加州并没有缺水,”理查德·卢西说。“廉价的水快用完了。但是国家不能继续做它过去 100 年来一直在做的事情。”
露西知道。作为斯坦福大学土木与环境工程教授,以及重新发明城市供水的国家科学基金会中心(称为 ReNUWIt)的主任,他花了数十年时间研究该州的大都市区。
在一篇新的期刊文章中,他认为加州城市不能再依赖其三种传统的水应对策略:过度抽取地下水、耗尽河流和从远处进口水。他的分析侧重于几种策略,这些策略综合起来可以帮助城市通过审慎的公共政策和投资来满足不断增长的人口需求:
养护
Luthy 说,保护是廉价的。取消草坪或缩短淋浴时间是不需要在基础设施上增加新支出的行为改变。
一些城市已经取得了长足的进步。例如,洛杉矶在 1990 年至 2010 年间增加了 110 万居民,但由于房主和建筑商安装了低流量马桶和高效洗衣机等设备,因此通过保护措施使总用水量保持不变。同样,旧金山湾区的两个城市在 2004 年至 2016 年间将总消费量减少了约 23%,即使它们的人口增长了 10%。
但保护不足以匹配人口增长。尽管南加州水务官员最近预测,到 2040 年,扩大保护工作应该能节省足够的水供应约 230 万新居民,但官员们也预计届时人口将增加 310 万。
Luthy 说,加州可以做得更多。分布在城市地区的大约 10% 的水因泄漏而流失。自上次干旱以来,加州公用事业公司进行了水损失审计以遏制此类浪费。“保护对于帮助满足城市用水需求至关重要,但我们还需要其他措施来增加供应,”Luthy 说。
非饮用再利用
非饮用水再利用用于灌溉或其他目的在加利福尼亚有着悠久的历史。一个多世纪以前,像弗雷斯诺这样的城市正在重复使用污水来灌溉周围的农场。在 1980 年代,尔湾牧场水区建立了一个双分配系统,现在每天向农场和企业提供 2500 万加仑的净化非饮用水。
今天的城市也可以这样做,但要回收非饮用水,规划者必须建造管网将非饮用水与饮用水分开,每英里的成本在 100 万美元到 1000 万美元之间。
大多数短途机会已经实施。这仍然为产生和需要废水的小型分散项目留下了新的机会。例如,旧金山的 Salesforce Tower 很快将每天回收约 30,000 加仑废水,用于除饮用以外的所有用途。分布式非饮用水再利用也在硅谷的科技园区流行起来。
饮用水再利用
Luthy 说,真正的未来是饮用水的再利用——使再生水纯净到足以饮用。
Potable reuse is a process that begins by purifying wastewater in treatment plants and then feeding this cleansed water back into reservoirs or underground aquifers. Water utilities then mix the recycled water with new, fresh water to meet the standards for potability.
自 2004 年以来,奥兰治县水区在饮用水回用和“全面深度处理”实践方面一直处于领先地位,许多其他城市也计划至少回收一些经过高度处理的废水用于饮用。例如,洛杉矶目前正在考虑一项雄心勃勃的项目,以回收几乎所有废水,最终在 2035 年之前以 80 亿美元的成本将其用于饮用水再利用。旧金山湾区的一个类似项目将涉及昂贵的前期基础设施,但这些最初的支出最终可能是值得的,因为气候影响和生态系统需求导致从 Sierra 进口的水供应减少,而且成本如预期般攀升,在未来十年内增长 60%。
捕获
每年有数十亿加仑的雨水流入海洋。Luthy 说,这需要改变。加州的沿海城市历来被设计用来冲刷雨水以减少洪水,但今天的城市希望尽可能多地捕获并加以利用。洛杉矶已经从雨水径流中获取了 10% 的水,并希望到 2035 年这一数字增加一倍以上。然而,与饮用水再利用一样,雨水收集通常需要对管道、储存场地和处理设施进行大量投资。此类基础设施的资本成本差异很大,具体取决于当地条件。Luthy 说,但即使假设将来有水,项目成本的中值通常也比进口水的成本便宜。
海水淡化
海洋拥有几乎无限的水,一些社区正在利用海水淡化来满足他们的需求。圣地亚哥水务局耗资 10 亿美元建造的海水淡化系统每天已提供 5000 万加仑水——约占其需求的 8%。但是海水淡化成本高昂且能源密集,并且会伤害海洋生物,这就是为什么 Luthy 说其他社区正在从河流与大海交汇的河口淡化咸水。(苦咸水的含盐量比海水低,因此处理起来更容易且成本更低。)
阿拉米达县已经通过淡化纽瓦克的微咸地下水每天生产约 1000 万加仑的饮用水。湾区五个机构的合作伙伴关系正在考虑建造一座耗资 2 亿美元的工厂,该工厂每天可以从北湾河口淡化约 2000 万加仑的苦咸水,每加仑成本与消费者目前从赫奇赫奇进口水所支付的成本大致相同水库。
订金
气候变化越来越普遍,这是一个古老的故事:潮湿年份雨雪过多,而干燥年份则不够。应对这些极端情况的一种方法是在地下含水层中“储存”来自潮湿年份的额外水。这是可能的,因为该州的主要大都市区由 400 英里的加利福尼亚渡槽相连。北部城市可以在潮湿年份“储存”水,方法是不从渡槽中取水,而是将水抽出并储存在靠近渡槽末端的农业区中心克恩县。在干旱年份,北方城市可以通过从渡槽中抽取额外的水来“取水”,并依靠储存在克恩县的水泵回渡槽,以确保有足够的水继续流向南加州的城市。
“这些措施中的任何一项都不会孤立地发挥作用,但如果我们现在明智地计划,城市供水将在我们需要时提供,”Luthy 说。