气候变化正在改变降雨模式，使洪水和干旱更加频繁，更极端。为了在21世纪生存和蓬勃发展，我们需要重新考虑与水的关系以及我们管理最宝贵的资源的方式

每分钟每分钟降雨10亿吨 - 每年约50万立方公里的水。如果这平均下降，它将每年覆盖全球1M的深度。

但是，当然，雨水不会平均下降。至少在地理上和随着时间的流逝，它都不规律地分布。在世界上最潮湿的地方，印度东北部的梅加拉亚邦州，年降雨量可以超过1200万。但是，尽管在热带地区8-10m并不罕见，但沙漠地区一年通常会少于1厘米。人们认为，至少有500年的时间，南美阿塔卡马沙漠的一部分没有看到降雨。

因此，自从最早的时候以来，水文学家和水工程师的工作是与降雨的极端和不一致的搏斗，减轻干旱和洪水的影响，以确保可靠的清洁水供应，并组织安全地清除废物。

他们的工作并不容易。一个快速增长的全球人口需要越来越多的水来用于国内用途，而新兴的城市正在从周围的环境中吸收量越来越多的水。在压力下养活更多的人，农业需要更多的水进行灌溉，而行业也比以往任何时候都消耗更多的水。通常，这些部门已经争夺有限的供应，他们也面临着全球变暖的挑战。降雨变得越来越不一致和不可预测，大型干旱和大型洪水变得越来越频繁。

“气候变化现在已经存在。”澳大利亚WSP的副水工程师格兰特·加布里埃尔（Grant Gabriel）说，其水和与黄金海岸的水和废水合作伙伴关系经理。“我的职业生涯大部分时间都在处理干旱和洪水，而且情况越来越糟。城市 - 国家 - 必须弄清楚他们将如何处理。在不同地方的答案将有所不同。”

鉴于澳大利亚最近在热浪，缺乏雨水和猖ramp的野火方面的经验，干旱策略是一个特别的重点也就不足为奇了。加布里埃尔说：“我两次被要求分析从南极拖曳冰山的潜力，以帮助我们的供水。”“在为市政当局工作时，我遗憾地确定在干旱时期，该行业将不得不在此期间关闭。您不能向人们切断水，因此您切断了业务。这是严峻的，因为对该地区的信心损害以及对经济的成本的损害是巨大的。”

澳大利亚像大多数水砂地区一样，驳回了冰山选项后，还拥有三个主要的供应方解决方案：抽更多地下水，建造水坝以在水库中创造更多的能力或建造淡化厂。

现在，理解地下水的局限性是维持可持续平衡的必要性。例如，从沿海地区泵送过多的地方可能会导致海水被吸引到含水层中，因此来源变得酥脆且无用。也必须允许含水层充电 - 超出可持续产量，它们可能会降低，并对当地的河流系统造成后果。

盐水和污水

那么水坝和淡化如何比较？加布里埃尔（Gabriel）表示，资本支出可能是相似的，通常从3亿美元（2.06亿美元）开始，用于一项主要基础设施。“都不是便宜的，但是必须通过一无所有地抵制您风险的经济破坏。”

一旦建造，水坝便宜地运行，但是由于洪水泛滥的河谷造成的栖息地造成了不可撤销的损害，因此它们不受欢迎。相比之下，淡化植物是相对较低的影响结构，但由于能源消耗，它们的工作成本很高。生产1,000升水需要4.2kWh，只有足以满足少数家庭的日常使用。如果电力来自化石燃料，或者垄断了有限的绿色能源，从而迫使其他人消耗更多的化石燃料 - 那么其碳足迹也将是大量的。海水淡化植物通常只能位于靠近海岸的地方，它们的非常咸的水流向海洋环境也是有争议的。

然而，加布里埃尔（Gabriel）指出，最大的绊脚石有潜在的解决方案。“在一家工厂中，我们使用现有的废水处理厂的排放厂来可持续地排放脱盐厂的盐水，这实际上是免费的。盐水外流经过仔细控制和监测，以限制对海洋环境的不利影响，在一种情况下，海洋结构形成了一个人造礁，现在随着生命的影响。的确，它们是能源密集型的，但是450MW的太阳能电厂现在在澳大利亚是现实。”

他补充说，至关重要的是，您不必一直运行它：“这是一项保险单 - 您在需要时打开它。”

在大多数情况下，要有一个主要的基础设施资产就会闲置，但对于某些水的谷物来说，淡化至少会形成一部分水安全策略。南非在其沿海地区建造了小型的模块化淡化植物，而新加坡在与历史水提供者马来西亚发生争议之后，作为成为依赖水的驱动力的一部分。不仅花费了超过10亿美元的淡化，还花费了高级污水处理，以生产新加坡所谓的“新手”。目前，这种再生水主要用于需要高质量水的微芯片制造厂，也用于建筑物中的冷却系统。但这也有助于增加饮用水供应。在干旱季节，它被派去加满几个人造的水库，并且在用紫外线进行了进一步的广泛过滤和消毒之后，可以直接将其直接发送到家用水龙头进行饮用。加布里埃尔解释说：“将污水处理和脱水式净化植物放在一起有逻辑。”“净化经过处理的污水消耗的能量比净化海水少三分之二 - 每1000升约1.5 kWh。”

随着水砂地区努力满足他们的需求，饮酒处理的废水是业务中许多不可避免的，甚至是理想的发展。“毕竟，他们已经在纳米比亚的温得和克（Windhoek）做了20年，”南非WSP Golder的高级科学家Priya Moodley说。

像新加坡的植物一样，温得和克植物也采用了涉及生物修复，过滤，用臭氧和紫外线光处理的多阶段工艺，最后是氯化。同样，这是一个昂贵的过程，但为350,000人提供水。如果没有它，近几十年来，温得和克的经济发展不可能。

穆德利的同事，水资源科学家李·博伊德（Lee Boyd）承认，喝水经过处理的污水 - 无论多么广泛的处理方式都不会流行。“我们对德班进行了可行性研究，研究了从一条经过处理的污水补充的河流中抽象的饮用水。公众拒绝接受它，即使在经常遭受水短缺的地区。”

然而，有一种意识到，将经过处理的水域寄给海洋排出管道是浪费宝贵的资源。穆德利指出：“您不一定必须喝经过处理的水。”“这里的矿业公司越来越多地考虑从矿山中取出的半处理水的商业可行性，例如灌溉或补充市政供水。”

她说，这不仅是为了采购更多的水，还与您如何使用水有关。随着其价值（成本和成本）变得更加敏锐地赞赏，重用趋势看起来将从水•砂地区传播。WSP的加拿大水和废水副总裁米歇尔·艾伯特（Michelle Albert）说：“我们甚至在加拿大的加拿大谈论它，那里的供应通常不是问题。”“我们可以以另一种方式使用水而不是将其放在小溪中吗？由于冻结的几个月，灌溉困难，但也许一部分经过处理的水可以用于工业？”

她补充说，实际上，当还有其他水源时，这可能不是最有效的解决方案。“我们进行了一项研究，研究了许多客户的经过处理的水再利用，但是它涉及将新管道铺设多个方向，从工厂辐射到用户。”

软解决方案

大坝，淡化和重复使用的水都涉及大量的新基础设施，它们往往是大型预算，硬工程的解决方案。因此，它们仅被视为答案的一部分。正如阿尔伯特（Albert）所说：“我不喜欢始终摆脱不断增加的管道和坦克的问题的想法。在加拿大，我们浪费了很多水 - 我们的人均使用情况很大 - 并且我们的管道漏水。因此，不要建造新的水库，修复漏水的管道！”

穆德利说，在南非，焦点正在从新的水坝和交叉捕捉转移网络转移到当地的雨水收获解决方案，尤其是在农村地区。这些可能包括小型社区水库，使用池塘供应农场，或在房屋188bet网址怎么打不开的屋顶上安装收集箱，这已经是东开普省的政策。“尤其是在我们的农村地区，我们研究当地的雨水收集。这通常可能非常具有成本效益，尤其是因为它创建了供水的本地和个人所有权。如果人们参与收藏品，人们会更加谨慎地使用水。”

在世界各地，思考过多的水问题也有类似的转变。加拿大WSP的地表水工程师克里斯托弗·戴维森（Christopher Davidson）表示，较软的解决方案，例如将更渗透的表面设计到城市中，通常比硬工程排水或防洪更好。

“绿色基础设施有助于减轻径流并降低洪水强度，这使洪水控制更接近雨水的位置。例如，在住宅或其他建筑区域中添加渗透沟渠，使地面可以吸收大雨，而不是将其引导到水疗中。”这种更自然的方法具有使雨水清洁剂保持清洁剂的其他优势：“一旦雨水撞到铺装的表面，它就会被油，轮胎颗粒等污染，然后将其冲入最近的河流，”他说。“在发生这种情况之前，将雨水转移到地面上要好得多。”

至关重要的是，柔软的工程技术也倾向于对未来的变化更具弹性：“当您设计管道排水时，您会根据当时的洪水风险进行规模，” Davidson解释说。“但是随着气候变化，降雨正在改变其模式，风险正在改变。我们会尽力预测未来，但是您可能仍然花很多钱在事实证明不足甚至过度指定的事情上。绿色基础设施使您有机会重新审视现有的发展并减少流量，以避免昂贵的未来能力增加。”

这种韧性具有各种与水有关的基础设施：“我们已经习惯了安大略湖的水平，保持相当恒定，但是当水上上升高于正常水平时，2019年将一条湖边路径被冲走。在可变的未来，经过艰苦的设计混凝土路径将更容易受到伤害 - 因此，我们考虑用便宜的砾石路径替换，如有必要，该路径可以便宜地修复或重新定位。弹性解决方案是可以用拳头滚动的解决方案。”

极端情况

面临的挑战是要获得坚硬和软水基础设施的正确组合，因为“洪水小巷”的居民知道他们的成本。从达拉斯到圣安东尼奥的这一片段是美国最容易发生洪水的地区。它有一系列硬性和软洪水保护措施，所有这些仍然定期不知所措。

“我们的困难始于墨西哥湾，在那里风暴和飓风可以很快形成，”休斯顿的WSP水资源领导者Alem Gebriel说。“自1980年代以来，所有新开发项目都必须符合旨在阻止其排放水的标准，该标准涉及可渗透铺路，排水沟和临时存储池等措施。即便如此，降雨也可能如此激烈，径流如此严重，以至于我们仍然遭受重大洪水 - 例如2015年阵亡将士纪念日洪水，2016年的税收日洪水和2017年的哈维飓风。”

这一系列破纪录的事件的前两个在几个小时内看到了11英寸和12英寸的降雨。在哈维飓风期间，该地区在几天内被降雨36-54英寸。每个人都造成了广泛的破坏和许多死亡。

Gebriel说：“由于气候变化，此类洪水正频繁发生。”“在不久的是，政客们决心采取行动；但是记忆很短，通常几乎没有完成。确实，解决与我们一样极端情况的唯一解决方案将是大量的新雨水排水 - 实际上，一条能够很快消除大量雨水的大隧道。东京有这样的系统，并且有效。这很昂贵，但是必须从价值数亿美元的损失以及无形的成本和对人口的不便的背景下看。”

格布里（Gebriel）对世界上最大的水项目之一进行了研究：大埃塞俄比亚文艺复兴时期大坝（GERD），今年早些时候开始运营。它主要是为了产生5GW的能力而产生水力发电。目前，埃塞俄比亚人口中有60％无法获得电力，依靠木材进行烹饪。因此，大坝将带来可观的生活质量改善，并减少森林砍伐和大气排放。建设始于2011年，但在争议中陷入了更长的时间，这是对环境对被淹没的蓝尼罗河谷地区的影响，居民流离失所以及对苏丹和埃及下游的供水的影响。

所有人都是有效的问题，但Gebriel说，从纯粹的工程角度来看，大坝带来了令人惊讶的积极因素，包括洪水控制。在2020年，苏丹遭受了灾难性的洪水，因为连续降雨导致蓝尼罗河在近一个世纪以来达到其最高水平。“我已经对情况进行了建模，并计算出，如果当时大坝已经完成，那么所有的成本和生命损失将被保存。”

他补充说，大坝还充当过滤器，使沉积物可以安顿下来，以使下游的灌溉通道无需不断清除。最后，他发现它实际上是在巨大的规模上保存水：“如果在GERD中没有水，将在埃及下游的非常热的Aswan大坝中暴露出更大的表面积。从凉爽，更高的海拔GERD中蒸发得多 - 因此，净效应是可以使用淡水更多。”

格布里尔说：“我并不是说大坝应该或不应该建造。”“值得记住的是，大型工程可以带来巨大的好处。”

无论您是要处理太多的降雨，还是不够的 - 气候变化意味着您越来越有可能处理两者 - 可能需要量身定制的硬工程解决方案的组合。

正如穆德利（Moodley）所承认的那样，南非有更多被动工程的余地是，已经存在20世纪的水坝和供应基础设施的良好基础。

在更极端的气候下，前进的最有弹性的方法可能是接受我们控制水的能力的新限制 - 在将其转移到我们想要的位置和腾出空间之间取得平衡，以便它可以找到自己的方式。随着气候变化的步伐，每个地区都需要发展自己的公式，以保护供应和幸存的洪水。大型水库有助于提供弹性 - 但是一小部分软工程也可以廉价地失效。与金融投资一样，多样化的投资组合通常可以为未来的冲击提供最佳的保护。