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针对大坝变形预测中非平稳非线性的数据处理问题，为克服多元线性回归模型（MLR）在处理非线性数据方面的不足，将小波神经网络模型（WNN）引入到多元线性回归模型里面，提出一种基于多元线性回归和小波神经网络的大坝变形预测模型（MLR-WNN）。首先，针对温度、水位、时效因子和大坝变形实测值，建立多元线性回归模型，再对其产生的误差建立小波神经网络模型进行修正，最后得到大坝变形预测值。经算例验证并与多元回归模型和WNN模型对比分析，结果表明，该算法预测精度较高，在大坝变形波动剧烈的时段也能保证较好的预测效果。