Mense in ontwikkelde lande draai die kraan op en veilige drinkwater vloei, 'n dramatiese gesondheidsvoordeel wat hulle vanselfsprekend aanvaar. Daardie selfvoldaanheid is verlede jaar dramaties ontwrig toe kinders in Flint, Michigan, positief begin toets vir loodvergiftiging en die bron is na kraanwater opgespoor. Maar Flint moet niemand verras het nie; Trouens, waterbedryfspersoneel het al jare lank die waarskuwing geklink. Baie van die waterinfrastruktuur in die ontwikkelde wêreld is gebou 70 tot 100 jaar gelede en is naby aan die einde van sy nuttige lewe. Die Amerikaanse Waterwerkevereniging sê ons het die "vervangingstydperk" ingeskryf, waarin ons die "water- en afvalwaterstelsels wat vroeër geslagte aan ons bewys het, moet herbou." Die meeste pype, afhangende van hul materiale en die omgewing waarin hulle woon, het 'n lewensduur van 60 tot 95 jaar. Behandelingsaanlegte se meganiese en elektriese komponente kan 15 tot 25 jaar dien. Sonder vinnige opgraderings sien ons waarskynlik die verswakking van die waterkwaliteit, met meer voorvalle van lood of arseenvergiftiging, bakteriële en virale besoedeling, en toenemende aantal lekkasies wat waterdienste versteur en tot dure noodherstelwerk lei.

In 2013 die Amerikaanse Vereniging van Siviele Ingenieurs het die Amerikaanse drinkwaterstelsel 'n graad van D gegee. In die Verenigde State het 240,000-waterleiding 'n jaar gebreek, of omtrent een elke twee minute. Elke jaar verloor meer as 32 miljard kubieke meter (41 miljard kubieke meter) behandelde water lekkasies oor die wêreld - genoeg water om byna 400 miljoen mense te dien, volgens die Wêreldbank. En hoewel drinkwater in die Verenigde State oor die algemeen heeltemal veilig bly, maak besmetting met bakterieë of virusse gereeld mense siek. In 2011-2012 het die volk gesien 32-drinkwaterverwante siekte-uitbrake, wat 431-gevalle van siekte en 14-sterftes veroorsaak, volgens sy sentrums vir siektebeheer en voorkoming.

Die opgradering van die meer as 1 miljoen kilometer (1.6 miljoen kilometer) drinkwaterpype in die VSA - saam met ander waterinfrastruktuur - en uitbreiding van stelsels om aan die behoeftes van 'n groeiende bevolking te voldoen, word geprojekteer om meer as VS $ 1 triljoen oor die volgende te kos. 25 jaar, volgens die AWWA. Alhoewel die vereiste finansiële belegging veragtelik is, kan die opgradering van verlaagde waterkwaliteit lei tot lekkende pype of verouderde behandelingsfasiliteite, diensonderbrekings en selfs hoër koste. Dit is baie goedkoper om lekkasie te voorkom as om waterskade daarna in matige geboue te herstel of gebarste paaie.

Om geteikende triage uit te voer, help nuwe bestuurders - sensors, slimme meters en data bestuursplatforms - waterbestuurders om ingeligte besluite te neem oor hoe om waardevolle fondse toe te ken en voor probleme te bly.

"Ons preek batebestuur. Moenie net vervang nie x persent van pype per jaar, "sê Tommy Holmes, wetgewende direkteur van AWWA. "Doen 'n analise van jou stelsel en kies watter 2 persentasie pype vervang moet word, eerder as om net op 'n geografiese gebied te fokus. Jy wil eers pype op die rand van mislukking vervang. "

Tech Arsenal

Om hierdie strategiese besluite te neem, is watermeters wat hoë-tegnologie gaan doen. Stede begin met smart meters by kliënte se huise en besighede om watergebruik te meet. Omdat gevorderde meterinfrastruktuur (bekend in die besigheid as AMI) data oor water wat deur middel van draadlose tegnologie in reële tyd aan sentrale kantore verbruik word, kan oordra, kan dit baie meer as net waterverbruik vertel, "sê Ken Thompson, adjunk-direkteur van intelligente water oplossings vir CH2M, 'n globale ingenieursmaatskappy gebaseer in Colorado, wat munisipaliteite help om opgraderings aan waterinfrastruktuur te beplan, tegnologie te kies en toerusting in 'n enkele bestuurstelsel te integreer. Thompson sê AMI meter kan lekkasies op die kliënt se eiendom vind deur ongewone gebruikspatrone te bespot. Hulle kan ook nul in die pyplyn onder die straat breek, wat suiging skep en water uit inwoners se huise trek. "As jy 'n kluster met 'n terugvloeiprobleem sien, is daar waarskynlik 'n pyplynbreek in die straat," sê Thompson. Met behulp van die data kan bestuurders die plek van die breek bereken en dit regmaak voordat dit naby huise en paaie beskadig.

Sensors is nog 'n belangrike komponent van moderne waterinfrastruktuur wat gebruik word om beide lekkasies en besoedeling op te spoor. Water beweeg direk oor die sensor, wat ontwerp is om spesifieke chemiese eienskappe van die water te meet. Die sensor is in 'n silindriese geval, gewoonlik van metaal of plastiek en 8 tot 12 duim lank, wat direk in 'n pyp kan skroef. Die silinder bevat ook elektronika vir data-insameling en kommunikasie. Vir sy waterbestuurstelsels gebruik CH2M tipies drie tipes sensors, sê Thompson. Drinkwater het 'n standaard chemiese profiel, dus die sensors is ontwerp om afwykings te bepaal, eerder as om vir individuele besoedelstowwe te toets. As die sensors 'n afwyking weerspieël, waarsku waterbestuurders om die water te toets om die oorsaak van die verandering te bepaal en of dit skadelik vir die openbare gesondheid is.

"Daar is honderde duisende verbindings," sê Thompson. "Jy kan nie na alles kyk nie."

Die sensors CH2M se kliënte gebruik gewoonlik 'n paar duisend dollar elk, sê Thompson. 'N groter nut soos die een wat Dallas, Texas, kan gebruik 10 20 sensors, sê hy, terwyl 'n baie klein een wat 'n paar duisend mense bedien "kan wegkom met een of twee."

By McMaster Universiteit in Hamilton, Ontario, werk navorsers aan 'n ander benadering tot water sensor tegnologie - een wat baie goedkoper is. Gay Yuyitung, uitvoerende direkteur van die McMaster Industry Liaison Office, sê universiteitsnavorsers werk om sensors te produseer wat ongeveer US $ 10 kos.

Researchers is om dit te bereik dramatiese prys streep deur miniaturiseren die sensors (tot ongeveer die grootte van 'n sesamsaad) en die gebruik van lae-koste materiale en produksie metodes. "Dis soos die vervaardiging van sensors met behulp van 'n ink-jet drukker in teenstelling met hoogs gespesialiseerde vervaardiging, "sê Yuyitung. "Hulle verminder die komponente sodat dit goedkoop vervaardig kan word."

McMaster ingenieursprofessor Jamal Deen en sy span, insluitend mede-ingenieursfakulteitslede Raja Ghosh en Ravi Selfaganapathy, het ontwikkel chemiese sensors wat chloor en pH kan opspoor in drinkwater. Behalwe die basiese materiaal, kan hulle verskillende chemiese koppelvlakke toepas, sodat die ore kan toets vir 'n verskeidenheid besoedelingskwessies. In die toekoms kan hierdie innovasie in sensors hierdie tegnologieë makliker bereik, veral vir klein waterhulpmiddels. In die VSA dien 84.5 persent van gemeenskapswaterstelsels minder as 3,300-mense.

Omdat die sensors goedkoop is en draadloos kan kommunikeer, kan hulle ook gebruik word om veilige drinkwater te verseker in klein, afgeleë gemeenskappe wat nog nie aan 'n munisipale waterbehandelingsstelsel gekoppel is nie, soos die Nasies se gemeenskappe in Kanada se noorde of landelike dorpe in Indië. Nuwe waterinfrastruktuur word benodig om aan die behoeftes van groeiende bevolkings wêreldwyd te voldoen, maar selfs voordat dit gebou word, kan gemeenskappe voordeel trek uit tegnologie wat die kwaliteit van hul water meet. Mense wat van die waterrooster leef, kan die sensors gebruik om hul meer te toets, of dit is goed om te bepaal of die natuurlike arseen wat in hul watervoorsiening of kuikens gespoeg is, 'n onlangse badkamerbreuk stroomop gehad het.

Systems Management

Sagteware bied nog 'n tegnologiese hulpmiddel vir die prioritisering van opgraderings aan munisipale watervoorsieningsinfrastruktuur. Twee groot spelers is Microsoft se CityNext en IBM se slimmer stede, wat data van slimmeters, ore en ander bronne analiseer om ontluikende lekkasies en besoedeling te identifiseer.

Miami-Dade County se parke stelsel, wat jaarliks ​​meer as 300 miljoen liter (1.14 miljard liter) water gebruik, gebruik IBM se platform om onreëlmatighede in waterverbruik en verskaffingsparkbestuurders op te spoor om dit uit te toets. "Ons spaar letterlik maande om te vind en te reageer op die herstelwerk wat nodig is," sê Jack Kardys, direkteur van Miami-Dade County, Parks, Rekreasie en Oopruimtes. Die departement verwag 7 op 12 persent besparings op sy jaarlikse US $ 4 miljoen waterrekening.

CH2M bied ook water utilities met 'n stelsel bestuur platform wat help operateurs proaktief in die oplossing van probleme, eerder as reaktief wees, sê Thompson. In 2013, met befondsing Amerikaanse Environmental Protection Agency, CH2M geïnstalleer toesig en reaksie stelsels in Philadelphia, New York, Dallas en San Francisco. Alhoewel die stelsels is ontwerp om drinkwater te beskerm teen ongeoorloofde spel, is die stede dit deur middel vir daaglikse gebruik watergehaltebestuur, sê Thompson. CH2M voltooi oor 'n dosyn groot water stelsels in die VSA en duisende stelsels van verskillende groottes wêreldwyd, sê hy.

Die ware krag van data platforms is byeen te bring in een plek verskeie strome van inligting - water vloeitempo, infrastruktuur toestand, watergehalte - wat voorheen siled.

Michael Sullivan, verkoopsbestuurder van IBM Smarter Water Management, sê sulke stelsels kan Flint se hoofgevaar baie vinniger geïdentifiseer het. "Deel van die probleem met Flint was daar was geen werklike sigbaarheid nie," sê hy. "Daar was sakke van inligting, maar die probleem het nie regtig tot stand gekom nie, tot veel verder langs die lyn."

"Behandeling van burgers soos 'n sensor," soos Sullivan dit stel, is veral gewild in ontwikkelende lande.Data platforms soos IBM's en CH2M's kan ook ander belangrike inligting insluit, soos die materiaal en ouderdom van pype in 'n sekere gebied en hul geprojekteerde lewensverwagting in plaaslike omgewings. Hulle kan ook probleme in nabye reële tyd vlag wanneer klante praat oor lekkasies of veranderde watergehalte in 'n spesifieke gebied, 'n basislyndrempel oorskry.

Vertrou op kliënte se oë op die grond is nie nuut nie. Die 1993 Cryptosporidium parvum uitbraak in Milwaukee dat 400,000 mense siek was aanvanklik gemerk as 'n plaaslike apteek genoem openbare gesondheid beamptes gesê dit kan nie Imodium in voorraad hou, sê Thompson.

Menslike terugvoering is veral belangrik vir stelsels wat nog nie slimmeters of sensors het nie. "Behandeling van burgers soos 'n sensor," soos Sullivan dit stel, is veral gewild in ontwikkelende lande. In Suid-Afrika het mense 'n IBM-geborgde app genaamd WaterWatchers Dit het hulle toegelaat om kwessies soos lekkasies, besoedeling of stroomobstruksie via hul selfone aan te meld, sê Sullivan.

Die Befondsingsvraag

Terwyl slim tegnologie waterhulpmiddels kan help, maak meer vaardige besluite oor waar om kapitaalinvesteringsgeld te spandeer, wat moontlik geld in die algemeen kan bespaar. Daar is nog steeds die vraag of waar die $ 1 triljoen moet kry. Die AWWA voorspel dat ons suiwer Amerikaanse drinkwaterinfrastruktuur moet oplos. oor die volgende kwart-eeu.

In die VSA het federale, staats- en plaaslike regerings bestee US $ 109 miljard op waterinfrastruktuur (insluitende watervoorsiening en rioolbehandelingsfasiliteite asook drinkwaterbehandeling en -lewering) in 2014, volgens die Kongresbegrotingskantoor. Net een derde daarvan - omtrent US $ 36 miljard - was vir kapitaalbeleggings soos nuwe pype of opgedateerde drinkwaterbehandelingsfasiliteite.

Sulke dollars kom hoofsaaklik uit plaaslike watergelde, belastingvrye munisipale effekte en die EPA se Clean Water State Revolving Fund, wat toegewys is $ 863 miljoen in toelaes aan state vir drinkwater fasiliteite in fiskale jaar 2016. Die Kongres het 'n nuwe laer rentelening-leningprogram in 2014 geskep, maar het nog nie geld daarvoor bewillig nie.

Hierdie poele geld is nie genoeg nie. Om $ 1 triljoen in belegging te bereik, moet die VSA gemiddeld $ US $ 400 miljard per jaar bestee. Die US $ 36 miljard vir kapitaalbeleggings val baie kort.

Uiteindelik sal kliënte waarskynlik meer moet betaal vir water, sodat nutsdienste op hul beurt die fondse het wat hulle nodig het om verouderende infrastruktuur te vervang. Private belegging via openbare-private vennootskappe is 'n waarskynlike pad vir sukkelende munisipaliteite, volgens die multinasionale professionele diensfirma EY, ten spyte van twee belangrike hekkies. Besighede het tipies weggehou van waterinfrastruktuurbeleggings omdat die watersektor swaar gereguleer en konserwatief is oor verandering omdat mense se gesondheid op die spel is. En menseregte-aktiviste is lank reeds bekommerd dat korporasies wat betrokke is by die lewering van water, tot hoë pryse sal lei vir arm mense, 'n onhoudbare situasie wanneer water vir die lewe noodsaaklik is. Nietemin het die neiging tot private belegging in die lewering van water 'n stap vorentoe in Maart 22, World Water Day, toe die Wit Huis Water Summit aangekondig het dat meer as 150 maatskappye $ 4 miljard in private geld geplaas het om die Amerikaanse waterinfrastruktuur te verbeter.

Uiteindelik sal kliënte waarskynlik moet betaal meer vir water so nutsprogramme op hul beurt het die fondse wat hulle nodig het om veroudering infrastruktuur te vervang. Volgens die AWWA betaal die meeste Amerikaners minder as $ 3.75 vir elke 1,000-liter water wat aan hul krane gelewer word. Tommy Holmes, wetgewende direkteur van AWWA, sê dat dit veilige drinkwater wesenlik onderskat. "Mense het hierdie idee dat omdat water 'n natuurlike ding is wat uit die lug val, moet dit nie duur wees nie," sê hy. "Maar Moeder Natuur versamel nie die water nie, behandel dit en lewer dit deur pype. Mense doen dit, en hulle moet betaal word. "