一种分布式水文模型并行运算方法
【专利摘要】本发明提供了一种分布式水文模型并行运算方法，通过确定循环时段初始状态，主要包括上游依赖子流域数目和各子流域至流域出口线路上所有子流域所需模拟时间的累积和；选择累积运行时间最长且上游依赖河段数等于0的河段，建立节点子进程进行并行模拟；通过节点模拟并行子进程完成整个子流域产汇流运算模拟，结束后将其直接下游子流域的上游依赖子流域数目减1；循环执行动态分配过程和节点模拟过程，直到所有子流域均完成模拟，然后进入下一循环时段进行模拟。本发明提高了分布式水文模型并行效率，能够确保消耗时间最长的子流域优先模拟。
【专利说明】一种分布式水文模型并行运算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水文模型领域，尤其涉及一种分布式水文模型并行运算方法。
【背景技术】
[0002] 随着分布式水文模型应用尺度的增大，基本计算单元个数越来越多，模型运算所 需运行时间也越来越多。多线程并行运算成为提高模型运算速率的重要方法。就模型并行 运算方面，许多学者进行了研究，并提出不同的并行运算方法，涉及静态/动态并行任务分 配方案、时间/空间并行分配方案等。现有的并行运算方法假设每个子流域具有基本相同 的运行时间，对不同子流域具有不同的运行时间情况的优化效率不高，在遇到变时间步长 问题时，即不同的子流域之间以及在不同的模拟循环中都具有不同的模拟运行时间，动态 分配效率低。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种分布式水文模型并行运算方法，旨在解决现有的并行 运算动态分配技术只能处理同一个模型单个模拟循环中所有子流域以及同一子流域在不 同模拟循环中都具有相同的模拟运算时间的情况。
[0004] 本发明是这样实现的，一种分布式水文模型并行运算方法，包括以下步骤：
[0005] S1、确定循环时段初始状态，主要包括上游依赖子流域数目（初始值等于上游子 流域数目）和各子流域至流域出口线路上所有子流域所需模拟时间的累积和；
[0006] S2、选择累积运行时间最长且上游依赖河段数等于0的河段，建立节点子进程进 行并行模拟，即动态分配过程；
[0007] S3、通过节点模拟并行子进程完成整个子流域产汇流运算模拟，结束后将其直接 下游子流域的上游依赖子流域数目减1，即节点模拟过程；
[0008] S4、循环执行动态分配过程和节点模拟过程，直到所有子流域均完成模拟，然后进 入下一循环时段进行模拟。
[0009] 相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：
[0010] (1)本发明能够适用于对子流域采用变时间步长模拟的分布式水文模型并行运 算；本发明充分考虑了不同模拟循环中各子流域具有不同的模拟时间的情景进行动态分 配，提高分布式水文模型并行效率。
[0011] (2)本发明根据不同模拟时段各子流域实际所需运行时间进行动态分配，能够确 保累积消耗时间最长的子流域优先模拟。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明分布式水文模型并行运算方法的步骤流程图；
[0013] 图2是本发明实施例中子流域示意图。
【具体实施方式】
[0014] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0015] 一种分布式水文模型并行运算方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0016] S1、确定循环时段初始状态，主要包括上游依赖子流域数目（初始值等于上游子 流域数目）和各子流域至流域出口线路上所有子流域所需模拟时间的累积和
[0017] 在步骤S1中，首先根据子流域内河网拓扑关系，获取子流域上下游拓扑关系信 息，如图2和表1所示，其中，图2为子流域示意图，表1为子流域上下游拓扑信息（其中子 流域编号0表示没有）。
[0018] 表1子流域上下游拓扑信息
[0019]
【权利要求】
1. 一种分布式水文模型并行运算方法，其特征在于包括以下步骤： 51、确定循环时段初始状态，主要包括上游依赖子流域数目和各子流域至流域出口线 路上所有子流域所需模拟时间的累积和； 52、选择累积运行时间最长且上游依赖河段数等于0的河段，建立节点子进程进行并 行模拟，即动态分配过程； 53、通过节点模拟并行子进程完成整个子流域产汇流运算模拟，结束后将其直接下游 子流域的上游依赖子流域数目减1，即节点模拟过程； 54、循环执行动态分配过程和节点模拟过程，直到所有子流域均完成模拟，然后进入下 一循环时段进行模拟。
【文档编号】G06F9/38GK104142812SQ201410371523
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】刘佳嘉, 周祖昊, 贾仰文, 王浩, 贾金生, 龚家国 申请人:中国水利水电科学研究院