这篇文章最初发表于耶鲁环境360．

上世纪70年代中期，加州奥兰治县水务局开始分发从污水中提取的饮用水，当时只是出于简单的需要。该地区大部分饮用水所依赖的含水层已经严重透支，附近太平洋的盐水正在渗入含水层，分配限制阻止了从科罗拉多河和内华达山脉(Sierra Nevada Mountains)出口的增加，而这两处水源是该地区其余的水源。

奥兰治县当时是政治保守主义的堡垒，不是那种与环境创新有关的地方，但水资源短缺是一个强大的动力。为了让那些对饮用以前的污水感到恶心的消费者更容易接受这个想法，该地区对废水进行了处理，然后将其储存在当地的含水层中进行稀释和进一步净化，然后再将其提取使用。

该地区很快就成为了世界上最大的废水-饮用水处理厂的运营者，这一殊荣至今仍未被打破。到2023年该地区完成下一次扩建计划时，该系统每天将产生1.3亿加仑饮用水，足以为其250万客户中的约100万提供服务，是新加坡世界第二大污水转饮用水设施产量的四倍多。

更重要的是，该地区代表了在水资源短缺是主要威胁的地区(在美国西部和西南部，各种其他州和许多国家)水资源储存和保护模式转变的先锋。它不再依赖遥远的水坝和水库，而是转向可以在当地开发的方法——不仅是废水回收，还包括含水层补给和储存、雨水收集、脱盐和基于智能仪表的泄漏检测。与大坝相比，新的水源规模小、地方性强、分散，而且是定制设计的，以适应当地的水文和人口条件。

许多国家正在参与这一转变。自1968年以来，纳米比亚首都温得和克一直在将废水转化为饮用水。澳大利亚已经开发了一系列创新技术来增加供水，特别是“下水道采矿”——使用小规模的模块化单元在产生废水的地点处理和回用废水。以色列现在再利用了近90%的废水，比其他任何国家都多。

最新的方法被认为比水库更可靠，水库的供水随着降水水平和季节而变化。在气候变化的时代，大坝越来越容易受到干旱和蒸发的影响，而城市废水的供应却基本保持不变。因为大多数储存技术模仿或加强了自然过程，而不是像大坝那样与自然过程相反，所以在最坏的情况下，它们对环境的破坏最小，在最好的情况下，它们能产生巨大的效益。

水价通常更低

他们中的大多数还以低于水坝供水的价格(有时是几倍的价格)供水，而且这种差距可能会扩大。例如，加州有1400座大坝;第1401团不太可能找到一个有利的地点，所以从那里取水将是昂贵的。相比之下，新方法受益于膜技术等领域的创新，可以提高水处理的有效性。而且，与从远处的水坝取水不同，当地的储存和回收做法不需要远距离抽水，这使得它们更加节能。

按照目前的情况，从遥远的河流和水库输水到橙县水务局的成本是每英亩英尺1000美元;回收水的无补贴成本是每英亩英尺850美元。

波士顿一家专注于水资源管理问题的市场研究公司Bluefield research的研究主管艾琳·邦尼·凯西(Erin Bonney Casey)说:“目前，人们对大型水坝的需求正在减少，尤其是在美国这样的国家，那里已经有了大量的基础设施，我们已经使用了最高效的水坝。”布鲁菲尔德预计，仅在废水回收方面，美国在未来十年的投资就将达到215亿美元。

一个Bluefield研究去年发现，在六种技术的当前用水成本排名中，大坝和水库是第二昂贵的。从最便宜到最昂贵，进展是:智能仪表泄漏检测，海水淡化(通常在含水层)，废水回收，雨水收集，水库，海水淡化。随着过滤技术的改进，甚至海水淡化也可能变得更便宜，而新大坝的水会变得更贵。

大坝时代结束

并非巧合的是，新的方法出现在大坝时代的衰落之时。在加利福尼亚州，在许多这些策略的发展中处于领先地位，自1978年以来没有建立新的蓄水大坝，但根据水政策顾问巴里·尼尔森(Barry Nelson)的同行评议paperâ，采用新方法导致加州的储水量从那时起增加了“比该州最大的水库沙斯塔湖(Lake Shasta)的容量还大”。

这些新方法获得的公众关注相对较少，部分原因是它们没有大坝那样宏伟的外观，而且基本上在人们的视线之外发挥作用。这就是为什么加州的政策制定者仍然在考虑建造新的大坝，尽管单凭成本就足以取消建造大坝的资格。尼尔森告诉我:“我们建设新一代储能项目已经有40年了，但政策辩论还没有跟上。”

纳尔逊的纸质文件中增加的大部分容量都需要在透支的含水层的清空部分储存水，这相当于数百万英亩英尺。除了增加供水外，填充这些含水层还能带来环境效益:随着含水层内部水位的上升，水质通常会改善，较高的水位可以防止土壤压实和地表下沉，当含水层未被填充时，最终会发生这些情况。即使将压实计算在内，加州未使用含水层的存储量也是加州所有地表水库和湖泊存储量的三倍。

可持续保护组织的资源管理主管丹尼尔·蒙特乔伊说:“水就在那里等着充电。”可持续保护组织是一家总部位于旧金山的非营利组织，在加州圣华金河谷推广一种名为“农场充电”的含水层存储过程。“这是免费的存储空间，如果我们不填满它，我们就会失去它。”

补充含水层最简单的方法是自然的方式，即向含水层上方的地面注水。在工业社会到来之前，大风暴导致河流泛滥，洪水淹没了邻近的土地。Mountjoy的组织正在跟踪200多个农场，这些农场的所有者已经同意允许部分土地在湿润年份发生洪水，以换取免费或降低成本的供水。农场用水通常从大坝释放，通过大型渡槽分配到连接各个农场的较小运河;这些运河的容量是制约农场补给的最大因素。

补充含水层的好处

但即使不扩大运河的流量，加州咨询公司RMC Water and Environment 2015年的一项研究发现，从11月到3月的充水可以使该地区的透支减少12%到20%，加上额外的充水月份，这一数字也会增加到30%。根据Mountjoy的说法，以这种方式收集水的成本仅为每英亩英尺46美元至120美元，仅为拟议中的圣华金河坦普瑞平坝估计成本的三十分之一。

在不利的土壤成分阻止蓄水层通过注水进行补给的地方，使用“补给井”——设计用来抽水或排水到蓄水层的井——的做法已经普及。工程师r·大卫·g·派恩(R. David G. Pyne)开创了蓄水和取水供人类使用的技术——这种实践被称为“蓄水和回收”(ASR)——他估计，在大约25个州至少已经安装了140个补给井场，该技术正在其他大约15个国家使用，包括澳大利亚、孟加拉国、加拿大、英国、以色列和新西兰。

派恩认为，大多数州都存在可用的含水层，但到目前为止，只有少数几个州——新泽西州、亚利桑那州、加利福尼亚州、科罗拉多州和佛罗里达州——广泛使用了它们。ASR最常见的应用是使含有污染物(如盐)的含水层适合储存。一些清洁的水被泵入含水层，将受污染的水推到含水层的两侧，起到缓冲作用;然后，更多的清洁水被添加到含水层的中心，在那里它仍然是无污染的。

派恩说:“现在有很多人对这个项目很感兴趣，20年前他们根本不愿意花时间和你交流，但现在他们意识到，如果他们想要在主要城市地区保持增长，就必须做一些不同的事情。”

雨水收集和泄漏检测

洛杉矶市扭转了传统的雨水收集方法，现在正在开创雨水收集的先河。在20世纪的大部分时间里，南加州的城市试图通过将河流变成混凝土水道，加速流入太平洋来防止洪水泛滥。与此同时，他们花费巨资从加州其他地方进口饮用水。洛杉矶市长埃里克·加尔塞蒂(Eric Garcetti)在2014年发布了一项指令，要求在十年内将进口水的购买量减少一半，标志着这种做法的最终结束。

现在，这座城市正在重新设计道路、公园和其他表面，以尽可能多地吸收水分，使其向下渗透到含水层，从而减少洪水，净化自身，并可重复利用。自然资源保护委员会(Natural Resources Defense Council)和太平洋研究所(Pacific Institute) 2014年的一项联合研究发现，旧金山湾区和南加州城市部分地区的雨水收集所增加的水供应量可能相当于整个洛杉矶一年的用水量。

即使是泄漏检测也可以在增加供水方面发挥重要作用，特别是在美国东部城市，这些城市的老化管道可能会损失多达30%的流经管道的水。2004年加州的一项法律规定，到2025年，该州的城市自来水公司必须为所有客户安装智能水表。根据咨询公司West Monroe Partners的一项研究，截至2016年，约35%的美国水务公司已经安装了自动计量系统。

在许多地方，新方法面临的最大障碍是监管，而不是技术。例如，现在只有德克萨斯州允许将处理过的废水直接排入饮用水系统。因此，德克萨斯州的两个城市威奇托福尔斯和大斯普林运营着全国唯一的“直接饮用水再利用”系统。11个州允许“间接饮用水再利用”——奥兰治县水务局采用的方法是将处理过的废水储存在含水层中，然后再作为饮用水分配。

一些非饮用水再利用系统利用较低的净化要求，为工业、农业和娱乐设施(如高尔夫球场)提供水。但是，为非饮用水安装单独的管道系统的需求抵消了较低的处理成本。因此，不需要额外管道的饮用水再利用很可能会随着所谓的“恶心因素”的减少而蓬勃发展。虽然加州现在不允许直接再利用饮用水，但去年通过的立法要求州官员在2023年之前发布授权法规。这些规定可能会成为其他州的模板，刺激直接饮用的采用。

从整体上管理流域

再生污水的出现强调了所有新储水技术的一个关键原则:一个特定分水岭的水——无论是厕所水、雨水还是饮用水——必须作为一个整体来管理，以最大限度地发挥其效用。毕竟，流经河流的水可能会被转移和转化数十次，在不同的时间被用作农业用水或饮用水，或者在到达河口之前经过处理。

因此，协调使用一些或所有这些方法就被称为综合水资源管理，或更熟悉的“同一水”。天体物理学家罗伯特·坎德尔在他的书中写道，来自天堂的水:水的故事从大爆炸到文明的兴起，以及超越可以作为One Water的信条:“无论何时你吃一个苹果或喝一杯酒，你都在吸收自你出生以来已经在大气中循环了数千次的水。”

雅克·莱斯利是洛杉矶时报作者是《深水:关于大坝、流离失所者和环境的史诗般的斗争》。