アメリカ南西部の水道事情 Green...アメリカ南西部の水道事情 －多様化する水資源管理： 節水・淡水化・雨水利用・再利用－ Keisuke Ikehata,

アメリカ南西部の水道事情－多様化する水資源管理：節水・淡水化・雨水利用・再利用－

Keisuke Ikehata, PhD, PE, PEngPacific Advanced Civil Engineering (PACE), Inc.Fountain Valley, CAU.S.A.

NPO法人グリーンサイエンス21共催（一社）日本水道工業団体連合会（日本水道協会・全水道会館水情報センター後援）第11回セミナー「みんなの水道」平成29年6月13日（火）

アウトライン

• アメリカ南西部・南カリフォルニアのご紹介• 地理

• 気候変動

• 渇水の影響

• 南カリフォルニアの各水資源• 地下水

• 雨水（表流水）

• 輸入水

• 再生水

• 海水淡水化

• まとめと展望

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SOUTHERN CALIFORNIA（南カリフォルニア）

3

サンフランシスコSan Francisco(4th Most Populous City in CA)

ロサンゼルスLos Angeles(Most Populous City in CA, 3.9 million)

サンディエゴSan Diego(2nd Most Populous City in CA)

サクラメントSacramento(State Capital)

オレンジカウンティOrange County

4

5

6

7

南カリフォルニアとは…

• 「FUN PLACE」• エンターテイメント・キャピタル

• 「常春・常夏」• フルーツ・野菜の栽培に適する

• 「水不足」• ロサンゼルスの年間降水量

• 平均14.93インチ（1981～2010）

• ＝ 380 mm

• 大阪：1,279 mm

• 東京：1,529 mm

8

サンタアナ川WET VS. DRY

~ 9 km 上流

9

サンタアナ川WET VS. DRY

Dry: 年間340日以上Wet: 年間25 日以下

10

淀川の9キロ上流：東海道本線・阪急南方荒川の9キロ上流：総武線新小岩

南カリフォルニアの水資源• 水は重要なコモディティである

• 水の売買や移譲＝「水商売」

• 積極的な投資の対象

• 慢性的な渇水が単位コスト↑

• なぜか？

• 砂漠地帯にアメリカの全人口の約7.5パーセントである2,400万人が住む

• ローカルな水資源不足＋渇水• 表流水の不在

• 「ローカルな？」地下水

• 輸入水（Imported water）に依存

• 地下水のリチャージにも輸入水を利用

• $979 per AF（$0.79 per m3）in 2017

• 1 AF = 1,233 m3

• 新たな水資源の開発

• 再生水（Recycled water） 11

60%24%

16%

Groundwater

Imported Water

Recycled Water

ファウンテンバレー市の水資源ポートフォリオ

（2015)

多様化するサンディエゴ郡の水資源ポートフォリオ

51%

3%

14%

12%

5%4%

11%

2010

Imported Water Groundwater

Canal Lining Transfer from IID

Surface Water Recycled Water

Conservation

95%

5%

1999

Imported Water Surface Water

12輸入水の価格が$400 per AF程度から$700 per AF以上へ（現在は$1,000 per AF近くまで）

分散投資でリスク削減！

気候変動と渇水（CLIMATE CHANGE AND DROUGHT）

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2011年～2016年大渇水

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年度7月1日～翌年

6月30日）

降水量（インチ）

2010-2011 20.2

2011-2012 8.69

2012-2013 5.85

2013-2014 6.08

2014-2015 8.52

2015-2016 9.65

2016-201718.7

（4月まで）

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January 13, 2014

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シエラネヴァダ

雨・雪が降らないためカリフォルニアの水源であるシエラネヴァダ山脈に雪が見られなかった

U.S. DROUGHT MONITOR2015年5月

PopulationAffected byDrought>37,000,000

17

http://droughtmonitor.unl.edu/

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PopulationAffected byDrought~10,200,000

2016年～2017年冬

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2017年1月24日

2016年末・2017年始は相次ぐ大規模な降雨・降雪により

シエラネヴァダ山脈が再び雪で覆われた

地下水（GROUNDWATER）

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地下水• 「ローカル」な水資源

• 様々な水で涵養

• 郡レベルの広域水道局により管理• オレンジカウンティ水道局• ウエストベイスン水道局

• 概ね高品質• 溶存固形物（TDS）：中～高• 硬度：中～高

• よくある地下水の水質問題• 海水の影響（塩、臭化物イオン）• 色度（NOM）• 硫化水素• 硝酸イオン（Nitrate）• 鉄・マンガン• ヒ素（Arsenic）• 揮発性有機化合物（VOCs）

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地下水処理• 塩素注入

• 遊離塩素（塩素ガス、次亜塩素酸ナトリウム）

• クロラミン（アンモニア、塩素）

• 粒状活性炭• VOCs（air stripping も）

• 硫化水素

• イオン交換• 硝酸イオン

• ヒ素

• 六価クロム

• 酸化吸着• 鉄・マンガン

• ヒ素

• ナノろ過（NF）• 色度（過去にはオゾンも利用）

• 逆浸透膜（RO）• 塩分濃度、硝酸イオン

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地下水管理

• 地下水の涵養（リチャージ）• 浸透池

• 雨水

• 都市灌漑余剰水

• 輸入水

• 下水二次・三次処理水

• 直接注入

• 高度再生水 (MF/UF-RO-UV AOP)

• 海水の侵入（Seawater intrusion）• 直接注入

• 輸入水→高度再生水

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地下水管理の成果？

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1960年～70年代大幅な地盤沈下が

起こった

積極的な地下水管理（輸入水・再生水・雨水での

地下涵養、計画的な利用など）により近年は回復傾向

雨水（STORM WATER）

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雨水（STORM WATER）

• 降雨期：冬～春

• 過去：集中豪雨に伴う洪水による被害• 雨水管理計画の計画・実行

• 現在：雨水の保持と浸透池を介した地下涵養• 雨水保持池（海への流入を抑止）

• 空気注入式ラバーダム

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輸入水（IMPORTED WATER）

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輸入水カリフォルニアアクアダクト（ステートウォータープロジェクト）1,129 km（1960年）

ロサンゼルスアクアダクト674 km（1908年）

コロラド川アクアダクト389 km（1933年）

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輸入水・設備維持管理

• Metropopolitan Water District of Southern California (南カリフォルニア・メトロポリタン水道局、MWD)• コロラド川アクアダクト

• ステートウォータープロジェクト

• City of Los Angeles Department of Water & Power (ロサンゼルス市水道電気局、LADPW)• ロサンゼルス・アクアダクト

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南カリフォルニアメトロポリタン水道局 (MWD)

• アメリカ最大の広域水道局

• 26の市町村と水道企業団（water districts）

• ロサンゼルス

• サンディエゴ

• オレンジカウンティ

• ヴェンチュラ

• 水道供給人口：1,800万人

• ２つの重要な輸入水源とその関連設備の業務

• コロラド川アクアダクトを保有・運転・管理

• ステートウォータープロジェクトの運転管理を委託

• ５つの大きな表流水処理場を保有・運転・管理

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輸入水 –LA アクアダクト

• もっとも古い

• 1905年に$1,500,000で土地と水（の権利）を購入• $24,500,000でアクアダクトを建築

• ロサンゼルス市電気水道部（LADPW）が保有・運転・管理

• シエラネヴァダ東部• オーウェンズ川

• 拡張工事

• Still controversial

50%

11%

37%

1% 1%

LA 水資源ポートフォリオ(Total 425 million gallons per day)

Imported Water (MWD)

Groundwater

Los Angeles Aqueduct

Conservation

Recycled Water 31

総量: 1,600,000 m3/日

輸入水 –コロラド川アクアダクト• 共用水源

• コロラド川コンパクト• Lower Basin: カリフォルニア、アリゾナ、ネヴァダ (1928)

• Upper Basin: コロラド、ユタ、ワイオミング、ニューメキシコ (1948)

• カリフォルニア州の配分量: 4.4 million acre feet/年 (= 5.4 x 109 m3/年, 15,000,000 m3/日)

3.86, 23%

1.71, 10%

1.04, 6%

0.84, 5%0.05, 0%

4.4, 26%

2.8, 17%

0.3, 2%1.9, 11%

年間配分量 (million acre feet/year)

Colorado Utah

Wyoming New Mexico

Arizona (Upper Basin) California

Arizona (Lower Basin) Nevada 32

1 AF = 1,233 m3

輸入水 –ステートウォータープロジェクト• 目的

• 南カリフォルニアの水源を補う

• Primary source

• フェザー川（Feather River, Sacramento River）

• オロヴィルダム、オロヴィル湖（Oroville Dam & Lake Oroville）

• Tehachapi山脈• 610 mの山越え（ポンプ場）

• 用途• 70%: 都市利用

• 南カリフォルニア

• サンフランシスコベイエリア

• 30%: 農業利用

• セントラルヴァレープロジェクト（Central Valley Project, CVP）

• Bureau of Reclamation（連邦政府） 33

輸入水の役割

• 不足しがちなローカルな水源（＝地下水）を補う

• 輸入水は原水、もしくは処理水として市町村や広域水道局に配水される

• 処理水：処理された地下水と混合される

• メトロポリタン：クロラミン消毒

• 各水道局：遊離塩素もしくはクロラミン消毒

• 原水：各市町村の浄水場で処理

• 余剰輸入水は地下涵養、海水侵入阻止にも利用されてきた

• 2012～2016年の渇水の影響により南カリフォルニアへの配分量が大幅に削減

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2015年 –渇水4年目

• 州知事ジェリー・ブラウン氏• 州全体で25％の節水宣言（都市利用）

• 都市灌漑規制

• アメリカ合衆国内務省水理再生利用局（Bureau of Reclamation）• 農業向けの輸入水配分量：ゼロ

• メトロポリタン水道局レベル3配分量（April 14, 2015）• 使用量の15%削減

• 配分量を越えた使用には4倍のsurcharge を• $1,480～$2,960/AF

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2017年2月 –オロヴィルダム（ステートウォータープロジェクト）

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メイン放水路破損非常用放水路不具合18万人に避難勧告魚類孵化場被害

• ステートウォータープロジェクトの水源であるオロヴィルダムが大水の影響を受け、損害を受けた

再生水（RECYCLED WATER）

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再生水• 二次・三次処理水

• 再生水の用途

• 非飲用（Non-potable）

• Title 22

• 都市利用

• ゴルフ場（7%）

• 公園、高速道路など（17%）

• 工業・商業（10%）

• 農業利用（37%）

• 人造湖、湿地など（8%）

• 海水侵入の阻止（7%）

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再生水が灌漑などに使用されている場所では「Do not drink」と書かれた紫色の看板が掲げられている

紫色＝再生水

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再生水• 飲用（Potable）

• 間接飲用再利用（Indirect potable reuse、IPR）• 地下涵養（12%）

• 浸透池（Surface spreading）

• 直接注入（Underground injection）

• 表流水への放流（Surface water augmentation）

• 直接飲用再利用（Direct potable reuse、DPR）• Purified water DPR、Finished water

DPR

• テキサス州ビッグスプリング市

• 計画：カリフォルニア州サンディエゴ市、テキサス州エルパソ市など

• 米国のROベース高度再生水処理施設数：約20

• コスト：$1,500/AF（133円/m3）程度

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FROM TOILET TO “TAP”• https://youtu.be/P8obaw1SLeU

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海水淡水化（SEA WATER DESALINATION）

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海水の淡水化• カールスバッド淡水化プラント

• アメリカで第三番目の海水淡水化プラント

• 50ミリオンガロン/日（＝190,000 m3/日）

• 2015年完成

• 建設費用：$1,000,000,000

• さらに数件の建設・再稼働計画• ハンティントンビーチ、ロサンゼルス

• サンタバーバラ• Charles E. Meyer淡水化プラント

• 1991年に建設され、一度遺棄された

• 2.8ミリオンガロン/日（＝10,600 m3/日）

• 問題点• コスト

• $1,500～$2,300/AF（117円/m3）

• 輸入水の～2倍

• 雨が降れば流れる

• 環境への影響• 海水取り入れ口

• 濃縮液放流

• 政治的影響

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まとめと展望

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Rain

Water

River

Dam/

Reservoir

River

Recharge

Basin

Ocean Sea Water

Sea Water

Desalination

Plant (RO)

Potable

Water

Groundwater

Aquifer

Fresh

GroundwaterBrackish

Groundwater

Brackish

Groundwater

Desalter (RO)

Groundwater

Treatment

Plant

Brine Line

Import

Water

Raw Water

Reservoir

Surface

Water

Treatment

PlantResidential,

Institutional,

Industrial

Facilities

Water

Reclamation

Facility

Recycled

Water

Reservoir

Recycled

Water

Advanced Water

Purification Plant

(RO)

Urban

Runoff

Urban

Landscape

(Golf Courses),

Farms

Raw Water

Potable Water

Recycled Water

Wastewater

Brine

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干ばつに対応する水資源管理

• 節水

• 新たな水資源の活用• 再生水

• 非飲用・飲用

• 地下水

• 色度の高い水

• 塩分濃度の高い水

• 雨水

• 海水の淡水化

• 水資源の多様化（diversification）

30%

4%

10%24%

6%

6%13%

7%

2020年サンディエゴ郡水資源

ポートフォリオ (Proposed)

Imported Water Groundwater

Canal Lining Transfer from IID

Surface Water Recycled Water

Conservation Seawater Desalination

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再利用（WATER REUSE）

• カギを握る• 気候変動の影響を受けない

• 高度再生水処理

• 飲用可能：安全で高品質

• 高い技術：MF/UF-RO-UV AOP

• 長年の実績：1990年代前半から

• 効果的なパブリックアウトリーチ

• 住民の意識・許容

• オレンジカウンティ

• サンディエゴ

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THANK YOU!

Questions?

Keisuke Ikehata, PhD, PE, [email protected]://www.pacewater.comhttps://www.linkedin.com/in/kikehata

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