CN116050037A - 一种基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法，包括以下步骤：构建排水管网有向拓扑模型和排水管网数据库；提取监测点位对应的上下游检查井和管线编号；初步估算液位；将管网分为上游片区、中上游片区和下游片区；针对监测点中上游片区和下游片区的各节点和管线计算新液位；对两端管线液位差过大的地方进行调整。本发明基于有向拓扑网络的城市排水***，结合实际监测设备所获取的监测值，通过管网初始化插值和后续的平滑处理，间接监测其它管网的液位情况，协助管网运维单位以有限的监测成本，从全局的角度掌握整个排水***实时的液位变化情况，为城市排水管网运维管理和科学调度决策提供有效的数据支撑。
Description
技术领域
本发明涉及城市排水***的液位监测技术领域，尤其是涉及一种基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法。
背景技术
排水管网对于城市安全运行起到重要的保障作用，但由于管网一般埋于地下，因此需要借助监测设备探查排水管网运行状态。城市排水***管网液位监测可以帮助运维部门全面了解管网运行情况和变化规律，及时发现管网中的异常情况，比如管网淤堵、破损或者溢流等状况，从而针对问题快速做出反应和相应的应对措施，保证排水管网安全、健康运行，同时也可以为管网运行调度、改造设计、养护管理提供有效的数据支撑，提高排水管网的信息化管理水平。
在城市排水管网监测工作中，由于管网数量庞大、现实情况复杂，且考虑到监测设备成本问题，运维部门仅能通过数量有限的监测设备了解部分区域或者点位的情况，很难全面了解整个排水***的实时状态，因此会出现调度不及时的情况发生，导致发生旱天污水检查井冒溢或溢流口溢流，雨天泵站开启不及时，发生积涝等情况。因此，如果能从更全面更***的角度了解***的整个排水管网的液位分布状况，运维部门的决策和调度会更加及时有效。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法，结合已有的监测设备和数值模型，基于有向拓扑城市排水***网络，间接监测其余检查井或者管线的液位高度，进而从全局判断整个排水管网的液位分布情况，为城市排水***运行液位状态感知提供一套高效率、高精度、全覆盖、低成本的监测方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法，包括以下步骤：
S1、结合排水管网数据，以检查井为节点、管网流向方向为有向连接关系，构建排水管网有向拓扑模型；
S2、结合排水管网基础数据，构建排水管网数据库；所述排水管网基础数据包括检查井基础数据和管道基础数据；所述检查井基础数据包括部件标识码、自然路面标高、井深，所述管道基础数据包括部件标识码、起点标识码、终点标识码、断面尺寸、起点埋深、终点埋深；
S3、根据S1的基于管网流向的拓扑查询，结合监测点位，提取监测点位对应的上下游检查井和管线编号；
S4、输入模型边界条件，包括研究区域用水户排水数据、研究区域河道水位数据、控制物运行规则等，以城市排水规律为基础，依据管网水动力Q-H关系，实现管网常设初始状态解析，计算公式如下：
其中，Qj为上游检查井总流量，qi为节点j上游第i节点的流量，A为水力断面面积，Z为管道底高程，hloss为水头损失；
S5、基于S4中的初步估算液位结果，将管网分为两大片区，分别是缓流片区和急流片区；所述缓流片区为受管道逆坡或拥堵影响液位平缓区域，所述急流片区为流速较快水面坡降较大区域；基于水力特征布置液位探头，缓流片区液位探头数量可低于2个，急流片区根据情况保证关键流段液位探头不低于1个；
S6、基于S1中构建的拓扑模型，将管网分为三大片区，分别是上游片区、中上游片区和下游片区；所述上游片区为节点和管线底高程高于监测点液位的片区，拓扑关系位于监测点位上游；所述中上游片区为节点和管线底高程低于监测点液位的片区，拓扑关系位于监测点上游；所述下游片区为拓扑关系位于监测点位下游的片区；
S7、根据S6中划分好的片区，上游片区的节点和管线不需要进行插值处理，针对监测点中上游片区和下游片区的各节点和管线计算新液位，并在管网常设初始状态进行更新，完成基于管道流向的液位插值；
S8、初步设置管网初始化液位后，对于两端管线液位差过大的地方，利用水动力算法对插值后的管网初始化状态进行运算，对于液位过高的管线则降低液位、增加流速，对于液位过低的管线则升高液位、降低流速，调整两端管线的液位差，以满足质量和动量守恒定律，最终使插值后初始化的管网状态达到一个相对稳定的状态；
S9、利用S8的计算结果获取监测点位以外的节点和管线的液位值。
进一步的，S1包括以下步骤：
S1-1、将每个检查井用唯一的节点表示，以管线上游节点作为起始节点，以管线下游节点作为终止节点；
S1-2、按照勘测数据中管线流向，将起始节点连接到下游的节点，用两个节点间的连接关系，表示两个检查井之间的管道，连接的启端和终端代表管线的流向；
S1-3、迭代分析，完成管网中有所的检查井和管线拓扑数据构建。
进一步的，S3包括以下步骤：
S3-1、以监测点为查询终点，根据管道走向，流向监测点的节点即认为是监测点的一个上游节点；以找出的节点为下一个查询的终点，根据管道走向，流向该节点的管道上游节点即认为是监测的另一个上游节点；
S3-2、以新找出的节点作为下一个查询的终点，重复上述步骤，直至查询至管网上游起始点，过程中遍历过的管线即纳入监测点上游的管线查询结果；
S3-3、若查询终点有两个或以上的节点流入，则代表出现了支管，分别以两个节点作为新的查询终点，分别进行S3-1和S3-2，并将查询结果纳入监测点的上游节点查询结果；
S3-4、若两个或以上的支管查询的新节点为同一个点时，代表支管与主管汇合，则结束支管查询，以新的查询节点作为主管的新查询终点，进行S3-1和S3-2，并将查询结果纳入监测点的上游节点查询结果；
S3-5、以监测点为查询起点，根据管道走向，流出监测点的节点即认为是监测点的一个下游节点；以找出的节点为下一个查询的起点，根据管道走向，流出该节点的管道下游节点即认为是监测的另一个下游节点；
S3-6、以新找出的节点作为下一个查询的起点，重复上述步骤，直至查询至管网下游终止点；
S3-7、当一个节点对应两个或以上的节点流出时，即代表出现了支管，分别以两个节点作为新的查询起点，分别进行S3-5和S3-6，并将查询结果纳入监测点的下游节点结果，过程中遍历过的管线即纳入监测点下游的管线查询结果；
S3-8、若两个或以上的支管查询的新节点为同一个点时，代表支管与主管汇合，则结束支管查询，以新的查询节点作为主管的新查询起点，进行S3-5和S3-6，并将查询结果纳入监测点的下游节点查询结果。
进一步的，S7包括以下步骤：
S7-1、根据S6中划分的中上游片区和下游片区分区，提取两个片区中的检查井编号；
S7-2、以所选监测点为参照，结合监测点初步计算液位，计算液位偏差程度包括百分比偏差及绝对偏差，对所有监测点位进行计算；
S7-3、根据S4中的液位初始化插值，根据各监测点位的拓扑关系，以距离为比值，构建线性校正掩膜：
其中，Di为目标点距离对应监测点的管线距离，D为目标点距离所有对应监测点的管线距离倒数加和，Zi为各相关目标监测点的偏差，Zdi为个相关目标监测点位的偏差加权值；
利用管道线性掩膜方法对液位进行粗修正；
S7-4、根据S6中划分好的片区，提取中上游片区管线编号；
S7-5、根据S6中划分号的片区，提取下游片区管线编号，并结合检查井、管线的基础地理信息数据和修正后的节点液位数据，查找管线下游管顶绝对高程低于管线下游节点液位的管线编号；
S7-6、根据S6中划分号的片区，提取下游片区管线编号，并结合检查井、管线的基础地理信息数据和修正后的节点液位数据，查找管线下游管顶绝对高程高于管线下游节点液位的管线编号；
S7-7、提取S7-4中的管线编号，新的液位为管线断面尺寸，对所有监测点位和其对应的管线计算；
S7-8、提取S7-5中的管线编号，新的液位为管线断面尺寸，对所有监测点位和其对应的管线计算；
S7-9、提取S7-6中的管线编号，新的液位为S7-2中管线下游节点校正后的液位绝对高程减去管线下游底高程，对所有监测点位和其对应的管线计算。
进一步的，S8调整两端管线的液位差的方法如下：
利用数值模型中的水动力算法对插值后的管网常设初始化状态进行运算，对节点上下游液位差相对较大的两段管道液位，运用隐式欧拉方法求解下述方程组：
管线：
其中：n为曼宁系数；g为重力加速度；Sf为沿程损失；Y为管道水深；Z为管道底高程；x为距离；t为时间；A为水力断面；U为流速，等于Q/A；H为管道中的液压水头，等于Z+Y；
节点：
其中：t为时间；As为节点表面积；ΣQ为节点净入流量，等于入流量减去出流量；Y为节点水深；Z为节点底高程；H为节点中的液压水头，等于Z+Y；
设置时间步长t为1秒，计算式(5)和式(6)，得出现有条件下的1分钟后的检查井液位修正值H，进行检查井液位计管道修正：对于液位过高的管线，降低液位、增加流速，对于液位过低的管线，升高液位、降低流速，由此来降低两端管线中的液位差，调整两端管线的液位关系，以满足质量和动量守恒定律，从而对管线的液位进行平滑化处理。
本发明的特点在于：
(1)结合排水管网自然流向规律，实现管网上下游节点和管线划分，构建基于树状管网的上下游查询方法，实现液位节点的辐射作用，管网分为三大片区；
(2)以粗模型为分析区域水位分布，基于水位变化规律，进行监测点位布置，减少重复信息读取；
(3)以管网水动力Q-H关系，实现全管段的液位暂估，为液位插值修正提供基础；
(4)将管道水面坡降原理与管道上下游拓扑关系相结合，依据管道液位逐级下降原理，构建以探头监测液位及管道坡降转折点为节点的管道水面线性修正掩膜方法，实现管道液位粗修正；
(5)基于液位初步插值成果，以管线流量和水力坡降之间的关系方程式为核心，构建流量边界对管道液位影响分析能力，基于有限时间水面坡度差值修正，实现线性液面插值的平滑化处理，进一步优化插值结果与实际情况吻合度。
本发明的有益效果在于：
基于有向拓扑网络的城市排水***，结合实际监测设备所获取的监测值，通过管网初始化插值和后续的平滑处理，间接监测其它管网的液位情况，协助管网运维单位以有限的监测成本，从全局的角度掌握整个排水***实时的液位变化情况，为城市排水管网运维管理和科学调度决策提供有效的数据支撑。
附图说明
图1是本发明的基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法的案例管网示意图；
图2是本发明的基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法的流程图；
图3是本发明的基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法的上游节点管线拓扑查询；
图4是本发明的基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法的下游节点管线拓扑查询；
图5是本发明的基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法的案例管段管网初始状态解析示意图；
图6是本发明的基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法的案例管段监测布点方案；
图7是本发明的基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法的案例管段中游监测点的上游、中上游和下游片区节点管线区分；
图8是本发明的基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法的案例管段下游监测点的上游和中上游片区节点管线区分；
图9是本发明的基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法的案例管段管网液位初步插值效果示意图；
图10是本发明的基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法的案例管段管网平滑化处理后效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例要分析的管网如图1所示。分析流程图如图2所示：
S1、收集整理研究区域的排水管网基础数据，将每一个检查井用节点表示，根据基础数据中管线流向，以上游检查井为起始节点和下游检查井为终止节点，迭代连接所有检查井，构建研究区域排水管网有向拓扑模型。具体步骤如下：
S1-1、将每个检查井用唯一的节点表示，以管线上游节点作为起始节点，以管线下游节点作为终止节点；
S1-2、按照勘测数据中管线流向，将起始节点连接到下游的节点，用两个节点间的连接关系，表示两个检查井之间的管道，连接的启端和终端代表管线的流向；
S1-3、迭代分析，完成管网中有所的检查井和管线拓扑数据构建。
S2、结合排水管网基础数据，构建排水管网数据库；所述排水管网基础数据包括检查井基础数据和管道基础数据；所述检查井基础数据包括：部件标识码、自然路面标高、井深，所述管道基础数据包括：部件标识码、起点标识码、终点标识码、断面尺寸、起点埋深、终点埋深。
S3、根据S1的基于管网流向的拓扑查询，结合监测点位，提取监测点位对应的上下游检查井和管线编号。对于图1的管网，管线上总共有两个液位监测点，选取一个点为查询终点和查询起点，分别查询监测点上游和下游的节点和管线，并迭代完成两个液位监测点的上下游查询，具体步骤如下：
S3-1、以监测点为查询终点，根据管道走向，流向监测点的节点即认为是监测点的一个上游节点；以找出的节点为下一个查询的终点，根据管道走向，流向该节点的管道上游节点即认为是监测的另一个上游节点；
S3-2、以新找出的节点作为下一个查询的终点，重复上述步骤，直至查询至管网上游起始点，过程中遍历过的管线即纳入监测点上游的管线查询结果；
S3-3、若查询终点有两个或以上的节点流入，则代表出现了支管，分别以两个节点作为新的查询终点，分别进行S3-1和S3-2，并将查询结果纳入监测点的上游节点查询结果；
S3-4、若两个或以上的支管查询的新节点为同一个点时，代表支管与主管汇合，则结束支管查询，以新的查询节点作为主管的新查询终点，进行S3-1和S3-2，并将查询结果纳入监测点的上游节点查询结果；S3-1至S3-4的流程图如图3所示；
S3-5、以监测点为查询起点，根据管道走向，流出监测点的节点即认为是监测点的一个下游节点；以找出的节点为下一个查询的起点，根据管道走向，流出该节点的管道下游节点即认为是监测的另一个下游节点；
S3-6、以新找出的节点作为下一个查询的起点，重复上述步骤，直至查询至管网下游终止点；
S3-7、当一个节点对应两个或以上的节点流出时，即代表出现了支管，分别以两个节点作为新的查询起点，分别进行S3-5和S3-6，并将查询结果纳入监测点的下游节点结果，过程中遍历过的管线即纳入监测点下游的管线查询结果；
S3-8、若两个或以上的支管查询的新节点为同一个点时，代表支管与主管汇合，则结束支管查询，以新的查询节点作为主管的新查询起点，进行S3-5和S3-6，并将查询结果纳入监测点的下游节点查询结果；S3-5至S3-8的流程图如图4所示。
S4、如图5所示，提取研究区域排水模型的边界条件，主要包括了用水户排水数据、研究区域河道水位数据、泵站闸门的运行规则，根据管网水动力Q-H关系，实现管网常设初始状态解析，计算公式为：
其中：Qj为上游检查井总流量；qi为节点j上游第i节点的流量；A为水力断面面积；Z为管道底高程；hloss为水头损失；
S5、根据S4解析出来的管网初始状态中各管线的液位和流量大小，将水力坡度较为平缓的区域定义为缓流片区，水力坡度较为陡峭的区域定义为急流片区。在缓流片区可仅在各下游管线配置液位监测设备用于液位探测，在急流片区则在主干管和坡度变化较大的地方设置液位监测设备，因此在图1的管线中，管线下游片区管线坡度较缓，则在最下游的节点(1号)设置一个液位监测设备，同时在坡度变化较大的区域(2号)配置一个液位监测设备。监测布点方案如图6所示。
S6、基于S1的有向拓扑模型，分别以各监测点位所在的节点为准，分别划分各监测节点对应的三大片区，分为上游片区、中上游片区和下游片区，上游片区和中上游片区的划分依据以监测点位液位为准，其中，节点和管线底高程高于监测点液位的片区则为上游片区，节点和管线底高程低于监测点液位的片区则为中上游片区。图7为案例管线最下游监测点所对应的中上游和上游片区，图8为案例管线中游监测点所对应的下游、中上游和上游片区。
S7、根据S6中划分好的片区，上游片区的节点和管线不需要进行插值处理，针对监测点中上游片区和下游片区的各节点和管线计算新液位，并在管网常设初始状态进行更新，完成基于管道流向的液位插值。具体步骤如下：
S7-1、根据S6中划分的中上游片区和下游片区分区，提取两个片区中的检查井编号；
S7-2、以所选监测点为参照，结合监测点初步计算液位，计算液位偏差程度包括百分比偏差及绝对偏差，对所有监测点位进行计算；
S7-3、对于S7-1提取的节点，根据各监测点位的拓扑关系，以距离为比值，构建线性校正掩膜，对各节点液位进行更新，计算公式为：
其中：Di为目标点距离对应监测点的管线距离；D为目标点距离所有对应监测点的管线距离倒数加和；Zi为各相关目标监测点的偏差；Zdi为各相关目标监测点位的偏差加权值；
S7-4、根据S6中划分好的片区，提取中上游片区管线编号；
S7-5、根据S6中划分的好片区，提取下游片区管线编号，并结合检查井、管线的基础地理信息数据和修正后的节点液位数据，查找管线下游管顶绝对高程低于管线下游节点液位的管线编号；
S7-6、根据S6中划分好的片区，提取下游片区管线编号，并结合检查井、管线的基础地理信息数据和修正后的节点液位数据，查找管线下游管顶绝对高程高于管线下游节点液位的管线编号；
S7-7、提取S7-4中的管线编号，新的液位为管线断面尺寸，对所有监测点位和其对应的管线计算；
S7-8、提取S7-5中的管线编号，新的液位为管线断面尺寸，对所有监测点位和其对应的管线计算；
S7-9、提取S7-6中的管线编号，新的液位为S7-2中管线下游节点校正后的液位绝对高程减去管线下游底高程，对所有监测点位和其对应的管线计算。
管网液位初步插值效果如图9所示。
S8、初步设置管的网初始化液位后，监测点上下游液位可能会存在一定的液位差，需要对初始化后的液位进行平滑化处理，确保插值后的模型结果液位平稳。利用数值模型中的水动力算法对插值后的管网常设初始化状态进行运算，对节点上下游液位差相对较大的两段管道液位，运用隐式欧拉方法求解下述方程组：
管线：
其中：n为曼宁系数；g为重力加速度；Sf为沿程损失；Y为管道水深；Z为管道底高程；x为距离；t为时间；A为水力断面；U为流速，等于Q/A；
H为管道中的液压水头，等于Z+Y；
节点：
其中：t为时间；As为节点表面积；ΣQ为节点净入流量，等于入流量减去出流量；Y为节点水深；Z为节点底高程；H为节点中的液压水头，等于Z+Y。
由于S6和S7中对液位进行了调整，但管段流量不变，存在计算结果与实际情况存在不相吻合状态。
设置时间步长t为1秒，计算式(5)和式(6)，得出现有条件下的1分钟后的检查井液位修正值H，进行检查井液位计管道修正。液位过高的管线需要降低液位、增加流速，液位过低的管线需要升高液位、降低流速，由此来降低两端管线中的液位差，调整两端管线的液位关系，以满足质量和动量守恒定律，从而对管线的液位进行平滑化处理。节点的液位则通过流入和流出节点的流量进行校正，而流量会随着管线的液位差调整而发生变化，因此节点会在迭代过程中随着管线的液位差变化而变化，最终达到一个相对平稳的状态。在分别对节点和管道中的液位进行平滑化处理之后，最终使管网整体的初始化状态达到一个相对稳定的状态。
管网平滑化处理后的效果图如图10所示。
S9、利用S8的计算结果获取监测点位以外的节点和管线的液位值。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (5)
1.一种基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、结合排水管网数据，以检查井为节点、管网流向方向为有向连接关系，构建排水管网有向拓扑模型；
S2、结合排水管网基础数据，构建排水管网数据库；所述排水管网基础数据包括检查井基础数据和管道基础数据；所述检查井基础数据包括部件标识码、自然路面标高、井深，所述管道基础数据包括部件标识码、起点标识码、终点标识码、断面尺寸、起点埋深、终点埋深；
S3、根据S1的基于管网流向的拓扑查询，结合监测点位，提取监测点位对应的上下游检查井和管线编号；
S4、输入模型边界条件，包括研究区域用水户排水数据、研究区域河道水位数据、控制物运行规则等，以城市排水规律为基础，依据管网水动力Q-H关系，实现管网常设初始状态解析，计算公式如下：
其中，Qj为上游检查井总流量，qi为节点j上游第i节点的流量，A为水力断面面积，Z为管道底高程，hloss为水头损失；
S5、基于S4中的初步估算液位结果，将管网分为两大片区，分别是缓流片区和急流片区；所述缓流片区为受管道逆坡或拥堵影响液位平缓区域，所述急流片区为流速较快水面坡降较大区域；基于水力特征布置液位探头，缓流片区液位探头数量可低于2个，急流片区根据情况保证关键流段液位探头不低于1个；
S6、基于S1中构建的拓扑模型，将管网分为三大片区，分别是上游片区、中上游片区和下游片区；所述上游片区为节点和管线底高程高于监测点液位的片区，拓扑关系位于监测点位上游；所述中上游片区为节点和管线底高程低于监测点液位的片区，拓扑关系位于监测点上游；所述下游片区为拓扑关系位于监测点位下游的片区；
S7、根据S6中划分好的片区，上游片区的节点和管线不需要进行插值处理，针对监测点中上游片区和下游片区的各节点和管线计算新液位，并在管网常设初始状态进行更新，完成基于管道流向的液位插值；
S8、初步设置管网初始化液位后，对于两端管线液位差过大的地方，利用水动力算法对插值后的管网初始化状态进行运算，对于液位过高的管线则降低液位、增加流速，对于液位过低的管线则升高液位、降低流速，调整两端管线的液位差，以满足质量和动量守恒定律，最终使插值后初始化的管网状态达到一个相对稳定的状态；
S9、利用S8的计算结果获取监测点位以外的节点和管线的液位值。
2.根据权利要求1所述的一种基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法，其特征在于，S1包括以下步骤：
S1-1、将每个检查井用唯一的节点表示，以管线上游节点作为起始节点，以管线下游节点作为终止节点；
S1-2、按照勘测数据中管线流向，将起始节点连接到下游的节点，用两个节点间的连接关系，表示两个检查井之间的管道，连接的启端和终端代表管线的流向；
S1-3、迭代分析，完成管网中有所的检查井和管线拓扑数据构建。
3.根据权利要求1所述的一种基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法，其特征在于，S3包括以下步骤：
S3-1、以监测点为查询终点，根据管道走向，流向监测点的节点即认为是监测点的一个上游节点；以找出的节点为下一个查询的终点，根据管道走向，流向该节点的管道上游节点即认为是监测的另一个上游节点；
S3-2、以新找出的节点作为下一个查询的终点，重复上述步骤，直至查询至管网上游起始点，过程中遍历过的管线即纳入监测点上游的管线查询结果；
S3-3、若查询终点有两个或以上的节点流入，则代表出现了支管，分别以两个节点作为新的查询终点，分别进行S3-1和S3-2，并将查询结果纳入监测点的上游节点查询结果；
S3-4、若两个或以上的支管查询的新节点为同一个点时，代表支管与主管汇合，则结束支管查询，以新的查询节点作为主管的新查询终点，进行S3-1和S3-2，并将查询结果纳入监测点的上游节点查询结果；
S3-5、以监测点为查询起点，根据管道走向，流出监测点的节点即认为是监测点的一个下游节点；以找出的节点为下一个查询的起点，根据管道走向，流出该节点的管道下游节点即认为是监测的另一个下游节点；
S3-6、以新找出的节点作为下一个查询的起点，重复上述步骤，直至查询至管网下游终止点；
S3-7、当一个节点对应两个或以上的节点流出时，即代表出现了支管，分别以两个节点作为新的查询起点，分别进行S3-5和S3-6，并将查询结果纳入监测点的下游节点结果，过程中遍历过的管线即纳入监测点下游的管线查询结果；
S3-8、若两个或以上的支管查询的新节点为同一个点时，代表支管与主管汇合，则结束支管查询，以新的查询节点作为主管的新查询起点，进行S3-5和S3-6，并将查询结果纳入监测点的下游节点查询结果。
4.根据权利要求1所述的一种基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法，其特征在于，S7包括以下步骤：
S7-1、根据S6中划分的中上游片区和下游片区分区，提取两个片区中的检查井编号；
S7-2、以所选监测点为参照，结合监测点初步计算液位，计算液位偏差程度包括百分比偏差及绝对偏差，对所有监测点位进行计算；
S7-3、根据S4中的液位初始化插值，根据各监测点位的拓扑关系，以距离为比值，构建线性校正掩膜：
其中：Di为目标点距离对应监测点的管线距离；D为目标点距离所有对应监测点的管线距离倒数加和；Zi为各相关目标监测点的偏差；Zdi为个相关目标监测点位的偏差加权值；
利用管道线性掩膜方法对液位进行粗修正；
S7-4、根据S6中划分好的片区，提取中上游片区管线编号；
S7-5、根据S6中划分号的片区，提取下游片区管线编号，并结合检查井、管线的基础地理信息数据和修正后的节点液位数据，查找管线下游管顶绝对高程低于管线下游节点液位的管线编号；
S7-6、根据S6中划分号的片区，提取下游片区管线编号，并结合检查井、管线的基础地理信息数据和修正后的节点液位数据，查找管线下游管顶绝对高程高于管线下游节点液位的管线编号；
S7-7、提取S7-4中的管线编号，新的液位为管线断面尺寸，对所有监测点位和其对应的管线计算；
S7-8、提取S7-5中的管线编号，新的液位为管线断面尺寸，对所有监测点位和其对应的管线计算；
S7-9、提取S7-6中的管线编号，新的液位为S7-2中管线下游节点校正后的液位绝对高程减去管线下游底高程，对所有监测点位和其对应的管线计算。
5.根据权利要求1所述的一种基于有向拓扑网络的城市排水***液位间接监测分析方法，其特征在于，S8调整两端管线的液位差的方法如下：
利用数值模型中的水动力算法对插值后的管网常设初始化状态进行运算，对节点上下游液位差相对较大的两段管道液位，运用隐式欧拉方法求解下述方程组：
管线：
其中：n为曼宁系数；g为重力加速度；Sf为沿程损失；Y为管道水深；Z为管道底高程；x为距离；t为时间；A为水力断面；U为流速，等于Q/A；
H为管道中的液压水头，等于Z+Y；
节点：
其中：t为时间；As为节点表面积；ΣQ为节点净入流量，等于入流量减去出流量；Y为节点水深；Z为节点底高程；H为节点中的液压水头，等于Z+Y；
设置时间步长t为1秒，计算式(5)和式(6)，得出现有条件下的1分钟后的检查井液位修正值H，进行检查井液位计管道修正：对于液位过高的管线，降低液位、增加流速，对于液位过低的管线，升高液位、降低流速，由此来降低两端管线中的液位差，调整两端管线的液位关系，以满足质量和动量守恒定律，从而对管线的液位进行平滑化处理。
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