متابولیسم آب شهری، ابزاری کارآمد جهت ارزیابی عملکرد مدیریت آب شهری (مطالعه موردی شهر اصفهان)

فصلنامه آب و توسعه پایدار

مقاله 4، دوره 9، شماره 4 - شماره پیاپی 26، اسفند 1401، صفحه 23-36   

نوع مقاله: پژوهشی کاربردی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v9i4.2207.1162

نویسندگان

نیما نظامی¹؛ مصطفی تیزقدم^{* 2}؛ مهدی ضرغامی³؛ مریم عباسی²

¹دکترای مهندسی محیط‌زیست، گروه مهندسی آب، فاضلاب و محیط‌زیست، دانشکده مهندسی عمران- آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

²استادیار، گروه مهندسی آب، فاضلاب و محیط‌زیست، دانشکده مهندسی عمران- آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

³استاد دانشکده مهندسی عمران و پژوهشکده محیط‏زیست دانشگاه تبریز و استاد مدعو پژوهشکده سیاست‌گذاری دانشگاه صنعتی شریف، ایران

چکیده

با افزایش تغییرات آب‏ و هوایی و اجتماعی، چالش امنیت آبی شهرها پررنگ‌تر می‌شود و تصمیم‌گیران شهری برای دستیابی به مدیریت پایدار آب شهری در زمینه‏‌هایی مانند بهره‌وری آب و استفاده مجدد از فاضلاب حرکت می‌کنند. در این پژوهش یک چارچوب متابولیسم آب شهری براساس موازنه جرمی آب گسترش داده شد. با استفاده از آن الگوهای جریان آب در بخش‌‏های شهری بررسی و کارایی مدیریت آب در شهر اصفهان ارزیابی شد. در این مقاله معادله‌‏های پیشین متابولیسم آب شهری بررسی و رابطه‏‌های تازه‏ای با در نظر گرفتن جایگاه مدیریت آب شهری در شهرهای کشورهای درحال‌توسعه مانند ایران، با اضافه شدن پارامترهایی مانند آب بدون درآمد، تعریف شد. مدل متابولیسم آب ساخته‌ شده برای اولین بار بر روی شهر اصفهان به‌عنوان یک نمونه واقعی برای سال ۱۳۹۸ به‏ کار گرفته شد و الگوی استفاده از آب و کارایی آب شهری اصفهان تحلیل شد. شهر اصفهان تا اندازه بسیاری به آب سطحی و منابع آب سد و رودخانه زاینده‌رود وابسته است. درحالی‌که با داشتن تعداد بسیاری مصرف‌کننده خانگی پتانسیل بالایی از دیدگاه منابع آب خاکستری و فاضلاب تصفیه‌ شده دارد. بررسی‌ها نشان داد بیش از ۸۰ درصد از نیاز آبی شهر اصفهان از منابع خارجی تأمین می‌شود و همین مورد گویای شکننده بودن فراهم کردن آب پایدار و وابستگی شدید شهر اصفهان به بخش‏‌های پیرامون برای فراهم کردن آب خود است. این نتایج نشان می‌دهد، چارچوب متابولیسم آب به آسان کردن درک و ارزیابی‌های فراگیرتر از کارایی آب شهرها کمک می‌کند.

کلیدواژه‌ها

متابولیسم آب شهری؛ مدیریت آب؛ آب شهری؛ اصفهان؛ موازنه جرمی

مراجع

شهرداری اصفهان، 1396. سالنامه آماری سال ۱۳۹۶ شهر اصفهان. اصفهان.
شهرداری اصفهان، 1399. سالنامه آماری سال ۱۳۹۹ شهر اصفهان. اصفهان.
مرکز آمار ایران، 1395. سرشماری نفوس و مسکن سال ۱۳۹۵. اصفهان.
Agudelo-Vera C. M., Leduc W. R., Mels A. R. and Rijnaarts H. H. 2012. Harvesting urban resources towards more resilient cities. Resources, conservation and recyclingm, 64: 3-12.
Bach P. M., Rauch W., Mikkelsen P. S., Mccarthy D. T. and Deletic A. 2014. A critical review of integrated urban water modelling–Urban drainage and beyond." Environmental modelling & software, 54: 88-107.
Baker L. A. 2009. New concepts for managing urban pollution. The water environment of cities, Springer: New York, USA.
Barles S. 2009. Urban metabolism of Paris and its region. Journal of industrial ecology, 13(6): 898-913.
Binder C., Schertenleib R., Diaz J., Bader H.-P. and Baccini P. 1997. Regional water balance as a tool for water management in developing countries. International Journal of Water Resources Development, 13(1): 5-20.
Browne D., Regan B. O’. and Moles R. 2009. Assessment of total urban metabolism and metabolic inefficiency in an Irish city-region. Waste Management, 29(10): 2765-2771.
Farooqui T. A., Renouf M. A. and Kenway S. J. 2016. A metabolism perspective on alternative urban water servicing options using water mass balance. Water research, 106: 415-428.
Ffion Atkins J., Flügel T. and Hugman R. 2021. The urban water metabolism of Cape Town: Towards becoming a water sensitive city. South African Journal of Science, 117(5-6): 1-11.
Fischer‐Kowalski M. 1998. Society's metabolism: the intellectual history of materials flow analysis, Part I, 1860–1970. Journal of industrial ecology, 2(1): 61-78.
Forkes J. 2007. Nitrogen balance for the urban food metabolism of Toronto, Canada. Resources, conservation and recycling, 52(1): 74-94.
Gandy M. 2004. Rethinking urban metabolism: water, space and the modern city. City, 8(3): 363-379.
Ghosh R., Kansal A. and Venkatesh G. 2019. Urban Water Security Assessment Using an Integrated Metabolism Approach—Case Study of the National Capital Territory of Delhi in India. Resources, 8(2): 62.
Hendriks C., Obernosterer R., Müller D., Kytzia S., Baccini P. and Brunner P. H. 2000. Material flow analysis: a tool to support environmental policy decision making. Case-studies on the city of Vienna and the Swiss lowlands. Local Environment, 5(3): 311-328.
Hermanowicz S. W. and Asano T. 1999. Abel Wolman's “The Metabolism of Cities” revisited: a case for water recycling and reuse. Water Science and Technology, 40(4-5): 29-36.
Jakrawatana N., Ngammuangtueng P. and Gheewala S. H. 2017. Linking substance flow analysis and soil and water assessment tool for nutrient management. Journal of Cleaner Production, 142: 1158-1168.
Jeong S. and Park J. 2020. Evaluating urban water management using a water metabolism framework: A comparative analysis of three regions in Korea. Resources, Conservation and Recycling, 155: 104597.
Kennedy C., Cuddihy J. and Engel‐Yan J. 2007. The changing metabolism of cities. Journal of industrial ecology, 11(2): 43-59.
Kennedy C., Pincetl S. and Bunje P. 2011. The study of urban metabolism and its applications to urban planning and design. Environmental pollution, 159(8-9): 1965-1973.
Kenway S., Gregory A. and McMahon J. 2011. Urban water mass balance analysis. Journal of Industrial Ecology, 15(5): 693-706.
Laner D., Feketitsch J., Rechberger H. and Fellner J. 2016. A novel approach to characterize data uncertainty in material flow analysis and its application to plastics flows in Austria. Journal of industrial ecology, 20(5): 1050-1063.
Larsen T. A., Hoffmann S., Lüthi C., Truffer B. and Maurer M. 2016. Emerging solutions to the water challenges of an urbanizing world. Science, 352(6288): 928-933.
Madrid‐López C. and Giampietro M. 2015. The water metabolism of socio‐ecological systems: Reflections and a conceptual framework. Journal of Industrial Ecology, 19(5): 853-865.
Mehta V. K., Goswami R., Kemp-Benedict E., Muddu S. and Malghan D. 2014. Metabolic urbanism and environmental justice: the water conundrum in Bangalore, India. Environmental Justice, 7(5): 130-137.
Mitchell V. G., McMahon T. A. and Mein R. G. 2003. Components of the total water balance of an urban catchment. Environmental Management, 32(6): 735-746.
Paul R., Kenway S., McIntosh B. and Mukheibir P. 2018. Urban metabolism of Bangalore city: a water mass balance analysis. Journal of Industrial Ecology, 22(6): 1413-1424.
Renouf M., Kenway S., Serrao-Neumann S. and Low Choy D. 2016. Urban metabolism for planning water sensitive cities: Concept for an urban water metabolism evaluation framework, Cooperative Research Centre for Water Sensitive Cities. Clayton, VIC, Australia.
Renouf M., Serrao-Neumann S., Kenway S., Morgan E. and Choy D. L. 2017. Urban water metabolism indicators derived from a water mass balance–bridging the gap between visions and performance assessment of urban water resource management. Water research, 122: 669-677.
Renouf M. A. and Kenway S. J. 2017. Evaluation approaches for advancing urban water goals. Journal of Industrial Ecology, 21(4): 995-1009.
Renouf M. A., Kenway S. J., Lam K. L., Weber T., Roux E., Serrao-Neumann S., Choy D. L. and Morgan E. A. 2018. Understanding urban water performance at the city-region scale using an urban water metabolism evaluation framework. Water research, 137: 395-406.
Safavi H. R., Golmohammadi M. H. and Sandoval-Solis S. 2015. Expert knowledge based modeling for integrated water resources planning and management in the Zayandehrud River Basin. Journal of hydrology, 528: 773-789.
Sahely H. R., Dudding S. and Kennedy C. A. 2003. Estimating the urban metabolism of Canadian cities: Greater Toronto Area case study. Canadian Journal of Civil Engineering, 30(2): 468-483.
Seoul Metropolitan Government. 2013. Seoul’s Management Plan for Water Reuse. Seoul Metropolitan Government. Seoul, Korea.
Singkran N. 2017. Water budget analysis and management for Bangkok Metropolis, Thailand. Water Science and Technology, 76(6): 1545-1554.
United Nations. 2014. World urbanization prospects: The 2014 revision, highlights. , United Nations, Department of economic and social affairs. New York, USA.
United Nations. 2018. Progress on Level of Water Stress: Global baseline for SDG indicator 6.4. 2., Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome, Italy.
United Nations. 2018. World Urbanisation Prospects: The 2018 Revision (Key Facts). United Nations, Department of International Economic and Social Affairs. New York,  USA.
Warren-Rhodes K. and Koenig A. 2001. Escalating trends in the urban metabolism of Hong Kong: 1971–1997. AMBIO: A Journal of the Human Environment, 30(7): 429-438.
Wolman A. 1965. The metabolism of cities. Scientific American, 213(3): 178-193.
Zhang Y., Yang Z. and Yu X. 2009. Evaluation of urban metabolism based on emergy synthesis: A case study for Beijing (China). Ecological modelling, 220(13-14): 1690-1696.