[发明专利]一种地下水溶质运移数值模拟并行加速方法

说明书

本发明公开了一种地下水溶质运移数值模拟并行加速方法，该地下水溶质运移数值模拟并行加速方法包括：根据获取的每一网格片上的系数矩阵A和右端项RHS构建方程组，并调用并行解法器库并行求解每一网格片的地下水流场数据；统计求解每一网格片的地下水流场数据的次数；判断次数是否满足运移步，当次数满足运移步时，耦合每一网格片的地下水流场与地下溶质运移数据，计算与地下水流场数据对应的地下水溶质运移参数。

技术领域

本发明涉及地下水动力学技术领域，具体涉及一种地下水溶质运移数值模拟并行加速方法。

背景技术

地下水污染问题日益突出，地下水溶质运移数值模拟是刻画地下水污染物运移、修复治理的重要手段。例如，在地下水污染物溯源、运移路径及范围预测中均需要地下水溶质运移数值模拟技术的支持。在地下水溶质运移数值模拟程序中，由Zheng等开发的三维多组分溶质运移数值模拟模块(MT3DMS)在国内外应用较广，已作为众多地下水数值模拟商业软件中溶质运移模块的核心。但是，早期的地下水溶质运移数值模拟模块(MT3DMS)仅能够串行运行，在处理大规模、高精度的溶质运移数值模拟时，计算内存占用过大、耗时过长，有的甚至无法运行，已不能满足当前大区域、高精度地下水溶质运移数值模拟的需求。

相较串行，并行计算技术是解决大规模计算的有效方法，但传统的并行化重构研发周期长，并行难度大。此外，传统的地下水流与溶质运移数值模拟模块(MT3DMS)的耦合过程需要存储大量地下水流场数据，中间过程文件过大，溶质运移程序反复读取水流场信息影响整体效率，不能即时的对计算结果进行输出。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种地下水溶质运移数值模拟并行加速方法，用以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种地下水溶质运移数值模拟并行加速方法，该地下水溶质运移数值模拟并行加速方法包括：根据获取的每一网格片上数据片中的系数矩阵A和右端项RHS构建方程组，并调用并行解法器库并行求解每一网格片的地下水流场数据；统计求解每一网格片的地下水流场数据的次数；判断次数是否满足运移步，当次数满足运移步时，耦合每一网格片的地下水流场数据，计算与地下水流场数据对应的地下水溶质运移参数。

可选的，当次数不满足运移步时，地下水溶质运移数值模拟并行加速方法还包括：判断次数是否满足时间步。

可选的，当次数不满足时间步时，地下水溶质运移数值模拟并行加速方法还包括：判断次数是否满足应力期；当次数满足应力期时，根据获取的每一网格片上数据片中的系数矩阵A和右端项RHS构建方程组，并调用并行解法器库并行求解每一网格片的地下水流场数据。

可选的，根据获取的每一网格片上数据片中的系数矩阵A和右端项RHS构建方程组，并调用并行解法器库并行求解每一网格片的地下水流场数据之前，地下水溶质运移数值模拟并行加速方法还包括：分配至少一个网格片至至少一个处理器核心，其中，该网格片包括数据片。

可选的，分配至少一个网格片至至少一个处理器核心，包括：主进程分配至少一个网格片至至少一个处理器核心。

可选的，分配至少一个网格片至至少一个处理器核心之前，地下水溶质运移数值模拟并行加速方法还包括：创建网格层，网格层包括至少一个网格片。

可选的，分配至少一个网格片至至少一个处理器核心之前，地下水溶质运移数值模拟并行加速方法还包括：获取相邻网格片的数据。

可选的，获取相邻网格片的数据，包括：复制相邻网格片的数据。

本发明实施例具有如下优点：