前言

水动力及其伴生过程包括浅水流动、波浪传播、盐度输运、污染物迁移转化、泥沙输移及河床冲淤变形等。准确、稳定、高效地模拟水动力及其伴生过程，一直是国内外学术界和工程界的研究热点与难点。近年来，随着计算机技术、数值计算理论的快速发展，国内外学者在水动力及其伴生过程数值模拟方面取得了丰硕的成果。其中，以Godunov型有限体积法为代表的显式数值计算方法，被广泛用于水动力及其伴生过程数值模拟中，并取得了良好的实际应用效果。本书总结了作者近年来在水动力及其伴生过程数值模拟方面的最新研究成果，在综述数学模型研究进展的基础上，介绍了Hydro MPM2D二维水动力及其伴生过程耦合数学模型的开发背景及模型体系，建立了一套水动力及其伴生过程耦合数学模型，包括水流模型、波浪模型、波流耦合模型、对流-扩散模型、水生态多过程耦合模型，以及考虑潮流、波浪、盐度、泥沙相互作用的水沙输运及河床演变模型。Hydro MPM2D模型基于Godunov型有限体积法，并采用Open ACC编程模式实现了GPU并行计算。本书详细介绍了模型原理、数值计算方法和实际应用，可为模型研发及应用人员提供技术参考。

本书主要内容包括：Hydro MPM2D二维水动力及其伴生过程耦合数学模型的开发背景及模型体系；Hydro MPM2D_FLOW二维浅水流动数学模型原理及应用；Hydro MPM2D_SWAN二维波流耦合数学模型原理及应用；Hydro MPM2D_AD二维对流-扩散数学模型原理及应用；Hydro MPM2D_ECOLOGY二维水生态多过程耦合数学模型原理及应用；Hydro MPM2D_SED二维泥沙数学模型原理及应用；基于显卡GPU的并行计算技术，以及Hydro MPM多过程耦合数学模型的GPU并行化方法等。

本书第1章由胡晓张、宋利祥编写，第3、第5、第6、第8章由胡晓张编写，第2、第4、第7章由宋利祥编写。全书由宋利祥统稿，胡晓张定稿。

本书的出版得到了国家重点研发计划资助（2017YFC0405900），本书在撰写过程中，参考和引用了国内外多位专家和学者的数据和研究成果，在此表示衷心感谢。

水动力及其伴生过程耦合数值模拟是一项涉及多个学科和多个专业的复杂工作，由于作者学识有限、时间仓促，本书难免有疏漏和不当之处，真诚希望各位读者给予批评指正。

作者

2018年8月于广州