基于CUDA架构的内涝一维/二维耦合模型求解方法

摘要：

以二维浅水方程为基础建立二维水动力模型,并利用二阶Godunov格式有限体积法进行求解,从而获得地表二维水动力模型的求解模块.将其与SWMM5.1一维水动力模型进行耦合,实现一维、二维水动力模型的耦合模拟.为了提高耦合模型的求解效率,将CUDA并行计算架构引入耦合模型求解过程中.将一维水动力模型的求解过程在主机端运行,将二维水动力模型的求解过程在设备端运行.利用cudaMemcpy函数实现一维、二维模型之间地面水深数据交换,并利用地面水深数据进行一维、二维模型之间双向流量数值的计算,从而实现一维、二维模型的耦合.通过实际案例验证表明,CUDA并行计算架构的引入可以在计算效率方面较非并行求解方法提升6～8倍,计算误差方面可以保证水量平衡相对误差小于0.1％,积水深度误差小于0.01 m.该方法可以用于城市内涝风险评估及排水系统规划等场合.

关键词：CUDA、浅水方程、水动力模型、耦合模拟、城市内涝

所属期刊栏目：36

分类号：TU992(地下建筑)

在线出版日期：2020-10-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：103-109