Page 89 - 2025年第56卷第6期

图 ５ 庄里水库 ＤＥＭ数据及模拟期结束时水深的空间分布

图 ６ 庄里水库 ７ｍ分辨率模型异构并行计算耗时与加速比 图 ７ 庄里水库 ２ｍ分辨率模型异构并行计算耗时与加速比

为了进一步测试对超高维模型的并行计算能力，在庄里水库 ７ｍ分辨率模型的基础上，通过插值
将模型分辨率提升至 ２ｍ，使网格变为 １４０４２行、１６４９９列，网格总数超过 ２．２亿。由于网格规模远
超单节点处理能力，本算例的测试从 ４节点开始，作为加速比测试基准并设置其加速比为 ４，测试结
果如图 ７所示。结果表明，在超 ２．２亿网格点的情况下，国产 ＣＰＵ?ＧＰＵ系统的 ＭＰＩ与输入?输出时间
开销与前相当，在 ２００个计算节点、８００个 ＧＰＵ支持下实现了分钟级（５４６ｓ）降雨－ 径流模型的高效计
算，并行加速比超过了 １６０，表现出了优秀的扩展性。流域尺度洪水分钟级模拟的实现，意味着流域
洪水演进及不同雨洪情景的实时模拟，在防洪调度实践中能够更快速、更详细地获得洪水演进和淹没
信息，提升防洪减灾、水库实时调度技术水平，有效降低生命财产损失。

４ 结论与展望

本研究基于国产 ＣＰＵ?ＧＰＵ分布式异构并行计算平台，建立了基于 Ｇｏｄｕｎｏｖ有限体积法和结构化
网格的大规模二维水力学数值模型，并通过 ＭＰＩ、ＨＩＰ等程序编程实现对国产 ＣＰＵ?ＧＰＵ的适配。通
过三个复杂度依次提高的算例，检验了该模型的准确性、并行效率以及对亿级以上大模型的模拟能
力。结果表明，该模型可以准确模拟溃坝、大尺度复杂地形等条件下的水动力过程，同时计算速度提
升显著。以庄里水库为例，通过使用 “多节点－ 多 ＧＰＵ” 异构并行计算，实现了对亿级网格洪水演进
过程的分钟级模拟，展现了该模型在大规模分布式异构并行计算方面的潜力。
异构并行模型通过优化并行和数据传递流程，大幅降低通信和输入?输出时间耗用，在高分辨率和
大规模网格模拟中表现出巨大的性能优势。流域尺度洪水分钟级模拟意味着在防洪调度实践中能够更

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