英国的水龙头能保持畅通吗?

英国河流和海岸线上的洪水事件经常成为头条新闻，但很少有人关注干旱问题，这给供水网络带来了严重的压力。

人口增长和气候变化的共同影响加剧了潜在的灾难性局面，如果不采取措施提高恢复力，英格兰的资源有在几年内耗尽的危险。

到2050年，预计英国一半以上的夏天将比2003年席卷欧洲大部分地区的热浪还要热，而在同一时间内，英国人口将增加到7500万。

气候变化委员会预测，到本世纪50年代，英格兰每天的水需求量将超过供应量11亿至31亿升。目前，每天有30亿升的水因管道泄漏而流失，占总供应量的20%。

英国环境署(EA)署长詹姆斯·比文(James Bevan)在去年Waterwise会议的主题演讲中阐述了形势的严重性，当时他警告说，英国的水资源短缺将成为“生存威胁”。他说，在25年内，这个国家将到达“死亡之口——除非我们采取行动改变情况，否则我们将没有足够的水来满足我们的需求。”

要想保持水的流动，就需要采取一系列措施来减少需求、阻止泄漏、增加供应和储存。EA在3月份发布的一项长期计划确定了潜在的干预措施，包括建造水库、污水再利用和海水淡化厂等主要基础设施资产。可能需要新的管道项目来支持不同地区之间的大量供水，以及基础设施升级，以在2050年之前将供水公司的泄漏率降低一半。

全面改革可能需要硬土木工程和智能数字技术的结合，如物联网、大数据和数字双胞胎，这些技术需要为传统基础设施增加智能，预测潜在的气候影响，并评估不同措施的效益。咨询公司和水务公司已经在努力开发和实施解决方案。

Mott MacDonald智能基础设施业务主管Oli Hawes告诉E&T:“该行业现在能够构建所有基本信息源的数字表示，这些信息源以前需要工程师花费数月或数年的时间来收集。就水资源而言，从雨云到水龙头，所有的限制和输入都是数字化的，然后在分析的基础上进行分层，并深入到你将在投资方面获得最大收益的地方，无论是水库存储，还是减少泄漏或其他措施。”

英国的天气越来越极端，暴雨、洪水和干旱越来越多。去年4月出现了50年来最严重的风暴之一，威尔士西部暴露的地方记录了超过69英里/小时的阵风，7月份剑桥的汞浓度达到38.7摄氏度，这是英国有记录以来的最高温度。

国家基础设施委员会(NIC)认识到加强抗旱能力的必要性，该委员会在2018年就针对气候变化和干旱的面向未来的网络基础设施提出了一系列建议。

这些目标包括到2050年将泄漏量减少一半(这已被监管机构Ofwat和水务公司采用)，到2030年代建立额外的供应基础设施，并建立一个全国输水网络，以确保到2050年每天增加4000毫升的供应。委员会估计，如果该国不采取任何行动，其成本将大约是实施增强抵御力措施的两倍。

EA新的长期国家水资源框架将指导最近成立的五个区域组织，由17家英国水务公司、行业监管机构、政府和其他用水用户组成，因为他们正在制定适合他们地区具体需求的计划。他们设计的解决方案将为2025年至2050年的国家水资源规划蓝图提供信息。

确定一条明确的前进道路将是非常复杂的，而且关于干旱可能产生的影响，以及这些影响的严重程度和长期程度，仍存在很大的不确定性。新兴的数字技术可以显著提高影响预测的准确性，Hawes说:“作为工程师，我们可以建立所有输入的数字表示，包括长期降雨预报、环境条件、气候变化、地质拓扑结构、水文地质和使用变化，并将这些输入源的分析编码，以提供对正在发生的事情更有意义的见解。”

有效的抗旱策略必须考虑到水资源的区域差异、人口增长、工业发展和农业驱动的用水需求，以及对水务公司的监管要求的性质等因素。

将需要为每个地区定制一套不同的措施。东南水资源组织(WRSE)的组织发展总监特雷弗•毕晓普(Trevor Bishop)说:“这需要非常努力地思考水系统和不同基础设施如何结合起来工作。如果供给和需求之间存在缺口，你可以建造更多的水库。但如果干旱变得更长、更严重，这些水库可能在干旱结束之前就会被清空，在这种情况下，也许你需要考虑将需求管理与一些水库储存、一些海水淡化和废水再利用结合起来。”

他补充称，需要采用多种方法来管理不同的压力，这“将是未来的重要信息”。

部分应对措施将着眼于减少需求，并采取诸如智能水表和教育客户节约用水等措施。泰晤士水务公司计划到2025年安装70万个家用智能电表，让国内用户能够控制自己的用水。

在新框架下要求的区域计划必须显示如何在2050年实现人均每天110升的用水量，同时减少非家庭用水需求。

与此同时，大型基础设施项目可能会大幅增加用水容量。摆在桌子上的解决方案包括几个新的水库，比如泰晤士水务公司提议与Affinity Water合作，在牛津郡的阿宾顿建造一个150Mm3的“巨型水库”。朴茨茅斯水务公司正在支持建设一个新水库，以供应东汉普郡哈文特西克特的约16万人，计划于2029年交付。

然而，由于规划和法律障碍，以及当地的强烈反对，在英国建造水库是出了名的困难;例如，自2006年以来，不同版本的阿宾顿项目一直在流传。

海水淡化厂是对盐水进行处理，使其适合人类饮用或灌溉，由于其技术复杂性和英国在建造它们方面相对缺乏经验，可以说是一个更大的工程挑战。

到目前为止，只在泰晤士河口下游的贝克顿交付了一个设施，为伦敦的40万户家庭提供服务。南方水务公司目前正在考虑在南部海岸建设一个日产量为75兆升的工厂。

海水淡化厂通常成本高昂，涉及能源密集型的生产过程，可能与水务公司的碳减排目标背道而驰。贝克顿只有在伦敦干旱的时候才会运行，因此已经闲置了很长一段时间。

Bishop说:“有了这些类型的解决方案，就有了一个关于能力和技能的问题，无论是计划和交付海水淡化工厂，还是之后的运行。作为一个行业，我们需要考虑，我们的系统中是否有足够多的工程师。”

英格兰东部和东南部通常是水资源最紧张的地区，而其他地区的水资源过剩，这就为不同地区之间的水资源转移提供了可能，以平衡供应。

目前，只有4%的供水在各个供水公司之间流动，但NIC表示，这一比例可能会增加到每天约700毫升的额外产能。

这种方法可能涉及重大的工程和相关的规划障碍。工程咨询公司Arcadis的水与能源技术总监杰兰特•琼斯(Geraint Jones)表示:“我们正在合作的一个客户正在考虑一个大型批量输送方案，将水输送到大约100公里的距离，这是一项巨大的工程，可能意味着要在该国非常敏感的地区穿过大型管道。该行业确实需要根据具体情况来看待问题。最终的解决方案可能是将海水淡化与减少水的使用和泄漏以及少量散装转移相结合。”

大量输水违反了现有的监管、商业和运营框架，这些框架假定基础设施项目将由单一的供水公司或相邻的供水公司进行。

为了帮助跨多个地区的战略基础设施规划顺利进行，并解决任何监管漏洞或障碍，去年成立了一个新机构，即基础设施发展进步监管联盟(RAPID)，由Ofwat(英格兰和威尔士的监管机构)、EA和饮用水监察局组成。

RAPID已经为9家水务公司提供了4.7亿英镑的资金，用于开发联合解决方案，包括创建新的水源和转移。在提出的17个备选方案中，较具创新性的一项是在莫格登和特丁顿进行大规模废水再利用项目。泰晤士水务公司的计划是将来自莫登污水处理厂的300毫升污水经过特丁顿堰进行稀释和再循环。

毕晓普说:“该项目可能会对供水产生重大影响，但它还没有向前推进，而且水温也存在一些问题。这对EA来说太热了，可能会影响鱼类的迁徙。然而，这些类型的重用方案在未来有巨大的潜力。”

目前，公共供水系统中约有20%的水因渗漏而损失，Ofwat为所有供水公司设定了一个目标，到2025年将渗漏率至少降低15%，到2050年提高到50%。

新兴技术可以帮助实现这一目标。Northumbrian Water公司正寻求与几个合作伙伴合作，利用卫星定位数据来确定其地下资产周围的粘土收缩量。收缩数据可以支持主动维护管道，以防止泄漏，特别是在长时间干燥期间。

诺森伯兰水务公司的创新主管安吉拉·麦克奥斯卡博士解释说:“由于土壤水分不足引起的地面运动，在干旱天气里，我们经历了越来越多的爆发。卫星技术可以帮助我们了解地面运动的水平，并积极主动地维护脆弱的管道。”

来自嵌入到资产中的物联网传感器的数据可以帮助生成网络中资产状态的更准确和实时图像，当与分析过程叠加时，可以识别泄漏问题。

据Buro Happold水务团队的主管David Palmer介绍，泰晤士水务公司将引入一项创新计划，利用新的数字平台最大限度地提高用水效率。他说:“新的指挥中心的能力将增加约25%的主监测，使多达20万个下水道监测点能够实时读数，有助于防止污染事件。”智能手机应用程序将把工程师与实时地理参考信息联系起来。”

在建立水弹性的多种选择摆在桌面上的情况下，关于干预措施的范围以及所需的基础设施和升级的成本仍然存在问题。

NIC在其计划中概述的基础设施措施预计将由水务公司通过监管程序和水资源管理计划来实施，而不需要政府提供额外的资金。根据该机构的计算，到2050年，额外的基础设施每年只会让消费者多花10英镑。

另一些人则质疑提出的建议的有效性，以及水务公司与他们合作的意愿。国家审计署的一份报告审查了Defra对政府和水务行业的领导，强调了几个问题，包括在过去五年中水务公司在处理泄漏、减少用水量和开发所需规模的批量水输送解决方案方面停滞不前。

工会GMB伦敦地区呼吁加大对大型基础设施的投资，以收集、转移和储存降雨，以应对周期性干旱。

GMB伦敦地区的高级组织者加文•戴维斯(Gavin Davies)表示:“Ofwat和泰晤士水务公司的专家隐藏在水是稀缺资源的错误叙述背后。他们坚持公然无视实施维多利亚工程师确定的方案的所有呼吁，即提供可用的水来应对每一代人出现一两次的非常严重的干旱。”

五个区域水务集团将在撰写本文时发布长期抵御能力的大纲，最终计划将于2023年9月发布。随着时间的推移和全球气温的上升，利益相关者知道他们必须迅速行动以保持水龙头畅通。