大规模洪水是每年汛期我们不得不面对的关系国计民生的大事之一,了解河道中水流的行为对于早期洪水灾害预警和挽救生命起到了至关重要的作用。洪水的流动行为可以用Saint-Venant方程组的解来描述,但由于偏微分方程组的求解对计算能力要求较高,早期使用数值方法来对洪水的模拟与预测较难实现。而随着近几年计算机技术的高速发展,使得直接求解Saint-Venant方程组来精细模拟其中的汇流细节成为可能。本文以地表水流作为研究对象,对其中的水流过程进行数值模拟。为了预测和模拟洪水的演进过程,利用二维Saint-Venant偏微分方程组建立了具有初始条件和边界条件的数学模型。使用显式的有限差分法对模型进行离散化,在空间上使用中心差分格式,而在时间上从前向差分格式优化到中心差分格式,时间上的中心差分格式也被称作蛙跳格式。为了测试和实验的目的,本文使用了一个简单的长方体流道来进行模拟。通过数值模拟得到不同时间步长下的输出参数,比如水流的高度、速度等,之后对这些参数进行处理,实现可视化。先后完成了串行实现、Open MP的小规模实现、MPI+Open MP的并行实现、Open CL的小规模实现。基于之前的这些实现,完成了在国产先进计算系统“东升一号”上的基于MPI、Open MP、Pthread、Open CL的大规模异构并行实现。通过运行逻辑优化、重叠计算通信、工作组优化、Local Memory优化等方法对异构策略进行优化,并进行了多角度的强弱扩展测试和加速性能的对比。最终,得到了一种具有较高扩展性能的针对二维大规模Saint-Venant方程组的异构并行解决方案。