在城市排水管网、工业循环水管网的运行管理中，液位与流量是反映管网状态的两大核心指标 —— 液位体现管网 “容纳能力”，流量体现管网 “输送效率”，二者单独分析时易存在信息盲区（如仅看液位高可能误判为负荷过载，实则是管道堵塞）。而通过液位与流量数据的联动分析，能实现 “1+1＞2” 的诊断效果，精准识别管网负荷失衡、泄漏、堵塞、混接等问题，为管网调度、维护提供科学依据。

一、联动分析基础：先搞懂液位与流量的 “内在关联”

要实现有效联动，首先需明确液位与流量在不同管网场景下的基本关系，这是后续分析的 “基准线”。二者的关联本质是 “管网截面特性、介质特性、运行工况” 共同决定的 “液位 - 流量曲线”，不同场景下曲线形态差异显著。

1. 重力流管网：液位随流量递增，增速受管径约束

市政排水管网（雨水、污水）多为重力流，水流依靠自身重力流动，液位与流量的关系呈 “非线性递增”：

低负荷阶段（液位低于管道直径 1/3）：流量随液位上升缓慢增加，此时管道内水流未充满，流速受液位影响小，比如 DN800 管道液位 0.2m 时，流量约 200m³/h；

中负荷阶段（液位为管道直径 1/3~2/3）：流量随液位上升快速增加，水流逐渐充满管道，流速加快，液位 0.5m 时，流量可达 500m³/h；

高负荷阶段（液位超过管道直径 2/3）：流量增速放缓，接近管道满流状态（液位 0.7m 时，流量约 700m³/h），若液位继续上升（超 0.75m），流量增长有限，但管网溢流风险大幅增加。

这种关系需通过现场实测建立 “专属曲线”—— 比如在某片区 DN600 污水管网的上下游分别布设液位计和流量计，连续监测 1 个月，记录不同液位对应的实际流量，绘制出该管网的 “液位 - 流量基准曲线”，后续分析时以此为参照判断是否异常。

2. 压力流管网：液位（压力）与流量呈 “反向关联”

工业循环水管网、给水管网多为压力流，由泵提供动力输送介质，此时 “液位” 常以 “压力” 形式体现（如压力表读数，1MPa 约等于 10m 水柱高度），二者关系与重力流相反：

当泵频率固定时，管道压力（液位）升高，说明管网阻力增大（如局部堵塞），流量会随之下降；反之压力降低，流量会上升。例如某电厂循环水泵频率 50Hz 时，正常压力 0.3MPa 对应流量 1200m³/h，若压力升至 0.4MPa，流量可能降至 900m³/h；

当泵频率调整时，压力与流量会同步变化（频率升高，二者均上升；频率降低，二者均下降），但变化比例需符合泵的特性曲线。比如泵频率从 50Hz 降至 45Hz，压力从 0.3MPa 降至 0.25MPa，流量从 1200m³/h 降至 1000m³/h，符合 “频率与流量成正比、与压力平方成正比” 的规律。

3. 关键联动参数：建立 “时空匹配” 的数据关系

联动分析的前提是数据 “时空一致”，需确保：

时间同步：液位与流量数据的采集时间戳误差不超过 10 秒（避免因时间差导致关联错位，如某时刻液位高但对应流量是 10 分钟前的，易误判）；

空间对应：流量监测点与液位监测点需覆盖 “同一管段” 或 “上下游关联管段”，比如在某段管网的上游设流量计、下游设液位计，或在同一检查井同时监测液位与流量；

状态标注：记录数据采集时的外部工况（如泵启停、阀门开关、降雨情况），避免将 “正常操作导致的变化” 误判为 “管网异常”。

二、四大核心分析维度：从联动数据中 “读懂” 管网状态

基于液位与流量的关联关系，通过对比 “实际数据” 与 “基准曲线 / 理论值” 的差异，可从四个维度诊断管网运行状态，覆盖负荷、泄漏、堵塞、混接等核心问题。

1. 维度一：负荷状态分析 —— 判断管网是否 “过载” 或 “闲置”

通过液位与流量的 “当前值” 和 “历史峰值” 对比，结合管网设计参数，判断负荷是否合理：

重力流管网：若实际流量未达设计值（如设计流量 800m³/h），但液位已接近满管（如 DN800 管道液位 0.7m），说明管网 “负荷密度过高”（服务区域排水量超过管道承载能力），需扩容或分流；若液位低（如 0.2m）但流量已接近设计值，说明管道流速过快（可能因坡度太大），易导致管道磨损。

案例：某老城区 DN500 污水管网，设计流量 500m³/h，实际监测显示流量 420m³/h（未达设计值），但液位已达 0.65m（接近满管），联动分析判定为 “管道负荷密度过高”—— 因周边小区人口增加，污水排放量超出原设计预期，后续通过增设支管分流，液位降至 0.4m，运行更稳定。

压力流管网：若泵频率正常（如 50Hz），但压力（液位）高于历史同期（如比上月同期高 0.05MPa），且流量低于历史同期（如低 100m³/h），说明管网 “实际负荷未降但阻力增加”，可能存在局部堵塞；若压力低、流量高，且远超设计值（如设计流量 1000m³/h，实际 1200m³/h），说明管网 “超负荷运行”，易导致泵过载、管道破裂。

2. 维度二：泄漏诊断 —— 识别管网是否存在 “暗漏” 或 “明漏”

泄漏是管网常见问题，单独看液位或流量难发现（如液位下降可能是流量减少，也可能是泄漏），但二者联动可精准判断：

重力流管网（如污水管网）：在 “无降雨、无新增排水” 的稳定工况下，若上游流量计读数稳定（如 300m³/h），但下游液位持续下降（如从 0.5m 降至 0.3m），且下游流量计读数减少（如从 280m³/h 降至 250m³/h），说明上下游之间存在泄漏（差额 30m³/h 即为泄漏量）。

案例：某工业园区污水管网，上游流量 320m³/h，下游液位 1 小时内从 0.45m 降至 0.38m，下游流量 290m³/h，联动分析发现流量差额 30m³/h，结合管网走向排查，在上下游之间的一段管道发现暗漏点（因腐蚀导致管壁穿孔），修复后差额消失，液位恢复稳定。

压力流管网（如给水管网）：在 “用户用水量稳定” 的工况下，若泵出口压力（液位）持续下降（如从 0.4MPa 降至 0.35MPa），且泵流量持续上升（如从 800m³/h 升至 850m³/h），说明管网存在泄漏 —— 因泄漏导致管网压力降低，泵为维持压力会自动增加流量（若泵频率固定，则流量增加、压力下降）。

关键判断：泄漏时的 “压力 - 流量” 曲线会偏离基准曲线，且偏离程度随泄漏量增大而加剧（泄漏量越大，压力越低、流量越大）。

3. 维度三：堵塞识别 —— 定位管道 “流通不畅” 的区域

堵塞会导致管网阻力增大，液位与流量的联动变化具有明显特征：

重力流管网：若上游流量稳定（如 400m³/h），但某段管道的液位持续上升（如从 0.4m 升至 0.6m），且下游流量减少（如从 390m³/h 降至 350m³/h），说明该段管道存在堵塞 —— 堵塞导致水流受阻，上游液位堆积，下游流量减少。

定位方法：通过多段管段的液位 - 流量数据对比，找到 “液位突升、流量突降” 的管段，即为堵塞区域。例如某市政雨水管网，降雨时 A-B 段液位 0.5m、流量 600m³/h，B-C 段液位 0.7m、流量 520m³/h，C-D 段液位 0.55m、流量 510m³/h，联动分析判定 B-C 段堵塞（液位突升、流量突降），现场疏通后该段液位降至 0.52m，流量恢复至 590m³/h。

压力流管网：若泵频率固定（如 50Hz），流量持续下降（如从 1000m³/h 降至 800m³/h），且管道压力（液位）持续上升（如从 0.3MPa 升至 0.38MPa），说明管道堵塞 —— 堵塞导致阻力增大，流量降低、压力升高。

典型场景：工业循环水管网中，若管道内结垢或杂质沉积，会逐渐导致堵塞，表现为 “流量逐月下降、压力逐月上升”，联动分析可提前发现堵塞趋势（如每月流量降 5%、压力升 3%），避免完全堵塞导致停产。

4. 维度四：混接 / 错接判断 —— 发现管网 “介质串流” 问题

在雨污分流管网中，雨污混接（污水混入雨水管网或雨水混入污水管网）会影响处理效率，液位与流量的联动分析可快速识别：

雨水管网混入污水：晴天时雨水管网应无持续流量（或流量极小，如小于 50m³/h），若晴天监测到雨水管网液位稳定（如 0.2m）且流量持续存在（如 120m³/h），说明有污水混入（污水持续排放导致流量稳定、液位不下降）。

案例：某新区雨污分流管网，晴天监测雨水管网 A 段液位 0.22m、流量 130m³/h，远超正常晴天雨水管网流量（应＜60m³/h），联动分析判定存在污水混接，排查发现周边某小区的生活污水管错接至雨水管网，整改后该段雨水管网晴天流量降至 45m³/h，液位降至 0.15m。

污水管网混入雨水：雨天时污水管网流量会因雨水混入而增加，但液位变化需与流量匹配。若雨天污水管网流量骤增（如从 500m³/h 增至 1200m³/h），且液位快速上升（如从 0.4m 升至 0.7m），远超正常降雨的流量增幅（如历史同期降雨时流量增至 800m³/h、液位 0.55m），说明存在大量雨水混入（如雨水篦子错接至污水管网）。

三、典型场景应用：联动分析在实际管网管理中的落地案例

不同管网场景的运行需求不同，液位与流量的联动分析需结合场景特点调整重点，以下为三类典型场景的应用实践。

1. 市政污水管网：聚焦 “负荷均衡” 与 “堵塞预警”

市政污水管网需避免因负荷过载导致溢流、因堵塞导致污水外溢，联动分析重点：

日常运行：每日对比各片区管网的 “液位 - 流量” 数据，若某片区液位高于其他片区（如 0.6m vs 0.4m）但流量相近（如 420m³/h vs 400m³/h），说明该片区管网负荷密度高，需调整泵站抽排策略（如增加该片区泵站抽排频率，降低液位）；

降雨应对：降雨时监测污水管网流量与液位的增幅，若流量增幅远超液位增幅（如流量增 80%、液位增 20%），说明有雨水混入，需记录混接区域，雨后整改；若液位增幅远超流量增幅（如液位增 60%、流量增 15%），说明管道堵塞，需优先疏通。

某城市污水处理厂通过联动分析，将管辖范围内的污水管网按 “液位 - 流量” 特性分为 3 个负荷区，针对高负荷区调整泵站抽排计划，使管网溢流次数从每月 4 次降至 1 次，堵塞排查效率提升 50%。

2. 工业循环水管网：侧重 “泄漏防控” 与 “能耗优化”

工业循环水管网需保障流量稳定（满足生产需求）、避免泄漏（节约水资源），联动分析重点：

泄漏监测：每小时对比泵出口压力、流量与基准曲线，若偏离基准曲线超过 5%，触发泄漏预警。某化工厂循环水管网，通过该机制 1 个月内发现 2 次小泄漏（流量差额 20-30m³/h），及时修复避免了每月超 5000 吨的水资源浪费；

能耗优化：基于 “压力 - 流量” 关系调整泵频率，在满足生产流量需求的前提下，尽量降低压力（减少阻力）。例如生产需循环水流量 900m³/h，原泵频率 50Hz（压力 0.35MPa、能耗 1200kWh/h），联动分析发现频率降至 48Hz 时，压力 0.32MPa、流量 910m³/h，能耗降至 1050kWh/h，每天节约 3600kWh。

3. 雨水管网：核心 “内涝预判” 与 “混接排查”

雨水管网在降雨时需快速排洪，避免内涝，联动分析重点：

内涝预判：降雨时实时监测雨水管网各段的 “液位 - 流量” 变化，若某段液位上升速度远超流量上升速度（如液位 10 分钟内从 0.3m 升至 0.6m，流量仅从 500m³/h 升至 580m³/h），说明该段管道排水能力不足，易发生内涝，提前启动应急措施（如开启备用排水泵、封堵周边雨水篦子）；

混接排查：晴天时定期监测雨水管网的液位与流量，若存在稳定液位（＞0.15m）且流量＞80m³/h，判定为混接，记录位置后整改。某城市通过该方法，半年内排查出 32 处雨污混接点，整改后雨水管网晴天污染物浓度降低 60%，减轻了河道污染。

四、联动分析流程：从数据采集到决策落地的 “五步走”

要让液位与流量的联动分析常态化、标准化，需遵循清晰的流程，确保每一步都有明确目标与操作方法。

1. 第一步：数据准备 —— 建立 “基准数据库”

采集管网设计参数（管径、设计流量、设计液位 / 压力）；

连续监测 3 个月（覆盖不同工况：晴天 / 雨天、高峰 / 低谷、季节变化），建立各管段的 “液位 - 流量基准曲线” 与 “正常波动范围”（如重力流管网正常波动 ±10%，压力流 ±5%）；

将数据导入管网管理平台，标注监测点位置、管网走向、关联设备（泵、阀门）信息。

2. 第二步：实时监测 —— 确保数据 “时空同步”

液位计与流量计采用同一时钟源（如 NTP 服务器），采集间隔设为 1-5 秒（根据管网波动情况调整，雨水管网降雨时设 1 秒，污水管网日常设 5 秒）；

实时传输数据至平台，若传输中断（如断网），设备本地存储数据，联网后自动补传，避免数据缺失。

3. 第三步：异常识别 —— 对比 “实际数据” 与 “基准值”

平台自动对比每一组实时数据与基准曲线的差异，若超出正常波动范围，标记为 “异常数据”；

结合外部工况（如是否降雨、是否调整泵阀），排除 “正常操作导致的异常”（如泵频率调整导致的流量变化），保留 “管网自身问题导致的异常”。

4. 第四步：原因诊断 —— 通过多维度数据定位问题

对异常数据，结合多段管段的液位 - 流量数据、管网历史故障记录，分析问题类型（负荷、泄漏、堵塞、混接）；

若为堵塞 / 泄漏，通过 “液位突升 / 压力突降”“流量突降 / 突增” 的位置，定位具体管段（如 A-B 段液位突升、B-C 段流量突降，问题在 B-C 段）。

5. 第五步：决策执行 —— 生成维护 / 调度建议

针对不同问题生成建议：负荷过载建议调整泵站抽排频率或分流；泄漏 / 堵塞建议安排巡检修复；混接建议雨后排查错接点；

跟踪执行效果，修复后对比 “问题解决前后” 的液位 - 流量数据，验证问题是否解决（如堵塞修复后，液位下降、流量恢复至基准值）。

结语：联动分析是管网 “智慧管理” 的核心抓手

液位监测数据与流量数据的联动分析，打破了单一数据的信息局限，让管网运行状态从 “模糊判断” 变为 “精准诊断”。其核心价值在于：通过二者的协同关系，不仅能快速识别已发生的问题（如泄漏、堵塞），还能预判潜在风险（如负荷过载导致的溢流、堵塞加剧导致的停产），为管网的 “预防性维护”“精细化调度” 提供数据支撑。随着智慧管网技术的发展，联动分析还可与管网数字孪生、AI 预测模型结合，进一步提升管网管理的效率与科学性，让城市管网更安全、更高效地运行。