High-performance coupled surface-subsurface  flow simulation with SERGHEI-SWE-RE
Resumen: This work presents SERGHEI-SWE-RE, a performance-portable, parallel model that couples a fully dynamic two-dimensional Shallow Water Equation (SWE) solver with a three-dimensional Richards Equation (RE) solver within the Kokkos framework to simulate surface–subsurface flow exchange. The model features a modular architecture with sequential coupling strategy, supporting both synchronous and asynchronous executions of surface and subsurface modules. The SERGHEI-SWE-RE model is validated against five benchmark problems incorporating stationary and fluctuating free-surface tests, a tilted v-catchment, a lateral-flow slope without ponding, and a heterogeneous superslab. The results demonstrate good agreement with established models. Asynchronous coupling reduces wall-clock time by up to about 75 % in the superslab case while preserving simulation accuracy. Strong and weak scaling tests on multiple Intel Xeon CPUs and NVIDIA GPUs reveal robust portability, with near-ideal RE scaling and less-satisfactory SWE scaling at high GPU counts, suggesting future improvements on differentiated meshes or more advanced domain decomposition strategies. Overall, the results presented establish SERGHEI-SWE-RE as an efficient, flexible and scalable model for integrated surface-subsurface flow simulations.
Idioma: Inglés
DOI: 10.5194/gmd-19-2799-2026
Año: 2026
Publicado en: GEOSCIENTIFIC MODEL DEVELOPMENT 19, 7 (2026), 2799-2819
ISSN: 1991-959X

Tipo y forma: Artículo (Versión definitiva)
Área (Departamento): Área Mecánica de Fluidos (Dpto. Ciencia Tecnol.Mater.Fl.)

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Exportado de SIDERAL (2026-04-22-08:33:16)


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 Registro creado el 2026-04-22, última modificación el 2026-04-22


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