水循環管理

水循環管理は、水循環に影響を与えるすべての計画、開発、運用、および戦術的決定に関連する学際的なアプローチです。最も重要なことは、水循環管​​理を使用して、指定された用途にきれいな水が確実に利用できるようにし、処理された水を安全に自然に放出できるようにすることです。乱されていない環境では、水は自然の循環にあり、通常、サイクルの各段階にあるように、ほとんどの自然界で使用できます。人間の介入により、自然のサイクルが乱されます。都市の農業地域への流出水には、自然の浄化方法では水から浄化できない可能性のある物体、粒子、物質が集まります。さらに、家庭や産業からの「使用済み水」は、適切に処理されないと自然に非常に有害になる可能性があります。

水循環管理は、人間と環境の目的を満たすために、環境科学と工学のさまざまな分野で使用されています。一般的に、水循環管​​理は、気象学、水文学、水資源管理、水工学、水保全、環境モニタリングというさまざまな観点から問題に取り組む6つのサブセットに分けられます。最近では、世界中の淡水の量と質の不均等な分配のため、水循環管​​理では政治と社会経済的側面も考慮されています。^{[1] [2]}

気象学は天気の予報に焦点を当てており、水文学は水の動き、分布、管理に焦点を当てています。水文学と気象学の研究は、水文気象学と呼ばれる分野で一緒になっています。水文気象学の中心となる焦点は、地表と下層大気の間の水とエネルギーの移動です。^[3]数学モデルを使用することで、気象学者による降雨予報を水文学者が使用して、雨が特定の地域に与える具体的な影響を計算することができます。これらのモデルの出力は、降水イベントが水循環管理に与える影響に対処し、緩和するために使用できます。 ^[4]

水資源管理は、淡水資源の利用に焦点を当てた水循環管理のサブセットです。淡水は限られた資源であり、世界的にも地域的にも不均一に分布しており、人々、産業、農業、自然によって同様に消費されています。淡水資源をうまく管理するには、需要、資源と容量、利用可能な技術、水文気象学、政治的要因に関する広範な知識が必要です。最近では、これらの問題は水の専門家や水省庁だけでは解決できなくなったため、統合水資源管理（IWRM）を使用してこれらすべての分野を1つに統合しました。^[5]さらに、いくつかの大きな課題は地球温暖化によって引き起こされています。温暖化により、淡水の分布、品質、量に対する不確実性が高まり、それがさらなる社会経済的問題を引き起こす可能性があります。これを克服するために、将来的には、水資源管理は現在の「予測と制御」の方法から「学習アプローチ」に移行する必要があります。^[6]

水工学は、きれいな水と水の安全性を提供することを目的とした重要な学問であり、水循環のあらゆる段階に適用できます。水工学は、さらに構造水工学、水処理、下水処理のサブセットに分けられます。構造水工学には、水資源を制御する構造物の建設、修理、保守が含まれます。水循環管理の点で最も重要なのは、貯水池、ダム、下水道、ポンプ場です。これらはすべて、水の自然発生の重要な側面です。

水循環管理の観点からは、ダムのような静的構造物よりも再利用処理の方が重要です。水処理とは、水から汚染物質を取り除き、水質を改善するために使用されるあらゆるプロセスです。処理された水は、家庭用の飲料水、工業用または農業用の供給として割り当てることができ、処理方法は最終用途の目的によって異なります。また、水処理は、水を安全に環境に戻すために使用されます。下水処理は概念的には水管理に似ていますが、人間の使用によって影響を受ける廃水、つまり家庭からの下水と産業廃水を扱います。下水処理の目的は、廃水から汚染物質を取り除き、水を水循環で再利用できるようにすることです。下水は、化学処理、バクテリアの使用、生物学的プロセス、紫外線消毒法など、いくつかの方法で処理されます。^[7]それでも、広範囲にわたる処理方法の後、医薬品などの有害物質が大量に環境と水循環に戻ることが観察されています。^[8]

人口増加に伴い、持続可能な水圏管理が求められています。現在および将来にわたって満たされるべき淡水需要があります。この需要増加の大きな要因は気候変動です。水資源保全管理政策を活用することで、各国は将来の世代のために水を確保し、エネルギー使用量を削減し、地元の野生生物や渡り鳥の淡水生息地を保護し、住民のために水質を確保することができます。^[9]

水の保全に関する主要な活動は、水の損失、水資源の使用と浪費の削減、 ^[10]水質の低下を回避し、水の使用量を削減する管理方法を改善することです。^[11]

水循環管理の規律が満足のいくものであることを保証し、水循環を改善するためには、環境モニタリングを利用して、水循環管​​理で採用されている政策が生態系や敏感な生物に与える影響に関する情報や傾向を提供する必要があります。^[12]例えば、水の流れの減少がサケの産卵や加入に与える影響をモニタリングします。