WEP-L水文模型是用于模拟自然水循环过程与人工侧支水循环过程的分布式物理模型,可应用于流域的水资源评价和人类活动影响下的水资源演变规律分析研究中。伴随着遥感(RS)、数字高程模型(DEM)、地理信息系统(GIS)等技术的高速发展,WEPL模型的模拟范围越来越大、分辨率越来越高、过程越来越复杂,导致了模型串行计算耗时长,计算效率低,需要引入高性能的并行计算技术。本研究主要针对WEP-L水文模型中子流域之间特殊的时间、空间依赖关系,解决其汇流过程无法直接实现并行计算的问题。设计并行计算方法并应用于WEP-L模型汇流过程中,取得主要成果包括如下几个方面:1.设计基于子流域的分层模拟单元并行计算。研究了WEP-L模型中Pfafstetter编码对流域的划分,并根据编码规则建立了子流域空间拓扑关系表;通过对子流域进行空间分层,使同层中的子流域没有相互依赖关系,进而将每层中子流域任务分配给各个线程计算;分析了最佳调度方式、运行时间、并行性能以及层中子流域数目阈值对并行计算的影响。实验证明基于子流域的分层模拟单元并行计算能有效减少模拟时间。2.提出基于贪心调度的区域分解并行计算。设计了基于干支流的区域分解算法,将原汇流过程分解为由多个独立水文区域组成的支流汇流过程以及干流汇流过程;在此基础上,为了实现线程上的负载均衡,融入了基于贪心算法的优化调度;最后将支流任务分配给不同的线程计算,干流子流域采用串行计算。实验证明采用贪心调度前后的两种区域分解方法均能够缩短汇流运行时间,基于贪心调度的区域分解并行计算效果更好。3.提出基于Pfafstetter编码的时空离散化并行计算。针对Pfafstetter编码不具备空间分层的性质,无法直接采用时空离散化方法,本文提出了基于Pfafstetter编码的时空离散化并行计算;分析了多树编码与Pfafstetter编码的差异性;研究了串行计算、分层模拟单元并行和时空离散化并行的理论时间消耗。实验证明,基于Pfafstetter编码的时空离散化并行计算进一步挖掘了汇流过程的可并行度,并行性能优于空间分解式并行计算。4.开发WEP-L分布式水文模型并行计算系统。系统简化模型参数率定流程,植入以上三种并行计算方法,并且提供生成流域拓扑图功能,可以更方便直观的设计算法、执行并行程序、了解运行时负载状况等。