解決しました。考えられるほぼすべてのパフォーマンスメトリックをテストし、すべてのコードを調べた後、エラーの原因が非推奨のデータベースコードであることがわかりました。主な問題は、以下を使用するコードが原因でした：
SqlConnection.ClearPools;
今後の参考のために、コードのデバッグと接続プールの管理を検討している他の開発者は、優れたリソースをここで見つけることができます： http://www.codeproject.com/KB/dotnet/ADONET_ConnectionPooling.aspx