水資源

水資源は、飲料水や灌漑用水などの水源として、人類にとって潜在的に有用な天然の水資源です。これらの資源は、天然の水源からの淡水、または再生水（廃水）や淡水化水（海水）など他の水源から人工的に生産された水のいずれかです。地球上の水の97％は塩水で、淡水はわずか3％です。このうち3分の2強は氷河や極地の氷冠で凍っています。^[2]残りの凍結していない淡水は主に地下水として存在し、地上または空気中にはわずかな割合しか存在しません。^[3]淡水の天然水源には、表層水、河川の水、地下水、凍った水などがあります。人々は水資源を農業、工業、家庭の活動 に利用しています。

水資源は、水不足、水質汚染、水紛争、気候変動など、さまざまな問題によって脅かされています。淡水は、原則として再生可能な資源です。しかし、世界の地下水供給量は着実に減少しています。地下水の枯渇（または過剰汲み上げ）は、たとえばアジア、南米、北アメリカで発生しています。

淡水の自然水源には、表層水、河川流域の水、地下水、凍った水などがあります。

地表水は、河川、湖沼、淡水湿地の水です。地表水は、降水によって自然に補充され、海洋への排出、蒸発、蒸発散、地下水涵養によって自然に失われます。あらゆる地表水システムへの唯一の自然な流入は、その流域内の降水です。特定の時点でのそのシステムの水の総量は、他の多くの要因にも左右されます。これらの要因には、湖沼、湿地、人工貯水池の貯水容量、これらの貯水体の下の土壌の浸透性、流域の土地の流出特性、降水時期、および局所的な蒸発率が含まれます。これらの要因はすべて、水損失の割合にも影響します。

人間は、貯水池を建設することで貯水容量を増やし、湿地を排水することで貯水容量を減らすことがよくあります。また、舗装したり川の流れを誘導したりすることで、流出量と流速を増やすことがよくあります。

運河やパイプラインを通じて別の流域から表層水を輸入することで、自然の表層水を増やすことができます。

ブラジルは世界最大の淡水供給国であると推定されており、次いでロシアとカナダが続く。^[4]

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  自然湿地のパノラマ（ニュージーランド、シンクレア湿地）

氷河の流出水は表層水とみなされる。しばしば「世界の屋根」と呼ばれるヒマラヤ山脈には、地球上で最も広大で険しい高地がいくつかあるほか、両極以外では最大の氷河と永久凍土の面積がある。アジア最大の川のうち10本がここから流れ、10億人以上の人々の暮らしがそこに依存している。さらに事態を複雑にしているのは、ヒマラヤ山脈の気温が世界平均よりも急速に上昇していることである。ネパールでは過去10年間で気温が0.6度上昇したが、地球全体では過去100年間で約0.7度温暖化した。^[5]

川の流れ全体を通じて、下流に運ばれる水の総量は、目に見える自由水の流れと、川とその氾濫原の下にある岩石や堆積物を流れる大量の水（ハイポレイック帯と呼ばれる）を合わせたものになることが多い。大きな谷にある多くの川では、この目に見えない流れの要素が目に見える流れを大幅に上回ることがある。ハイポレイック帯は、多くの場合、地表水と帯水層からの地下水との間の動的な界面を形成し、川と帯水層の間で完全に満たされているか枯渇しているかを問わず、水の流れを交換している。これは、ポットホールや地下川がよく見られる カルスト地域では特に重要である。

淡水の人工的な供給源はいくつかある。一つは処理された廃水（再生水）である。もう一つは大気中の水生成器である。^{[7] [8] [9]} 淡水化された海水も重要な供給源である。これらの技術の経済的および環境的副作用を考慮することは重要である。^[10]

研究者らは、現在、そして特に将来の水不足/水不安に対処するために、「海洋上の湿った空気を捕獲することで淡水を大幅に増加させる」海洋上の空気捕獲を提案した。^{[24] [23]}

2021年の研究では、仮想的なポータブル太陽光発電大気水収集装置が提案された。しかし、このようなオフグリッド発電は、他の問題の中でも特に「恒久的な配管インフラを開発する努力を損なう」可能性がある。^{[25] [26] [27]}

特定の時点で利用可能な水の総量は、重要な考慮事項です。水を使用する人の中には、断続的に水を必要とする人もいます。たとえば、多くの農場では春に大量の水が必要で、冬にはまったく水が必要ありません。一方、冷却用の水を必要とする発電所など、継続的に水を必要とする人もいます。長期的には、流域内の平均降水量は、その流域の自然表面水の平均消費量の上限となります。

灌漑（植物への水やりとも呼ばれる）は、作物、造園植物、芝生の栽培を助けるために、制御された量の水を土地に散布する慣行である。灌漑は5,000年以上にわたって農業の重要な側面であり、世界中の多くの文化によって発展してきた。灌漑は、乾燥地域や平均以下の降雨量のときに、作物の栽培、景観の維持、および乱れた土壌の再生に役立つ。これらの用途に加えて、灌漑は作物を霜から保護し、^[28]穀物畑の雑草の成長を抑制し、土壌の固化を防ぐためにも使用される。また、家畜を冷却し、ほこりを減らし、下水を処理し、鉱業活動を支援するためにも使用される。特定の場所から表層水と地下水を除去する 排水は、灌漑と併せて研究されることが多い。

灌漑には、植物への水の供給方法が異なるいくつかの方法があります。表面灌漑は重力灌漑とも呼ばれ、最も古い灌漑形式で、何千年もの間使用されてきました。スプリンクラー灌漑では、水はパイプで圃場内の 1 か所以上の中央の場所に送られ、頭上の高圧水装置によって分配されます。マイクロ灌漑は、パイプ ネットワークを通じて低圧の水を分配し、各植物に少量ずつ散水するシステムです。マイクロ灌漑では、スプリンクラー灌漑よりも圧力と水の流れが少なくなります。点滴灌漑では、植物の根域に直接水を供給します。地下灌漑は、地下水位が高い地域で長年畑作物に使用されてきました。これは、地下水位を人工的に上昇させて、植物の根域の下の土壌を湿らせることを伴います。

灌漑用水は、地下水（泉から汲み上げるか、井戸を使って汲み上げる）、表層水（河川、湖沼、貯水池から取水する）、または非従来型の水源（処理済み廃水、淡水化水、排水、霧収集など）から得ることができる。灌漑は、降雨を補助するもので、天水農業として世界の多くの地域で一般的であるが、完全灌漑の場合もある。完全灌漑では、作物は降雨の寄与にほとんど依存しない。完全灌漑はあまり一般的ではなく、降雨量が非常に少ない乾燥地帯や、雨期以外に半乾燥地域で作物が栽培される場合にのみ行われる。

世界中で水の22%が工業で使用されていると推定されています。^[29] 工業用水の主な使用者には、冷却に水を使用する水力発電ダム、火力発電所、化学プロセスで水を使用する鉱石および石油精製所、溶媒として水を使用する製造工場などがあります。特定の産業では取水量が非常に多くなることがありますが、消費量は一般に農業よりもはるかに少ないです。

水は再生可能な発電に使われています。水力発電は、下流に流れる水の力からエネルギーを得て、発電機に接続されたタービンを回転させます。この水力発電は、低コストで汚染のない再生可能なエネルギー源です。重要なことに、水力発電は、断続的なほとんどの再生可能エネルギー源とは異なり、負荷追従にも使用できます。最終的に、水力発電所のエネルギーは太陽によって供給されます。太陽の熱で水が蒸発し、標高の高い場所で雨として凝縮して下流に流れます。揚水式水力発電所も存在し、需要が低いときにグリッド電力を使用して水を上流に汲み上げ、需要が高いときに貯めた水を使用して発電します。

冷却塔を使用する火力発電所では、冷却プロセスの一環として取水の大部分が蒸発するため、消費量が多く、取水量とほぼ同量になります。ただし、取水量は、一貫冷却システムよりも少なくなります。

水は、火力発電、石油精製、肥料製造、その他の化学工場での使用、頁岩からの天然ガス抽出など、多くの大規模な工業プロセスでも使用されています。工業用途から未処理の水を排出することは汚染です。汚染には、排出された溶質と水温の上昇（熱汚染）が含まれます。

世界中で使用される水の8%は生活用水であると推定されています。^[29]これらには、飲料水、入浴、調理、トイレの水洗、掃除、洗濯、ガーデニングが含まれます。ピーター・グレイクは、基本的な家庭水需要は、庭用の水を除いて、1人1日約50リットルであると 推定しています。

飲料水とは、すぐにまたは長期的に害を及ぼすリスクなしに飲用または使用できるほど十分に高品質の水です。このような水は一般に飲用水と呼ばれます。ほとんどの先進国では、家庭、商業、産業に供給される水はすべて飲料水基準を満たしていますが、実際に消費または食品の調理に使用されるのはごくわずかです。

2017年には、8億​​4,400万人が依然として基本的な飲料水サービスさえ受けられていない。 ^{[30] : 3}そのうち、世界中で1億5,900万人が湖や小川などの地表水源から直接水を飲んでいる。^{[30] : 3}世界では8人に1人が安全な水にアクセスできない。^{[31] [32]}

水紛争とは、通常、水資源へのアクセスや管理、または水や水システムを武器や紛争の犠牲者として使用することに関連する暴力や紛争を指します。水戦争という用語は、メディアでは水をめぐる紛争の一部に口語的に使用され、水資源にアクセスする権利をめぐる国、州、またはグループ間の紛争を説明する場合に限定されることがよくあります。 ^{[40] [41]}国連は、水紛争は公的または私的な水利用者の利害の対立から生じることを認識しています。^[42]歴史を通じてさまざまな水紛争が発生していますが、水だけをめぐる伝統的な戦争であることはめったにありません。^[43]むしろ、水は長い間緊張の原因であり、紛争の原因の1つでした。水紛争は、領土紛争、資源をめぐる戦い、戦略的優位性など、いくつかの理由で発生します。^[44]

世界の地下水供給量は着実に減少しています。地下水の枯渇（または過剰汲み上げ）は、例えばアジア、南米、北アメリカで発生しています。この使用量を自然再生がどの程度バランスさせているのか、また生態系が脅かされているのかどうかはまだ不明です。^[49]

過剰汲み上げとは、帯水層の平衡揚水量を超えて地下水を汲み上げるプロセスです。地下水は淡水の最大の供給源の 1 つであり、地下にあります。地下水枯渇の主な原因は、地下帯水層から地下水を過剰に汲み上げることです。補給が不十分だと枯渇につながり、人間にとっての帯水層の有用性が低下します。枯渇は、土壌の圧縮や地盤沈下、地域の気候変動、土壌化学の変化、その他の地域環境の悪化など、帯水層周辺の環境にも影響を及ぼす可能性があります。

水資源管理とは、水資源の最適な利用を計画、開発、分配、管理する活動であり、水循環管​​理の一側面です。水資源管理の分野では、水の配分が直面する現在および将来の問題に適応し続けなければなりません。地球規模の気候変動の不確実性や過去の管理活動の長期的な影響が高まる中、この意思決定はさらに困難になるでしょう。進行中の気候変動は、これまで遭遇したことのない状況をもたらす可能性があります。その結果、参加型アプローチや適応能力などの代替管理戦略が、水に関する意思決定を強化するためにますます使用されるようになっています。

理想的には、水資源管理計画は、水に対する競合する需要すべてを考慮し、すべての用途と需要を満たすよう公平に水を割り当てることを目指します。他の資源管理と同様に、これは実際にはほとんど不可能であるため、意思決定者は、許容できる結果を得るために、持続可能性、公平性、要素の最適化 (この順序で!) の問題を優先する必要があります。将来の水資源に関する最大の懸念の 1 つは、現在および将来の水資源割り当ての 持続可能性です。

持続可能な開発目標6には、水資源管理に関連するターゲットがある。「ターゲット6.5：2030年までに、国境を越えた協力も含め、あらゆるレベルで統合的な水資源管理を実施する。」^{[51] [52]}

現在、世界の淡水のうち、利用できるのはわずか約 0.08 パーセントです。飲料、製造、レジャー、農業の需要は増え続けています。利用できる水の割合が少ないため、天然資源から残された淡水を最大限に活用することが、世界中でますます大きな課題となっています。

水資源管理における多くの努力は、水の使用を最適化し、水の使用が自然環境に及ぼす環境影響を最小限に抑えることに向けられています。水を生態系の不可欠な部分として捉えることは、1992 年のダブリン原則(下記参照) に基づく統合水資源管理に基づいています。

持続可能な水管理には、1992 年にダブリン (1 月) とリオ (7 月) の会議で最初に表明された統合水資源管理の原則に基づく総合的なアプローチが必要です。ダブリン宣言で公布された 4 つのダブリン原則は次のとおりです。

1. 淡水は有限かつ脆弱な資源であり、生命、発展、環境を維持するために不可欠です。
2. 水の開発と管理は、あらゆるレベルの利用者、計画者、政策立案者を巻き込んだ参加型アプローチに基づくべきである。
3. 女性は水の供給、管理、保護において中心的な役割を果たしています。
4. 水はあらゆる用途において経済的価値を持ち、経済財として認識されるべきです。

これらの原則の実施は、1992 年以来、世界中で国家水管理法の改革の指針となってきました。

持続可能かつ公平な水資源管理に対するさらなる課題としては、多くの水域が国境を越えて共有されていること（水紛争を参照）や国内の境界を越えて共有されていること（マレー・ダーリング流域を参照）などが挙げられます。

統合水資源管理（IWRM）は、世界水パートナーシップ（GWP）によって「重要な生態系の持続可能性を損なうことなく、結果として生じる経済的および社会的福祉を公平な方法で最大化するために、水、土地、および関連資源の協調的な開発と管理を促進するプロセス」と定義されています。^[53]

一部の学者は、水の安全保障は目標または目的地であるのに対し、IWRMはその目標を達成するために必要なプロセスであるため、IWRMは水の安全保障を補完するものであると主張している。^[54]

参加型水管理制度は何世紀にもわたって存在してきたが、IWRMは1900年代後半から2000年代初頭の国際会議で生まれたパラダイムである。^[55]水資源を総合的に管理する方法に関する議論は、1977年の国連水会議に至るまで、1950年代にすでに始まっていた。^[56] IWRMの開発は、1992年の国際水と環境会議における閣僚の最終声明、通称ダブリン声明で特に推奨された。この概念は、水資源管理の改善に不可欠であると考えられる慣行の変更を促進することを目的としている。IWRMは第2回世界水フォーラムの議題であり、以前の会議よりも多様な利害関係者が出席し、GWPの創設に貢献した。^[55]

国際水協会の定義では、IWRMは全体的な枠組みとして機能する3つの原則に基づいています。^[57]

1. 社会的公平性: 人間の幸福を維持するために必要な十分な量と質の水に、すべての利用者（特に疎外された貧しい利用者グループ）が平等にアクセスできるようにすること。
2. 経済効率: 利用可能な資金と水資源を活用して、可能な限り最大数のユーザーに最大の利益をもたらします。
3. 生態学的持続可能性:水生生態系を利用者として認識し、その自然な機能を維持するために適切な割り当てを行うことを要求します。

2002年、ヨハネスブルグで開催された持続可能な開発に関する世界サミットでは、IWRMの発展について議論され、世界レベルでのIWRMの実施を促進することを目指しました。^[58] 第3回世界水フォーラムではIWRMが推奨され、情報共有、利害関係者の参加、ジェンダーと階級の力学について議論されました。^[55]

運用上、IWRMアプローチには、さまざまな分野の知識と多様な利害関係者の洞察を適用して、水と開発の問題に対する効率的で公平で持続可能な解決策を考案し、実施することが含まれます。このように、IWRMは、社会的ニーズと経済的ニーズのバランスを取り、将来の世代のために生態系を保護する方法で水資源を管理および開発するための包括的で参加型の計画および実施ツールです。さらに、持続可能な開発目標（SDGs）の達成に貢献することを考慮して、^[59] IWRMは、部門横断的な水資源管理であるNexusアプローチを考慮し、より持続可能なアプローチへと進化しています。Nexusアプローチは、「水、エネルギー、食料は、地球規模および地域的な水、炭素、エネルギーの循環または連鎖を通じて密接に関連している」という認識に基づいています。

IWRM アプローチは、以下の側面を考慮することにより、水資源管理の断片的なアプローチを回避することを目的としています。実現環境、機関の役割、管理手段。IWRM を実施する際に考慮する必要がある重要な横断的条件には、政治的意思とコミットメント、能力開発、適切な投資、財政の安定性と持続可能なコスト回収、監視と評価などがあります。正しい管理モデルは 1 つではありません。IWRM の技術は、特定の状況に合わせてこれらのツールを適切に組み合わせて選択、調整、適用することにあります。IWRM の実践は状況によって異なります。運用レベルでは、合意された原則を具体的な行動に移すことが課題となります。

水資源の管理とガバナンスは国によって扱いが異なります。例えば、米国では、米国地質調査所（USGS）とそのパートナーが水資源を監視し、研究を行い、地下水の水質について国民に情報を提供しています。^[64]特定の国の水資源については、以下のとおりです。

• 淡水取水量による主権国家のリスト
• 再生可能な水資源の総量による国別リスト
• 社会水文学 – 水と人間のダイナミックな相互作用を研究する学際分野
• 仮想水 – 取引商品に隠された水の概念
• 水資源法 – 水資源に関する法律および規制
• 水利権 – 水源から水を使用する権利リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• 貯水 – さまざまな方法による水の貯蔵

• 国別の世界の再生可能な水資源
• 国際水文学と水資源へのポータル
• 持続可能な衛生と水管理ツールボックス