长河段二维水沙数学模型研究及应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ａｅ ｗａ ｅ ｕ ａ ｉｎ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇｅ ｆ ｃｓ ｔ ｒ ｙ ｒ ｇ ｌ ｔｏ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｆｅ ｔ ．
百度文库
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：ｌｎ ｅ ｃ ； ａａｌｌｃ ｍｐ ｔｎ ； ｏ ａ ｄ ｓｄ ｍｅ ｔｍａｈ ｍａｉａ ｄ ｌ Ｔ ２ ｄｓ ｏ ｇｒａ ｈ ｐ ｒ ｌ ｏ ｕ ｉｇ ｆ ｗ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔｅ ｔ ｌ ｅ ｌ ｃ ｍｏ ｅ； Ｋ－ ＤＣ； ｙｔｍａｉ ｓ ｓｅ ｔ ｃ
要 接触程 序源代码 ，直接 通过 窗 口界 面化 的操作 就 可以完成模 型建立 、验证率定 和其 它应用 工作 。 Ｔ 一Ｄ Ｋ ２ Ｃ软件 于 ２ ０ 年 ８ 获 得 国 家 版 权 局 ０８ 月
势 ，就必须在并行计算上面有所突破 ，并行程序 的开发更是近几年各个应用领域的研究热点。 针对长河段水沙计算耗时较长 、时间响应效 率低的特点 ，本文在Ｔ 一 Ｄ 软件 的基础上 ，对其 Ｋ ２Ｃ 源代码进行 了并行程序的开发 ，将并行计算技术 应用在长河段水沙数值模 拟中 ，大大提高了长河
零进程开始 ，在每个进程上分￣ Ｊ １ Ｊ］ ｌＩ ，以达到每个 Ｊ 进程的计算 负载平衡 。其 中 ，对解方程方法和特
殊 点 都 做 了相 应 的特 殊处 理 ，以获 得更 好 的并 行 加 速 比和并行 效 率 ，该 并行 程序 基 于ＭＰ进 行并 行 Ｉ 编程 ，ＭＰ通 过 独 立 于计 算 机 语 言 的 函数 库 来 实 Ｉ
心计算模块应用拟 和坐标系下 的平面二维Ｋ Ｅ — 紊
流 和 悬 移 质 、推 移 质 泥 沙 运动 模 型 对 相关 物理 量
进行模拟 ；软件后处理模块能够很好地对模拟前
后 的地 形 、流 场 、冲淤 情况 进行 展示 。Ｔ ２ Ｃ Ｋ一 Ｄ 软 件对 上 述模 块 进行 了集 成 ，只需 安装 Ｔ 一 Ｄ 后 即 Ｋ ２Ｃ 可运 行 所有模 块 。 Ｔ 一 Ｄ 软件 开 发应用 Ｖｓａ Ｃ ＋ Ｏ Ｔ Ａ Ｋ２ Ｃ ｉ ｌ ＋ 和Ｆ Ｒ Ｒ Ｎ ｕ 语 言编 写 。其 中软件 主 界面采 用 Ｖｓａ Ｃ ＋ 言编 ｉ ｌ ＋语 ｕ
部分进行 了并行程序 的开发【 ］ ６ ，主要 包括对水 一
流 对 流扩 散 模 型 和 泥沙 对 流 扩散 模 型 的并 行 化研
究 ，整个并行计算部分采用对等模式 ，每个进程 分别读人数据 ，计算结束后 ，对每个进程进行全 收集 ，仅对零进程进行输 出，由于该二维水沙模 型采用贴体正交 曲线网格 ，因此区域 的划分只对
ｗ ｔｒａ ｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔｃ ｌ ｕ ａ ｉｎ ｃ ｒ ａ ａｌ ｌ ｒ ｇ ａ ｏ Ｋ一 ＤＣ ｓ ｆ ａ ｅ ａ ｄ ａ ｐ ｉｄ ｔ ｅ ｐ ｒ ｌ ｌ ｏ ｕ ｉ ｇ ａ ｅ ｎ ｅ ｉ ｎ ａｃ ｌ ｔ ｏ ｅ ｐ ｒ ｌ ｏ ｒ ｍ ｆ ｏ ｅ ｐ Ｔ ２ ｏ ｔ ｒ ， ｎ ｐ ｌ ｈ ａ ａｌ ｍｐ ｔ ｗ ｅ ｅ ｃ ｎ ｎ ｌ ｇ ｏ ｔ ｅ ｌ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｔ ａ ｄ ｌ ｗｈ ｃ ｍｐ ｏ ｅ ｒ ａ ｌ ｈ ｏ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｙ ｔ ｈ ｏ ｇ ｒ ａ ｈ ｆ ｗ ａ ｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔｍａ ｈ ｍａ ｉ ｌｍｏ ｅ ， ｉ ｈ ｉ ｒ ｖ ｄ ｇ ｅ ｔ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｔ ｔ ｌ ｃ ｙ ｏ ｉ ｎ ｙ ａ ｄ ｔ ｌ ｅ ｓｏ ｎ ｅ ｃ ｏ ａ ｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔ ｉ ｌ ｔ ｎ ｏ ｄ ｌｃ ｍｐ ｔ ｇ Ｗ ｅ ａｓ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｔ ｅ ｅ ｃ ｎ ｉ ｉ ｓ ｆ ｏ ｇ ｒ ａ ｈ ｆ ｗ ｎ ｅ ｉ ｎ ｍｕ ａ ｉ ｆ ｍｅ ｎ ｌ ｌ ｓ ｏ ｍｏ ｅ ｏ ｕ ｉ ． ｎ ｌｏ ｅ ｔ ｂ ｉ ｅ ｓ ｈ
３ 长河段 数学 模型应 用
长河 段 数 学模 型 的模 型范 围要包 含 区域 间影 响 较 大 的相 关 河段 ，利 于 相关 影 响分 析 ，长距 离
水沙输 移模拟要采用并行计算 技术等提高计算效 率 ，为河演分析和趋势预测作出准确模拟预报。
沙运 动 、河床变形 、水运工程建设后河道 冲淤 、 航道整治工程效果预测等进行相关计算 和模拟 。
应用 领域 为航 道 整 治 、水 库 日调 节 、通 航 水 流 条 件 、坝下 河床 下切 、回流 区水沙 运动机 理 等 。 Ｔ 一 Ｄ 软件 是集 前处 理 、核心 计算 和后处 理 Ｋ ２Ｃ 模 块 于 一体 的软 件 体 系 。软 件 前 处 理模 块 应 用 正 交 曲线 网格 ，可 自动 生 成贴 体 正 交 网格 ；软件 核
１ ｔｏ ａ ｎ
三 峡 工程 建 成 蓄 水 后 ， 由于 清水 下 泄 ，坝 下
目前 ，数 学 模 型 在 水 流 、波 浪 、 泥 沙 和 水
Ｉ 发 生 长 距 离 、长 时段 的沿 程 冲刷 与 河 势 调 道
环境 已经得到广泛应用 ，几乎每一个具体工程都 要运用数学模 型回答相关 的工程问题 ，如沿海港
段 水 沙 模 拟计 算 效 率 ，在 此 基础 上 ，建 立 了 长江 中游 沙 市一 监 利 、戴 家 洲一 牯 牛沙 及 长 江 下游 安
颁 发 的计算 机软件 著作权 （ 号 ：软著登 字第 编 １２ ６号 ），具有完全的知识产权。 ０９ ６
２ 并行程 序 介绍
在 Ｔ 一 ＤＣ Ｋ ２ 软件 基 础 上 ，对 软 件 的计 算 核 心
口 、河 口 以及 内河 航 道 整 治 等 。但 对 于 大范 围
将给长江 中游航道带来极 为复杂 的影 响和新
】 。这 种 长 期 “ 题 清水 ” 冲刷 所 带 来 的河 道 冲
河 势 调 整和洲滩变化必将 引起 中游航道条件 ： 变 ， 同 时 也 对航 道 整 治技 术 提 出 了更 高 的 改
国 外 少 数 商 业 软 件 已实 现 计 算 并 行 化 ，如
写 ，具 有 良好 的可 视化 操 作 效 果 。计 算 核 心 采 用 交 通 运 输部 天 津 水 运工 程 科 学研 究 所 在 ２ 世 纪８ ０ ０
Ｆ Ｕ Ｎ ，大多数商业软件均未实现并行功能，但 ＬＥ Ｔ 已经展开相关并行程序 的开发 。在国内 ，水沙计 算 程序并行化方面还存在不足 。随着多核处理器
下 游 航 系 统 治 理成 套 技术 研 究 ，其 中 ，长 道 ｝ 沙 数 模 型研 究 是 顺 利 实 施 长 江 中下 游 航 水 学 统 整 治 的重 要技 术 手段 。
收 稿 日期 ：２ １－ ０ ３ ０ １ １— １
行速度要求很 高。虽然个人计算机的计算能力 已
经得到 了飞速发展 ，但还远远不能满足不断提高
： 因此 新 的 河 道水 沙条 件 下 ，需 要 开 展 长 。 在
区、长河道 的计算平 台的建设 由于受到Ｐ 计算 ｃ 计算能力的限制 ，还处于起步阶段。另外 ，对于
局 部 复 杂 水 流结 构 和 大范 围流 域 系 列 年水 沙 计 算 等 的模 拟 ，需要 建 立 复杂 的模 型 ，计算 容 量 和运
的 普 及 ，为更 好 地 利 用 高性 能 计 算 机 的性 能 ，并 行 计算 的应 用 范 围 已经快 速 扩 展 。无 论 是 双 核 、 四核 还 是 更 多 的 核 心 ，要 充 分 发 挥 处 理 器 的优
年代末开始开发 ，并 由多位专家一直持续改进完 善 的河道水流泥沙计算程序 ，该部分程序源代码 为Ｆ Ｒ Ｒ Ｎ语言编写。软件在安装完成后 ，不需 ＯＴＡ
现 ，具有很好 的可扩展性 、可移植性和效率高等
特点 。
该并行计算程序应用到长河段水沙数值模拟 中，计算效率显著提高 ，到 目前为止 ，８＂ Ｐ 以 ５Ｃ Ｕ 下并行效率可 以达到８ ％以上 ，也就是说计算速 ０ 度是普通计算机 的６ 以上 ，大大加快 了计算效 倍
率 。 同 时 ，为 长河 段 水 沙 数学 模 型 的建 立 及相 关 预报模 型 奠定 了基础 。
列 进 行 ，如果 总 列 数 不 能整 除 总 进 程数 ，那 么从
庆一南京长河段平 面二维水 沙数学模型 ，并对航
道 整治 工程 效果 进行 了模 拟预 测 。
１ Ｔ ２ Ｃ软 件简 介 Ｋ－Ｄ
河流水流泥沙数值模拟软件［Ｓ Ｋ ２ Ｃ（ ３ｌ 一 Ｄ 以 －Ｔ
下 简称 “ Ｋ一 Ｄ ” Ｔ ２ Ｃ ）是 应 用 于 水 运工 程 、水 利 工 程 等 行 业 的专 业 软 件 ，该 软 件 基 于 正交 曲线 网格 体 系对河 道水 流泥 沙运 动进行 二维模 拟 。 Ｔ 一 ＤＣ 件 主 要 功 能 是 对 内河 河 流 水 流 泥 Ｋ ２ 软
ｍｉ ｅｅｒｈＩｓ ｔｔ ｆ ｔ ｒｎｐ ａＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｋ ｙＬ ｂｒｔｒ ｎｉｅｒ ｇ ｅｉ ｅ ｔ ｆ ｎｓ ｏ ｕ ｉａ ｏｓ ｊ Ｒ ｓａｃ ｔｕｅ ｏ Ｗａｅ Ｔａ ｓｏ ｎ ｉ ｅｉ ， ｅ ａｏａｏｙ ｆ ｇｎｅｉ ｄｍ ｎ ｉ ｒ ｏ Ｃ ｍｍ ｎｃｔ ｎ， ｎ ｎ ｉ ｒ ｒ ｎ ｎ ｏＥ ｎＳ ｏ Ｍｉ ｔ ｆ ｙ ｉ
ｅ ２ ｗ ｔ ｒａ ｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔｍａ ｈ ｍａｉ ａ ｄ ｌｉ ｈ ｄ ｌ ｅ ｃ ｒ ａ ｏ ｅ Ｙａ ｇ ｚ ｖ ｒ ａ ｄ Ａｎ ｉ ｇ ｔ Ｄ ａ ｅ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｔｃ ｌｍｏ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｈ ａ ｅ ｆｔ ｎ ｔｅ Ｒｉ ｅ ， ｎ ｑ ｎ ｈ ｏ
ｒａｈｆ ｗ ａ ｄｓｄｍ ｎ ｔｅ ａｉａ ｍｏ ｅ ｉｃ ｄｎ ｈ ｓ ｉｏＪａ ｌ Ｄ ｉａｈ ｕｔ Ｇ ｎｕｈ ｎ ｅｃ ｅ ｃ ｏ ｎ ｅ ｉ ｅ ｔ ｈ ｍ ｔ ｌ ｄｌ ｎ ｌ ｉｇＳ ａｈ ｉｎｉ ａ ｉｚｏ ｕ ｉｓ ａｌ ｇｒａｈ ｌ ｍａ ｃ ｕ ｔ ， ｊ ｏ ｏ
年 ４月 期 总 第 ４ ５期 ６
水 运 工 程
Ｐｒ ｏ ｔ＆ Ｗ ａｅ ｗａ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｔｒ ｙ ｇｎ ｅｉｇ
Ｍａ． ｒ ２０１ ２
Ｎｏ ４ Ｓ ｒａ Ｎ ． ６ ． ｅｉｌ ｏ ４ ５
河段二维水沙数 学模型研 究及应 用水
Ｇ ＯＹ ｎ ， Ｎ ａ－ｕ Ｕ ａ ｇＷＡ ＧＪ ｎ ｊｎ ｉ
Ｔａｊ ０ ４ ６ Ｃ ｉａ ｉ ｉ ３０ ５ ， ｈｎ） ｎｎ
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ａｄ ｐｉ ｇｔ ｈ ｅ ｄ ｆｒ ｏ ｇｒａ ｈ ｗ ｔｒ ｙｒｇ ｌｔ ｎｔｃ ｎ ｌｇ ｙ ｔｍａｉａｌ， ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｔａ ｔ ａ ｔ ｏｔ ｅｎ ｅ ｏ ｎ ｅ ｃ ａｅｗａ ｅ ｕａｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙｓ ｓｅ ｔ ｌ ｗ ｅ ｅｏ ｅ ｎ ｌ ｏ ｃ ｙ
ｊ ｇｒｌ ｅ ａ ｒ ａ ｇ ｌｔ ｎｐｏｅｔｎｔｅ ｏ ｅ ａ ｈｏ ｅＹ ｎｔ ｉ ｒａ ｄｃ￣ ｅ ｕ ｏ ｅ ｆｒｃｓ ｉ ａ ｄｗ ｔｗ ｙｒ ｕａｉ ｒｊｃ ｗ ｒ ｅｃ ｔ ａ ｇ ｅＲ ｖ ， ｎ ｉｄｏｔ ｍ ｄ ｌｏｅａｔ ｎ ｅｔ ｅ ｅ ｏ ｉ ｈｌ ｒ ｆｈ ｚ ｅ ａ ａ
基金项 目：西部交通建设科技项 目 （ ０ ８ ２ ２ ４ ９）；西部 交通建设 科技 项 目 （ ０ ９ ２ ０ ０ ９ ２０３８２３ ２ ０ ３ ８０ ０ ０）
作者简介 ：郭阳 （ ９ ８ ），女 ，助理工程师 ，主要从 事水沙数 学模 型研 究。 １７ 一
水
运
工
程
的科学计算需要 ，因此须采用高效并行技术。
百度文库
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：ｌｎ ｅ ｃ ； ａａｌｌｃ ｍｐ ｔｎ ； ｏ ａ ｄ ｓｄ ｍｅ ｔｍａｈ ｍａｉａ ｄ ｌ Ｔ ２ ｄｓ ｏ ｇｒａ ｈ ｐ ｒ ｌ ｏ ｕ ｉｇ ｆ ｗ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔｅ ｔ ｌ ｅ ｌ ｃ ｍｏ ｅ； Ｋ－ ＤＣ； ｙｔｍａｉ ｓ ｓｅ ｔ ｃ
要 接触程 序源代码 ，直接 通过 窗 口界 面化 的操作 就 可以完成模 型建立 、验证率定 和其 它应用 工作 。 Ｔ 一Ｄ Ｋ ２ Ｃ软件 于 ２ ０ 年 ８ 获 得 国 家 版 权 局 ０８ 月
势 ，就必须在并行计算上面有所突破 ，并行程序 的开发更是近几年各个应用领域的研究热点。 针对长河段水沙计算耗时较长 、时间响应效 率低的特点 ，本文在Ｔ 一 Ｄ 软件 的基础上 ，对其 Ｋ ２Ｃ 源代码进行 了并行程序的开发 ，将并行计算技术 应用在长河段水沙数值模 拟中 ，大大提高了长河
零进程开始 ，在每个进程上分￣ Ｊ １ Ｊ］ ｌＩ ，以达到每个 Ｊ 进程的计算 负载平衡 。其 中 ，对解方程方法和特
殊 点 都 做 了相 应 的特 殊处 理 ，以获 得更 好 的并 行 加 速 比和并行 效 率 ，该 并行 程序 基 于ＭＰ进 行并 行 Ｉ 编程 ，ＭＰ通 过 独 立 于计 算 机 语 言 的 函数 库 来 实 Ｉ
心计算模块应用拟 和坐标系下 的平面二维Ｋ Ｅ — 紊
流 和 悬 移 质 、推 移 质 泥 沙 运动 模 型 对 相关 物理 量
进行模拟 ；软件后处理模块能够很好地对模拟前
后 的地 形 、流 场 、冲淤 情况 进行 展示 。Ｔ ２ Ｃ Ｋ一 Ｄ 软 件对 上 述模 块 进行 了集 成 ，只需 安装 Ｔ 一 Ｄ 后 即 Ｋ ２Ｃ 可运 行 所有模 块 。 Ｔ 一 Ｄ 软件 开 发应用 Ｖｓａ Ｃ ＋ Ｏ Ｔ Ａ Ｋ２ Ｃ ｉ ｌ ＋ 和Ｆ Ｒ Ｒ Ｎ ｕ 语 言编 写 。其 中软件 主 界面采 用 Ｖｓａ Ｃ ＋ 言编 ｉ ｌ ＋语 ｕ
部分进行 了并行程序 的开发【 ］ ６ ，主要 包括对水 一
流 对 流扩 散 模 型 和 泥沙 对 流 扩散 模 型 的并 行 化研
究 ，整个并行计算部分采用对等模式 ，每个进程 分别读人数据 ，计算结束后 ，对每个进程进行全 收集 ，仅对零进程进行输 出，由于该二维水沙模 型采用贴体正交 曲线网格 ，因此区域 的划分只对
ｗ ｔｒａ ｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔｃ ｌ ｕ ａ ｉｎ ｃ ｒ ａ ａｌ ｌ ｒ ｇ ａ ｏ Ｋ一 ＤＣ ｓ ｆ ａ ｅ ａ ｄ ａ ｐ ｉｄ ｔ ｅ ｐ ｒ ｌ ｌ ｏ ｕ ｉ ｇ ａ ｅ ｎ ｅ ｉ ｎ ａｃ ｌ ｔ ｏ ｅ ｐ ｒ ｌ ｏ ｒ ｍ ｆ ｏ ｅ ｐ Ｔ ２ ｏ ｔ ｒ ， ｎ ｐ ｌ ｈ ａ ａｌ ｍｐ ｔ ｗ ｅ ｅ ｃ ｎ ｎ ｌ ｇ ｏ ｔ ｅ ｌ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｔ ａ ｄ ｌ ｗｈ ｃ ｍｐ ｏ ｅ ｒ ａ ｌ ｈ ｏ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｙ ｔ ｈ ｏ ｇ ｒ ａ ｈ ｆ ｗ ａ ｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔｍａ ｈ ｍａ ｉ ｌｍｏ ｅ ， ｉ ｈ ｉ ｒ ｖ ｄ ｇ ｅ ｔ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｔ ｔ ｌ ｃ ｙ ｏ ｉ ｎ ｙ ａ ｄ ｔ ｌ ｅ ｓｏ ｎ ｅ ｃ ｏ ａ ｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔ ｉ ｌ ｔ ｎ ｏ ｄ ｌｃ ｍｐ ｔ ｇ Ｗ ｅ ａｓ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｔ ｅ ｅ ｃ ｎ ｉ ｉ ｓ ｆ ｏ ｇ ｒ ａ ｈ ｆ ｗ ｎ ｅ ｉ ｎ ｍｕ ａ ｉ ｆ ｍｅ ｎ ｌ ｌ ｓ ｏ ｍｏ ｅ ｏ ｕ ｉ ． ｎ ｌｏ ｅ ｔ ｂ ｉ ｅ ｓ ｈ
３ 长河段 数学 模型应 用
长河 段 数 学模 型 的模 型范 围要包 含 区域 间影 响 较 大 的相 关 河段 ，利 于 相关 影 响分 析 ，长距 离
水沙输 移模拟要采用并行计算 技术等提高计算效 率 ，为河演分析和趋势预测作出准确模拟预报。
沙运 动 、河床变形 、水运工程建设后河道 冲淤 、 航道整治工程效果预测等进行相关计算 和模拟 。
应用 领域 为航 道 整 治 、水 库 日调 节 、通 航 水 流 条 件 、坝下 河床 下切 、回流 区水沙 运动机 理 等 。 Ｔ 一 Ｄ 软件 是集 前处 理 、核心 计算 和后处 理 Ｋ ２Ｃ 模 块 于 一体 的软 件 体 系 。软 件 前 处 理模 块 应 用 正 交 曲线 网格 ，可 自动 生 成贴 体 正 交 网格 ；软件 核
１ ｔｏ ａ ｎ
三 峡 工程 建 成 蓄 水 后 ， 由于 清水 下 泄 ，坝 下
目前 ，数 学 模 型 在 水 流 、波 浪 、 泥 沙 和 水
Ｉ 发 生 长 距 离 、长 时段 的沿 程 冲刷 与 河 势 调 道
环境 已经得到广泛应用 ，几乎每一个具体工程都 要运用数学模 型回答相关 的工程问题 ，如沿海港
段 水 沙 模 拟计 算 效 率 ，在 此 基础 上 ，建 立 了 长江 中游 沙 市一 监 利 、戴 家 洲一 牯 牛沙 及 长 江 下游 安
颁 发 的计算 机软件 著作权 （ 号 ：软著登 字第 编 １２ ６号 ），具有完全的知识产权。 ０９ ６
２ 并行程 序 介绍
在 Ｔ 一 ＤＣ Ｋ ２ 软件 基 础 上 ，对 软 件 的计 算 核 心
口 、河 口 以及 内河 航 道 整 治 等 。但 对 于 大范 围
将给长江 中游航道带来极 为复杂 的影 响和新
】 。这 种 长 期 “ 题 清水 ” 冲刷 所 带 来 的河 道 冲
河 势 调 整和洲滩变化必将 引起 中游航道条件 ： 变 ， 同 时 也 对航 道 整 治技 术 提 出 了更 高 的 改
国 外 少 数 商 业 软 件 已实 现 计 算 并 行 化 ，如
写 ，具 有 良好 的可 视化 操 作 效 果 。计 算 核 心 采 用 交 通 运 输部 天 津 水 运工 程 科 学研 究 所 在 ２ 世 纪８ ０ ０
Ｆ Ｕ Ｎ ，大多数商业软件均未实现并行功能，但 ＬＥ Ｔ 已经展开相关并行程序 的开发 。在国内 ，水沙计 算 程序并行化方面还存在不足 。随着多核处理器
下 游 航 系 统 治 理成 套 技术 研 究 ，其 中 ，长 道 ｝ 沙 数 模 型研 究 是 顺 利 实 施 长 江 中下 游 航 水 学 统 整 治 的重 要技 术 手段 。
收 稿 日期 ：２ １－ ０ ３ ０ １ １— １
行速度要求很 高。虽然个人计算机的计算能力 已
经得到 了飞速发展 ，但还远远不能满足不断提高
： 因此 新 的 河 道水 沙条 件 下 ，需 要 开 展 长 。 在
区、长河道 的计算平 台的建设 由于受到Ｐ 计算 ｃ 计算能力的限制 ，还处于起步阶段。另外 ，对于
局 部 复 杂 水 流结 构 和 大范 围流 域 系 列 年水 沙 计 算 等 的模 拟 ，需要 建 立 复杂 的模 型 ，计算 容 量 和运
的 普 及 ，为更 好 地 利 用 高性 能 计 算 机 的性 能 ，并 行 计算 的应 用 范 围 已经快 速 扩 展 。无 论 是 双 核 、 四核 还 是 更 多 的 核 心 ，要 充 分 发 挥 处 理 器 的优
年代末开始开发 ，并 由多位专家一直持续改进完 善 的河道水流泥沙计算程序 ，该部分程序源代码 为Ｆ Ｒ Ｒ Ｎ语言编写。软件在安装完成后 ，不需 ＯＴＡ
现 ，具有很好 的可扩展性 、可移植性和效率高等
特点 。
该并行计算程序应用到长河段水沙数值模拟 中，计算效率显著提高 ，到 目前为止 ，８＂ Ｐ 以 ５Ｃ Ｕ 下并行效率可 以达到８ ％以上 ，也就是说计算速 ０ 度是普通计算机 的６ 以上 ，大大加快 了计算效 倍
率 。 同 时 ，为 长河 段 水 沙 数学 模 型 的建 立 及相 关 预报模 型 奠定 了基础 。
列 进 行 ，如果 总 列 数 不 能整 除 总 进 程数 ，那 么从
庆一南京长河段平 面二维水 沙数学模型 ，并对航
道 整治 工程 效果 进行 了模 拟预 测 。
１ Ｔ ２ Ｃ软 件简 介 Ｋ－Ｄ
河流水流泥沙数值模拟软件［Ｓ Ｋ ２ Ｃ（ ３ｌ 一 Ｄ 以 －Ｔ
下 简称 “ Ｋ一 Ｄ ” Ｔ ２ Ｃ ）是 应 用 于 水 运工 程 、水 利 工 程 等 行 业 的专 业 软 件 ，该 软 件 基 于 正交 曲线 网格 体 系对河 道水 流泥 沙运 动进行 二维模 拟 。 Ｔ 一 ＤＣ 件 主 要 功 能 是 对 内河 河 流 水 流 泥 Ｋ ２ 软
ｍｉ ｅｅｒｈＩｓ ｔｔ ｆ ｔ ｒｎｐ ａＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｋ ｙＬ ｂｒｔｒ ｎｉｅｒ ｇ ｅｉ ｅ ｔ ｆ ｎｓ ｏ ｕ ｉａ ｏｓ ｊ Ｒ ｓａｃ ｔｕｅ ｏ Ｗａｅ Ｔａ ｓｏ ｎ ｉ ｅｉ ， ｅ ａｏａｏｙ ｆ ｇｎｅｉ ｄｍ ｎ ｉ ｒ ｏ Ｃ ｍｍ ｎｃｔ ｎ， ｎ ｎ ｉ ｒ ｒ ｎ ｎ ｏＥ ｎＳ ｏ Ｍｉ ｔ ｆ ｙ ｉ
ｅ ２ ｗ ｔ ｒａ ｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔｍａ ｈ ｍａｉ ａ ｄ ｌｉ ｈ ｄ ｌ ｅ ｃ ｒ ａ ｏ ｅ Ｙａ ｇ ｚ ｖ ｒ ａ ｄ Ａｎ ｉ ｇ ｔ Ｄ ａ ｅ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｔｃ ｌｍｏ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｈ ａ ｅ ｆｔ ｎ ｔｅ Ｒｉ ｅ ， ｎ ｑ ｎ ｈ ｏ
ｒａｈｆ ｗ ａ ｄｓｄｍ ｎ ｔｅ ａｉａ ｍｏ ｅ ｉｃ ｄｎ ｈ ｓ ｉｏＪａ ｌ Ｄ ｉａｈ ｕｔ Ｇ ｎｕｈ ｎ ｅｃ ｅ ｃ ｏ ｎ ｅ ｉ ｅ ｔ ｈ ｍ ｔ ｌ ｄｌ ｎ ｌ ｉｇＳ ａｈ ｉｎｉ ａ ｉｚｏ ｕ ｉｓ ａｌ ｇｒａｈ ｌ ｍａ ｃ ｕ ｔ ， ｊ ｏ ｏ
年 ４月 期 总 第 ４ ５期 ６
水 运 工 程
Ｐｒ ｏ ｔ＆ Ｗ ａｅ ｗａ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｔｒ ｙ ｇｎ ｅｉｇ
Ｍａ． ｒ ２０１ ２
Ｎｏ ４ Ｓ ｒａ Ｎ ． ６ ． ｅｉｌ ｏ ４ ５
河段二维水沙数 学模型研 究及应 用水
Ｇ ＯＹ ｎ ， Ｎ ａ－ｕ Ｕ ａ ｇＷＡ ＧＪ ｎ ｊｎ ｉ
Ｔａｊ ０ ４ ６ Ｃ ｉａ ｉ ｉ ３０ ５ ， ｈｎ） ｎｎ
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ａｄ ｐｉ ｇｔ ｈ ｅ ｄ ｆｒ ｏ ｇｒａ ｈ ｗ ｔｒ ｙｒｇ ｌｔ ｎｔｃ ｎ ｌｇ ｙ ｔｍａｉａｌ， ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｔａ ｔ ａ ｔ ｏｔ ｅｎ ｅ ｏ ｎ ｅ ｃ ａｅｗａ ｅ ｕａｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙｓ ｓｅ ｔ ｌ ｗ ｅ ｅｏ ｅ ｎ ｌ ｏ ｃ ｙ
ｊ ｇｒｌ ｅ ａ ｒ ａ ｇ ｌｔ ｎｐｏｅｔｎｔｅ ｏ ｅ ａ ｈｏ ｅＹ ｎｔ ｉ ｒａ ｄｃ￣ ｅ ｕ ｏ ｅ ｆｒｃｓ ｉ ａ ｄｗ ｔｗ ｙｒ ｕａｉ ｒｊｃ ｗ ｒ ｅｃ ｔ ａ ｇ ｅＲ ｖ ， ｎ ｉｄｏｔ ｍ ｄ ｌｏｅａｔ ｎ ｅｔ ｅ ｅ ｏ ｉ ｈｌ ｒ ｆｈ ｚ ｅ ａ ａ
基金项 目：西部交通建设科技项 目 （ ０ ８ ２ ２ ４ ９）；西部 交通建设 科技 项 目 （ ０ ９ ２ ０ ０ ９ ２０３８２３ ２ ０ ３ ８０ ０ ０）
作者简介 ：郭阳 （ ９ ８ ），女 ，助理工程师 ，主要从 事水沙数 学模 型研 究。 １７ 一
水
运
工
程
的科学计算需要 ，因此须采用高效并行技术。