本文最初发表于360年耶鲁大学环境．

加州的橙县水区开始分配20世纪70年代中期污水的饮用水，它取决于简单的需求。The aquifer it relied on for most of its drinking water had been so overdrawn that saltwater from the nearby Pacific Ocean was seeping into it, and allocation limits prevented increases in exports from the Colorado River and Sierra Nevada Mountains, sources of the rest of the district’s water.

奥兰治县是政治保守主义的堡垒，而不是与环境创新相关的一种地方，但水资源短缺是一个强大的动机。要使消费者对消费者的想法更加适口饮用以前污水，该小区对废水进行了处理，然后将其存放在当地含水层中以稀释并进一步清洁它，然后撤回使用。

该区很快成为世界上最大的废水饮水厂的运营商，区分仍然存在。通过the time the district completes its next planned expansion in 2023, the system will generate 130 million gallons of drinking water a day, enough to serve about 1 million of its 2.5 million customers and more than four times the production of the world’s second-largest sewage-to-drinking-water facility, in Singapore.

更重要的是，该地区代表了在水资源短缺是主要威胁的地区——在美国西部和西南部，以及其他各州和许多国家——水资源储存和保护范式转变的先锋。这是一个从依赖遥远的水坝和水库转向可以在当地开发的方法的转变——不仅仅是废水回收，还有含水层的补给和储存、雨水收集、脱盐和基于智能电表的泄漏检测。与大坝相比，新的水源是小型的、地方性的、分散的，并根据当地的水文和人口状况定制设计。

许多国家正在参与这种转变。自1968年以来，Windhoek的纳米比亚首都已经将其废水转化为饮用水。澳大利亚开发了一系列创新技术，以增加其供水，特别是在包括“下水道矿业” - 使用小规模，模块化单位来治疗和重用在生成的网站上的废水。以色列现在重复使用近90％的废水，而不是任何其他国家。

最新的方法被认为比水库更可靠，水库的供水随降雨量和季节而变化。在气候变化的时代，大坝越来越容易受到干旱和蒸发的影响，而城市污水的供应则大致保持不变。因为大多数储存技术模仿或加强自然过程，而不是像大坝那样阻碍自然过程，在最坏的情况下，它们造成的环境破坏最小，在最好的情况下，它们产生了实质性的利益。

水价通常较低

它们中的大多数还以比水坝更低的价格(有时是几倍的价格)输送水，而且这种差距很可能会扩大。例如，加州有1400座大型水坝;1401号公路不太可能找到一个有利的地点，因此从那里取水将会很昂贵。相比之下，新方法受益于膜技术等领域的创新，这些技术可以提高水处理效果。与从遥远的水坝取水不同，当地的储存和回收不需要长距离抽水，这使得它们更节能。

目前，从遥远的河流和水库输往奥兰治县水务区(Orange County water District)的水价格为每英亩英尺1000美元;其循环水的非补贴成本是每英亩英尺850美元。

“转变目前离特别是大型水坝,特别是在像美国这样的国家,已经有大量的基础设施和我们使用最有效的大坝网站,“艾琳邦尼凯西说,研究主管Bluefield研究中,波士顿的市场研究公司,专注于水管理问题。仅在废水回收方面，Bluefield预计美国在未来十年的投资将达到215亿美元。

一个Bluefield研究去年的一项调查发现，在目前六种技术的用水成本排名中，大坝和水库的成本排名第二。从最便宜的到最昂贵的，进展如下:智能仪表泄漏检测，咸水淡化(通常在含水层)，废水回收，雨水收集，水库，海水淡化。随着过滤技术的改进，海水淡化也可能变得更便宜，而新建大坝的水则变得更加昂贵。

大坝时代惠万

并非巧合的是，新方法的出现正值大坝时代的衰落。在加州，这个在发展这些战略方面处于领先地位的州，自1978年以来没有建造新的蓄水大坝，但根据水资源政策顾问巴里·纳尔逊(Barry Nelson)的同行评议paperâ，采用新方法后，加州的储水量增加了，“容量超过了该州最大的水库沙斯塔湖”。

这些新方法吸引的公众关注相对较少，部分原因是它们缺乏大坝的标志性外观，而在很大程度上是在人们看不到的地方发挥作用。这就是为什么加州的决策者们仍然在考虑新建大坝的部分原因，尽管单是它们的成本就应该使它们失去资格。“40年来，我们一直在建设新一代的存储项目，”纳尔逊告诉我，“政策辩论只是没有跟上。”

纳尔逊纸质文件需要在透明含水层的清空部分中储存水的大多数能力，这增加了数百万英亩的脚。除了增强供水外，填充这些含水层还提供了环境效益：它们的水质通常随着它们内部的水平而提高，较高的水平防止土壤压实和表面沉降，这最终发生含水层未填充。即使考虑到辅助，加利福尼亚州未使用的含水层储存量也是加利福尼亚州所有地表水库和湖泊的存储量的三倍。

“坐在那里等待收钱，”可持续保护总监Daniel Mountjoy表示，旧金山的非营利组织资源管理总监宣传了加州圣何国山谷的含水层存储过程，称为“农场充值”。“这是免费的存储，如果我们不填写它，我们将失去它。”

充值含水层的最简单方法是通过淹没地面来实现自然的方式。在产业社会的出现之前，大风暴导致河流洪水，洪水覆盖着地面。Mountjoy的组织正在跟踪200多个农场，其所有者同意允许在潮湿的年度淹没在他们的土地上的一小节以换水或降低成本。农场的水通常从水坝释放，并通过大型渡槽分发到较小的运河链接到各个农场;这些运河的能力是农场充电中最大的约束因素。

充电含水层的好处

But even without expanding the canals’ volume, a 2015 study by RMC Water and Environment, a California consulting firm, found that recharge from November to March could reduce the region’s overdraft by 12% to 20%, and inclusion of additional months of recharge could hike that number to 30%. According to Mountjoy, water collected in this way costs only $46 to $120 per acre-foot, as little as a thirtieth of the estimated cost of water from the proposed Temperance Flat Dam on the San Joaquin River.

当不利的土壤成分阻止了通过洪水来补给含水层时，“补给井”的使用——即设计用来向含水层抽水或排水的井——已经蔓延开来。R. David G. Pyne是一名工程师，他率先在含水层中储存和抽取水供人类使用——这种做法被称为“含水层储存和回收”，简称ASR据估计，大约25个州已经安装了至少140个补给井场，该技术正在澳大利亚、孟加拉国、加拿大、英国、以色列和新西兰等约15个国家使用。

Pyne认为，大多数州的可用含水层存在，但到目前为止只有少数新泽西州，亚利桑那州，加利福尼亚州，科罗拉多和佛罗里达州 - 已经广泛使用过它们。ASR最常见的应用是制备含有适合储存的污染物如盐的含水层。将一些清洁水泵进入含水层，通过将污染的水推向含水层的侧面来充当缓冲器;然后将更清洁的水加入到含水层的中心，在那里仍然没有着彩。

“There’s a lot of interest by folks who 20 years ago wouldn’t give you the time of day,” Pyne said, “but now they’re realizing that if they want to sustain growth in major urban areas, they’ve got to do something different.”

雨水捕获和泄漏检测

洛杉矶市正在改变其处理雨水的传统方法，开创雨水收集的先河。在20世纪的大部分时间里，南加州的城市都试图通过将河流变成混凝土水道来防止洪水，这些水道加速了流入太平洋的水流。与此同时，他们花费巨资从加州其他地方进口饮用水。2014年，洛杉矶市长埃里克·加希提(Eric Garcetti)发布了一项指令，在十年内将进口水的购买量减少一半，标志着这种做法的最终终结。

现在，这座城市正在重新设计道路，公园和其他表面，以吸收尽可能多的水，使其向下渗入含水层，从而减少洪水，清洁本身，并成为重用的可供再利用。2014年度2014年自然资源国防委员会和太平洋研究所的研究发现，南加州旧金山湾区和城市部分的雨水捕获具有随着整个城市使用的水而增加水供应的水资源一年的安吉利斯。

甚至泄漏检测都可以在增加供水中发挥重要作用，特别是在东部美国城市的历史上，其老化的管道可能失去多达30％的水流。一个2004 California law requires the state’s urban water utilities to install smart meters for all customers by 2025. As of 2016, about 35% of U.S. water utilities had already installed automated metering systems, according to a study by West Monroe Partners, a consulting firm.

在许多地方，新方法面临的最大障碍是监管，而不是技术。例如，只有一个州德克萨斯州，现在允许将处理过的废水分布直接进入饮用水系统。因此，两座德克萨斯州城市，威奇塔瀑布和大春天，在该国运营唯一的“直接饮用重用”系统。11个国家允许“间接饮用重用” - 橙县水域使用的过程，其中经过处理过的废水在分布为饮用水之前储存在含水层。

一些非饮用水再利用系统利用较低的净化要求为工业、农业和娱乐设施(如高尔夫球场)提供水。但是，为非饮用水安装单独的管道系统的需求抵消了较低的处理成本。因此，不需要额外管道的可饮用水重用可能会随着所谓的“令人讨厌的因素”的减少而蓬勃发展。虽然加州现在不允许直接重复使用饮用水，但去年通过的立法要求州政府官员在2023年之前发布相关规定。这些法规很可能成为其他州的模板，从而促进直接可饮用重用的采用。

作为一个整体管理分水岭

循环污水的出现强调了所有新的储水技术的一个关键原则:一个特定分水岭的水——无论是厕所水、雨水还是饮用水——必须作为一个整体进行管理，以最大限度地发挥其效用。毕竟，顺流而下的水可能会被改道和转化几十次，在不同的时间里被用作农业用水或饮用水，或者在到达河口之前进行处理。

因此，协调使用一些或所有这些方法被称为综合水管理，或更熟悉的“一水”。天体物理学家罗伯特·坎德尔在他的书中写道，来自天堂的水：从大爆炸到文明崛起的水的故事，而且可以作为一家水的信条：“只要你吃苹果或喝一杯葡萄酒，你就可以吸收骑自行车以来骑自行车的水。”

雅克·莱斯利是一名定期专栏撰稿人洛杉矶时报作者是深水：史诗在水坝，流离失所者和环境中奋斗。