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TOUGHREACT 是一个用于对地下多相流体运动和地球化学运移耦合过程进行模拟的软件，被广泛应用于多种地下复杂环境的数值分析。由于工程项目应用的需求扩大，多种多样场地级的地下模型需要用计算机来模拟，而原有串行计算软件能力难以达到要求。如何在计算能力快速发展的并行平台上构建高性能计算软件是一个需要解决的问题。本文针对原有软件的数值计算特点，在异构型CPU-GPU 计算平台以及传统分布式内存计算平台上完成了不同模拟过程相应的并行优化的实现。在多相流体模拟过程中，对其形成的大型稀疏矩阵线性系统的求解，做了CUDA 平台上的加速求解过程的实现。同时本文对地球化学模拟过程，在MPI分布式内存平台上实现了并行数值求解的程序改造。最后分别在CUDA 计算平台和分布式内存平台上用实际的模拟模型作为测试用例，进行了并行实现效果的分析验证。