元胞自动机水污染扩散模拟的并行计算研究与实现

摘要

为了逼真和高效地模拟水体污染物的扩散过程,本文提出了一种基于元胞自动机模型和并行计算技术的水污染扩散模拟方法。在考虑风、水流和水体边缘因素对水体污染物扩散影响的基础上,通过确立元胞空间、状态和规则,建立了元胞自动机水污染扩散模型;基于数据并行的任务分配方式,设计了元胞自动机水污染扩散模型的并行算法,并利用消息传递接口和C语言编程实现了该算法;利用该算法并结合GIS相关技术对水污染事故进行了模拟。研究表明,模拟结果符合污染物质在风、水流影响下自然水体中的扩散特征,模拟效果形象逼真。同时,利用并行计算技术获得了良好的加速比,提高了模拟效率。