专家问答:解决英国水危机

满足专家:

• Roger Falconer FREng教授，牛津大学水与环境工程荣誉教授卡迪夫大学
• 马克·汉尼斯，创新基金负责人程序
• David Edwards FREng，卓越运营经理泰晤士水务公司香港理工大学客座教授卡迪夫大学工程学院

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英国水务基础设施目前面临的最大问题是什么?

德长期以来，人们一直认为水务部门基础设施面临的最大挑战是其老化的资产。有一个明显的例子，在像伦敦这样的大城市，尽管现有的供应商可能会因为泄漏水平而受到批评，但决定更换因素的速度往往取决于为了挖掘和更换网络，可以关闭多少条道路(而不造成交通堵塞)。近年来，传统的修井方法得到了“免挖”技术的改进，如滑衬或喷涂。历史表明，如果整体资产状况较差，“故障点修补”收效甚微，只是将压力转移到下一个弱爆发点。

MH当前英格兰和威尔士水务基础设施面临的最大问题之一是保护环境，努力实现净零污染。在这样做的过程中，我们将推动水务公司针对泄漏和污染等问题，开发更多基于自然的解决方案，确保我们未来有足够的水，同时为用水客户提供更好的性价比，并保护自然生态系统。为了应对这些挑战，我们启动了一个2亿英镑的创新基金，以推动创新解决方案，造福客户、社会和环境。

射频:英国水基础设施面临的一些最大挑战是:(i)与综合污水溢流(CSOs)相关的河流水质担忧，主要是由维多利亚下水系统引起的，在该系统中，来自家庭和工业来源的雨水(或雨水)和污水通过同一管道流入污水处理厂;(ii)缺乏有效的水网，使水能够很容易地从英国的一个地方转移到另一个地方，特别是在干旱的情况下;(iii)对供水管道持续漏水的关注;(iv)河流和河口生态状况差，环境流量低;(五)洪水风险抵御能力和基础设施不足。

我们应该寻找哪些工程解决方案?

射频:解决上述问题的一些工程解决方案(顺序相同)有:(i)增加使用可持续的城市排水系统、以自然为基础的解决方案、防洪水库和增加储存能力，以减少和/或延迟暴雨期间进入联合下水系统的雨水流量，从而减少排入污水处理厂的峰值排放和直接排入公民社会组织的未经处理污水排放;(ii)增加高地水库以增加储水量、建立管道网络和更多使用运河(在可能的情况下在重力作用下)将水从一个流域转移到另一个流域;(iii)进一步发展使用自主机器人和光纤传感(包括管道纤维)，以识别管道内的泄漏位置，然后利用“免挖”技术修复泄漏处;改进农业做法的管理(例如，把牛群进出的河流围起来)和更好地管理农业废物等，以及从投入来源到海洋的综合水资源设计和管理;(五)上游水库防洪设计、潮汐屏障和沿海水库设计和建设，以及更好地设计防洪屏障等，以保护财产免受洪水侵袭。

德:英国的淡水资源是有限的，总的净水量不太可能改变。对这种说法的警告是通过探索替代的半咸水和咸水来源，但这是有代价的。贝克顿海水淡化厂是一个抗旱反渗透过程，定期从泰晤士河口的潮汐区提取海水。它采用传统的砂滤和化学混凝去除固体和有机物，同时也采用膜过滤技术去除单价和二价化学物质，从而去除氯化钠(盐)，使水可以安全饮用。化学品和能源的大量使用，导致这种水的单位成本比传统处理高出一个数量级。

类似地，直接重用不可避免地必须在解决日益紧张的供需模型方面发挥未来的作用。这是用先进的水技术(如膜、UVI等)直接处理废水(而不首先返回河流)，使其可以安全饮用。这正是国际空间站用来确保宇航员每天都有充足的饮用水供应的技术。

MH:有很多解决方案都可能在未来发挥至关重要的作用——无论是在技术、方法、文化还是商业实践方面的创新。水务创新大赛首轮的许多获胜者已经为行业树立了令人振奋的榜样。诺森伯兰郡国家渗漏研究和测试中心(NLRTC)-诺森伯兰郡水务公司将创建一个国家中心，在“现实生活”条件下测试新产品，以防止渗漏，提高安全性和有效性。

CECCU (CHP废气碳捕获和利用)——该项目将捕获的碳转化为有用的产品，如油漆和化肥，每年可节省500万吨二氧化碳，并使热电联产(CHP)过程——作为能源产生的副产物的热量被捕获和利用——达到碳中性。

气候变化可能如何影响英国的供水系统?

MH:由于气候变化导致的气温上升和干旱期给供水系统带来了更大的压力，因为需求大于供应。此外，温度的变化会影响水管，导致漏水。多年来，水务公司引进了最先进的技术来监测和预防这种情况，包括先进的水库系统、传感器、卫星和无人机，并将继续投资于正在进行的创新，以预测未来的变化。

举个例子，我们的获奖者之一水的突破挑战2是泰晤士水务公司领导的次季节预报项目，该项目旨在为水务行业提供更准确的天气预报。传统的天气预报会提前10-14天做出预测，而正在开发的系统可以让水务公司从更长远的角度出发，提前6周进行计划，以预测需求或潜在的水管上涨。

射频:气候变化可能对上述问题的水系统产生如下影响:(i)对流风暴和极端降雨事件的增加，特别是在夏季月份，可能导致雨水流量增加，从而增加对世界污水处理厂和农业废物径流(特别是动物细菌和肥料)的压力;增加上游蓄水量将有助于减轻气候变化对河流洪水、低环境河流流量和提供良好生态状况的愿望的一些压力;(iii)降低供水管道系统的压力可减少漏水，但效果有限，而海平面上升及浪涌上升则会增加雨水流入河流及河口的截流力，从而增加洪泛平原低洼地区的洪水风险等;夏季干旱的增加将导致河流流量减少，河流生态状况可能恶化，由于混合减少等，水质更差;(v)由于:更多极端降雨事件、海平面上升、风暴潮和潮汐放大而增加的洪水风险。

德:气候变化无疑对水系统产生了影响。它正以多种方式表现出来。

也许最好的例子是我们的天然原始水源的恶化。更长、更热、更干燥的夏季，正导致我们的地表水中藻类的大量繁殖。农业化肥中使用的有机物或其他废物产生的富含营养的水，在集水冲水时被冲进河流和水库，加剧了这种情况。藻类种类多种多样(如双原子、丝状等)，由于它们的浮力和机动性，一直是难以清除的污染物。它们阻塞过滤器，导致运行时间缩短，更需要反冲洗介质，增加了工艺损失，最终产生更少的水进入供应。

我们是否应该在改善供应的同时减少需求?

射频:是的，通过在全英国的所有物业(住宅和工业)，新和旧的水计量包括在内。目前，没有安装水表的家庭和企业没有减少用水的经济压力。有证据表明，一般来说，计量物业耗水较少。

德:近年来，各种统计供求模型已经运行。加上移民和国内移民，东南部面临着一个迫在眉睫的难题。泰晤士河谷的预测模型显示，到2040年，客户基数将增加200万至290万人，其中四分之三预计在伦敦。这一估计的下限相当于增加约150万人口使首都膨胀，这大约相当于国家两个较大城市(如伯明翰和爱丁堡)迁移的人口总和。

最近几年的供需数据是非典型的，其中一些可归因于工作场所行为的变化，例如更多的远程在家工作。尽管有短期趋势，但仅靠遏制泄漏不太可能缩小未来的差距。要成功应对这一挑战，将需要一个多解决方案的方法，包括重复利用和回收技术的改进，但也要对客户进行教育，鼓励实践的改变，实现用水效率。

MH:考虑我们自己的用水是我们所有人都可以发挥作用的方式之一——减少需求与减少渗漏和改善供应是保护我们的水系统的三个关键方面。一些简单的改变，比如刷牙的时候关掉水龙头，或者只在洗得满满的时候才放洗衣机，都能在节约用水方面起到巨大的作用。水务部门正在研究帮助消费者做到这一点的方法——例如，盎格鲁水务公司(Anglian water)领导的“使水智慧社区”(Enabling water Smart Communities)项目，重新审视了新住房开发中的资源使用情况，并专注于如何减少家庭用水。这包括重用灰水(来自水槽、淋浴和洗衣机的少量使用的水)，用新的存储系统管理资源以防止洪水，并找到处理水和废水的新方法。

从左到右:大卫·爱德华兹，罗杰·法尔科纳教授，马克·汉尼斯