Urbanization climate actions to prevent emergencies in the water supply of megacities
Authors
- Antonina L. Suzdaleva National Research University "Moscow Power Engineering Institute", Moscow Russian Federation , ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» https://orcid.org/0000-0001-7673-1967
- Viktor N. Beznosov Scientific Production Association "Gidroteсhproekt" , ООО Научно-производственное объединение «Гидротехпроект» https://orcid.org/0000-0001-7673-1967
DOI:
https://doi.org/10.34753/HS.2024.6.1.35+ Keywords
+ Abstract
Shortage of water for supply to megacities as well as unacceptable deterioration of its quality in the distribution water supply network may lead to social and economic implications that let one consider such phenomena as emergencies. The main causes of water supply disruption in megacities are abnormal droughts and floods which tend to show enhanced severity and frequency in the climate warming period. To prevent this, the development and implementation of hydroclimatic projects are required towards adapting the megacities’ water supply system to the changing conditions. This pressing task can be solved only through the construction of water-resource logistic routes used to provide interregional redistribution of water resources. Floodwater which should be discharged to avoid floods that cause significant economic and environmental damage is to be exported. The term “mobile water resources” is proposed to denote water that can be moved to another region without environmental damage. The volume of water should be determined based on the results of a special hydrological investigation carried out taking into account the long-term dynamics of river runoff. To ensure the sustainable operation of water-resource logistic routes, it is necessary to arrange water depositories designed for the accumulation and storage of mobile water resources. This requires modernization of the existing storage pools and the creation of new artificial water bodies. The financial costs required for the construction of water-resource logistic routes will not exceed the damage that could result from emergencies due to water supply disruptions in megacities. At present, interregional water redistribution is practised in many countries. Some of such hydroengineering systems have a transborder character. They form a basis for the international water-resource market. Exporting countries not only benefit financially from selling water but also strengthen their geopolitical position. If the Russian Federation, which has extensive mobile water resources, creates water-resource logistic routes, it can become one of those states.
+ Author Biographies
Doctor of Biological Sciences, Professor, Professor of the Department of Engineering Ecology and Labor Protection; National Research University "Moscow Power Engineering Institute" (MPEI) Doctor of Biological Sciences, chief science officer; Scientific Production Association "Gidroteсhproekt"
Antonina L. Suzdaleva
Viktor N. Beznosov
+ References
Безносов В.Н., Суздалева А.Л., Алборов И.Д., Цховребов Э.С., Филиппова О.П. Лолаев А.Б. Проблемы экологической безопасности техногенных объектов в условиях деградации многолетней мерзлоты // Вестник евразийской науки. 2024. Т. 16. № 2. URL: https://esj.today/PDF/98SAVN224.pdf.
Березнер А.С. Территориальное перераспределе-ние речного стока европейской части РСФСР. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 160 с. http://cawater-info.net/library/rus/hist/berezner.pdf.
Долгоносов Б.М. Барьерная роль водопроводных станций в условиях повышенного загрязнения водоисточников // Водоочистка. 2008. № 2. С. 5968. https://www.elibrary.ru/tlmpmf.
Евтодиенко А.М., Здольник Т.Д. Биологическая контаминация воды водных объектов России и ее эпидемиологическое значение// Российский вестник гигиены. 2022. № 2. С. 812. DOI: 10.24075/rbh.2022.046.
Зиядуллаев С.К., Лапкин К.И., Пугачев А.В., Рахимов Э.Д. Социально-экономические проблемы переброски части стока сибирских рек в Среднюю Азию и Казахстан. Ташкент: Изд-во «Фан», 1979. 63 с. http://cawater-info.net/ library/hist-s.htm.
Сазонова О.В., Тупикова Д.С., Рязанова Т.К., Гаврюшин М.Ю., Фролова О.В., Трубецкая С.Р. К оценке качества питьевого водоснабжения различных регионов Российской Федерации // Российский вестник гигиены. 2022. № 2. С. 47. DOI:10.24075/rbh.2022.043.
Суздалева А.Л. Гидротехническое строительство при организации рынка ресурсов пресной воды // Гидротехническое строительство. 2015. № 9. С. 4854. https://www.elibrary.ru/uzmkij.
Суздалева А.Л. Водноресурсная логистика: международные аспекты // Мировая экономика и международные отношения. 2017. Т. 61. № 11. С. 512. DOI:10.20542/0131-2227-2017-61-11-5-12.
Суздалева А.Л. Россия и глобальный водный кризис // Мировая экономика и международные отношения. 2020. Т.64. №4. С. 5359. DOI:10.20542/0131-2227-2020-64-4-53-59.
Суздалева А.Л. Биолого-социальные чрезвычайные ситуации // Естественные и технические науки. 2022а. № 8(171). С. 114115. DOI:10.25633/ETN.2022.08.08.
Суздалева А.Л. Строительство водных депозитариев // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2022б. № 1. С. 1319. DOI:10.31857/S0869780922010131.
Суздалева А.Л. Климатические проекты: основные виды и их результативность // Вестник евразийской науки. 2023. Т. 15. № 1. URL: https://esj.today/PDF/20NZVN123.pdf.
Суздалева А.Л., Горюнова С.В. Экологические основы формирования международного рынка ресурсов пресной воды // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия экология и безопасность жизнедеятельности. 2014. № 4. С. 8598. https://www.elibrary.ru/sykqqp.
Суздалева А.Л., Горюнова С.В. Мировой кризис водопотребления: проблемы обеспечения безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды: монография. М.: МГПУ, 2018. 172 с. https://www.elibrary.ru/ghfhbs.
Суздалева А.Л., Сидоренко А.В. Периодические и хронические чрезвычайные ситуации, обусловленные глобальным потеплением // Естественные и технические науки. 2022. №12(175). С.359360. https://www.elibrary.ru/ dqbwmf.
Федоров М.П., Суздалева А.Л. Гидротехническое строительство как основа устойчивого развития // Гидротехническое строительство. 2014. №11. С.2730. https://www.elibrary.ru/talpwr.
Эльпинер Л.И., Беэр С.А., Зекцер И.С., Клиге Р.К., Шаповалов А.Е. Влияние обводненности территории на здоровье населения // Водные ресурсы. 2007. Т. 34. № 3. С. 364374. https://www.elibrary.ru/iagplt.
AghaKouchak A., Chiang F., Huning L.S., Love C.A., Mallakpour I., Mazdiyasni O., Moftakhari H., Papalexiou S.M., Ragno E., Sadegh M. Climate Extremes and Compound Hazards in a Warming World // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 2020. V. 48. Р. 519548. https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-earth-071719-055228.
Balaei B., Wilkinson S., Potangaroa R., McFarlane P. Investigating the technical dimension of water supply resilience to disasters // Sustainable Cities and Society. 2020. V. 56. 102077. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2210670720300640.
Biswas R.R., Sharma R., Gyasi-Agyei Y., Rahman A. Urban water security: water supply and demand management strategies in the face of climate change // Urban water journal. 2023. V. 20. N 6. Р. 723737. DOI:10.1080/1573062X.2023.2209549.
Dias T.F., Ghisi E. Urban Water Consumption: A Systematic Literature Review // Water. 2024. V. 16. 838. DOI:10.3390/w16060838.
He C., Liu Z., Wu J., Pan X., Fang Z., Li J., Bryan B.A. Future global urban water scarcity and potential solutions // Nature communications. 2021. V. 12. 4667. DOI:10.1038/s41467-021-25026-3.
Huizenga S., Oldenhof L., van de Bovenkamp H., Bal R. Governing the resilient city: An empirical analysis of governing techniques // Cities. 2023. V. 135. 104237. https://ssrn.com/abstract=4034017.
Li Z., Zhao H., Liu J., Zhang J., Shao Z. Evaluation and promotion strategy of resilience of urban water supply system under food and drought disasters // Scientifc Reports. 2022. V. 12. 7404. DOI:10.1038/s41598-022-11436-w.
Liu Y., Zheng H., Zhao J. Reframing water demand management: a new co-governance framework coupling supply-side and demand-side solutions toward sustainability // Hydrology and Earth System Sciences. 2024. V. 28. P. 22232238. DOI:10.5194/hess-28-2223-2024.
Liu Z., Ying J., He C.,·Guan D., Pan X., Dai Y., Gong B., He K.,·Lv C., Wang X., Lin J., Liu Y., Bryan B.A. Scarcity and quality risks for future global urban water supply // Landscape Ecology. 2024. V. 39. 10. DOI:10.1007/s10980-024-01832-0.
Maskey G., Pandey, C.L., Giri M. Water scarcity and excess: water insecurity in cities of Nepal // Water Supply. 2023. V. 23. N. 4. Р. 15441556. https://iwaponline.com/ws/article/23/4/1544/94014/Water-scarcity-and-excess-water-insecurity-in.
McDonald R.I., Green P., Balk D., Feketeb B.M., Revenga C., Todd M., Montgomery M. Urban growth, climate change, and freshwater availability //PNAS. 2011. V. 108. N 15. Р. 63126317. DOI:10.1073/pnas.1011615108.
McDonald R.I., Weber K., Padowski J., Florke M., Schneider C., Green P. A., Gleeson T., Eckman S., Lehner B., Balk D., Boucher T., Grill G., Montgomery M. Water on an urban planet: Urbanization and the reach of urban water infrastructure // Global Environ. Change. 2014. V. 27. Р. 96105. DOI:10.1016/j.gloenvcha.2014.04.022.
McDonald R.I., Weber K.F., Padowski J., Boucher T., Shemie D. Estimating watershed degradation over the last century and its impact on water-treatment costs for the world’s large cities // PNAS. 2016. V. 113. N 32. Р. 91179122. DOI:10.1073/pnas.1605354113.
Nriagua J., Darroudi F., Shomar B. Health effects of desalinated water: Role of electrolyte disturbance in cancer development // Environmental Research. 2016. V. 150. P. 191204. DOI:10.1016/j.envres. 2016.05.038.
Quandt A., O’Shea B., Oke S., Ololade O.O. Policy interventions to address water security impacted by climate change: Adaptation strategies of three case studies across different geographic regions // Front. Water. 2022. N 4. 935422. DOI:10.3389/frwa.2022.935422.
Salehi M. Global water shortage and potable water safety; Today’s concern and tomorrow’s crisis // Environment International. 2022. V. 158. 106936. DOI:10.1016/j.envint.2021.106936.
Santa-Cruz S., Fernández de Córdova G., Vilela M., Pajuelo J., Santa-María M., Muñoz K. Spatial analysis for water supply in seismic emergencies: the Lima-Callao metropolitan area // Front. Built Environ. 2024. V. 10. 1385476. DOI:10.3389/fbuil.2024.1385476.
Shumilova O., Tockner K., Thieme M., Koska A., Zarfl C. Global Water Transfer Megaprojects: A Potential Solution for the Water-Food-Energy Nexus? // Frontiers in Environmental Science. 2018. V. 6. 150. DOI:10.3389/fenvs.2018.00150.
Siddik M.A.B., Dickson K.E., Rising J., Ruddell B.L., Marston L.T. Interbasin water transfers in the United States and Canada // Scientific Data. 2023. V. 10. 27. DOI:10.1038/s41597-023-01935-4.
Stallkamp C., Diehlmann F., Lüttenberg M., Wiens M., Volk R., Schultmann F. On the combination of water emergency wells and mobile treatment systems: a case study of the city of Berlin // Annals of Operations Research. 2022. V. 319. Р. 259290. DOI:10.1007/s10479-020-03800-8.
Szpak D., Szczepanek A. A new method of water supply in crisis situation // Water. 2023. V. 15. 3160. DOI:10.3390/w15173160.
Turner S.W.D., Rice J.S., Nelson K.D., Vernon C.R., McManamay R., Dickson K., Marston L. Comparison of potential drinking water source contamination across one hundred U.S. cities // Nature communications. 2021. V. 12. 7254. DOI:10.1038/s41467-021-27509-9.
Wu C., Cenci J., Wang W., Zhang J. Resilient City: Characterization, Challenges and Outlooks // Buildings. 2022. V. 12. 516. DOI:10.3390/buildings12050516.
Yu T., Lu B., Jiang H., Liu Z. Study on seismic risk assessment model of water supply systems in mainland China // Natural Hazards Earth System Science. 2024. V. 24. Р. 803822. DOI:10.5194/nhess-24-803-2024.
Zhang Z., Shi M., Chen K.Z., Yang H., Wang S. Water scarcity will constrain the formation of a world-class megalopolis in North China // NPJ Urban Sustainability. 2021. V. 1. 13. DOI:10.1038/s42949-020-00012-8.
Zhou B.-Y., Fang G.-H., Li X., Zhou J., Zhong H.-Y. Joint optimal operation of the South-to-North Water Diversion Project considering the evenness of water deficit // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2024. V. 28. Р. 817832. DOI:10.5194/hess-28-817-2024.
+ Read article online
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Hydrosphere. Hazard processes and phenomena
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.