До недавнего времени проблемы с балансом между предложением и спросом на воду обычно решались посредством «увеличения предложения», то есть строительства большего количества плотин , станций очистки воды и т. д. Пока водные ресурсы считались обильными, а потребности природной среды игнорировались, эта опора на «инженерную парадигму» имела смысл. [1] Более того, водоканалы и правительства долгое время предпочитали крупные капитальные проекты менее прибыльным и более сложным задачам повышения эффективности системы (например, сокращение утечек) и управления спросом . Управление спросом на воду вошло в моду в 1990-х и 2000-х годах, в то же время плотины и аналогичные схемы увеличения предложения вышли из моды, поскольку их все чаще считали чрезмерно дорогими, наносящими ущерб окружающей среде (см. Воздействие водохранилищ на окружающую среду ) и социально несправедливыми. Теперь, в 2020-х годах, можно с точностью сказать, что управление спросом является доминирующим подходом в более богатых странах Северной Америки и Европы, но также становится все более популярным в менее богатых странах и регионах.
По своей сути управление спросом заключается в прогнозировании спроса на товары и услуги и планировании того, как этот спрос будет удовлетворен. Во многих приложениях управление спросом также все больше связано с сокращением или сдерживанием спроса (например, вода, энергия, острые клинические медицинские услуги и т. д.). Например, в управлении спросом на энергию предложение более дешевых тарифов на электроэнергию в непиковые периоды является распространенным методом смещения спроса на энергию с пиковых периодов на периоды, когда имеется избыток энергии.
Управление спросом на воду зависит от лучшего понимания того, сколько именно воды разные пользователи используют для разных целей (количественная проблема) и от процессов принятия решений пользователями (качественная проблема). С такими данными можно создавать политику в масштабе коммунального предприятия (обычно город-регион) или в национальном масштабе (правительство), чтобы способствовать сокращению спроса пользователей. При умелом выполнении такая политика может устранить дисбаланс спроса и предложения путем сокращения спроса до имеющегося предложения, хотя риск негативного воздействия на коммунальные предприятия, потребителей и окружающую среду слишком реален. Существует три основных подхода к политике управления спросом на воду и одна ключевая проблема, все из которых обсуждаются ниже со ссылкой на ключевые секторы, где практикуется управление спросом на воду: бытовые, сельскохозяйственные и промышленные.
Все водоканалы и большинство правительств теперь реализуют программы общественного образования, направленные на поощрение сокращения потребления воды. Такие программы все чаще переходят в онлайн, нацеливаясь на потребителей с помощью твитов, постов в Instagram и даже Tik Toks, с энтузиазмом пропагандирующих экономию воды . Это долгожданное изменение по сравнению с предыдущими подходами, основанными на физических рассылках ящиков со счетами за воду, поскольку мало доказательств того, что они оказали большое влияние на поведение водопользователей.
Недооцененная проблема подходов к обучению потребителей управлению спросом заключается в том, что они склонны предполагать, что водопользователи всегда являются рациональными агентами , собирающими все соответствующие данные, а затем принимающими исключительно рациональные решения на основе данных. Исследования поведения водопользователей показывают, что большинство решений больше связаны с привычками, восприятием и социальными условностями, чем с рациональностью, особенно в бытовой сфере. В сельском хозяйстве и промышленности подходы к обучению потребителей менее распространены, поскольку там больше полагаются на тарифы на воду и прямое государственное регулирование забора воды и возврата сточных вод.
В городских регионах, где ограничения на подачу воды более серьезны, службы водоснабжения иногда принимают подход, предлагая заменить водопотребляющие приборы и арматуру на водосберегающие. Хорошим примером является южная Калифорния, где опасения по поводу нехватки воды привели к комплексной программе обучения потребителей, обнаружения утечек, реформы тарифов и модернизации сантехники. Ключом к успеху стала замена более двух миллионов туалетов с высоким объемом смыва на альтернативы с низким объемом смыва. Управление также поставило более трех миллионов высокоэффективных душевых леек и более двухсот тысяч аэраторов для кранов/смесителей (смешивание воздуха с водой снижает скорость потока, сохраняя при этом производительность). Эти меры сэкономили более 66 000 акро-футов (конверсия) воды в год, которые затем можно направить на улучшение баланса спроса и предложения.
Многие комментаторы утверждают, что коммунальные службы часто не устанавливают цены, которые побуждают пользователей экономить воду. Конечно, тарифы на бытовую воду низкие в Северной Америке и Европе, как и в большинстве стран остального мира. Но стремление дисциплинировать спрос пользователей путем повышения тарифов на воду влечет за собой ряд проблем. Во-первых, имеющиеся исследования показывают, что существует относительно небольшая «ценовая эластичность спроса», связанная с бытовым потреблением воды — оценки варьируются от -0,1 до -0,4, что означает, что спрос на воду снижается на 0,1–0,4% на каждый 1% повышения тарифов. Во-вторых, попытки добиться сокращения спроса путем повышения цен могут создать «водную бедность» (обычно определяемую как расходы домохозяйств на водоснабжение более 3–5% от дохода домохозяйства). В-третьих, данные и управление данными, необходимые даже для простых схем взимания платы (единичные объемные платежи), могут стоить дороже, чем изначально сэкономленная стоимость воды. Более сложные тарифы (например, тарифы с повышением тарифного плана или сезонные тарифы) требуют еще более дорогих и сложных систем данных, которые пока не получили широкого распространения даже в более богатых странах.
Оценка эффективности вышеуказанных политик, по отдельности или в сочетании, требует данных, которые дорого получать и сложно обрабатывать и управлять ими. Более того, поскольку потребление воды является продуктом большого количества взаимодействующих факторов, ограничений и схем, включающих периодические социальные сети или рассылки потребителям сообщений по почте, пропагандирующих экономию воды, требуют достаточно частого снятия показаний счетчиков (например, ежедневно, еженедельно или ежемесячно) в масштабах домохозяйств, что делает их довольно дорогими для внедрения. Тем более в таких странах, как Великобритания, где уровень проникновения счетчиков в домохозяйствах составляет всего 60 или 65%. Большой энтузиазм был вызван перспективами того, что так называемые интеллектуальные счетчики (счетчики, объединяющие измерение, регистрацию данных и связь) могут значительно облегчить управление спросом на воду. На сегодняшний день результаты не обнадеживают, в основном из-за относительно плохого состояния необходимой инфраструктуры данных.
Сельскохозяйственное водопользование значительно больше промышленного или бытового водопользования в мире и в большинстве стран, поэтому управление спросом на воду для орошения является важной темой. Как и в случае с управлением бытовым спросом на воду, отсутствие соответствующих данных является часто встречающейся проблемой, что свидетельствует о важности измерения водопользования на уровне фермы и дистрибьютора и в соответствующие временные интервалы. В качестве исторического отступления имеются свидетельства как из исторических, так и из археологических записей о развитии технологий распределения и оценки воды в Индии, на Аравийском полуострове и в Перу.
В исследованиях по управлению спросом на воду для орошения доминируют две основные темы: попытки понять и манипулировать решениями фермеров относительно орошения и понимание оптимальных стратегий орошения для конкретных культур или условий. [2] [3]
Управление спросом на воду в промышленности осуществляется в первую очередь посредством регулирования забора воды (особенно для крупных промышленных водопользователей) и регулирования сброса сточных вод. Во многих странах крупные водопользователи могут подавать заявки на получение разрешений на прямой забор ="abstract"- воды из природной среды для промышленных целей. Типичным примером является энергетическая промышленность, которой требуются большие объемы воды для охлаждения на тепловых и гидроэлектростанциях. В Великобритании производители электроэнергии отвечают за более чем половину всего лицензированного забора воды. В других странах доля забора, предназначенного для производства электроэнергии, сильно различается, но она почти всегда является существенным фактором в общем балансе спроса на водоснабжение. [4] Многие исследования этой взаимосвязи воды и энергии сосредоточены на оптимизации процесса или замене входных данных. [5]
Важной частью управления спросом на промышленную воду является поощрение процессов «замкнутого цикла» на предприятиях. Например, в текстильном производстве, где для стирки и окрашивания используются значительные объемы воды, принципы замкнутого цикла в использовании воды снижают как общий спрос на новые заборы, так и риск для окружающей среды от недостаточно очищенных сточных вод. Однако такие подходы требуют значительных капиталовложений, особенно в современную многоступенчатую очистку сточных вод, и пока не являются универсальными на текстильных предприятиях по всему миру. [6] [7]
Поскольку давление на поставщиков воды продолжает расти, исследователи все больше сосредотачиваются на разработке эмпирической базы данных, лежащей в основе подходов к управлению спросом. Как отмечалось выше, то, насколько далеко могут зайти исследователи, во многом зависит от инфраструктуры данных, и здесь также были инновации. Растет число исследований, которые фокусируются на особых условиях (например, студенческие общежития, военные общежития и т. д.) и собрали необходимые количественные и качественные данные для надежной оценки влияния политики/программ сокращения спроса. [8] [9] Также продолжаются усилия по строгому определению ценовой эластичности спроса для более обобщенного населения. [10] [11]
Также появляются новые подходы, основанные на критике тенденции основного подхода предполагать рациональных агентов в качестве цели политики. В частности, теория социальной практики и связанные с ней подходы ISM («индивидуальный, социальный, материальный») отказываются от идеи рациональных агентов и сосредотачивают внимание на со-конститутивных взаимосвязях между людьми, использующими материалы в сложных социальных рамках. [12] Эти опосредованные водой взаимосвязи были широко исследованы исследовательским проектом «Следы воды» под руководством Брауна, Пуллингера и Медда в первом десятилетии 21-го века. [13]