Сохранение воды - Water conservation

Почтовая марка США 1960 года, пропагандирующая сохранение водных ресурсов.

Сохранение воды включает в себя все политики, стратегии и действия, чтобы устойчиво управлять природное ископаемое из пресная вода, чтобы защитить гидросфера, и встретить настоящего и будущего человека требовать. Население, размер домохозяйства, рост и достаток - все это влияет на количество потребляемой воды. Такие факторы, как изменение климата увеличили давление на естественные водные ресурсы особенно в производство и сельское хозяйство орошение.[1] Многие страны уже успешно проводят политику, направленную на сохранение водных ресурсов.[2]

Цели усилий по сохранению водных ресурсов включают:

Стратегии

Основные мероприятия по экономии воды:

Одна из стратегий водосбережения - сбор дождевой воды.[7] Рытье прудов, озер, каналов, расширение водохранилища и установка каналов для сбора дождевой воды и систем фильтрации в домах - это разные методы сбора дождевой воды. Многие люди во многих странах держат чистые емкости, чтобы их можно было кипятить и пить, что полезно для снабжения водой нуждающихся.[7] Собранная и отфильтрованная дождевая вода может использоваться для туалетов, домашнего садоводства, орошения газонов и небольшого сельского хозяйства.[7]

Еще одна стратегия экономии воды - защита грунтовые воды Ресурсы. Когда выпадают осадки, некоторые из них проникают в почву и уходят под землю.[8] Вода в этой зоне насыщения называется грунтовой водой.[8] Загрязнение подземных вод приводит к тому, что запасы грунтовых вод не могут использоваться в качестве источника пресной питьевой воды, а естественное восстановление загрязненных грунтовых вод может занять годы, чтобы восполнить их.[9] Некоторые примеры потенциальных источников загрязнения подземных вод включают резервуары для хранения, септический системы, неуправляемые опасные отходы, свалки, атмосферные загрязнители, химикаты и дорожные соли.[9] Загрязнение подземных вод снижает восполнение доступной пресной воды, поэтому принятие превентивных мер по защите ресурсов подземных вод от загрязнения является важным аспектом сбережения воды.[7]

Дополнительная стратегия водосбережения - это применение устойчивых методов использования ресурсов подземных вод.[7] Подземные воды текут под действием силы тяжести и в конечном итоге сбрасываются в ручьи.[8] Избыточная откачка грунтовых вод приводит к снижению уровня грунтовых вод и, если продолжать, может истощить ресурсы.[7] Грунтовые и поверхностные воды связаны между собой, и чрезмерное использование грунтовых вод может уменьшить или, в крайних случаях, уменьшить водоснабжение озер, рек и ручьев.[9] В прибрежных регионах перекачка грунтовых вод может увеличить проникновение соленой воды, что приведет к загрязнению источников подземных вод.[9] Устойчивое использование подземных вод имеет важное значение для сохранения водных ресурсов.

Фундаментальным компонентом стратегии водосбережения является информирование и информирование о различных водных программах.[10] Развитие коммуникаций, которые обучают науке управляющих земельными ресурсами, политиков, фермеров и широкой общественности, является еще одной важной стратегией, используемой в области водосбережения.[10] Обмен научными данными о том, как работают водные системы, является важным аспектом при создании плана управления для сохранения этой системы и часто используется для обеспечения того, чтобы правильный план управления был приведен в действие.[10]

«День водосбережения» отмечается 22 марта.[нужна цитата ]

Социальные решения

Капельное орошение система в Нью-Мексико

Программы водосбережения, связанные с социальными решениями, обычно инициируются на местном уровне либо муниципальными властями. водоснабжение или региональные правительства. Общие стратегии включают публичные пропаганда кампании[11] многоуровневые тарифы на воду (взимание все более высоких цен по мере увеличения водопотребления) или ограничения на использование воды вне помещений, например, полив газонов и мойку автомобилей.[12] В городах с засушливым климатом часто требуется или поощряется установка ксерокопирование или же естественное озеленение в новых домах, чтобы уменьшить потребление воды снаружи.[13] Большая часть городского водопользования на открытом воздухе в Калифорнии приходится на жилые дома,[14] иллюстрируя причину охвата домашних хозяйств, а также предприятий.

Одна фундаментальная цель сохранения - универсальный учет. Преобладание жилых учет воды существенно различается по всему миру. Согласно последним исследованиям, водоснабжение осуществляется менее чем в 30% домохозяйств Великобритании.[15] Хотя индивидуальные водомеры часто считались непрактичными в домах с частными колодцами или в многоквартирных домах, в США Агентство по охране окружающей среды по оценкам, одно только измерение может снизить потребление на 20-40 процентов.[16] Помимо повышения осведомленности потребителей об их водопользовании, измерения также являются важным способом выявления и локализации утечка воды. Учет воды принесет пользу обществу, в долгосрочной перспективе доказано, что учет воды увеличивает эффективность всей системы водоснабжения, а также помогает людям в ненужных расходах на долгие годы. Было бы невозможно слить воду, если бы они не были готовы платить дополнительные сборы, таким образом, департамент водоснабжения мог бы контролировать использование воды общественными, бытовыми и производственными службами.

Некоторые исследователи предположили, что усилия по сбережению воды должны быть в первую очередь направлены на фермеров в свете того факта, что на орошение сельскохозяйственных культур приходится 70% потребления пресной воды в мире.[17] Сельскохозяйственный сектор большинства стран важен как экономически, так и политически, и субсидии на воду являются обычным явлением. Защитники природы призвали отменить все субсидии, чтобы заставить фермеры выращивать более водосберегающие культуры и применять менее расточительные методы орошения.[нужна цитата ]

Новые технологии предоставляют потребителям несколько новых возможностей, такие как полный и половинный слив при использовании унитаза, которые пытаются изменить потребление воды и количество отходов. Также можно использовать / «загрязнять» воду поэтапно (оставляя использование в туалете со смывом напоследок), тем самым позволяя больше использовать воду для различных задач в рамках одного цикла (перед повторной очисткой, что также может быть сделано на месте). Земные корабли часто используют такую ​​установку.

Также доступны современные насадки для душа которые помогают сократить расход воды: старые насадки для душа расходуют 5-10 галлонов в минуту, а новые доступные приспособления используют 2,5 галлона в минуту и ​​обеспечивают равное количество воды.[18]Другой метод - это прямая рециркуляция воды из душа с помощью полузакрытой системы с насосом и фильтром. Такая установка (называемая "душ с оборотным водоснабжением ") также используется в доме VIRTUe LINQ. Помимо рециркуляции воды, он также повторно использует тепло воды (которое в противном случае было бы потеряно).[19][20]

Бытовые приложения

Веб-сайт Home Water Works содержит полезную информацию по экономии воды в домашних условиях.[21] Вопреки распространенному мнению о том, что наиболее эффективный способ экономии воды - это ограничить потребление воды (например, приняв более короткий душ),[22] эксперты предполагают, что наиболее эффективным способом является замена туалетов и дооснащение стиральных машин; как показали два лесозаготовки в домашнем хозяйстве учится в США.[23][24]

Водосберегающая техника для дома включает:

Коммерческие приложения

Многие водосберегающие устройства (например, туалеты с низким смывом), которые можно использовать в домашних условиях, также могут быть полезны для экономии воды в бизнесе. Другая водосберегающая технология для предприятий включает:

Применение в сельском хозяйстве

Верхнее орошение, центральный шарнир дизайн

Вода - очень важная часть полива. Растения всегда потребляют много грунтовых вод, поэтому грунтовые воды необходимо пополнять. Для орошения сельскохозяйственных культур оптимально эффективность использования воды означает минимизацию потерь из-за испарение, сток или подземный дренаж при максимальном увеличении добычи. An испарительный поддон в сочетании с конкретными поправочными коэффициентами для сельскохозяйственных культур можно использовать для определения количества воды, необходимого для удовлетворения потребностей растений. Полив паводков, самый старый и самый распространенный тип, часто очень неравномерно распределяется, так как части поля могут получать избыток воды, чтобы доставить достаточное количество воды в другие части. Верхнее орошение с использованием разбрызгивателей с центральным шарниром или с боковым перемещением, имеет потенциал для гораздо более равномерного и контролируемого распределения. Капельное орошение это самый дорогой и наименее используемый тип, но он позволяет доставлять воду к корням растений с минимальными потерями. Тем не менее, капельное орошение становится все более доступным, особенно для домашнего садовника и в свете увеличения расхода воды. Использование методов капельного орошения может сэкономить до 30 000 галлонов воды в год при замене оросительных систем, распыляющих во всех направлениях.[25] Существуют также дешевые эффективные методы, подобные капельному орошению, такие как использование шлангов для замачивания, которые можно даже погрузить в питательную среду, чтобы исключить испарение.

Поскольку изменение ирригационных систем может быть дорогостоящим мероприятием, усилия по сохранению часто концентрируются на максимальном повышении эффективности существующей системы. Это может включать долбление уплотненной почвы, создание борозд для предотвращения стока, а также использование датчиков влажности почвы и осадков для оптимизации графиков полива.[16] Обычно большой выигрыш в эффективности возможен за счет измерения и более эффективного управления существующей ирригационной системой. В Докладе ЮНЕП о зеленой экономике за 2011 год отмечается, что "[i] mproved органическое вещество почвы от использования зеленых удобрений, мульчирования и переработки пожнивных остатков и навоза увеличивает водоудерживающую способность почв и их способность поглощать воду во время проливных дождей ",[26] это способ оптимизировать использование осадков и орошения в засушливые периоды сезона.

Повторное использование воды

Проблема нехватки воды становится все более сложной. Более 40% населения мира проживает в регионе, где спрос на воду превышает ее предложение. Дисбаланс между спросом и предложением, а также сохраняющиеся проблемы, такие как изменение климата и рост населения, сделала повторное использование воды необходимым методом экономии воды.[27] Существует множество методов, используемых в очистка сточных вод для обеспечения безопасности использования для орошения пищевых культур и / или питьевой воды.

Морская вода опреснение требует больше энергии, чем опреснение пресной воды. Несмотря на это, многие заводы по опреснению морской воды были построены в ответ на нехватку воды во всем мире. Это делает необходимым оценить влияние опреснения морской воды и найти способы улучшить технологию опреснения. Текущие исследования включают использование экспериментов для определения наиболее эффективных и наименее энергоемких методов опреснения.[28][29]

Фильтрация песка - еще один метод очистки воды. Недавние исследования показывают, что фильтрация через песок нуждается в дальнейшем улучшении, но приближается к оптимизации с точки зрения эффективности удаления патогенов из воды.[30][31] Песочная фильтрация очень эффективна при удалении простейших и бактерий, но не позволяет удалить вирусы.[32] Крупномасштабные установки для фильтрации песка также требуют больших площадей для их размещения.

Удаление патогены из оборотной воды имеет высокий приоритет, поскольку сточные воды всегда содержат патогены, способные инфицировать людей. Уровни патогенных вирусов необходимо снизить до определенного уровня, чтобы оборотная вода не представляла угрозы для населения. Необходимы дальнейшие исследования для определения более точных методов оценки уровня патогенных вирусов в очищенных сточных водах.[33]

Трата воды

Протекающий нагрудник садового шланга

Рациональное использование воды (также называемое «водными отходами» в США) - обратная сторона водосбережения, а в бытовых применениях это означает создание или разрешение сброса воды без какой-либо практической цели. Неэффективное использование воды также считается расточительным. К EPA По оценкам, бытовые утечки в США могут привести к потере около 900 миллиардов галлонов (3,4 миллиарда кубометров) воды ежегодно по всей стране.[34] Как правило, агентства по управлению водными ресурсами не хотят или не хотят давать конкретное определение несколько нечеткой концепции сточные воды.[35]

Однако определение водных отходов часто дается в местных постановлениях о чрезвычайных ситуациях, связанных с засухой. Один пример относится к любым действиям или бездействию, преднамеренным или небрежным, которые «вызывают или позволяют воде течь, слив, течь или сливаться в канализацию в любой желоб, канализационную канализацию, водоток, общественную или частную ливневую канализацию или в любую прилегающую собственность, из любого крана, шланга, крана, трубы, спринклера, пруда, бассейна, водного пути, фонтана или сопла. ».[36] В этом примере код города также поясняет, что «в случае стирки« слив »,« поток »или« слив в отходы »означает, что вода сверх того, что необходимо для мытья, намокания или очистки грязного или пыльного объекта, например, автомобиль, тротуар или стоянка уходит в отходы.

Коммунальные предприятия (и другие средства массовой информации) часто предоставляют списки расточительных методов водопользования и запреты на расточительное использование. Примеры включают коммунальные службы в Сан-Антонио, штат Техас.[37] Лас-Вегас, Невада,[38] Калифорнийская компания водоснабжения в Калифорнии,[39] и город Сан-Диего, Калифорния.[40] Город Пало-Альто в Калифорнии вводит постоянные ограничения на водопользование в отношении расточительных методов, таких как утечки, сток, орошение во время и сразу после дождя, а также использование питьевой воды при наличии непитьевой воды.[41] Подобные ограничения действуют в штате Виктория, Австралия.[42] Временные запреты на водопользование (также известные как «запреты на использование шлангов») используются в Англии, Шотландии, Уэльсе и Северной Ирландии.[43]

Строго говоря, вода, сбрасываемая в канализацию или непосредственно в окружающую среду, не тратится и не теряется. Остается в пределах гидрологический цикл и возвращается на поверхность суши и в поверхностные водоемы в виде осадков. Однако во многих случаях источник воды находится на значительном расстоянии от точки возврата и может находиться в другом водосборе. Разделение между точкой отбора и точкой возврата может означать значительную деградацию окружающей среды в водотоке и прибрежной полосе. То, что «тратится впустую», - это запасы воды, которая была собрана, сохранена, транспортирована и обработана в соответствии со стандартами питьевого качества. Эффективное использование воды сокращает расходы на водоснабжение и оставляет больше пресной воды в озерах, реках и водоносные горизонты для других пользователей, а также для поддержки экосистем.

Понятие, которое тесно связано с растратой воды, - это «эффективность водопользования». Считается использование воды неэффективный если та же цель его использования может быть достигнута с меньшим количеством воды. Технический эффективность заимствован из инженерной практики, где он обычно используется для описания отношения выхода к входу и полезен при сравнении различных продуктов и процессов.[44] Например, одна насадка для душа будет считаться более эффективной, чем другая, если она может выполнять ту же цель (то есть принимать душ) за счет использования меньшего количества воды или других материалов (например, более низкого давления воды). Писсуары более эффективны, чем унитазы в общественных туалетах для мужчин и мальчиков в ситуациях, когда пользователю нужно только помочиться; и хотя это естественная функция, писсуары обеспечивают значительно меньшую конфиденциальность. Концепция технической эффективности бесполезна при принятии решений об инвестировании денег (или ресурсов) в меры по сохранению водных ресурсов, если входы и выходы не измеряются в стоимостном выражении. Это выражение эффективности называется экономическая эффективность и включен в концепцию сохранения воды.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Водосбережение« Дефра ». defra.gov.uk. 2013. Получено 24 января, 2013.
  2. ^ «Примеры экономии воды: как программы повышения эффективности помогают предприятиям водоснабжения экономить воду и избегать затрат». EPA.gov. Агентство по охране окружающей среды США.
  3. ^ Эрмосо, Вирджилио; Абелл, Робин; Линке, Саймон; Бун, Филипп (июнь 2016 г.). «Роль охраняемых территорий в сохранении пресноводного биоразнообразия: проблемы и возможности в быстро меняющемся мире: пресноводные охраняемые территории». Сохранение водных ресурсов. 26: 3–11. Дои:10.1002 / aqc.2681.
  4. ^ Дуэйн Д. Бауманн; Джон Дж. Боланд; Джон Х. Симс (апрель 1984 г.). «Водосбережение: борьба за определение». Исследование водных ресурсов. 20 (4): 428–434. Bibcode:1984WRR .... 20..428B. Дои:10.1029 / WR020i004p00428.
  5. ^ Викерс, Эми (2002). Использование и сохранение воды. Амхерст, Массачусетс: водяной плуг Press. п. 434. ISBN  978-1-931579-07-0.
  6. ^ Geerts, S .; Раес, Д. (2009). «Дефицитное орошение как внутрихозяйственная стратегия для максимального увеличения продуктивности воды для сельскохозяйственных культур в засушливых районах». Agric. Управление водными ресурсами. 96 (9): 1275–1284. Дои:10.1016 / j.agwat.2009.04.009.
  7. ^ а б c d е ж Кумар Курунтачалам, Сентил (2014). «Водосбережение и устойчивость: первостепенное значение». Гидравлический ток Res.
  8. ^ а б c «Описание гидрологического цикла». nwrfc.noaa.gov/rfc/. Центр прогнозов рек NOAA.
  9. ^ а б c d «Потенциальные угрозы подземным водам». Groundwater.org/. Фонд подземных вод.
  10. ^ а б c Delgado, J. A .; Гроффман, П. М .; Норинг, М. А .; Годдард, Т .; Reicosky, D .; Lal, R .; Кухня, Н. Р .; Rice, C.W .; Towery, D .; Салон, П. (1 июля 2011 г.). «Природоохранные методы для смягчения последствий и адаптации к изменению климата». Журнал охраны почв и воды. 66 (4): 118A – 129A. Дои:10.2489 / jswc.66.4.118A.
  11. ^ «Вода - используйте ее с умом». Программа работы с населением в нескольких городах США. Park & ​​Co., Феникс, штат Аризона. Проверено 02 февраля 2010 г.
  12. ^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA) (2002). Кейсы в области экономии воды (PDF) (Отчет). Получено 2010-02-02. Документ № EPA-832-B-02-003.
  13. ^ Управление водоснабжения округа Альбукерке Берналилло (06.02.2009). "Скидки Xeriscape". Альбукерке, Нью-Мексико. Получено 2010-02-02.
  14. ^ Хебергер, Мэтью (2014). "Краткое описание проблемы" (PDF). Экономия воды в городах и потенциал эффективности в Калифорнии: 12.
  15. ^ "Пришло время универсального учета воды?" Отчет об инновациях. Май 2006 г.
  16. ^ а б EPA (13 января 2010 г.). «Как сберечь воду и эффективно ее использовать». Вашингтон, округ Колумбия. Получено 2010-02-03.
  17. ^ Пиментель, Бергер; и другие. (Октябрь 2004 г.). «Водные ресурсы: проблемы сельского хозяйства и окружающей среды». Бионаука. 54 (10): 909. Дои:10.1641 / 0006-3568 (2004) 054 [0909: WRAAEI] 2.0.CO; 2.
  18. ^ «Уменьшите потребление горячей воды для экономии энергии». Energy.gov. Получено 2019-03-20.
  19. ^ Команда VIRTUe bouwt slim en duurzaam huis dat mens en technologie verbindt
  20. ^ Команда VIRTUe представляет LINQ
  21. ^ «Калькулятор водопользования, водосбережения и эффективности - водопроводные работы в доме». www.home-water-works.org.
  22. ^ Аттари, С. З. (8 апреля 2014 г.). «Восприятие водопользования». Труды Национальной академии наук. 111 (14): 5129–5134. Bibcode:2014ПНАС..111.5129А. Дои:10.1073 / pnas.1316402111. ЧВК  3986180. PMID  24591608.
  23. ^ Майер, Питер У .; ДеОрео, Уильям Б. (1999). Конечное использование воды в жилых домах (PDF). Исследовательский фонд AWWA и Американская ассоциация водопроводных сооружений. ISBN  978-1-58321-016-1.[страница нужна ]
  24. ^ ДеОрео, Уильям Б. (2016). Конечное использование воды в жилых домах, версия 2. Фонд водных исследований. ISBN  978-1-60573-235-0.[страница нужна ]
  25. ^ «Водосберегающие технологии». WaterSense: Партнерская программа EPA. Агентство по охране окружающей среды США.
  26. ^ ЮНЕП, 2011 г., На пути к зеленой экономике: пути к устойчивому развитию и искоренению бедности, www.unep.org/greeneconomy
  27. ^ Фатта-Кассинос, Деспо; Дионисий, Дионисий Д .; Кюммерер, Клаус (2016). Повторное использование сточных вод и текущие проблемы - Springer. Справочник по химии окружающей среды. 44. Дои:10.1007/978-3-319-23892-0. ISBN  978-3-319-23891-3. S2CID  131884831.
  28. ^ Элимелех, М .; Филип У. А. (5 августа 2011 г.). «Будущее опреснения морской воды: энергия, технологии и окружающая среда». Наука. 333 (6043): 712–717. Bibcode:2011Наука ... 333..712E. Дои:10.1126 / science.1200488. PMID  21817042. S2CID  24189246.
  29. ^ Хан, Сонгли; Ри, Янг-Ву; Кан, Сон Пиль (февраль 2017 г.). «Исследование удаления солей с использованием образования гидрата циклопентана и промывочной обработки для опреснения морской воды». Опреснение. 404: 132–137. Дои:10.1016 / j.desal.2016.11.016.
  30. ^ Seeger, Eva M .; Бракевельт, Марейке; Райхе, Нильс; Müller, Jochen A .; Кестнер, Матиас (октябрь 2016 г.). «Удаление индикаторов патогенов из вторичных стоков с помощью медленной фильтрации песком: подходы к оптимизации». Экологическая инженерия. 95: 635–644. Дои:10.1016 / j.ecoleng.2016.06.068.
  31. ^ Vries, D .; Bertelkamp, ​​C .; Schoonenberg Kegel, F .; Hofs, B .; Dusseldorp, J .; Bruins, J.H .; de Vet, W .; ван ден Аккер, Б. (февраль 2017 г.). «Удаление железа и марганца: последние достижения в моделировании эффективности обработки с помощью быстрой фильтрации песка». Водные исследования. 109: 35–45. Дои:10.1016 / j.watres.2016.11.032. PMID  27865171.
  32. ^ «Медленная фильтрация песка». CDC.gov. 2 мая 2014 года.
  33. ^ Герба, Чарльз П .; Betancourt, Walter Q .; Китадзима, Масааки (январь 2017 г.). «Насколько необходимо снизить количество вирусов в оборотной воде: постоянно меняющаяся потребность в оценке?». Водные исследования. 108: 25–31. Дои:10.1016 / j.watres.2016.11.020. ЧВК  7112101. PMID  27838026.
  34. ^ «Статистика и факты | WaterSense | Агентство по охране окружающей среды США». Epa.gov. 2017-01-23. Получено 2017-07-11.
  35. ^ Нойман, Джанет С. (1998). «Выгодное использование, расточительство и конфискация: неэффективный поиск эффективности западного водопользования» (PDF). Экологическое право. 28 (4): 919–996. JSTOR  43266687. SSRN  962710.
  36. ^ «14.09.030 Определение сточных вод». Qcode.us. Получено 2017-07-11.
  37. ^ "Отчет SAWS по водным отходам - ​​что такое водные отходы?". Saws.org. Получено 2017-07-11.
  38. ^ «Сточная вода». Водный район долины Лас-Вегаса.
  39. ^ «Отчет об отходах воды». Cal Water. 2015-12-03. Получено 2017-07-11.
  40. ^ "Советы по экономии воды | Официальный сайт города Сан-Диего". Sandiego.gov. Получено 2017-07-11.
  41. ^ «Новости о воде и засухе - Руководство по водопользованию в Пало-Альто». Получено 2017-08-06.
  42. ^ «Постоянные правила водосбережения». Правительство штата Виктория. 17 февраля 2019.
  43. ^ Вода Великобритания http://www.water.org.uk/consumers/tubs
  44. ^ Dziegielewski, B.J .; Кифер, К. (22 января 2010 г.). «Метрики измерения водосбережения: руководящий отчет» (PDF). Американская ассоциация водопроводных сооружений.

дальнейшее чтение

  • Мурберг, Колби Дж., Изд. (2019). Сохранение почвы и воды: аннотированная библиография. Электронные книги АЭС. ISBN  978-1-944548-26-1.

внешняя ссылка