管网高水位运行成因之诊断流程—智慧排水之乱弹（165）

在线监测助力分析管段高水位运行成因（上）-诊断流程

排水管网作为城市“生命线”，其高水位运行问题日益凸显，易引发污水溢流、道路积水等次生灾害，威胁城市水环境安全。为定量精准诊断其成因，可以基于在线监测技术，结合数据统计分析、管网结构分析、模型模拟分析等手段构建一个科学合理的管段高水位运行成因分析诊断流程。

1、为何要进行管道高水位运行成因分析

排水管网如同城市的静脉血管网络，承担着雨污水输送的核心功能。正常情况下，污水应如血液般顺畅流动，从支管经次干管汇入主干管，最终抵达污水处理厂。然而，当管网长期处于高水位运行状态，便如同人体陷入高血压危机——管道内污水滞留，流速减缓，甚至出现主干管向支管逆流的异常现象。这种“血压升高”不仅违背重力流设计原则，更暴露出城市排水系统的基础性隐患，不仅增加了管网运行安全风险，也严重影响了管网的运行效率。

排水管网长期高水位不仅削弱了其输水效率，还易在强降雨期间引发污水溢流、道路积水等次生灾害，甚至会出现旱天污水冒溢等问题，严重威胁城市水环境安全与居民生活秩序。若不系统分析这些成因，盲目治理可能如“降压药治标不治本”，无法阻断管网“高血压”的恶性循环。唯有通过精准诊断，才能制定针对性解决方案，保障城市循环系统的健康运转。【小编：管网得病后急需要“定量体检、科学诊断、精准施策、效果检验”。在线监测作为其中重要的检验手段之一，可以辅助定量分析成因，也可以辅助定量验证效果，是需要采用的必要技术手段之一。】

2、高水位成因分析思路

根据多个项目的实操经验积累，我们初步总结了一套基于在线监测的高水位管段运行成因分析的工作流程。首先，基于管养单位运维经验以及现场踏勘复核等信息，确定需要诊断的高水位管段位置和范围；其次，在高水位管段的上游、末端以及下游合适的位置安装在线流量监测设备【小编：只有采用专业的排水管网流量仪才能获得具有充分代表性、良好一致性和足够准确性的监测数据，盲目使用点流速多普勒流量仪或雷达表面测速流量仪，可能会导致测量结果和分析结论的偏差，影响结果的可信度。做排水管道流量监测，一定要使用多普勒断面扫描式流量仪，采集原始信息量大且代表性强，可反映复杂流场的流速分布规律，参考：清环主编的《多普勒断面扫描式排水管道在线监测流量仪》T/CSGPC045-2025发布。】；然后，获取管段高程长度等信息用于管段纵断分析、获取流量液位运行曲线等监测信息用于建模分析；最后，基于纵断图、运行曲线、模型模拟等分析手段综合诊断管段高水位运行的成因并提出合适的运维或整改方案。

形成管网高水位有多种原因：有的是外水混入（河水、雨水、山泉水、施工降水等）、有的是管道自身因素（设计标准、结构缺陷、功能缺陷等）、有的是管理因素（养护清淤不及时、私接乱排、调度运行等）。总结就是“来的多”、“走得慢”、“出不去”、“管得弱”。下面就以“走得慢”为例，通过分析排查，辅助破解及时响应管理难题。

3、垃圾违规倾倒导致高水位

（1）诊断管段及布点情况

在某监测诊断项目的执行过程中，业主希望我们对某管段的高水位运行成因进行分析，从而为解决该管段高水位问题提供帮助。经和业主沟通及现场踏勘，我们发现该处高水位管段上游和下游均为非高水位，且高水位管段末端易发生旱天污水溢流现象。结合现场踏勘选点，我们分别在该高水位管段上游、下游和高水位管段的末端安装了在线流量监测设备，同时也向相关单位获取了此处管段的物探资料。

（2）纵断分析

基于获取的物探资料，我们对该管段的纵断和冒溢点周边的地面高程进行了分析，发现该管段无逆坡、瓶颈等问题，同时该旱天冒溢点也不是附近地面的最低点。

（3）监测曲线分析

对监测点的旱天特征曲线分析发现，该管段污水主要来自居民生活用水，三个点位的特征曲线与居民生活用水规律相符。对监测点的液位分析发现，高水位管段的上下游旱天均运行正常，管道无高水位运行时段，而高水位末端监测点则液位大于管径，管道全天处于高水位运行状态。对监测点的流速分析发现，上下游监测点的流速均大于0.6m/s，均符合设计规范，管道无淤积风险，而高水位末端监测点的流速小于0.3m/s，存在管道淤积风险。结合三个监测点的流速、液位分析，初步可认为高水位管段末端过流能力受到阻碍。

（4）过流能力分析

基于监测点获取的每日流量数据，通过构建局部管段模型，分析在实测流量下各管段的过流能力，发现所有管段均可在实测流量下正常运行，理论上该处管段的管径可满足上游污水过流，无需更换更大管径的管道。

（5）成因综合分析及建议

综合纵断分析、特征曲线分析、模型模拟分析，发现在该高水位管段不存在管道逆坡、瓶颈、理论过流能力不足等问题，但实际发现管段存在局部高水位的现象，因此导致该处管道高水位的原因为异物堵塞，建议及时对该高水位管段末端开展清淤工作，恢复该管段的正常过流能力。

（6）现场验证

成因确定后，业主积极行动，对该管段开展了清淤工作，发现高水位末端处存在大量的垃圾，严重影响了该处管段污水过流能力。同时，垃圾清理结束后，发现该管段存在逆坡和变径问题，与之前获取的物探资料存在差异，逆坡和变径才是引起垃圾在此处淤积并最终导致该处管段高水位运行的最终成因。最终，结合最新的管道物探数据，基于经济性和可操作性，我们建议对该处管段开展定期清淤工作，并同步安装一台在线液位计用于预警预报。【小编：这个案例中把短期流量固定监测和长期液位监测预警两种方式做了很好的结合。使用流量仪来做短期持续测量，支持问题的分析诊断，通过液位、流速、流量等多指标数据使得分析结果可靠可信；而对于长期管理，安装流量仪不仅设备成本高、而且安装运维要求高，使用相对低成本的液位仪辅助长期跟踪监测，就能起到有效的预警预报效果。如果该点位之后通过定期清淤仍然出现高水位运行等问题，则可以临时安装一段时间流量仪再来辅助诊断。通过短期流量诊断、长期液位预警的合理策略，可以提高在线监测的实施效果，同时尽可能控制监测设备安装及运维的成本。】

4、总结

在上面的实际案例中，通过纵断面分析、监测数据解析及模型模拟，排除了逆坡、瓶颈等结构性问题，并初步推断末端异物堵塞为直接成因，但最终验证揭示垃圾堵塞仅为表象，管道瓶颈与逆坡才是导致高水位的根本原因。这一案例印证了基于在线流量监测的高水位成因诊断流程结论可靠，能为城市排水系统“高血压”精准“把脉”提供有力支撑。

然而，排水管网高水位成因复杂多样，除异物堵塞外，还涉及污水厂站调度异常、管道断头无出路等多元因素。在线监测技术能否在更广泛的成因诊断中发挥作用？敬请期待“在线监测助力分析管段高水位运行成因（下）-案例”。