節水

水資源保全の目的は、淡水という天然資源を持続的に管理し、水圏を保護し、現在および将来の人類の需要を満たすことです。水資源保全により、水不足を回避できます。この目的を達成するためのすべての政策、戦略、活動が対象となります。人口、世帯規模、成長、豊かさはすべて、水の使用量に影響します。

気候変動やその他の要因により、天然水資源への圧力が高まっています。これは特に製造業や農業灌漑に当てはまります。^[1]多くの国が節水政策を成功裏に実施しています。^[2]水を節約するための重要な活動はいくつかあります。1つは、水の損失、使用、および資源の浪費を効果的に削減することです。^{[3]もう1つは、}水質へのいかなる損傷も回避することです。3つ目は、水の使用量を削減するか、水の有益な使用を強化する水管理慣行を改善することです。 ^{[4] [5]}

家庭、商業、農業用途での水使用量を削減するための技術的解決策が存在します。社会的解決策に関係する水保全プログラムは、通常、地方自治体の水道事業者または地方政府によって地方レベルで開始されます。

水資源保全活動の目的は次のとおりです。

• 世界の水の1%未満が淡水であるため^[6]、生態系からの淡水の汲み上げが自然な置換率を超えないようにして、将来の世代のために水の利用可能性を確保することが目標の1つです。
• 水の汲み上げ、配送、廃水処理施設では大量のエネルギーが消費されるため、エネルギーを節約する必要があります。世界の一部の地域では、総電力消費量の 15% 以上が水管理に費やされています。
• 生息地の保全では、人間の水の使用を最小限に抑えることで、地元の野生生物や渡り鳥の淡水生息地を保護するだけでなく、水質も保護することができます。^[7]

水を節約するための主な活動は次のとおりです。

• 水の損失、使用、資源の浪費の有益な削減。^[3]
• 水質へのダメージを回避します。
• 水の使用量を削減したり、水の有益な利用を増やす水管理慣行を改善する。 ^{[4] [5]}

節水戦略の1つは雨水の収集です。^[8]池、湖、運河を掘ったり、貯水池を拡張したり、家に雨水を集めるダクトや濾過システムを設置したりすることは、雨水を収集するさまざまな方法です。多くの国で多くの人々が清潔な容器を保管し、それを沸騰させて飲用しており、困っている人々に水を供給するのに役立っています。^[8]収集され濾過された雨水は、トイレ、家庭菜園、芝生の灌漑、小規模農業に使用できます。^[8]

節水におけるもう一つの戦略は、地下水資源の保護である。降雨が発生すると、その一部は土壌に浸透して地下に沈む。^[9]この飽和帯の水は地下水と呼ばれる。^[9] 地下水が汚染されると、地下水供給は淡水飲料水源として使用できなくなり、汚染された地下水の自然再生には補充に何年もかかる可能性がある。^[10]地下水汚染の潜在的な発生源の例としては、貯蔵タンク、浄化槽、管理されていない有害廃棄物、埋立地、大気汚染物質、化学物質、道路塩分などが挙げられる。 [ ^10]地下水が汚染されると利用可能な淡水の補充が減少するため、地下水資源を汚染から保護する予防措置を講じることは、節水において重要な側面である。^[8]

節水のためのもうひとつの戦略は、地下水資源を持続可能な方法で利用することです。^[8]地下水は重力によって流れ、最終的には川に流れ込みます。^[9]地下水の過剰な汲み上げは地下水位の低下を招き、それが続けば資源を枯渇させる可能性があります。^[8]地下水と表層水はつながっており、地下水の過剰使用は湖、川、小川の水供給を減らし、極端な例では消滅させる可能性があります。 ^[10]沿岸地域では、地下水の過剰汲み上げにより塩水の浸入が増加し、地下水供給の汚染につながる可能性があります。^[10]地下水の持続可能な利用は節水に不可欠です。

水資源保全戦略の基本的な要素は、さまざまな水資源プログラムのコミュニケーションと教育普及です。^[11]土地管理者、政策立案者、農家、一般市民に科学を教育するコミュニケーションを開発することは、水資源保全で活用されるもう1つの重要な戦略です。^[11]水システムの仕組みに関する科学のコミュニケーションは、そのシステムを保全するための管理計画を作成する際の重要な側面であり、適切な管理計画が実行されるようにするためによく使用されます。^[11]

野生生物の生息地を保護するためには、水の保全が極めて重要です。温帯地域には水不足の影響を受ける生物が多くいます。^[12]さらに、多くの淡水生物は、水質汚染が生態系を乱すため、その影響をますます感じています。^[12]

「世界水の日」は3月22日に祝われます。^[13]

社会的解決策に関係する節水プログラムは、通常、地方自治体の水道事業者または地方政府によって地方レベルで開始されます。一般的な戦略には、広報キャンペーン、^[14]、段階的な水道料金（水の使用量が増えるにつれて徐々に高い料金を請求する）、芝生の水やりや車の洗車など、屋外での水の使用の制限などがあります。^[15]乾燥した気候の都市では、屋外での水の使用を減らすために、新築住宅にゼリスケープや自然な景観を取り入れることを義務付けたり奨励したりすることがよくあります。 ^[16]カリフォルニアの都市部の屋外での水の使用のほとんどは住宅であり、^[17]家庭だけでなく企業にも広報活動を行う理由が示されています。

基本的な節水目標の 1 つは、水道メーターの普遍化です。住宅の水道メーターの普及率は、世界各地で大きく異なります。最近の調査では、英国の世帯のうち水道メーターが設置されているのは 30% 未満であると推定されています。^[18]個人用の水道メーターは、私有井戸のある住宅や集合住宅では実用的ではないと考えられることが多いですが、米国環境保護庁は、メーターの設置だけで消費量を 20 ～ 40% 削減できると推定しています。^[19]メーターの設置は、消費者の水の使用に対する意識を高めるだけでなく、水漏れを特定してその場所を特定する重要な方法でもあります。水道メーターの設置は、水の無駄遣いを避けるための経済的インセンティブを提供することで、社会に利益をもたらす可能性があります。^[20]

世界の淡水使用量の70%が農作物の灌漑に使われているという事実を踏まえ、水資源保全の取り組みは主に農家に向けられるべきだと提言する研究者もいる。^{[21]ほとんどの国で農業部門は経済的にも政治的にも重要であり、水に対する補助金は一般的である。保全活動家は、}農家に水効率の高い作物を栽培させ、無駄の少ない灌漑技術を採用させるために、すべての補助金を撤廃するよう求めている。 ^[22]

新しい技術は消費者にいくつかの新しい選択肢を提示します。トイレ使用時のフル フラッシュやハーフ フラッシュなどの機能は、水の消費と無駄を減らそうとしています。また、段階的に水を使用/「汚染」することも可能で (水洗トイレでの使用は最後にする)、これにより同じサイクル内でさまざまな作業に水をより多く使用できるようになります (再び浄化する必要がある前に、これも現場で行うことができます)。アースシップでは、このような設定がよく使用されます。

また、水の無駄を減らすのに役立つ最新のシャワーヘッドもあります。古いシャワーヘッドは1分間に5～10ガロンの水を消費すると言われていますが、新しいシャワーヘッドは1分間に2.5ガロンの水を消費し、同じ量の水を供給します。^[23] もう1つの方法は、ポンプとフィルターを備えた半密閉システムを使用して、シャワーの水を直接リサイクルすることです。このようなセットアップ（「水リサイクルシャワー」と呼ばれます）は、VIRTUe LINQハウスでも採用されています。水をリサイクルするだけでなく、水の熱も再利用します（そうでなければ失われます）。^{[24] [25]}

水を節約する最も効果的な方法は、水を使用する行動を抑制すること（例えば、シャワーの時間を短くすること）であるという一般的な見解とは対照的に、^[26]専門家は、最も効率的な方法はトイレを交換し、洗濯機を改造することであると示唆しています。これは、米国での2つの家庭用最終用途伐採研究によって実証されています。 ^{[27] [28]}

家庭向けの節水技術には以下のものがあります。

• 低流量シャワーヘッドは、エネルギー消費量が少ないため、省エネシャワーヘッドと呼ばれることもあります。
• 低水量トイレ、コンポストトイレ、焼却トイレ。従来の西洋式水洗トイレは大量の水を使用するため、コンポストトイレは先進国に大きな影響を与えています。
• デュアルフラッシュトイレには、異なるレベルの水を流すための2つのボタンまたはハンドルが付いています。デュアルフラッシュトイレは、従来のトイレよりも最大67％少ない水を使用します。
• 蛇口エアレーターは、水の流れを細かい水滴に分解して「湿潤効果」を維持しながら、より少ない水を使用します。さらに、手や食器を洗うときに水しぶきを減らすという利点もあります。
• トイレで海水または非精製水（中水）を使用する原水洗浄
• 廃水の再利用またはリサイクルシステムにより、以下が可能になります。
  • トイレの水洗や庭の水やりに中水を再利用する
  • 水処理場での浄化による廃水のリサイクル。廃水 - 再利用も参照
• 雨水の収集
• 高効率洗濯機
• 天候に基づく灌漑コントローラー
• 使用していないときにホースを流し続ける代わりに、水を止める庭用ホースのノズル。
• 洗面台の低流量蛇口
• 蒸発を減らし、プールの水を温めて水、エネルギー、化学薬品のコストを削減できるプールカバー。
• 自動水栓は、蛇口での水の無駄をなくす節水型水栓です。手を使わずに蛇口の使用を自動化します。

スマート水道メーターは、家庭での水の使用量を削減する有望な技術でもあります。スペインのバレンシアで行われた調査では、スマートメーターによる水消費量のフィードバックが家庭での節水に効果があることが示されています。調査結果によると、スマート水道メーターを設置した家庭では節水量が増えたことがわかりました。この技術は、家庭でどれだけの水を使用しているかを人々に示し、節水方法を提案し、物理的な報酬で節水を促すように機能します。^[29]

家庭で役立つ節水装置（低水量トイレなど）の多くは、企業の節水にも役立ちます。企業向けのその他の節水技術には、次のものがあります。

• 無水小便器（学校にも設置可能）
• 水を使わない洗車
• 赤外線または足踏み式の蛇口は、キッチンやバスルームのすすぎに短時間の水を使用することで節水できます。
• ホースの代わりに歩道を掃除できる加圧式水ほうき
• X線フィルムプロセッサー再循環システム
• 冷却塔導電率コントローラ
• 病院や医療施設で使用する節水型蒸気滅菌器
• 雨水の収集
• 水対水熱交換器。

工業および商業用途における節水の変更の実施を検討することが重要です。高所得国では水の約59％が工業用途に使用されているのに対し、低所得国では8％が工業用途に使用されていることがわかりました。^[30]工業および商業企業が実施できる大きな変更の1つは、給水システムの評価とメンテナンスを改善することです。^[31]水効率の良いアプリケーションを追加するのは簡単ですが、長期的な変化につながるのは、適切なメンテナンスと検査です。従業員と会社の両方に対してさまざまな目標とベンチマークを追加するなど、節水計画を作成できます。^[31]工業および商業企業が行うことができるもう1つの変更は、水消費システムに漏れや問題がないか定期的にチェックすることです。^[31]これを行うことで、水が不必要に失われることがなくなり、公共料金に余分なお金が費やされることがなくなります。工業および商業企業が実施できる3番目の変更は、雨センサーを設置することです。このセンサーは降雨の発生を検知し、通常であれば土地に灌漑を行うプログラムを停止できるはずです。雨が止んだら、センサーはプログラムを再びオンにして、通常の灌漑サイクルを再開します。 ^[32]

水は灌漑に欠かせない要素です。植物は常に大量の地下水を使用するため、地下水を補充する必要があります。作物の灌漑にとって、最適な水効率とは、蒸発、流出、または地下排水による損失を最小限に抑えながら、生産を最大化することを意味します。 ^[33]蒸発皿と特定の作物補正係数を組み合わせることで、植物の必要量を満たすために必要な水の量を決定することができます。最も古く一般的なタイプの湛水灌漑は、圃場の一部に他の部分に十分な量を供給するために余分な水が供給されるため、分配が非常に不均一になることがよくあります。センターピボットまたは横方向に移動するスプリンクラーを使用する頭上灌漑は、はるかに均等で制御された分配パターンを実現する可能性があります。点滴灌漑は最も高価で最も使用されていないタイプですが、損失を最小限に抑えて植物の根に水を供給することができます。ただし、点滴灌漑は、特に家庭菜園で、水道料金の上昇を考慮すると、ますます手頃な価格になってきています。点滴灌漑法を使用すると、あらゆる方向に水を散布する灌漑システムを置き換えることで、年間最大30,000ガロンの水を節約できます。^[34]また、点滴灌漑に似た安価で効果的な方法もあり、例えば、蒸発を防ぐために栽培培地に浸すこともできる浸漬ホースの使用などがあります。

灌漑システムの変更は費用のかかる事業となるため、保全活動は既存のシステムの効率を最大化することに重点が置かれることが多い。これには、固まった土壌を削り、流出を防ぐための溝の堤防を作り、土壌水分と降雨量センサーを使用して灌漑スケジュールを最適化することが含まれる。^[19]通常、既存の灌漑システムの測定とより効果的な管理によって、効率を大幅に向上できる。2011年のUNEPグリーン経済レポートでは、「緑肥の使用、マルチング、作物残渣と動物の糞尿のリサイクルによる土壌有機物の改善により、土壌の保水能力と集中豪雨時の水分吸収能力が向上する」と指摘されている^[35]。これは、季節の乾期に降雨と灌漑を最大限に活用する方法である。

中国で見られるように、プラスチックマルチは農業において水を節約する可能性を秘めています。「マルチ」とは実際には土の上に敷かれる薄いプラスチックのシートです。プラスチックには植物が成長するための穴が開いています。いくつかの研究では、プラスチックマルチは土壌水分の蒸発を減らすことで水を節約すると示されていますが、この方法によってもたらされる水の節約量を決定するための応用研究は十分に行われていません。^[36]

水不足はますます管理が困難な問題となっている。世界の人口の40％以上が、水の需要が供給を上回る地域に住んでいます。供給と需要の不均衡、および気候変動や人口増加などの根強い問題により、水の再利用は水を節約するための必要な方法となっています。 ^[37]廃水処理には、食用作物の灌漑や飲料水に安全に使用できるようにするためのさまざまな方法が使用されています。

海水淡水化には淡水淡水化よりも多くのエネルギーが必要です。それにもかかわらず、世界中の水不足に対応するために多くの海水淡水化プラントが建設されました。このため、海水淡水化の影響を評価し、淡水化技術を改善する方法を見つける必要があります。現在の研究では、実験を使用して、最も効果的でエネルギー消費量の少ない淡水化方法を特定しています。^{[38] [39] [40]}

砂ろ過は水処理に使用されるもう一つの方法です。最近の研究では、砂ろ過にはさらなる改良が必要であることが示されていますが、水から病原体を除去する効果は最適化に近づいています。 ^{[41] [42]}砂ろ過は原生動物や細菌の除去に非常に効果的ですが、ウイルスの除去には苦労しています。^[43]大規模な砂ろ過施設には、それらを収容するための大きな表面積も必要です。

廃水には常に人間に感染する病原体が含まれているため、再生水から病原体を除去することは最優先事項です。再生水が人間に脅威を与えないようにするには、病原性ウイルスのレベルを一定のレベルまで下げる必要があります。処理された廃水中の病原性ウイルスのレベルをより正確に評価する方法を決定するには、さらなる研究が必要です。^[44]

水の浪費は節水とは裏腹であり、家庭での使用においては、実用的な目的もなく排水を引き起こしたり、排水を許したりすることを意味する。非効率的な水の使用も無駄とみなされる。EPAの推定によると、米国の家庭での水漏れにより、全国で年間約9000億ガロン（34億立方メートル）の水が浪費されている可能性がある。^{[45]一般的に、水管理機関は、}水の浪費という比較的曖昧な概念に具体的な定義を与えることに消極的であるか、またはそれを望まない。^[46]

しかし、水の浪費の定義は、多くの場合、地域の干ばつ緊急条例で示されています。1つの例は、故意か過失かを問わず、「蛇口、ホース、水栓、パイプ、スプリンクラー、池、プール、水路、噴水、ノズルから、溝、下水道、水路、公共または私的雨水管、または隣接する土地に水が漏れ、排出、流れ、または無駄に流れる原因となる、または許可する」行為または不作為を指します。 ^[47]この例では、市の条例は、「洗浄の場合、「排出」、「流れ」、「無駄に流れる」とは、自動車、歩道、駐車場などの汚れたまたはほこりの多い物体を洗浄、湿らせ、または清掃するために必要な量を超える水が無駄に流れることを意味する」ことも明確にしています。

水道事業者（および他のメディアソース）は、水の無駄な使用方法のリストと、無駄な使用の禁止をしばしば提供しています。例としては、テキサス州サンアントニオの水道事業者があります。^[48]ネバダ州ラスベガス、^[49]カリフォルニア州のカリフォルニア水道サービス会社、^[50]カリフォルニア州サンディエゴ市。^[51]カリフォルニア州パロアルト市は、漏水、流出、降雨中および降雨直後の灌漑、非飲料水が利用可能な場合の飲料水の使用などの無駄な慣行に対して恒久的な水使用制限を実施しています。^[52]同様の制限はオーストラリアのビクトリア州でも実施されています。^[53]一時的な水使用禁止（「ホースパイプ禁止」とも呼ばれる）は、イングランド、スコットランド、ウェールズ、北アイルランドで使用されています。^[54]

厳密に言えば、下水道に排出されたり、環境に直接排出された水は、無駄になったり、失われたりすることはありません。水は水循環内に留まり、降水として地表や地表水域に戻ります。しかし、多くの場合、水源は戻り地点からかなり離れた場所にあり、別の集水域にある可能性があります。取水地点と戻り地点が離れていると、水路や河川沿いの帯水層で重大な環境悪化が生じる可能性があります。「無駄」になるのは、コミュニティの水供給で、捕獲、貯蔵、輸送され、飲料水基準に処理されたものです。水を効率的に使用することで、給水費用を節約し、湖、川、帯水層に他のユーザーや生態系を支えるための淡水をより多く残すことができます。たとえば、トイレをゴミ箱のように扱うべきではありません。トイレにタバコの吸殻やティッシュを流すと、何ガロンもの水を無駄にしていることになります。水のリサイクルプロセスが達成できないからです。^[55]

水の浪費と密接に関係する概念は「水利用効率」です。同じ使用目的をより少ない水で達成できる場合、水の使用は非効率的であるとみなされます。技術的効率は工学の実践から派生したもので、通常は出力と入力の比率を説明するために使用され、さまざまな製品やプロセスを比較するのに役立ちます。^[56]たとえば、あるシャワーヘッドは、より少ない水または他の入力（たとえば、より低い水圧）を使用して同じ目的（つまり、シャワーを浴びる）を達成できる場合、他のシャワーヘッドよりも効率的であるとみなされます。技術的効率の概念は、入力と出力が価値の観点から測定されない限り、節水対策に資金（またはリソース）を投資する決定を下すのに役立ちません。この効率の表現は経済効率と呼ばれ、節水の概念に組み込まれています。

• Moorberg, Colby J. 編 (2019)。土壌と水の保全: 注釈付き参考文献。NPP eBooks。ISBN 978-1-944548-26-1。
  • オンラインブック（テキストの最新バージョン）
  • 本をダウンロード – Kindle、Nook、Apple、Kobo、PDF

• Smart WaterMark — オーストラリア水資源保護ラベル
• 水資源保全コミュニケーションガイド — アメリカ水道協会
• 水資源保全 — 米国農務省天然資源保全局
• 水効率化同盟 (AWE)