更新水基础设施系统的经济理由

水基础设施是现代经济的循环体系。 管道、处理厂、水泵和储存设施提供了所有生命和商业所依赖的单一资源。 尽管这一基本作用,维持和扩大这些系统的经济受到的关注远远低于道路、桥梁或宽带投资。 所花费和需要的资金之间的差距已发展成十亿美元的差距,对家庭、企业和政府预算造成连带后果。 理解水基础设施投资背后的经济力量以及不采取行动的代价对于决策者、公用事业管理人员和私营部门伙伴来说至关重要。

水基础设施资产通常设计寿命很长,管线和处理厂只有50-100年。 然而,美国和其他发达国家的许多系统是在20世纪中叶战后扩张期间建造的,现在已远远超过预定寿命。 美国土木工程师学会 定期评分美国基础设施,饮用水和废水系统却不断得到接近破损的分数。 要使这些系统达到标准价值数千亿美元的投资将无法达到标准。 如果不采取果断行动,经济损失将随着服务中断、水质故障和紧急修理而上升,从而迫使社区付出远不止主动更新的代价。

水部门支出的经济倍增效应

水基础设施投资不仅仅是一种开支,而是具有可衡量倍增效应的经济刺激。 每一笔钱都用于水系统的建设、修复或扩大,通过更广泛的经济波及。美国环境保护局的一项研究 估计,每10亿美元投资水基础设施,就可创造15 000至22 000个直接和间接工作。这些工作涉及工程公司、建筑人员、设备制造商和材料供应商。 与一些短期刺激项目不同,水基础设施工程往往持续多年,为当地社区提供了稳定的就业。

除了直接就业之外,改善供水系统还有利于各部门的经济活动。 制造商需要可靠的供水来进行加工、冷却和清洁。 农业依赖于将水损失降至最低的灌溉系统。 招待和旅游业也依赖餐饮、旅馆和娱乐设施清洁用水。 当供水系统失灵时 — — 如2014年弗林特水危机或加利福尼亚州干旱造成的短缺所见 — — 商业中断会迅速升级。 一次水主断裂可以关闭工厂,降低财产价值,增加保险费用。 相反,积极主动的投资通过降低这种中断的频率和严重程度来增强经济复原力。

经济回归的公共卫生储蓄

水基础设施的经济效益直接延伸到公共卫生. 安全饮水可以预防诸如隐秘性疾病、军团病和甲型肝炎等疾病. 治疗水传播疾病的费用——急诊室、医院住院、损失的工作日——相当大. 根据疾病控制和预防中心,美国水传播疾病每年大约需要38亿美元的医疗费用,生产力损失,其中许多病例追溯到老化的分发系统,其中腐蚀、破裂或交叉连接使得病原体能够进入饮用水供应,投资更换管道和改善治疗直接降低了这些费用,为整个社会创造了正值的净值。

另一种未得到充分重视的健康和经济联系涉及铅接触。 数百万铅制造的旧服务项目仍然在全国各地使用。铅渗入饮用水,导致儿童认知发育问题和成人心血管问题。铅接触的长期经济拖累 — — 智商下降、终生收入下降和特殊教育成本增加 — — 令人震惊。 CDC [ 框架估计,铅风险控制每花费一美元,就可带来17至221美元的健康效益、认知收益和增加税收。 重置铅接触服务项目既是一项健康需要,也是一项高回报的经济投资。

递延维持费:日益加重的赔偿责任

推迟水基础设施的维护可能在短期内节省资金,但成本很快会增加。 未经清理和铺线的管道发展了输油管和规模,减少了流量,增加了抽水能量。 推迟设备更换的处理厂效率降低,更容易发生故障。 少部分漏水可能变成灾难性的主要断路、淹没街道、破坏道路基础以及需要昂贵的应急人员。 美国水工程协会估计,美国每年水主断路率 已经超过30万,造成数十亿美元的直接损失和水的损失。

“现在支付或支付更多”的经济原则有力地适用于水系统,典型的水主重置成本为每英尺150至300美元,如果考虑到挖掘、绕行泵、道路修复和加班,则断流主干线的紧急修复费用可超过每英尺1 000美元。 更糟糕的是,紧急修复很少解决故障的根本原因 — — 管道在相邻的路段继续退化,导致重复故障。 同样的逻辑也适用于处理厂:被动维护比预定的预防工作昂贵3至5倍。 尽管导致推迟维护的预算压力可以理解,但长期的财政后果对于各种规模的社区来说都是严重的。

负担和可负担性挑战

在许多城市,水基础设施投资的成本直接转移给纳税人。 随着系统时代和监管要求的收紧,水费上涨的速度比通胀快。 美国几个大城市的月平均水费和下水道费已经攀升到100美元以上。 对于低收入家庭来说,这可以消耗无法负担的可支配收入份额。 水利设施面临双重挑战:它们必须创造足够的收入来资助资本项目,但同时也必须确保所有客户的基本承受能力。 在人口不断缩减和大量遗留基础设施的老工业城市中,这种紧张状况尤其严重。 创意利率结构、客户援助方案和州一级的可负担性基金正在出现,成为部分解决方案,但基本的经济方程式仍然很困难。

底特律和巴尔的摩等城市都说明了这一困境。 它们维持着一个规模庞大的世纪管网,为比建造系统时更少的付息人服务。 更换这一基础设施的人均成本极高。 没有外部帮助 — — 从州循环基金、联邦基础设施赠款或私人资本 — — 这些城市有可能进入上升率、关闭率和系统状况下降的螺旋式。 经济学认为,应该采取更审慎的方法,将成本分散到几代人之间,并充分利用多种资金来源。

融资模式:合并公共和私人资本

传统的水基础设施资金严重依赖市政债券、州循环基金和联邦赠款,由环保局管理的清洁水州循环基金和饮用水州循环基金为社区供水项目提供低息贷款,自1980年代以来,这些方案为数千亿美元的改善融资,但需求远远超过了现有资本,许多社区甚至连补贴贷款条件都无力承担。

为了弥补这一差距,各种创新融资机制获得了动力。 公私伙伴关系[P3s]允许私营公司根据长期合同融资、建造和经营供水设施。 私人伙伴承担建筑风险,并经常提高运营效率,而公共实体则保留所有权和确定费率的权力。例如坦帕湾淡化厂和加利福尼亚州里尔托水系统P3. 批评者对利润动机导致更高的费率表示关切,但结构良好的P3公司可以通过利用私人资本和专门知识而无需耗费公共预算来提供大量价值。

绿色债券已经成为一种重要工具。 这些工具为环保项目筹集了资金,如节水、暴雨管理、渗透路面和雨园等绿色基础设施。 许多大型水利公司已经发行了认证绿色债券,市场也迅速发展。 寻求环境、社会和治理(ESG)标准的投资者渴望为水利项目融资,提供有竞争力的利率。 气候债券计划为认证水利基础设施绿色债券提供了标准,提高了投资者的信心。

贷款担保和 国家基础设施银行提供的信贷增强方案 能够减少小而困难的社区借贷成本。 通过国家担保支持地方债券,这些方案降低了投资者要求的风险溢价。 水基础设施融资和创新法方案为大型水利项目提供联邦信贷援助,类似于运输投资投资投资投资投资投资投资投资援助方案。 WIFIA可以支付项目49%的合格成本,并通过杠杆化联邦美元吸引更多的私人资本。 WIFIA资助的项目包括大型纯水圣迭戈先进净化设施和纽瓦克牵头服务线替换方案。

关税设计和收入稳定

除了寻找资本,公用事业必须确保利率的收入流充足和稳定,传统的量产率——客户每加仑支付——在消费不一的干湿期间造成收入不稳定,许多现代公用事业正在调整收费,包括偿还债务和基础设施更新等固定费用,只有可变部分仅供使用,这为债券和规划资本方案提供了可预测的现金流动,此外,还采用了以不透水面积为基础的暴雨水费,为单独的暴雨水基础设施提供资金,这些设施往往与老化的混合下水道中的饮用水和废水系统重叠。

数据、资产管理和技术的作用

改善水基础设施的经济效益不仅在于找到更多的资金——而是更明智地使用现有资金——优先使用最关键和高风险资产的资产管理做法可以延长系统寿命,并推迟大型更换,条件评估技术——如声学漏泄探测、闭路电视检查和先进的管墙传感器——使公用事业能够确定需要修理的具体部分,而不是取代整个分配区。环保局的智能部门方案促进使用数据分析方法来优化资本规划和业务效率。

先进计量基础设施 提供关于水消耗模式的颗粒数据,从而能够实时发现漏水和更好地预测需求。采用AMI的公用事业经常报告非收益水(丢失或下落不明的水)大幅减少。 在许多旧系统中,非收益水超过总产量的30%。 将这一损失率减半可以产生数百万美元的年度收入,再投资于系统升级。水系统的数字化还支持动态定价模式,使水率更能适应供求,提高经济效率。

人工智能和机器学习也正在进入水系。 预测算法可以分析历史断裂数据、管道材料、土壤条件和流线特征,预测故障概率。 然后公用事业可以安排在最易受损的管道上进行主动更换,避免紧急成本,并尽量减少服务中断。 这些工具仍然相对较新,但早期采用者报告其技术投资回报期不到两年。 随着传感器成本的下降和计算功率的提高,水中数字化转换的经济理由更加强大和强大。

案例研究:绿色基础设施作为经济战略

纽约市的绿色基础设施倡议为水投资提供了经济优化的有力范例。 面对控制大雨期间污染水道的污水溢流(CSO)的需要,纽约市本可以建造几条大型地下储水隧道,耗资约60亿美元。 相反,它选择了分散式的方法:绿色屋顶、渗透人行道、雨园和其他捕捉降水的绿色基础设施。 预测成本约为24亿美元,加上包括更凉爽的邻里、改善空气质量和增加财产价值在内的附加效益。 由纽约市环境保护部管理的举措被视为国家模式。 它的成功表明,当计算整个生命周期的所有成本和效益时,纸面上最廉价的解决方案并不总是最经济有效的。

其它城市,包括费城、华盛顿和西雅图,也推出了类似的方案。 绿色基础设施的使用与资产管理方法一致:投资分布式、规模较小的资产而不是大规模、集中式的混凝土结构。 这些项目往往吸引当地建筑工作,需要较少的精力来运作,并增强社区设施。 以避免损害、降低治疗成本和加强可居住性为衡量的经济回报往往超过传统的灰色基础设施替代方案。

可持续水融资的政策要求

为了缩小水基础设施投资缺口,决策者必须在多个方面采取行动。 首先,联邦在水基础设施支出中的份额已经从1970年代的大约30%下降到今天的不到10%,应当以专门和可预测的方式增加。 2021年的《基础设施投资和就业法》 包括了550亿美元用于水基础设施,这是一笔巨大的注资,但长期持续的资金是必需的。 战略成果框架的年度拨款应当增加,并辅之以对面临严重负担挑战的社区的直接赠款。

第二,州和地方政府应该对供水服务实行[ 全额成本定价,虽然政治上困难重重,但反映供水的真正长期成本的定价——包括资本重置、业务和生态系统影响——向消费者和投资者发出了正确的经济信号,对低收入家庭的补贴可以通过一般收入而不是通过扭曲水价来提供资金,水的价格往往过低,导致过度使用和投资不足。

第三,整合零碎的水系统可以实现规模经济,使投资更能负担得起。 在许多国家,数千家小型水电设施只为几百个客户服务。 它们缺乏税收基础、支付费率基础和技术人员来更新其系统。 区域化或批发供水安排可以降低人均成本,提高服务可靠性。 国家机构和监管者应该积极激励这样的整合。

第四,将水基础设施规划与土地利用、运输和能源规划结合起来。 承载水管的沟渠可以容纳宽带电缆和电路,从而降低挖掘成本。 街道重建项目应包括水主替代。 各机构协调的资本规划可以使所花费的每一美元的经济回报倍增。 许多城市正在转向这种一体化方法,但机构仓往往无法实现最佳协调。

结论:投资于水就是投资于经济恢复e]

水基础设施投资的经济效益是明确的:在更新和现代化方面的积极主动支出产生大量和可衡量的回报,这些回报表现为避免灾难成本、公共卫生储蓄、创造就业和持续的经济活力,替代方案——持续投资不足——导致紧急开支上升、水质受损、经济增长受阻和不平等加剧,选择的不是在水上花钱还是储蓄,而是明智地今天的支出或被迫在更晚的时间里花费,对结果的控制却少得多。

长期看好,采取健全的资产管理,利用公共和私人资金组合,整合现代技术的社区,今后几十年将处于最佳位置,水基础设施不仅仅是一个技术或工程挑战,它是一个根本性的经济政策选择,人们日益认识到这一事实,加上历史性的联邦资金和私营部门创新,为改变轨迹提供了机会,行动之窗现在就已经打开了,拖延的代价只会增加,为了公共卫生、经济稳定和环境可持续性,必须进行公平有效的投资。

未来经济将依赖的供水系统建设,各国政府、公用事业和私营部门都有责任。 有了清晰的经济学、周密的政策以及持续的承诺,支撑繁荣的清洁水流可以不间断地持续到后代。