全球性水资源开发力度和利用程度的加大，使大坝及其他类型水工建筑物的规模、数量扩大成为必然，但随之也带来了大坝频频失事的后果。法国马尔巴塞双曲拱坝、意大利瓦依昂拱坝及我国河南板桥、青海沟后水库等的失事，给国家经济发展和人民生命安全造成了不可估量的损失。根据国内外对大坝安全事故的统计分析，在世界所有坝型中土石坝发生溃坝最多，这与土石坝数量最多有关。土石坝失事的主要原因是洪水漫顶、渗透破坏、管道渗漏，表现为坝体、坝基渗漏、管涌、流土、塌坑等现象。因此，对土石坝进行渗流监测，通过分析渗流监测资料构建恰当模型来了解土石坝的渗流演变规律，并对土石坝异常情况的发生及未来运行性状做出预测意义重大。本论文以山西省汾河水库土石坝渗流特性多模型预警研究为主线，主要研究内容包括：（1）渗流具有周期波动、随机波动、趋势性等特征，结合时间序列模型具有预测精度较高、先进统计性的优势，建立渗流一元非平稳时间序列模型；（2）经验模态分解法（Empirical Mode Decomposition，EMD）具有秉留原数据属性的特点，利用经验模态分解法对土石坝渗流监测数据进行分解，得到周期项与趋势项，结合时间序列分析方法建立基于EMD分解的渗流时间序列混合模型；（3）集合经验模态分解法（EnsembleEmpirical Mode Decomposition，EEMD）具有消除混频、平稳化数据的特点，利用集合经验模态分解法对土石坝渗流监测数据进行分解，建立基于EEMD分解的渗流时间序列混合模型；（4）以山西省汾河水库为工程实例，将以上三种模型应用于汾河水库左坝岸渗流量的预报中，比较各模型的拟合结果与预报精度，为土石坝渗流模型的构建及安全运行提供技术支持。经研究分析，本论文(1)提出了时间序列模型（ARI）、基于EMD分解的渗流时间序列混合模型（EMD-ARI）和基于EEMD分解的渗流时间序列混合模型（EEMD-ARI），并将三种模型应用于对汾河水库左坝岸渗流量的拟合与预报中；（2）采用相对误差（RE）、残差平方和（SSE）、拟合优度（R2）、平均绝对百分比误差（MAPE）四个指标对三种模型进行检验，结果表明EEMD-ARI模型的拟合效果与预报精度最优，EMD-ARI模型次之，ARI模型为三者中最差；（3）结合模型残差图进一步验证了EEMD-ARI模型的拟合效果优于EMD-ARI模型，EMD-ARI模型优于ARI模型的结论；（4）EEMD-ARI模型可用于汾河水库左坝岸渗流量的预报中，可为大坝渗流混合模型的构建及大坝安全运行决策支持系统的开发提供技术支持。本论文结合工程实际的渗流预警模型研究成果对土石坝安全运行状态监控及模型构建具有一定的借鉴意义，具备一定的推广应用价值。