边坡地下水渗透压力数据时序分解方法研究Research on Time Series Decomposition Method for Groundwater Seepage Pressure on Slopes
纪伟,陈志坚,赵仲珩
摘要(Abstract):
地下水渗透压力观测数据是典型的具有非线性、非平稳、模糊性特征的时间序列,其统计量是时变的函数,难以通过直接观察的方法确定各类因素对地下水渗透压力的影响程度及周期性变化规律,为此需针对地下水渗透压力监测数据选择适用于非平稳时间序列和良好分解效果的分解方法。借助MATLAB软件,使用了经验模态分解(EMD)、变分模态分解(VMD)以及基于麻雀算法优化的变分模态分解(SSA-VMD)分析连云港某边坡的地下水渗透压力数据。结果表明,通过麻雀搜索算法对VMD参数组合寻优可以极大地保留了各分量的物理意义,分解后的结果可以体现出各分量地下水渗透压力的时频分布特性以及环境因素对各个分量的影响,证明参数优化后的VMD具有更好的工程实践意义。
关键词(KeyWords): 地下水渗透压力;监测;MATLAB软件;经验模态分解;变分模态分解
基金项目(Foundation): 江苏省政策引导类计划(BY2015002-05)
作者(Author): 纪伟,陈志坚,赵仲珩
参考文献(References):
- [1]BOX G E P,JENKINS G M,REINSEL G C,et. al. Time series analysis:forecasting and control,4th Edition[M]. John Wiley and Sons Inc,2008.
- [2]贾俊平,何晓群,金勇.统计学(第4版)[M].北京:中国人民大学出版社,2009.
- [3]李舜酩,郭海东,李殿荣.振动信号处理方法综述[J].仪器仪表学报,2013,34(8):1907-1915.
- [4]张基伟,刘书杰,张松.富水细砂单向冻结超声波时频特性研究[J].岩石力学与工程学报,2020,39(5):1061-1070.
- [5]杨长卫,郭雪岩,刘阳,等.基于振动台试验的含软弱夹层堆积体边坡动力响应规律与失稳破坏现象研究[J].工程科学与技术,2021,53(3):43-52.
- [6]HU A,LI Y,DENG Y,et. al. Vibration of layered saturated ground with a tunnel subjected to an underground moving load[J]. Computers and Geotechnics,2020,119.
- [7]黄斌,张宏兵,王强,等.广义S变换与短时傅里叶变换在地震时频分析中的对比研究[J].中国煤炭地质,2017,29(1):59-63,78.
- [8]庞永利,何滔,赵景龙,等.基于高密度电法的露天矿边坡地下水渗流通道探测技术应用[J].中国煤炭地质,2023,35(6):68-71.
- [9]HUANG N E,LONG S R,WU M L C,et al. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and nonstationary time series analysis[J].Proc RsocLond,1998,454:903-995.
- [10] HUANG N E,STEVER R L. A new view of nonlinear water waves:the HilbertSpectrum.Annual Review of Fluid Mechanics,1999(31):417-457.
- [11]王婷. EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D].黑龙江哈尔滨:哈尔滨工程大学,2010.
- [12]DRAGOMIKETSKIY K,ZOSSO S. Variational mode decomposition[J]. IEEE Transactions on Signal Processing A Publication of the IEEE Signal Processing Society,2014.
- [13]陶帅.基于变分模态分解的语音增强算法的研究[D].黑龙江哈尔滨:哈尔滨理工大学,2021.
- [14]李士松.基于改进VMD的单通道盲源分离滚动轴承复合故障诊断[D].黑龙江哈尔滨:哈尔滨理工大学,2021.
- [15]薛建凯.一种新型的群智能优化技术的研究与应用[D].上海:东华大学,2020.
- [16] XUE J K,SHEN B. A novel swarm intelligence optimiza-tion approach:sparrow search algorithm[J]. Systems Science and Control Engineering,2020,8(1):22-34.
- [17]唐贵基,王晓龙.参数优化变分模态分解方法在滚动轴承早期故障诊断中的应用[J].西安交通大学学报,2015,49(5):73-81.
- [18]张萍,张文海,赵新贺,等.WOA-VMD算法在轴承故障诊断中的应用[J].噪声与振动控制,2021,41(4):86-93,275.