我们的水系统是一个灾难 - 我们怎样才能改变这种状况？

这篇文章最初出现在Ensia。

发达国家的人打开水龙头和安全的饮用水流，他们往往想当然戏剧性的健康益处。

自满情绪急剧去年打乱，当孩子在密歇根州弗林特市，开始测试的正面为铅中毒和源被曝自来水。但是弗林特不应该感到吃惊的人;实际上，水行业的专业人士已经拉响警报多年。

许多发达国家的水利基础设施建70〜100年前并且正接近其使用寿命的尽头。美国水利工程协会(American Water Works Association)表示，我们已经进入了“替代时代”，在这个时代，我们必须重建“前几代人遗留给我们的供水和废水处理系统”。

多数管道，这取决于他们的材料，并在其居住环境，有60到95年的使用期限。处理厂的机械和电气部件可以用于15至25年。如不及时升级，我们很可能会看到水质恶化，有铅或砷中毒及细菌和病毒污染更多的事件，并增加泄漏中断供水服务的数量，并导致代价高昂的紧急维修。

2013年土木工程师的美国社会给美国饮用水系统打了D级。全美每年有240,000条总水管爆裂，或者说大约每两分钟就有一条。每年，全世界有超过410亿立方码的处理水因为泄漏而流失——这些水足够供应近4亿人，根据世界银行(PDF)。

人们有这样的想法，因为水是自然产生的东西，从天上掉下来，它不应该是昂贵的。但大自然母亲并不收集水，处理它，并通过管道输送。

虽然在美国的饮用水仍然相当安全的整体，与细菌或病毒污染定期使人生病。在2011- 2012年，全国锯32例与饮用水有关的疾病暴发，造成431例疾病和14例死亡美国疾病控制和预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的数据显示，美国人的健康状况不太好。

根据AWWA的预测，在未来的25年里，升级美国超过100万英里的饮用水管道和其他供水基础设施，并扩大供水系统以满足日益增长的人口的需求，预计将花费超过1万亿美元。

Although the financial investment required is mind-boggling, putting off upgrades can mean degraded water quality from leaky pipes or outdated treatment facilities, service interruptions and even higher costs: It’s much cheaper to prevent a leak than to fix water damage afterward in moldy buildings or buckled roads.

要进行有针对性的分流，新的技术 - 传感器，智能电表和数据管理平台 - 正在帮助水管理人员就如何分配宝贵的资金和保持领先地位的问题，明智的决策。

“我们鼓吹资产管理。不要一年只更换百分之X的管道，”美国管道协会立法主任汤米·霍姆斯说。“对你的系统做一个分析，选择哪2%的管道需要被替换，而不是只关注一个地理区域。你首先要更换濒临失败的管道。”

技术库

有助于使这些战略决策是水表，它们将以高科技。城市已经开始在客户的房屋和企业安装智能电表测量水的使用。

由于先进的计量基础设施（在业务AMI已知的），可通过无线技术消耗的实时中心局水传输数据，它可以“告诉你的不仅仅是水的用量较多，”肯·汤普森，智能副主任水解决方案美国总部设在科罗拉多州的一个全球性的工程公司，帮助城市规划升级水利基础设施，选择技术和设备集成到一个单一的管理体系。

汤普森说，AMI米，可通过发现异常的使用模式，找到客户的财产泄漏。它们还可以在街上下的管道破裂，从而产生吸力和打水了居民住宅的零。

“如果你看到一个集群回流问题，有可能是对街道管线破裂，”汤普森说。利用这些数据，管理人员可以计算出断裂的位置和之前及时修复损坏邻近的房屋和道路。

传感器是现代水利基础设施建设的另一个重要组成部分，用于检测两个泄漏和污染。水直接通过传感器，其被设计以测量水的特定化学特性。该传感器被包含在圆筒形的情况下，通常是由金属或塑料和8到12英寸长的，可直接拧入的配管。

圆柱体还包含用于数据收集和通信的电子设备。对于其水管理系统，CH2M通常使用三种类型的传感器，Thompson说。饮用水有一个标准的化学成分，所以传感器被设计用来发现偏差，而不是测试个别污染物。如果传感器显示出异常，就会提醒水质管理人员对水进行检测，以确定变化的原因以及是否对公众健康有害。

“有化合物的几十万，”汤普森说。“你可以不看一切。”

CH2M公司的客户通常使用的传感器花费一对夫妇的每一千元，汤普森说。更大的效用比如提供德克萨斯州达拉斯市的一个，可以使用10至20个传感器，他一边说，一边一个非常小的一个服务几千人“可能会逃脱与一个或两个。”

在安大略省汉密尔顿的麦克马斯特大学的研究人员正在研究一种不同的方法对水的传感器技术 - 一个是大为低廉。盖伊Yuyitung，麦克马斯特产业联络处的执行董事表示，大学的研究人员正在制造的传感器，成本大约$ 10

R研究人员正通过将传感器小型化(大约芝麻籽大小)以及使用低成本材料和制造方法来实现这一大幅降价。“这是像制作使用喷墨打印机的传感器，而不是高度专业化制造，” Yuyitung说，‘他们正在减少的部件，以便它可以大量廉价地制造。’

麦克马斯特大学的工程学教授Jamal Deen和他的团队，包括工程系的同事Raja Ghosh和Ravi Selvaganapathy，已经研制成功可检测的氯和pH化学传感器在饮用水。在基础材料上，他们可以申请不同的化学接口，因此传感器可以测试各种污染问题。在未来，这种创新的传感器可能使这些技术更容易达到，特别是对小型供水设施。在美国，社区水系统的84.5％的发球只有不到3300人。

由于传感器很便宜，可以无线通信，它们也可以用来帮助确保尚未连接到市政水处理系统体积小，偏远的社区，如在加拿大的印度北部和农村原住民社区安全的饮用水。

新的水利基础设施建设需要，以满足全球日益增长的人口的需求，但它的建成之前，甚至，社区可以从衡量其水质的技术中获益。生活过水格的人可能会使用传感器来测试他们的湖泊，河流或井，以确定是否，比方说，天然产生的砷在他们的供水尖或奶牛近期有浴室休息上游。

系统管理

软件为优先升级市政供水基础设施提供了另一种技术工具。两大玩家是微软的CityNext和IBM的智慧城市，其分析从智能仪表，传感器和其他来源的数据，以查明出现泄漏和污染。

迈阿密 - 戴德县的公园系统，每年使用的水超过3亿加仑采用IBM的平台，以检测用水量和调度公园管理人员违规检查出来。

“我们从字面上节省几个月发现和反应需要那些修理，”杰克Kardys，迈阿密 - 戴德县公园，康乐及休憩用地部主任说。该部门预计它每年$ 4万水费7〜12％的节省。

CH2M还为水务公司提供了一个系统管理平台，帮助运营商主动解决问题，而不是被动应对，Thompson说。2013年，在美国环境保护署的资助下，CH2M在费城、纽约、达拉斯和旧金山安装了监测和响应系统。

汤普森说，尽管这些系统的设计初衷是为了保护饮用水不受污染，但这些城市却把它们用于日常的水质管理。他说，CH2M已经在美国建成了大约12个大型供水系统，在世界各地建成了数千个不同规模的供水系统。

传感器是现代水利基础设施建设的另一个重要组成部分，用于检测两个泄漏和污染。

水流速，基础设施条件，水质 - - 数据平台的真正实力在信息中的一个位置，各种流汇集，以前是孤立的。

IBM智能水资源管理公司的销售经理迈克尔·沙利文说，这样的系统可以更快地识别出弗林特的主要危险。“弗林特的部分问题是没有真正的能见度，”他说。“有大量的信息，但直到很久以后，问题才真正进入人们的视野。”

数据平台如IBM与CH2M的可以结合其他重要信息，以及，如在一定区域内的材料和管道的年龄和在本地环境中的预期寿命。他们还可以近乎实时地标志问题时，有关泄漏或在特定区域改变水质广大客户来电超过基线的阈值。

依托客户的目光在地面上并不新鲜。1993年隐孢子虫汤普森说，在密尔沃基的爆发是生病400,000人最初被标记时，当地的药店叫公共卫生官员，说不能让易蒙停的股票。

人的反馈是对于还没有智能仪表或传感器的系统尤其重要。“治公民如传感器”，因为沙利文的说法，是在发展中国家特别受欢迎。在南非，人们测试称为IBM赞助的应用WaterWatchers使得他们能够通过他们的移动电话报告，如泄漏，污染或流阻塞问题，Sullivan说。

资金问题

While smart technology can help water utilities make more savvy decisions about where to spend capital investment dollars, potentially saving money overall, there’s still the question of where to get the $1 trillion the AWWA predicts we’ll need to fix ailing U.S. drinking water infrastructure over the next quarter-century.

在美国，联邦，州和地方政府花对水基础设施$ 109十亿（PDF）（包括供水和污水处理设施，以及饮用水处理和递送）在2014年，根据国会预算办公室。只是三分之一是 - 约$ 36十亿 - 是资本投资，如新的管道或更新的饮用水处理设施。

这些美元从当地水资源费，免税市政债券来主要是和EPA的州立净水循环基金，其分配$ 863万美元的赠款（PDF）为在财政年度饮用水设施的国家2016年美国国会于2014年创建了一个新的低利率贷款计划，但还没有拨钱。

这些钱是不够的。要达到所需的1万亿美元以上的投资，美国每年平均需要花费400亿美元。在水务公司每年用于资本投资的360亿美元中，可能只有不到一半(180亿美元)将用于饮用水，其余的将用于废水处理、雨水控制和新供水。

通过公私合作伙伴关系的私人投资是挣扎直辖市可能的路径，根据跨国专业服务公司EY（PDF），在战胜两场显著障碍。企业一般都回避了水利基础设施投资了，因为水务部门的严格管制和保守态度的变化，因为人们的健康受到威胁。

人权活动家长一直担心卷入水中分娩企业将导致价格过高，穷人，一个无法维持的局面时，水是生命的关键。然而，对输水私人投资趋势迈出了一步3月22日世界水日，在白宫水峰会上宣布，超过150家公司在私人资金承诺$ 4十亿改善美国的水利基础设施。

最终，客户很可能将不得不为水付出更多因此，公用事业公司反过来有资金来取代老化的基础设施。根据AWWA的数据，大多数美国人为每1000加仑的水支付不到3.75美元。美国水协会立法主任汤米·霍姆斯说，这大大低估了安全饮用水的价值。

“人们有这样的想法，因为水是从天上掉下来一个自然发生的事情，它不应该是昂贵的，”他说。“但大自然不会收集的水，把它和通过管道输送的。人们这样做，他们需要支付。”