BiLSTM)建立渗压时序数据的低频趋势特征与时空特征、外界环境影响因子之间的高度非线性映射模型;进一步,基于长短期记忆网络(LSTM)对高、低频特征序列的预测结果进行非线性组合,以捕捉子模型之间的非线性特征。工程案例分析结果表明,相比于未考虑时空相关性的单点预测模型和采用线性组合策略的时空预测模型,所提模型的预测精度分别提高了75.7%和41.4%,验证了所提模型的有效性,为大坝渗流安全监控提供了新思路。
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