市政排水管网是城市水循环系统的核心组成部分，承担着雨水收集、污水输送与防汛排涝的重要职能。随着城市化进程加快与极端天气频发，传统 “人工巡检 + 定期检测” 的管网管理模式，已难以应对管网堵塞、泄漏、内涝等问题的动态变化，数据滞后、覆盖不足、响应缓慢等短板日益凸显。在线监测作为智慧排水的核心技术手段，通过实时采集、传输与分析管网运行数据，实现了对管网状态的全天候掌控。目前，市政排水管网在线监测已形成多种成熟模式，分别针对管网水位、流量、水质、结构缺陷等关键指标，为管网精细化管理提供了多元化解决方案。

一、水位 - 流量协同监测模式：掌握管网 “水力脉搏”

水位与流量是反映排水管网水力状态的核心指标，直接关系到管网排水能力、内涝风险与运行效率。水位 - 流量协同监测模式通过在管网关键节点布设水位传感器与流量传感器，实时捕捉水流变化，为管网调度、内涝预警与 capacity（容量）评估提供数据支撑，是目前应用最广泛的监测模式之一。

在传感器选型与布设上，该模式通常遵循 “重点覆盖、分层监测” 原则。对于管径较大的主干管、泵站进水口、低洼易涝区域管网，优先布设高精度超声波水位计或压力式水位传感器，测量范围一般覆盖 “管底 - 管顶” 全区间，精度可达 ±12.5px，确保准确捕捉水位波动；流量监测则根据管网工况选择合适设备，如满管流场景采用电磁流量计、超声波流量计，非满管流场景则选用多普勒流量计或渠式流量计，部分设备可同时集成水位与流量监测功能，减少安装成本与空间占用。例如，在某市老城区改造项目中，通过在 32 条主干道的排水管网节点布设 120 套水位 - 流量一体化传感器，实现了对区域管网水力状态的实时监测，数据采集频率设为 1 分钟 / 次，确保暴雨期间能精准捕捉水位骤升、流量突增等异常情况。

该模式的核心价值在于 “动态预警 + 精准调度”。通过实时监测数据，管理平台可构建管网水力模型，模拟不同降雨强度下的水位变化趋势。当监测到某节点水位超过警戒值（如管顶以下 1250px），平台自动触发内涝预警，推送信息至运维人员与应急部门，同时联动泵站调整运行参数（如提高泵机转速）、开启备用闸门，加速排水；在晴天工况下，通过分析流量数据，可识别管网 “高流量异常”（如疑似雨污混接、非法排污），为管网溯源与整改提供线索。据统计，采用该模式的区域，内涝预警响应时间从传统的 “1-2 小时” 缩短至 “10-15 分钟”，管网运行效率提升 20%-30%。

二、水质在线监测模式：守护管网 “水质安全”

排水管网不仅是 “输水通道”，更是控制水污染的关键环节 —— 生活污水、工业废水若在管网内滞留时间过长，易滋生异味、产生黑臭；初期雨水携带的污染物若直接排入自然水体，会加剧水环境压力。水质在线监测模式通过实时采集管网内水体的关键水质指标，及时发现水质异常，为污染溯源、管网养护与水环境治理提供依据，尤其适用于黑臭水体治理、工业集聚区管网等场景。

目前，该模式主要监测的指标包括化学需氧量（COD）、氨氮、溶解氧（DO）、浊度与 pH 值，部分场景会增加总磷、总氮或特定污染物（如重金属）监测。传感器类型以电极法、光学法为主，如 COD 传感器采用紫外吸收法，通过测量水体对特定波长紫外线的吸收强度计算 COD 浓度；氨氮传感器采用离子选择电极法，直接输出氨氮含量。为确保数据准确性，传感器需定期清洁（一般每 1-2 周）与校准（每 1-3 个月），部分设备集成自动清洗功能，减少人工维护成本。在布设位置上，优先选择污水处理厂进水口（监测进厂水质，避免冲击负荷）、黑臭水体沿岸截流管网（监测截流污水浓度）、工业排污口下游管网（监测污染物是否达标排放）。例如，在某工业园区排水管网监测项目中，通过在 8 个关键节点布设水质在线监测设备，实时监测 COD 与氨氮浓度，当发现某节点 COD 突然从 300mg/L 飙升至 800mg/L 时，平台迅速定位上游工业企业，排查出某化工厂偷排行为，及时制止了污染扩散。

水质在线监测模式的优势在于 “实时溯源 + 动态管控”。传统人工采样分析需 24-48 小时出结果，而在线监测可实现 “分钟级” 数据更新，一旦发现水质超标，通过结合管网拓扑关系与流量数据，能快速锁定污染源头（如某片区、某企业），缩短溯源时间；同时，通过长期监测数据积累，可分析管网水质变化规律（如晴天、雨天水质差异），为优化管网养护周期（如定期清淤减少污染物沉积）、调整污水处理工艺提供数据支撑，助力实现 “管网 - 污水处理厂 - 受纳水体” 的全链条水质管控。

三、管网结构缺陷监测模式：排查管网 “隐形病害”

市政排水管网多建于地下，长期受土壤沉降、管道腐蚀、外力挤压等影响，易出现破裂、变形、错口、淤积等结构缺陷 —— 这些 “隐形病害” 不仅导致水资源泄漏（供水管网）、污水外渗污染土壤与地下水，还可能引发路面塌陷等安全事故。管网结构缺陷监测模式通过 “在线感知 + 定期检测” 结合的方式，实时捕捉缺陷隐患，定期评估管网健康状态，是保障管网结构安全的关键手段。

该模式主要分为两类技术路径：一类是 “实时监测型”，通过在管道内部或外部安装传感器，实时监测结构变化。例如，在管道外壁粘贴应变传感器，监测管道因土壤压力产生的形变；在管道接口处安装位移传感器，捕捉错口位移；在检查井内安装气体传感器（如硫化氢、甲烷），通过气体浓度异常判断管道是否存在破裂（污水泄漏会导致有害气体释放）。另一类是 “定期检测型”，结合管道检测机器人（CCTV 机器人、QV 检测设备）与在线数据传输，实现检测过程的实时监控与数据同步。CCTV 机器人搭载高清摄像头与激光测距仪，可沿管道内壁移动，拍摄管道内部影像并测量缺陷尺寸，数据通过 4G/5G 网络实时传回管理平台，运维人员可远程查看检测画面，标记缺陷位置与类型，无需现场值守。例如，某市采用 “CCTV 机器人 + 在线传输” 模式，对全市 500 公里老旧管网进行检测，仅用 3 个月就完成了传统人工检测需 1 年的工作量，且缺陷识别准确率从 85% 提升至 98%。

管网结构缺陷监测模式的核心价值在于 “预防性养护”。通过实时传感器数据，可早期发现管道微小形变、接口渗漏等隐患，避免缺陷扩大（如微小破裂发展为大面积坍塌）；结合定期检测数据，可建立管网健康档案，评估不同路段、不同管材管道的老化程度，制定 “按需养护” 计划（如对腐蚀严重的铸铁管优先更换，对淤积较多的混凝土管缩短清淤周期），而非传统的 “一刀切” 式养护，大幅降低管网维护成本。据测算，采用该模式的城市，管网突发故障发生率降低 40%-50%，年均维护成本节省 25% 以上。

四、雨量 - 管网联动监测模式：应对暴雨 “内涝挑战”

城市内涝的核心诱因是 “降雨强度超过管网排水能力”，传统内涝应对多依赖气象预警与人工巡查，难以实现 “降雨 - 管网 - 内涝” 的动态匹配。雨量 - 管网联动监测模式通过将雨量监测与管网水位、流量监测相结合，构建 “降雨 - 产流 - 汇流” 全链条监测体系，精准预测内涝风险，优化防汛排涝调度，是应对极端暴雨的重要技术手段。

该模式的关键在于 “多源数据融合”：一方面，在城市不同区域布设雨量传感器（如翻斗式雨量计、光学雨量计），实时采集降雨量、降雨强度数据，数据采集频率设为 5-10 分钟 / 次，确保捕捉短时强降雨过程；另一方面，将雨量数据与管网监测数据（水位、流量）实时传输至管理平台，通过水力模型模拟降雨对管网的影响 —— 例如，当监测到某区域 1 小时降雨量达 50mm（暴雨级别），模型可预测 30 分钟后该区域管网水位将超过警戒值，进而推送内涝预警信息。部分先进项目还会结合路面积水监测（如在低洼路段布设积水传感器），实现 “管网 - 路面” 双重监测，全面掌握内涝情况。例如，2023 年台风期间，某市通过雨量 - 管网联动监测系统，提前 40 分钟预测到 3 个低洼片区将发生内涝，及时启动应急响应，疏散人员、封堵路口，减少了人员伤亡与财产损失。

该模式的优势在于 “精准预警 + 协同调度”。相比单一的气象预警，其结合管网实际运行状态（如是否已满负荷），预警更贴合实际情况（如相同降雨量下，管网淤积区域更易内涝）；同时，通过联动泵站、调蓄池等设施，可实现 “按需排水”—— 如降雨初期，优先利用调蓄池蓄水，减少管网排水压力；降雨中期，若管网水位过高，启动所有泵站全力排水，避免内涝。此外，该模式还可积累不同降雨情景下的管网响应数据，为管网改造提供依据（如对易内涝区域的管网进行扩容、增设调蓄设施）。

五、模式选择与应用建议：因地制宜，按需配置

不同在线监测模式的技术特点、应用场景与成本差异较大，实际应用中需结合城市需求、管网现状与预算情况，选择合适的监测模式组合：

优先保障 “水力安全”：对于内涝频发、管网老化严重的城市，建议优先采用 “水位 - 流量协同监测模式” 与 “雨量 - 管网联动监测模式”，重点解决内涝预警与管网调度问题，投入成本相对可控（单套水位 - 流量传感器成本约 1-3 万元）。

聚焦 “水质治理”：对于黑臭水体治理重点城市、工业集聚区，需补充 “水质在线监测模式”，重点监测污水处理厂进水口、工业排污口下游管网，确保水污染得到有效控制，单套水质监测设备成本约 5-10 万元，需结合定期校准预算。

重视 “结构安全”：对于建成时间超过 20 年的老旧管网、地质条件复杂（如软土地基）的区域，建议采用 “管网结构缺陷监测模式”，通过 “实时传感器 + 定期机器人检测” 结合，防范管道破裂、路面塌陷等风险，单次机器人检测成本约 200-500 元 / 米，需根据管网长度规划预算。

此外，无论选择哪种模式，都需注重 “数据整合与平台建设”—— 避免不同监测系统 “数据孤岛”，构建统一的智慧排水管理平台，实现数据实时展示、异常预警、模型分析与调度指令下发的全流程闭环，才能最大化发挥在线监测的价值。

市政排水管网在线监测模式的发展，正从 “单一指标监测” 向 “多维度协同监测”、从 “数据采集” 向 “数据驱动决策” 转型。随着物联网、AI、数字孪生技术的深入应用，未来的监测模式将更智能、更精准，为构建 “韧性城市”“海绵城市” 提供坚实的技术支撑，让城市排水管网真正实现 “安全、高效、绿色” 运行。