ระบบเครือข่ายจ่ายน้ำหรือระบบจ่ายน้ำคือระบบที่ประกอบด้วยส่วนประกอบทางอุทกวิทยาและไฮดรอลิก ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อ จัดหาน้ำระบบจ่ายน้ำโดยทั่วไปประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้:

1. แอ่งระบายน้ำ (ดูการบำบัดน้ำ – แหล่งน้ำดื่ม )
2. แหล่งน้ำดิบ (ทั้งบนและใต้ดิน) ที่น้ำสะสมอยู่ เช่นทะเลสาบแม่น้ำหรือน้ำบาดจาก ชั้น หินอุ้มน้ำใต้ดิน อาจมีการส่งน้ำดิบไปยังโรงบำบัดน้ำโดยใช้ ท่อส่งน้ำระดับพื้นดินที่เปิดโล่งอุโมงค์ที่มีหลังคาคลุมหรือท่อใต้ดิน
3. โรงงานบำบัดน้ำ น้ำ ที่ผ่านการบำบัดแล้วจะถูกส่งผ่าน ท่อส่งน้ำ (โดยปกติจะอยู่ใต้ดิน)
4. สิ่งอำนวยความสะดวกในการกักเก็บน้ำ เช่นอ่างเก็บน้ำถังเก็บน้ำหรือหอเก็บน้ำระบบน้ำขนาดเล็กอาจกักเก็บน้ำไว้ในบ่อพักน้ำหรือถังแรงดันอาคารสูงอาจจำเป็นต้องกักเก็บน้ำไว้ในถังแรงดันเฉพาะจุดเพื่อให้ส่งน้ำไปยังชั้นบนได้
5. อาจจำเป็นต้องติดตั้ง ส่วนประกอบเพิ่มแรงดันน้ำเพิ่มเติม เช่นสถานีสูบน้ำที่ทางออกของอ่างเก็บน้ำหรือบ่อเก็บน้ำใต้ดินหรือบนดิน (หากการไหลตามแรงโน้มถ่วงไม่เหมาะสม)
6. ระบบท่อส่งน้ำเพื่อจ่ายน้ำให้แก่ผู้บริโภค (ซึ่งอาจเป็นบ้านส่วนตัว สถานประกอบการอุตสาหกรรม พาณิชย์ หรือสถาบันต่างๆ) และจุดใช้งานอื่นๆ (เช่นหัวจ่ายน้ำดับเพลิง )
7. โดยทั่วไปแล้ว จุดเชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำ (ท่อใต้ดิน หรือร่องระบายน้ำ เหนือพื้นดิน ในบางประเทศกำลังพัฒนา) จะอยู่ทางด้านล่างของผู้ใช้น้ำ แต่ระบบท่อระบายน้ำถือเป็นระบบแยกต่างหาก ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของระบบประปา

โดยทั่วไปแล้ว ระบบจ่ายน้ำมักดำเนินการโดยหน่วยงานสาธารณะในอุตสาหกรรม น้ำ

ดูประวัติความเป็นมาของระบบประปาและสุขาภิบาล , ท่อ ส่งน้ำ , ส กรูของอาร์คิมีดีส , คานัต , ชา ดูฟ , กังหานน้ำฯลฯ

น้ำดิบ (น้ำที่ยังไม่ผ่านการบำบัด) มาจาก แหล่ง น้ำผิวดิน (เช่น การรับน้ำจากทะเลสาบหรือแม่น้ำ ) หรือจาก แหล่ง น้ำใต้ดิน (เช่นบ่อน้ำที่สูบจากชั้นหิน อุ้มน้ำใต้ดิน ) ภายในลุ่มน้ำที่เป็นแหล่งน้ำนั้นๆ

น้ำดิบจะถูกส่งไปยังโรงบำบัดน้ำโดยใช้ท่อส่งน้ำแบบเปิด ท่อส่งน้ำแบบมีหลังคา หรือท่อส่งน้ำใต้ดิน

โดยทั่วไปแล้ว ระบบขนาดใหญ่เกือบทั้งหมดต้องบำบัดน้ำ ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่ถูกควบคุมอย่างเข้มงวดโดยหน่วยงานระดับโลก ระดับรัฐ และระดับรัฐบาลกลาง เช่นองค์การอนามัยโลก (WHO) หรือสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) การบำบัดน้ำต้องเกิดขึ้นก่อนที่ผลิตภัณฑ์จะถึงมือผู้บริโภค และหลังจากนั้น (เมื่อมีการปล่อยน้ำทิ้งอีกครั้ง) การทำน้ำให้บริสุทธิ์มักเกิดขึ้นใกล้กับจุดส่งมอบสุดท้ายเพื่อลดต้นทุนการสูบน้ำและโอกาสที่น้ำจะปนเปื้อนหลังจากบำบัดแล้ว

โดยทั่วไปแล้ว โรงงานบำบัดน้ำผิวดินแบบดั้งเดิมประกอบด้วยสามขั้นตอน ได้แก่ การทำให้ใส การกรอง และการฆ่าเชื้อ การทำให้ใสหมายถึงการแยกอนุภาค (สิ่งสกปรก สารอินทรีย์ ฯลฯ) ออกจากกระแสน้ำ การเติมสารเคมี (เช่น สารส้ม เฟอร์ริกคลอไรด์) จะทำให้ประจุของอนุภาคไม่เสถียรและเตรียมพร้อมสำหรับการทำให้ใส โดยการตกตะกอนหรือลอยออกจากกระแสน้ำ ตัวกรองทราย แอนทราไซต์ หรือถ่านกัมมันต์จะช่วยปรับปรุงกระแสน้ำ โดยกำจัดอนุภาคขนาดเล็กออกไป แม้ว่าจะมีวิธีการฆ่าเชื้ออื่นๆ แต่วิธีที่นิยมใช้คือการเติมคลอรีน คลอรีนมีประสิทธิภาพในการฆ่าแบคทีเรียและไวรัสส่วนใหญ่ และคงระดับคลอรีนตกค้างเพื่อปกป้องแหล่งน้ำผ่านเครือข่ายการจ่ายน้ำ

ผลิตภัณฑ์ที่ส่งไปยังจุดบริโภคจะเรียกว่าน้ำดื่มได้หากเป็นไปตาม มาตรฐาน คุณภาพน้ำที่กำหนดสำหรับการบริโภคของมนุษย์

น้ำในระบบจ่ายน้ำจะถูกรักษาไว้ที่แรงดันบวก เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำจะไปถึงทุกส่วนของระบบ มีปริมาณน้ำไหลเพียงพอในทุกจุดจ่ายน้ำ และเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเสียจากใต้ดินเข้าสู่ระบบ โดยทั่วไปแล้ว แรงดันน้ำจะถูกเพิ่มโดยการสูบน้ำเข้าไปในถังเก็บน้ำที่สร้างขึ้น ณ จุดที่สูงที่สุดในระบบ ระบบหนึ่งอาจมีถังเก็บน้ำบริการหลาย แห่ง

ในระบบประปาขนาดเล็กในครัวเรือน น้ำอาจถูกอัดแรงดันโดยใช้ถังแรงดันหรือแม้แต่ถังเก็บน้ำใต้ดิน (อย่างไรก็ตาม ถังเก็บน้ำใต้ดินจำเป็นต้องมีการอัดแรงดันเพิ่มเติม) วิธีนี้ช่วยลดความจำเป็นในการใช้หอเก็บน้ำหรือแหล่งสำรองน้ำสูงอื่นๆ เพื่อเพิ่มแรงดันน้ำ

ระบบเหล่านี้มักเป็นกรรมสิทธิ์และได้รับการบำรุงรักษาโดยรัฐบาลท้องถิ่น เช่น เทศบาลหรือหน่วยงานสาธารณะอื่นๆ แต่บางครั้งก็ดำเนินการโดยองค์กรธุรกิจเอกชน (ดูการแปรรูปน้ำ ) เครือข่ายการจ่ายน้ำเป็นส่วนหนึ่งของแผนแม่บทของชุมชน เขต และเทศบาล การวางแผนและการออกแบบต้องอาศัยความเชี่ยวชาญของนักวางผังเมืองและวิศวกรโยธาซึ่งต้องพิจารณาปัจจัยหลายอย่าง เช่น ที่ตั้ง ความต้องการในปัจจุบัน การเติบโตในอนาคต การรั่วไหล แรงดัน ขนาดท่อ การสูญเสียแรงดัน อัตราการไหลของน้ำเพื่อการดับเพลิง ฯลฯ โดยใช้การวิเคราะห์เครือข่ายท่อและเครื่องมืออื่นๆ

ขณะที่น้ำไหลผ่านระบบจ่ายน้ำ คุณภาพน้ำอาจเสื่อมโทรมลงได้จากปฏิกิริยาเคมีและกระบวนการทางชีวภาพ การกัดกร่อนของวัสดุท่อโลหะในระบบจ่ายน้ำอาจทำให้โลหะถูกปล่อยออกมาในน้ำ ซึ่งส่งผลเสียต่อความสวยงามและสุขภาพ การปล่อยธาตุเหล็กจากท่อเหล็กที่ไม่มีการบุภายในอาจทำให้ลูกค้ารายงานว่าน้ำที่ก๊อกน้ำมีสีแดง การปล่อยทองแดงจากท่อทองแดงอาจทำให้ลูกค้ารายงานว่าน้ำมีสีฟ้าและ/หรือมีรสชาติโลหะ การปล่อยตะกั่วอาจเกิดขึ้นจากตะกั่วบัดกรีที่ใช้เชื่อมต่อท่อทองแดงเข้าด้วยกันหรือจากอุปกรณ์ทองเหลือง ระดับทองแดงและตะกั่วที่ก๊อกน้ำของผู้บริโภคได้รับการควบคุมเพื่อปกป้องสุขภาพของผู้บริโภค

โดยทั่วไปแล้ว หน่วยงานด้านสาธารณูปโภคจะปรับองค์ประกอบทางเคมีของน้ำก่อนการจ่ายน้ำเพื่อลดความกัดกร่อน การปรับแต่งที่ง่ายที่สุดคือการควบคุมค่า pHและความเป็นด่าง เพื่อให้ได้น้ำที่มีคุณสมบัติในการป้องกันการกัดกร่อน โดยการสร้างชั้นแคลเซียมคาร์บอเนต นอกจากนี้ยังมักมีการเติม สารยับยั้งการกัดกร่อนเพื่อลดการปล่อยโลหะลงในน้ำ สารยับยั้งการกัดกร่อนที่นิยมเติมลงในน้ำ ได้แก่ฟอสเฟตและซิลิเกต

การรักษาน้ำดื่มให้ปลอดภัยทางชีวภาพเป็นอีกเป้าหมายหนึ่งในระบบจ่ายน้ำ โดยทั่วไปแล้ว จะ มี การเติมสารฆ่าเชื้อ ที่มีคลอรีนเป็นส่วนประกอบ เช่นโซเดียมไฮโปคลอไรต์หรือโมโนคลอรามีน ลงในน้ำขณะที่น้ำออกจากโรงบำบัด อาจมีการติดตั้งสถานีเพิ่มแรงดันภายในระบบจ่ายน้ำเพื่อให้แน่ใจว่าทุกพื้นที่ของระบบจ่ายน้ำมีระดับการฆ่าเชื้อ ที่เพียงพอ และ ต่อเนื่อง

เช่นเดียวกับสายส่งไฟฟ้า ถนน และเครือข่ายวิทยุไมโครเวฟ ระบบน้ำอาจมี โครงสร้างเครือข่าย แบบวงจรปิดหรือ แบบแยก สาขาหรือผสมผสานทั้งสองแบบ เครือข่ายท่อส่งน้ำอาจเป็นรูปวงกลมหรือสี่เหลี่ยม หากส่วนใดส่วนหนึ่งของท่อส่งน้ำหลักชำรุดหรือต้องการซ่อมแซม สามารถแยกส่วนนั้นออกได้โดยไม่รบกวนผู้ใช้ทั้งหมดในเครือข่าย

ระบบส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นโซน^{[ 1 ]}ปัจจัยที่กำหนดขอบเขตหรือขนาดของโซนอาจรวมถึงระบบไฮดรอลิก ระบบ โทรมาตรประวัติ และความหนาแน่นของประชากร บางครั้งระบบได้รับการออกแบบสำหรับพื้นที่เฉพาะ จากนั้นจึงปรับเปลี่ยนเพื่อรองรับการพัฒนา ภูมิประเทศส่งผลต่อระบบไฮดรอลิกและระบบโทรมาตรบางรูปแบบ แม้ว่าแต่ละโซนอาจทำงานเป็นระบบแบบแยกอิสระ แต่โดยปกติแล้วมักมีการจัดเตรียมบางอย่างเพื่อเชื่อมต่อโซนต่างๆ เพื่อจัดการกับความล้มเหลวของอุปกรณ์หรือความล้มเหลวของระบบ

ระบบเครือข่ายจ่ายน้ำมักเป็นสินทรัพย์ส่วนใหญ่ของหน่วยงานด้านการประปา การบันทึกงานบำรุงรักษาอย่างเป็นระบบโดยใช้ระบบการจัดการบำรุงรักษาด้วยคอมพิวเตอร์ (CMMS) เป็นกุญแจสำคัญสู่การดำเนินงานที่ประสบความสำเร็จของหน่วยงานด้านการประปา

เครือข่ายการจัดหาน้ำในเขตเมืองที่ยั่งยืนครอบคลุมกิจกรรมทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการจัดหาน้ำดื่มการพัฒนาอย่างยั่งยืนมีความสำคัญเพิ่มมากขึ้นสำหรับการจัดหาน้ำให้กับเขตเมือง การนำเทคโนโลยีน้ำที่เป็นนวัตกรรมใหม่มาใช้ใน ระบบ จัดหาน้ำจะช่วยปรับปรุงการจัดหาน้ำจากมุมมองที่ยั่งยืน การพัฒนาเทคโนโลยีน้ำที่เป็นนวัตกรรมใหม่ทำให้ระบบจัดหาน้ำมีความยืดหยุ่นมากขึ้น สร้างวิธีการพื้นฐานและมีประสิทธิภาพในการสร้างความยั่งยืนโดยอาศัยแนวทางตัวเลือกที่แท้จริง แบบบูรณาการ ^{[ 2 ]}

น้ำเป็นทรัพยากรธรรมชาติ ที่จำเป็น ต่อการดำรงอยู่ของมนุษย์ มีความจำเป็นในทุกกระบวนการทางอุตสาหกรรมและธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ใช้ในการกลั่นน้ำมันการสกัดของเหลวในกระบวนการทางโลหะวิทยา การระบายความร้อน การขัดถูในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า และการดำเนินงานหลายอย่างในโรงงาน แปรรูปอาหาร

จำเป็นต้องนำแนวทางใหม่มาใช้ในการออกแบบเครือข่ายระบบประปาในเขตเมืองเนื่องจากคาดว่าจะเกิดปัญหาการขาดแคลนน้ำ ในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า และกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมเกี่ยวกับการใช้น้ำและการกำจัด น้ำเสียก็เข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ

เพื่อให้เกิดระบบเครือข่ายน้ำประปาที่ยั่งยืน จำเป็นต้องพัฒนาแหล่งน้ำใหม่และลดมลภาวะทางสิ่งแวดล้อม

ราคาน้ำกำลังสูงขึ้น ดังนั้นจึงต้องลดการใช้น้ำอย่างสิ้นเปลืองและต้องมีมาตรการป้องกันการรั่วไหลของท่อส่งน้ำ การปิดระบบจ่ายน้ำเพื่อซ่อมแซมรอยรั่วเป็นสิ่งที่ผู้บริโภคยอมรับได้น้อยลงเรื่อยๆ ระบบจ่ายน้ำที่ยั่งยืนต้องตรวจสอบอัตราการใช้น้ำจืดและอัตราการเกิดน้ำเสียอย่างสม่ำเสมอ

ระบบประปาในเขตเมืองหลายแห่งในประเทศกำลังพัฒนากำลังเผชิญกับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของประชากรการขาดแคลนน้ำและมลภาวะทางสิ่งแวดล้อม

ในปี ค.ศ. 1900 มีเพียง 13% ของประชากรโลกที่อาศัยอยู่ในเมือง แต่ในปี ค.ศ. 2005 ประชากรโลก 49% อาศัยอยู่ในเขตเมือง และคาดการณ์ว่าในปี ค.ศ. 2030 สถิตินี้จะเพิ่มขึ้นเป็น 60% ^{[ 3 ]}ความพยายามของรัฐบาลในการขยายระบบประปามีค่าใช้จ่ายสูงและมักไม่เพียงพอ การสร้างชุมชนแออัดผิดกฎหมายทำให้ยากต่อการสำรวจและเชื่อมต่อระบบประปา ส่งผลให้การจัดการน้ำไม่เพียงพอ^{[ 4 ]}ในปี ค.ศ. 2002 มีผู้คน 158 ล้านคนที่ขาดแคลนน้ำประปา [ ^{5 ] จำนวน}ผู้คนที่อาศัยอยู่ในสลัมในสภาพสุขอนามัยที่ไม่เหมาะสมก็เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ และทำให้พวกเขามีความเสี่ยงต่อการเกิดโรคภัยไข้เจ็บ

น้ำดื่มสะอาด ไม่ได้กระจายอย่างทั่วถึงในโลก องค์การอนามัยโลกระบุว่ามีผู้เสียชีวิต 1.8 ล้านคนต่อปีเนื่องจากน้ำประปาที่ไม่ปลอดภัย^{[ 6 ]} หลายคนไม่สามารถเข้าถึงน้ำดื่มสะอาดได้เลย หรือไม่สามารถเข้าถึงน้ำดื่มสะอาดที่มีคุณภาพและปริมาณเพียงพอ แม้ว่าจะมีน้ำอยู่มากมาย ก็ตามคนยากจนในประเทศกำลังพัฒนาอาจอยู่ใกล้แม่น้ำสายหลัก หรืออยู่ในพื้นที่ที่มีปริมาณน้ำฝนสูง แต่ก็ยังไม่สามารถเข้าถึงน้ำดื่มสะอาดได้เลย นอกจากนี้ยังมีผู้คนที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ที่การขาดแคลนน้ำทำให้มีผู้เสียชีวิตหลายล้านคนทุกปี

ในพื้นที่ที่ระบบประปาเข้าไม่ถึงชุมชนแอแออัด ผู้คนจะใช้ปั๊มน้ำมือเพื่อสูบน้ำจากบ่อน้ำ บึงแม่น้ำคลองหนองน้ำและแหล่งน้ำอื่นๆ แต่ส่วนใหญ่แล้วคุณภาพน้ำไม่เหมาะสำหรับการบริโภค สาเหตุหลักของการขาดแคลนน้ำคือความต้องการที่เพิ่มขึ้น มีการนำน้ำจากพื้นที่ห่างไกลมาใช้เพื่อตอบสนองความต้องการของพื้นที่ในเมือง อีกสาเหตุหนึ่งของการขาดแคลนน้ำคือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศรูป แบบ ปริมาณน้ำฝนเปลี่ยนแปลงไป แม่น้ำมีปริมาณน้ำลดลงทะเลสาบแห้งเหือด และแหล่งน้ำใต้ดินกำลังถูกใช้จนหมด

ในประเทศกำลังพัฒนา รัฐบาลหลายแห่งทุจริตและยากจน และตอบสนองต่อปัญหาเหล่านี้ด้วยนโยบายที่เปลี่ยนแปลงบ่อยและข้อตกลงที่ไม่ชัดเจน^{[ 7 ]}ความต้องการน้ำเกินกว่าปริมาณน้ำที่มีอยู่ และน้ำประปาสำหรับครัวเรือนและอุตสาหกรรมได้รับการจัดลำดับความสำคัญเหนือการใช้งานอื่นๆ ซึ่งนำไปสู่ ภาวะ ขาดแคลนน้ำ^{[ 8 ]}น้ำดื่มมีราคาในตลาด น้ำมักกลายเป็นธุรกิจของบริษัทเอกชน ซึ่งทำกำไรโดยการตั้งราคาน้ำที่สูงขึ้น ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อผู้มีรายได้น้อยเป้าหมายการพัฒนาแห่งสหัสวรรษเสนอการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็น

เป้าหมายที่ 6 ของ เป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนของสหประชาชาติคือ "สร้างความมั่นใจว่าทุกคนสามารถเข้าถึงและจัดการน้ำและสุขอนามัยได้อย่างยั่งยืน" ^{[ 9 ]}นี่เป็นการยอมรับสิทธิมนุษยชนในการเข้าถึงน้ำและสุขอนามัย ซึ่งได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการในการประชุมสมัชชาใหญ่แห่งสหประชาชาติในปี 2010 ว่า "น้ำดื่มสะอาดและสุขอนามัยเป็นสิ่งจำเป็นต่อการยอมรับสิทธิมนุษยชนทั้งหมด" ^{[ 10 ]}การจัดหาน้ำอย่างยั่งยืนรวมถึงการสร้างความมั่นใจในเรื่องความพร้อมใช้งาน การเข้าถึง ราคาที่เหมาะสม และคุณภาพของน้ำสำหรับทุกคน

ในประเทศเศรษฐกิจที่พัฒนาแล้ว ปัญหาหลักคือการเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่ายการจัดหาที่มีอยู่ ประเทศเหล่านี้มักมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้พวกเขาสามารถสร้างโครงสร้างพื้นฐานเพื่อจัดหาน้ำให้แก่ประชาชนได้สหภาพยุโรปได้พัฒนากฎเกณฑ์และนโยบายชุดหนึ่งเพื่อรับมือกับปัญหาที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในอนาคต

มีเอกสารระหว่างประเทศจำนวนมากที่มีแนวคิดที่น่าสนใจแต่ไม่เฉพาะเจาะจงมากนัก ดังนั้นจึงไม่ได้นำไปปฏิบัติ^{[ 11 ]}องค์การสหประชาชาติได้ออกคำแนะนำต่างๆเช่นแถลงการณ์ดับลินว่าด้วยน้ำและการพัฒนาอย่างยั่งยืน

ผลผลิตของระบบสามารถวัดได้ทั้งจากมูลค่าหรือผลประโยชน์สุทธิ สำหรับระบบประปา มูลค่าที่แท้จริงหรือผลประโยชน์สุทธิคือบริการประปาที่เชื่อถือได้ มีปริมาณเพียงพอ และมีคุณภาพดี ตัวอย่างเช่น หากจำเป็นต้องขยายระบบประปาที่มีอยู่ของเมืองเพื่อจ่ายน้ำให้กับเทศบาล ใหม่ การออกแบบระบบสาขาใหม่จะต้องคำนึงถึงความต้องการใหม่ควบคู่ไปกับการรักษาระดับการจ่ายน้ำให้กับระบบเดิมด้วย

การออกแบบระบบนั้นอยู่ภายใต้เกณฑ์หลายประการ หนึ่งในนั้นคือต้นทุน หากผลประโยชน์คงที่การออกแบบที่มีต้นทุนต่ำที่สุดจะ ส่งผลให้ได้ผลประโยชน์สูงสุด อย่างไรก็ตาม วิธีการที่มีต้นทุนต่ำที่สุดมักจะส่งผลให้ได้ ความจุขั้นต่ำสำหรับเครือข่ายจ่ายน้ำ แบบจำลองต้นทุนต่ำสุดมักจะค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่มีต้นทุนต่ำที่สุด (ในแง่ของขนาดท่อ) ในขณะที่ต้องเป็นไปตามข้อจำกัดทางไฮดรอลิก เช่น แรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ อัตรา การไหลสูงสุดในท่อและความเร็วการไหลในท่อ ต้นทุนเป็นฟังก์ชันของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ ดังนั้น ปัญหา การเพิ่มประสิทธิภาพ จึง ประกอบด้วยการค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่มีต้นทุนต่ำที่สุดโดยการเพิ่มประสิทธิภาพขนาดท่อเพื่อให้ได้ความจุขั้นต่ำที่ยอมรับได้

อย่างไรก็ตาม ตามที่ผู้เขียนบทความเรื่อง “วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบและการฟื้นฟูระบบจ่ายน้ำ” กล่าวไว้ว่า “ความจุขั้นต่ำไม่ใช่ทางออกที่พึงประสงค์สำหรับเครือข่ายจ่ายน้ำที่ยั่งยืนในระยะยาว เนื่องจากความไม่แน่นอนของความต้องการในอนาคต” ^{[ 12 ]}เป็นที่พึงปรารถนาที่จะจัดหาความจุท่อเพิ่มเติมเพื่อรับมือกับการเติบโตของความต้องการที่ไม่คาดคิดและการขาดแคลนน้ำ ปัญหาจะเปลี่ยนจากปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพแบบวัตถุประสงค์เดียว (การลดต้นทุน) ไปเป็นปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพแบบหลายวัตถุประสงค์ (การลดต้นทุนและการเพิ่มความจุการไหล)

ในการแก้ปัญหาการหาค่าเหมาะสมที่สุดแบบหลายเป้าหมาย จำเป็นต้องแปลงปัญหาให้เป็นปัญหาการหาค่าเหมาะสมที่สุดแบบเป้าหมายเดียว โดยใช้การปรับเปลี่ยน เช่น ผลรวมถ่วงน้ำหนักของเป้าหมายหรือวิธีการจำกัดแบบ ε วิธีการผลรวมถ่วงน้ำหนักจะกำหนดน้ำหนักให้กับเป้าหมายต่างๆ แล้วนำน้ำหนักทั้งหมดมารวมกันเป็นฟังก์ชันเป้าหมายเดียวที่สามารถแก้ไขได้โดยการหาค่าเหมาะสมที่สุดแบบปัจจัยเดียว วิธีนี้ไม่เป็นที่น่าพอใจอย่างสมบูรณ์ เนื่องจากไม่สามารถเลือกน้ำหนักได้อย่างถูกต้อง ดังนั้นวิธีนี้จึงไม่สามารถหาคำตอบที่ดีที่สุดสำหรับเป้าหมายเดิมทั้งหมดได้

แนวทางที่สอง (วิธีข้อจำกัด) เลือกฟังก์ชันเป้าหมายหนึ่งฟังก์ชันเป็นเป้าหมายหลัก และฟังก์ชันเป้าหมายอื่นๆ จะถูกพิจารณาเป็นข้อจำกัดที่มีค่าจำกัด อย่างไรก็ตาม คำตอบที่เหมาะสมที่สุดจะขึ้นอยู่กับขีดจำกัดของข้อจำกัดที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

ปัญหาการหาค่าเหมาะสมที่สุดที่มีหลายเป้าหมายเกี่ยวข้องกับการคำนวณความสมดุลระหว่างต้นทุนและผลประโยชน์ ซึ่งจะส่งผลให้ได้ชุดของคำตอบที่สามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์ความไวและทดสอบในสถานการณ์ต่างๆ ได้ แต่ไม่มีคำตอบที่ดีที่สุดเพียงคำตอบเดียวที่จะตอบสนองความเหมาะสมที่สุดโดยรวมของทั้งสองเป้าหมาย เนื่องจากทั้งสองเป้าหมายมีความขัดแย้งกันอยู่บ้าง จึงไม่สามารถปรับปรุงเป้าหมายหนึ่งโดยไม่เสียสละอีกเป้าหมายหนึ่งได้ ในบางกรณีจึงจำเป็นต้องใช้วิธีการอื่น (เช่นการวิเคราะห์พาเรโต ) และเลือกการผสมผสานที่ดีที่สุด

เมื่อกลับมาพิจารณาฟังก์ชันเป้าหมายต้นทุน จะต้องไม่ละเมิดข้อจำกัดการดำเนินงานใดๆ โดยทั่วไปต้นทุนนี้จะถูกครอบงำด้วยต้นทุนพลังงานสำหรับการสูบน้ำ “ข้อจำกัดในการดำเนินงานประกอบด้วยมาตรฐานการบริการลูกค้าเช่น แรงดันส่งมอบขั้นต่ำ นอกเหนือจากข้อจำกัดทางกายภาพ เช่น ระดับน้ำสูงสุดและต่ำสุดในถังเก็บน้ำเพื่อป้องกันการล้นและการหมดตามลำดับ” ^{[ 13 ]}

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบจ่ายน้ำให้สูงสุด พร้อมทั้งลดต้นทุนด้านพลังงานให้เหลือน้อยที่สุด จำเป็นต้องคาดการณ์ผลกระทบของการตั้งค่าปั๊มและวาล์วที่แตกต่างกันต่อการทำงานของระบบ

นอกเหนือจากการเขียนโปรแกรมเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นแล้ว ยังมีวิธีการและแนวทางอื่นๆ ในการออกแบบ จัดการ และดำเนินงานเครือข่ายจ่ายน้ำเพื่อให้เกิดความยั่งยืน เช่น การนำเทคโนโลยีที่เหมาะสมมาใช้ควบคู่กับกลยุทธ์การดำเนินงานและการบำรุงรักษาที่มีประสิทธิภาพ กลยุทธ์เหล่านี้ต้องรวมถึงแบบจำลองการจัดการที่มีประสิทธิภาพ การสนับสนุนทางเทคนิคแก่ครัวเรือนและภาคอุตสาหกรรม กลไกทางการเงินที่ยั่งยืน และการพัฒนาห่วงโซ่อุปทาน ที่เชื่อถือได้ มาตรการทั้งหมดนี้ต้องรับประกันสิ่งต่อไปนี้: อายุการใช้งานของระบบ; รอบการบำรุงรักษา; ความต่อเนื่องของการทำงาน; เวลาหยุดทำงานเพื่อซ่อมแซม; ปริมาณน้ำที่ได้ และคุณภาพน้ำ

ในระบบที่ไม่ยั่งยืน จะมีการบำรุงรักษาระบบประปาไม่เพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งท่อส่งน้ำหลักในเขตเมือง ระบบจะเสื่อมโทรมลงและจำเป็นต้องได้รับการซ่อมแซมหรือปรับปรุงใหม่

ทั้ง ครัวเรือนและ โรง บำบัดน้ำเสียสามารถช่วยให้ระบบจ่ายน้ำมีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้นได้ การแยกน้ำฝนและน้ำเสียอย่างเป็นระบบจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อม ได้อย่างมาก เทคโนโลยีเมมเบรนสามารถนำมาใช้ในการรีไซเคิลน้ำเสียได้

รัฐบาลท้องถิ่นสามารถพัฒนาระบบ “การนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ของเทศบาล” ซึ่งเป็นแนวทางปัจจุบันในการจัดการน้ำฝน โดยใช้ แผนการ นำน้ำกลับมาใช้ใหม่สำหรับน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วในระดับเทศบาล เพื่อจัดหาน้ำที่ไม่ใช่น้ำดื่มสำหรับอุตสาหกรรม ครัวเรือน และการใช้งานของเทศบาล เทคโนโลยีนี้ประกอบด้วยการแยก ส่วนของ ปัสสาวะออกจากน้ำเสียจากสุขภัณฑ์ และรวบรวมเพื่อนำสารอาหาร กลับมาใช้ ใหม่^{[ 14 ]} ส่วน ของอุจจาระและน้ำเสียจากครัวเรือนจะถูกรวบรวมพร้อมกับของเสียอินทรีย์จากครัวเรือนโดยใช้ระบบท่อระบายน้ำแบบแรงโน้มถ่วง ซึ่งมีการชะล้างอย่างต่อเนื่องด้วยน้ำที่ไม่ใช่น้ำดื่ม น้ำจะได้รับการบำบัดแบบไม่ใช้ออกซิเจนและก๊าซชีวภาพจะถูกนำไปใช้ในการ ผลิตพลังงาน

วิธีหนึ่งที่มีประสิทธิภาพในการจัดการน้ำอย่างยั่งยืนคือการเปลี่ยนจุดเน้นไปที่โครงการน้ำแบบกระจายศูนย์ เช่น การแพร่กระจายระบบชลประทานแบบหยดในอินเดีย^{[ 15 ]}โครงการนี้ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่โดยอาศัยการตัดสินใจในการนำเทคโนโลยีมาใช้ของแต่ละบุคคล ซึ่งนำเสนอโซลูชันที่ปรับขนาดได้ซึ่งสามารถบรรเทาปัญหาการขาดแคลนน้ำและเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรได้

อีกวิธีหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ได้คือการส่งเสริมการมีส่วนร่วมของชุมชนและการต่อต้านโครงการโครงสร้างพื้นฐานด้านน้ำที่ไม่ยั่งยืน การเคลื่อนไหวระดับรากหญ้า ดังที่เห็นได้จากการประท้วงต่อต้านเขื่อนในหลายประเทศ มีบทบาทสำคัญในการท้าทายเรื่องเล่าการพัฒนาที่ครอบงำและสนับสนุนแนวทางการจัดการน้ำที่เป็นธรรมทางสังคมและนิเวศวิทยามากขึ้น^{[ 15 ]}

เทศบาลและรูปแบบอื่นๆ ของรัฐบาลท้องถิ่นควรลงทุนในเทคโนโลยีนวัตกรรม เช่น เทคโนโลยีเมมเบรนสำหรับการรีไซเคิลน้ำเสีย และพัฒนากรอบนโยบายที่ส่งเสริมแนวปฏิบัติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ระบบการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ของเทศบาล ดังที่แสดงให้เห็นในการดำเนินการ แสดงให้เห็นถึงแนวทางที่น่าสนใจสำหรับการบูรณาการการบำบัดน้ำเสียและการกู้คืนทรัพยากรเข้ากับเครือข่ายน้ำในเมือง^{[ 15 ]}

ระบบการจัดหาน้ำอย่างยั่งยืนเป็นระบบแบบบูรณาการ ซึ่งรวมถึงการรับน้ำ การใช้น้ำ การระบายและการบำบัดน้ำเสีย และการปกป้องสิ่งแวดล้อมทาง น้ำ จำเป็นต้องลด การใช้ น้ำจืดและน้ำบาดาลในทุกภาคส่วนของการบริโภค การพัฒนาระบบการจัดหาน้ำอย่างยั่งยืนเป็นแนวโน้มที่กำลังเติบโต เนื่องจากเป็นประโยชน์ต่อผลประโยชน์ในระยะยาวของประชาชน^{[ 16 ]}มีหลายวิธีในการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่และรีไซเคิล เพื่อให้บรรลุความยั่งยืนในระยะยาว เช่น:

• การนำน้ำเสียจากกิจกรรมในชีวิตประจำวันกลับมาใช้ใหม่และการบำบัด: น้ำเสียจากกิจกรรม ในชีวิตประจำวัน ได้แก่ น้ำที่มาจากอ่างอาบน้ำฝักบัวอ่างล้างหน้าและอ่างล้างมือหากนำน้ำนี้ไปบำบัด ก็สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งน้ำสำหรับกิจกรรมอื่นๆ นอกเหนือจากการดื่มได้ ขึ้นอยู่กับประเภทของน้ำเสียและระดับการบำบัด สามารถนำกลับมาใช้ใหม่สำหรับการชลประทานและการชักโครกได้ จากการศึกษาผลกระทบของ การนำ น้ำเสีย จากกิจกรรมในชีวิตประจำวันกลับมาใช้ใหม่ ต่อสุขภาพของประชาชน ซึ่งดำเนินการโดยศูนย์สุขภาพนิวเซาท์เวลส์ในออสเตรเลียในปี 2000 พบว่า น้ำเสียจากกิจกรรมในชีวิตประจำวันมีไนโตรเจนและจุลินทรีย์ก่อโรคในอุจจาระน้อยกว่า น้ำ เสียจากท่อระบายน้ำและสารอินทรีย์ในน้ำเสียจะย่อยสลายได้เร็วกว่า
• ระบบบำบัดน้ำเสียเชิงนิเวศใช้พลังงานน้อย มีการประยุกต์ใช้มากมายในการนำน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วกลับมาใช้ใหม่ เช่น บ่อ บำบัดด้วยพืช ระบบบำบัดด้วยดิน และตัวกรองพืช กระบวนการนี้เหมาะสำหรับการนำน้ำเสียที่ผ่านการ บำบัดแล้วกลับมาใช้ใหม่ เนื่องจากบำรุงรักษาง่าย และมีอัตราการกำจัดสารอินทรีย์แอมโมเนียไนโตรเจน และฟอสฟอรัส สูงกว่า

แนวทางอื่นๆ ที่เป็นไปได้ในการกำหนดขอบเขตของแบบจำลองสำหรับการจัดหาน้ำ ซึ่งสามารถนำไปใช้ได้กับพื้นที่เมืองใดๆ ก็ตาม ได้แก่:

• ระบบระบายน้ำที่ยั่งยืน
• การสกัดบ่อบาดาล
• การไหลของน้ำใต้ดินระหว่างกลุ่ม
• การสกัดน้ำจากคลองและแม่น้ำ
• การกักเก็บน้ำใต้ดิน
• การใช้น้ำภายในอาคารที่เป็นมิตรต่อผู้ใช้มากขึ้น

แถลงการณ์ดับลินว่าด้วยน้ำและการพัฒนาอย่างยั่งยืนเป็นตัวอย่างที่ดีของแนวโน้มใหม่ในการแก้ไขปัญหาการจัดหาน้ำ แถลงการณ์นี้ซึ่งเสนอโดยประเทศเศรษฐกิจที่พัฒนาแล้ว ได้กำหนดหลักการบางประการที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดหาน้ำในเขตเมือง หลักการเหล่านั้นได้แก่:

1. น้ำจืดเป็นทรัพยากรที่มีจำกัดและเปราะบาง ซึ่งจำเป็นต่อการดำรงชีวิต การพัฒนา และสิ่งแวดล้อม
2. การพัฒนาและการจัดการน้ำควรอยู่บนพื้นฐานของแนวทางแบบมีส่วนร่วม โดย melibatkan ผู้ใช้น้ำ นักวางแผน และผู้กำหนดนโยบายในทุกระดับ
3. ผู้หญิงมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการจัดหา การจัดการ และการอนุรักษ์น้ำ โครงสร้างเชิงสถาบันควรสะท้อนบทบาทของผู้หญิงในการจัดหาและการอนุรักษ์น้ำ
4. น้ำมีมูลค่าทางเศรษฐกิจในการใช้งานทุกรูปแบบและควรได้รับการยอมรับว่าเป็นสินค้าทางเศรษฐกิจ^{[ 17 ]}

จากข้อความเหล่านี้ซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 1992 ได้มีการสร้างนโยบายหลายประการเพื่อให้ความสำคัญกับน้ำและผลักดัน การจัดการ ระบบน้ำ ในเขตเมือง ไปสู่การพัฒนาอย่างยั่งยืนกรอบนโยบายว่าด้วยน้ำ (Water Framework Directive)ของคณะกรรมาธิการยุโรปเป็นตัวอย่างที่ดีของสิ่งที่ถูกสร้างขึ้นจากนโยบายเดิมเหล่านั้น

มีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีระบบจัดหาน้ำที่ยั่งยืนมากขึ้น เพื่อให้บรรลุความยั่งยืน จำเป็นต้องจัดการกับหลายปัจจัยพร้อมกัน ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ต้นทุนพลังงานที่เพิ่มสูงขึ้น และจำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้น ปัจจัยเหล่านี้ล้วนก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงและสร้างแรงกดดันต่อการจัดการทรัพยากรน้ำที่มีอยู่^{[ 18 ]}

อุปสรรคสำคัญในการเปลี่ยนแปลงระบบประปาแบบดั้งเดิมคือระยะเวลาที่ต้องใช้ในการดำเนินการเปลี่ยนแปลง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเปลี่ยนแปลงจะต้องดำเนินการโดย หน่วยงาน นิติบัญญัติ ของเทศบาล ซึ่งมักต้องการวิธีแก้ปัญหาในระยะสั้นเช่นกัน อุปสรรคอีกประการหนึ่งในการบรรลุความยั่งยืนในระบบประปาคือประสบการณ์ภาคปฏิบัติที่ไม่เพียงพอเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่จำเป็น และความรู้ความเข้าใจที่ขาดหายไปเกี่ยวกับการจัดองค์กรและกระบวนการเปลี่ยนผ่าน

โครงสร้างพื้นฐานด้านน้ำในเขตเมืองเผชิญกับความท้าทายหลายประการที่บั่นทอนความยั่งยืนและความยืดหยุ่น ประเด็นสำคัญประการหนึ่งที่เน้นย้ำในการวิจัยล่าสุดคือความเปราะบางของเครือข่ายน้ำต่อความแปรปรวนของสภาพภูมิอากาศและเหตุการณ์สภาพอากาศรุนแรง ปริมาณน้ำฝนตามฤดูกาลที่น้อย ดังที่สังเกตได้ในกรณีของโครงสร้างพื้นฐานประตูน้ำและเขื่อนของคลองปานามา แสดงให้เห็นว่าการจัดหาน้ำที่ไม่เพียงพอสามารถสร้างความตึงเครียดให้กับโครงสร้างพื้นฐานที่ใช้น้ำมาก ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความถูกต้องทางวิศวกรรมและความน่าเชื่อถือของระบบน้ำ^{[ 19 ]}

ความท้าทายสำคัญอีกประการหนึ่งคือการพัฒนาที่ไม่เท่าเทียมกันที่เกี่ยวข้องกับโครงการโครงสร้างพื้นฐานด้านน้ำขนาดใหญ่ เช่น เขื่อนและคลอง โครงการเหล่านี้ แม้จะมีจุดมุ่งหมายเพื่อส่งเสริมการเติบโตทางเศรษฐกิจ แต่ในความเป็นจริงแล้วมักจะสร้างความไม่เท่าเทียมกันทางสังคมและเศรษฐกิจขึ้นมาใหม่โดยการขับไล่ชุมชนในชนบทและทำให้ประชากรพื้นเมืองถูกกีดกัน^{[ 19 ]}ปรากฏการณ์ "การสะสมโดยการยึดครอง" นี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการใช้แนวทางที่เท่าเทียมและครอบคลุมมากขึ้นในการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านน้ำ^{[ 19 ]}

แนวทางที่เป็นไปได้ในการปรับปรุงสถานการณ์นี้ ได้แก่ การจำลองเครือข่าย การดำเนินโครงการนำร่องและการเรียนรู้จากต้นทุนที่เกี่ยวข้องและผลประโยชน์ที่ได้รับ

• วิศวกรรมโยธา
• การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบท่อส่ง
• ระบบน้ำประปาภายในบ้าน
• วิธีฮาร์ดี้ครอส
• การเพิ่มประสิทธิภาพทางอุทกวิทยา
• อุทกวิทยา
• โครงสร้างพื้นฐาน
• ประปา
• แม่น้ำ
• น้ำประปา
• น้ำ
  • ท่อน้ำ
  • มิเตอร์น้ำ
  • บ่อน้ำ
    • การอ่านมิเตอร์อัตโนมัติ
  • อุปกรณ์ป้องกันการไหลย้อนกลับ
  • หัวจ่ายน้ำดับเพลิง
  • ตะแกรงกรอง
  • วาล์ว
  • หอน้ำ
  • คุณภาพน้ำ
  • ทรัพยากรน้ำ
  • ระบบประปา

• DCMMS: แอปพลิเคชัน GIS บนเว็บสำหรับบันทึกกิจกรรมการบำรุงรักษาระบบประปาและบำบัดน้ำเสีย
• ชุดเครื่องมือไฮดรอลิกแบบโอเพนซอร์สสำหรับระบบจ่ายน้ำ
• แผนผังระบบจ่ายน้ำ(เก็บถาวรเมื่อ 2009-03-04 ที่Wayback Machine)