并行计算在地下水溶质运移数值模拟的应用研究
地下水溶质运移数值模拟是再现和预测地下水污染运移特征的重要手段。当前,随着无线监测网络、遥感观测等技术的快速发展,地下水溶质运移数值模拟正向着大空间尺度、长时间序列、精细化网格剖分趋势发展。
利用并行计算技术来解决由此产生的存储开销大、计算时间长等瓶颈问题是一个前瞻性的科学命题。本研究主要围绕着地下水溶质运移数值模拟的并行计算展开,从溶质运移的并行算法及其实现、水流-溶质并行耦合以及实际应用验证方面开展研究。
取得的成果主要包括如下几个方面:(1)基于区域分解方法提出了适用于溶质运移数值模拟的并行算法,该算法可保证求解精度及收敛速度不随分解区域的增多而降低。基于该算法、JASMIN框架网格片为核心的数据结构以及影像区通信机制实现了MT3DMS程序的并行重构(JMT3D)。
典型算例测试结果表明,JMT3D与MT3DMS计算精度相同,可实现千万级别规模网格计算,在46进程下平均内存占用减少96%。(2)通过优化现有MODFLOW-MT3DMS中水流-溶质耦合计算流程,建立了不同空间尺度的映射关系。
实现了地下水流模拟程序JOGFLOW与溶质运移 ...