9 методов разумного управления водными ресурсами для более сухого будущего

Нехватка воды стала одной из важнейших проблем XXI века, поскольку Земля борется с повышением глобальной температуры и изменением характера осадков. Более двух миллиардов человек проживают в районах, испытывающих дефицит воды, и ООН прогнозирует, что изменение климата усугубит засухи , сократит запасы пресной воды и окажет давление на экосистемы.

Реки сужаются, водоносные горизонты сокращаются, а конкуренция за ограниченные водные ресурсы усиливается. Инновационные и устойчивые подходы к управлению водными ресурсами необходимы для обеспечения водной безопасности будущих поколений.

Методы интеллектуального управления водными ресурсами позволяют максимально увеличить потребление воды, сократить отходы и повысить устойчивость к более засушливому будущему путем объединения передовых технологий, систем на основе данных и поведенческих корректировок. В этой статье предлагается подробная дорожная карта для разрешения глобального водного кризиса путем изучения лучших тактик и технологий, которые уже используются.

Методы интеллектуального управления водными ресурсами

• Точное земледелие и интеллектуальное орошение
• Системы сбора дождевой воды
• Переработка и повторное использование сточных вод
• Умные водопроводные сети и мониторинг в реальном времени
• Опреснение с использованием возобновляемых источников энергии
• Проектирование городов с учетом водопользования (WSUD)
• Изменение поведения и вовлечение общественности
• Пополнение подземных вод и хранение водоносных горизонтов
• Интегрированное управление водными ресурсами (ИУВР)

1. Точное земледелие и интеллектуальное орошение

Сельское хозяйство является крупнейшим потребителем воды в мире, используя более 70% всех заборов пресной воды. Значительные потери воды происходят из-за испарения и стока из-за неэффективных методов орошения, таких как орошение затоплением. Точные технологии используются в интеллектуальном управлении водными ресурсами в сельском хозяйстве для более эффективного обеспечения водой, гарантируя, что культуры получат именно то, что им нужно, и без отходов.

Ключевые методы

• Капельное орошение: Эта технология уменьшает испарение и сток, поставляя воду прямо в корневую зону растения через систему труб или трубок. По сравнению с традиционными технологиями она может сократить потребление воды на 30–60% и особенно полезна в засушливых районах.
• Датчики влажности почвы: Данные о содержании воды в почве в режиме реального времени предоставляются датчиками влажности почвы, которые запускают орошение только при необходимости. Они максимизируют использование воды и улучшают здоровье урожая, избегая чрезмерного полива.
• Контроллеры орошения с учетом погодных условий: Эти устройства изменяют графики полива в ответ на местную метеорологическую информацию, включая прогнозируемую температуру, влажность и количество осадков. Чтобы предотвратить неэкономное использование воды, они обеспечивают соответствие орошения экологическим условиям.

Влияние

Сохраняя или даже повышая урожайность, технологии точного земледелия могут сократить потребление воды до 50%. Например, исследования, проведенные в Центральной долине Калифорнии, продемонстрировали, что сенсорные системы и капельное орошение могут увеличить урожайность, экономя при этом миллионы галлонов воды в год.

Эти методы приносят пользу как фермерам, так и окружающей среде, поскольку они сокращают расходы на электроэнергию, связанную с перекачкой и распределением воды, а также экономят воду.

2. Системы сбора дождевой воды

Сбор и хранение каждой капли осадков имеет решающее значение в мире, где режимы выпадения осадков становятся все менее предсказуемыми. Сбор осадков — это процесс сбора и хранения осадков с таких поверхностей, как ландшафты, тротуары и крыши, для будущего использования. Чтобы помочь городам, поселкам и домохозяйствам справиться с нехваткой воды, этот старый метод был обновлен с помощью передовых решений.

Основные Насыщенность

• Системы сбора на крыше: Эти системы направляют дождевую воду с крыш в цистерны или резервуары для хранения. Эти системы, которые подают воду для орошения, смыва туалетов и, при правильной обработке, для питья, могут быть масштабированы для отдельных домов или огромных сооружений.
• Проницаемые покрытия: Они подпитывают водоносные слои и уменьшают сток, позволяя дождевой воде просачиваться в землю, в отличие от обычных непроницаемых поверхностей. Они все чаще используются в городах для эффективного управления ливневыми водами.
• Городские дождевые сады: Эти насаждения пополняют запасы грунтовых вод и предотвращают наводнения, используя местные растения для сбора и фильтрации осадков. Они также улучшают привлекательность и биоразнообразие городов.

Влияние

Сбор дождевой воды смягчает последствия городских наводнений , снижает коммунальные расходы и уменьшает зависимость от централизованных источников водоснабжения. Сбор воды с крыш помог общинам в засушливых районах, таких как Раджастан, Индия, сэкономить достаточно воды, чтобы выжить в засушливые сезоны. Кроме того, дождевые сады и водопроницаемые покрытия снижают нагрузку на дренажную инфраструктуру, повышая способность городов противостоять суровым погодным условиям.

3. Переработка и повторное использование сточных вод

Традиционно сточные воды очищались и сбрасывались в реки или океан, но в условиях засушливого будущего они все больше ценятся как ресурс. Переработка сточных вод снижает нагрузку на пресноводные ресурсы, поскольку сточные воды очищаются до высоких стандартов, что позволяет использовать их в промышленности, сельском хозяйстве или даже для питьевых целей.

Основные Насыщенность

• Системы очистки серых вод: Воду из душа, раковин и прачечной, которую используют нечасто, можно очищать и использовать для непитьевых целей, например, для смыва в туалете и полива. Установка базовых систем очистки серой воды в домах недорога и проста.
• Переработка сточных вод: Сточные воды (черные воды) можно очищать до питьевого уровня с помощью сложных технологий очистки, таких как мембранные биореакторы. Сингапурская программа NEWater, являющаяся мировым лидером в переработке сточных вод, обеспечивает до 40% потребностей страны в воде.
• Промышленная переработка воды: Чтобы существенно сократить потребление пресной воды, такие секторы, как обрабатывающая промышленность и энергетика, внедряют замкнутые системы очистки и повторного использования воды для обработки, охлаждения или очистки.

Влияние

Переработка сточных вод снижает загрязнение окружающей среды и снижает нагрузку на запасы пресной воды, создавая круговую экономику воды. Например, Израиль является мировым лидером по повторному использованию воды, перерабатывая более 90% своих сточных вод. Кроме того, предлагая постоянную подачу воды во время засух, эти системы повышают устойчивость.

4. Умные сети водоснабжения и мониторинг в реальном времени

Большие объемы воды часто теряются в системах распределения воды из-за утечек, плохого управления или старения оборудования. Для мониторинга и оптимизации сетей водоснабжения в режиме реального времени интеллектуальные водные сети объединяют цифровые технологии, датчики и аналитику. Это снижает отходы и повышает эффективность.

Основные Насыщенность

• Умные счетчики: Установленные в домах или на предприятиях, интеллектуальные счетчики предоставляют клиентам доступ к данным о потреблении воды в режиме реального времени, позволяя им выявлять утечки и изменять свои модели потребления. Они также помогают коммунальным службам находить регионы с высоким потреблением.
• Датчики обнаружения утечек: Эти датчики отслеживают утечки или необычное давление в трубопроводах, предупреждая коммунальные службы о проблемах до того, как они выйдут из-под контроля. Например, акустические датчики обладают высокой степенью точности в определении утечек.
• Аналитика данных и искусственный интеллект: Сложные алгоритмы изучают тенденции в использовании воды, прогнозируют спрос и максимизируют распределение. ИИ также способен выявлять нарушения, такие как резкое увеличение использования, которые могут быть признаками злоупотребления или утечек.

Влияние

Благодаря интеллектуальной водной инфраструктуре теряется до 30% меньше воды, прежде чем она попадает к потребителям. Интеллектуальные измерения и обнаружение утечек повысили участие потребителей в инициативах по экономии, одновременно экономя миллиарды литров воды в год в таких городах, как Сингапур и Копенгаген.

5. Опреснение с использованием возобновляемых источников энергии

Для прибрежных районов, испытывающих нехватку пресной воды, опреснение — процесс превращения соленой воды в пресную — является необходимым решением. Однако традиционные методы опреснения, такие как обратный осмос, потребляют много энергии и приводят к выбросам углекислого газа . Для обеспечения устойчивости опреснения необходимо будет использовать возобновляемые источники энергии.

Основные Насыщенность

Фотоэлектрические установки : Опреснительные установки все чаще работают на солнечной энергии, что снижает эксплуатационные расходы и оказывает положительное воздействие на окружающую среду. Саудовская Аравия и другие страны вкладывают значительные средства в опреснение воды с использованием солнечной энергии.

Прямой осмос и графеновые фильтры: опреснение становится более экономичным и эффективным благодаря таким новым технологиям, как прямой осмос и графеновые мембраны, которые потребляют меньше энергии, чем традиционный обратный осмос.

Влияние

Опреснение воды с использованием возобновляемых источников энергии, не усугубляя изменение климата , обеспечивает прибрежные районы, уязвимые к засухе, стабильным водоснабжением. Одним из примеров возможности устойчивого опреснения является завод по опреснению морской воды в Перте, Австралия, который обеспечивает 20% потребностей города в воде и частично работает на энергии ветра.

6. Проектирование городов с учетом водопользования (WSUD)

Дефицит воды усугубляется обширными непроницаемыми поверхностями городских территорий, которые увеличивают сток и препятствуют естественному пополнению грунтовых вод. Для создания устойчивых, устойчивых городов водочувствительное городское проектирование (WSUD) включает управление водными ресурсами в городское планирование.

Основные Насыщенность

Зеленые стены и крыши : Зеленые стены и крыши смягчают эффект городских тепловых островов, поглощая дождевую воду, уменьшая сток и обеспечивая теплоизоляцию.

Биоканалы и водно-болотные угодья: Водно-болотные угодья и биоканалы — это примеры природных систем, которые восстанавливают грунтовые воды, фильтруют сток и поддерживают дикую природу. Они являются доступной по цене альтернативой традиционным дренажным системам.

Разумное озеленение (ксероскейпинг): Ксероскейпинг снижает потребление воды в городских зеленых зонах за счет использования засухоустойчивых растений и эффективного полива.

Влияние

Города становятся зеленее, прохладнее и более устойчивыми к наводнениям и засухам благодаря WSUD. Проекты WSUD в Мельбурне, Австралия, улучшили условия жизни в городах и сократили ливневый сток на 20%.

7. Изменение поведения и вовлечение общественности

Проблему с водными ресурсами нельзя решить исключительно с помощью технологий; решающее значение имеет поведение человека. Формирование культуры бережного отношения к воде требует поощрения разумного использования водных ресурсов посредством регулирования, стимулирования и образования.

Основные Насыщенность

Тарифы на воду и многоуровневое ценообразование: взимание более высокой платы за чрезмерное потребление воды стимулирует ее экономию. Во время засухи такие города, как Кейптаун, использовали многоуровневое ценообразование для снижения потребления.

Информационно-просветительские кампании: Информационно-просветительские кампании призывают к использованию водосберегающего оборудования, устранению протечек и сокращению времени принятия душа.

Приложения с элементами геймификации: Приложения, которые превращают охрану водных ресурсов в игру, вознаграждая пользователей баллами или социальным признанием за экономию воды, делают этот процесс интересным и увлекательным.

Влияние

Сократив потребление воды в жилых помещениях на 20–50%, вовлеченные жители могут снизить нагрузку на муниципальные ресурсы. Общественные инициативы сократили потребление воды в городе примерно на 50% во время водного кризиса в Кейптауне в 2018 году, предотвратив «День ноль».

8. Пополнение подземных вод и хранение водоносных горизонтов

Во многих районах чрезмерное использование грунтовых вод привело к проседанию почвы и истощению водоносных горизонтов. Направляя поверхностные или ливневые воды в водоносные горизонты, управляемые процессы подпитки водоносных горизонтов (MAR) пополняют запасы грунтовых вод.

Основные Насыщенность

Инфильтрационные бассейны и скважины для пополнения запасов воды: Скважины для пополнения запасов воды и инфильтрационные бассейны — это сооружения, которые направляют воду в водоносные горизонты во время сезона дождей и хранят ее в засушливые периоды.

Сезонное хранение: Для обеспечения доступности воды в засушливые периоды излишки воды, оставшиеся после дождливых сезонов, хранятся под землей.

Влияние

MAR поддерживает экосистемы, зависящие от грунтовых вод, и гарантирует долгосрочную водную безопасность. Инициативы MAR восстановили водоносные горизонты в Аризоне, США, поддерживая городское и сельскохозяйственное водоснабжение.

9. Интегрированное управление водными ресурсами (ИУВР)

Для разумного управления водными ресурсами необходима комплексная стратегия, которая охватывает землю, воду и связанные с ними ресурсы. Целью интегрированного управления водными ресурсами (ИУВР) является максимизация эффективности и справедливости путем координации усилий в различных секторах.

Основные Насыщенность

Межсекторное сотрудничество: Для согласования водопотребления с целями устойчивого развития осуществляется сотрудничество между сельскохозяйственным, энергетическим, градостроительным и природоохранным секторами.

Планирование на уровне водосборного бассейна: с учетом как воздействия выше по течению, так и ниже по течению, управление водными ресурсами осуществляется на всей территории речных бассейнов или водоносных горизонтов.

Учет интересов заинтересованных сторон: Для обеспечения справедливого доступа решения принимают правительства, предприятия и местные сообщества.

Влияние

ИУВР разрабатывает устойчивые, адаптивные водные системы. Бассейн Мюррей-Дарлинг в Австралии служит примером того, как ИУВР может сбалансировать потребности сельского хозяйства, городов и окружающей среды в воде.

Заключение

Самым ценным ресурсом для человечества является вода, которой необходимо управлять осторожно в более сухом будущем. Умное управление водными ресурсами предлагает ряд методов для смягчения дефицита воды, от интегрированной политики и опреснения с использованием возобновляемых источников энергии до точного земледелия и сбора осадков.

Проблема не в отсутствии технологий, а в необходимости приверженности, командной работы и видения. Создание мира, в котором обеспечена вода, — задача корпораций, отдельных лиц, фермеров, политиков и градостроителей. Приняв эти стратегии, мы можем превратить кризис в шанс для устойчивости и инноваций, что позволит нам не просто выживать, но и процветать в условиях нехватки воды.

СОВЕТЫ

• 10 лучших курсов по очистке воды
  .
• Стипендия 9 по гидротехнике для развивающихся стран
  .
• 8 подводных дыхательных аппаратов без кислородных баллонов
  .
• 9 мест, где можно приобрести фонари для дайвинга Underwater Kinetics
  .
• 10 мест, где можно использовать оборудование для подводной фотографии