Future water needs in public water supply sector

This article is available in Czech only. For translation or more information on this topic, please contact author.

Souhrn

V předloženém článku jsou shrnuty závěry analýzy možných budoucích potřeb vody v časovém horizontu 2030–2050 pro sektor veřejných vodovodů podle vymezení užívaného ve vodní bilanci. Byly analyzovány čtyři možné scénáře vývoje, které vycházejí ze scénářů projektu Water Scenarios for Europe and for Neighbouring States. V úvodní části článku je podrobně popsán současný stav a existující prognózy dostupné v České republice. Tato podkladová data sloužila k odvození koeficientů využitých pro kvantifikaci potřeb vody v budoucnosti. Rozpětí odvozených koeficientů a dostupné demografické prognózy sloužily k simulacím budoucích potřeb vody. Výsledky simulací ukazují, že podle dvou uvažovaných scénářů dojde k zastavení současného trendu poklesu odběrů vody pro sektor veřejných vodovodů a zachování přibližně obdobné úrovně odběrů jako v uplynulé dekádě. Naopak dva scénáře předpokládají další pokles odběrů pro sektor veřejných vodovodů.

Úvod

Hrozba klimatické změny vyvolala v uplynulých letech intenzivní výzkum v oblasti možných dopadů tohoto fenoménu jak na přírodní zdroje, tak na jednotlivé sektory národního hospodářství. Výsledkem tohoto výzkumu je na jedné straně kvantifikovaná informace o možných dopadech na vodní zdroje a dostupnosti vodních zdrojů [1–6], na druhé straně pak relativně nekonkrétní vyjádření budoucích potřeb vody [např. 6, 7 a další]. Důsledkem tohoto stavu je úkol „stanovení očekávaných potřeb vody podle různých scénářů klimatické změny a vývoje společnosti“ uvedený v Koncepci vodohospodářské politiky Ministerstva zemědělství do roku 2015 [8, s. 18]. V rámci projektu vědy a výzkumu TD020113 jsme se zabývali vývojem metodiky pro stanovení budoucích potřeb vody [9] a její aplikací v případové studii [10]. V následujícím textu jsou shrnuty výsledky stanovení potřeb vody pro sektor veřejných vodovodů podle různých scénářů vývoje společnosti pro řešené období 2030–2050. V sektoru veřejných vodovodů je realizováno 33 až 38 % veškerých odběrů evidovaných ve vodní bilanci a je tak po sektoru energetiky druhým největším odběratelem vod v České republice. S postupným uzavíráním tepelných elektráren v souvislosti s vytěžením zásob dostupného uhlí lze očekávat, že se sektor veřejných vodovodů dostane opět na místo největšího odběratele vod.

V současnosti se provádí sestavování výhledových potřeb vody v rámci vodní bilance podle metodického pokynu MZe č. j. 25 248/2002–6000 jednou za 6 let na základě „předpokládaných požadavků (nároků) na odběry vody a vypouštění vody uváděných v rámci ohlašování údajů pro vodní bilanci, případně údajů z platných povolení k nakládání s vodami“. Jak vyplývá z údajů uváděných v ohlašovacím formuláři, je vypovídací schopnost předpokládaných odběrů velmi malá – viz např. [11], kde zpracovatelé uvádí: „Analýzou údajů, které uvádějí uživatelé ve výhledových položkách, bylo zjištěno, že pro plán většinou používají hodnotu stávajícího roku. Nepouštějí se do žádných analýz a při telefonickém styku odmítají dát jakýkoliv výhled dále než na 1 rok dopředu a většinou charakterizují vývoj jako stálý bez nárůstu či poklesu.“ Reálná spotřeba vody ale není dána povolenými množstvími, nýbrž vývojem společnosti v oblasti sociální, ekonomické, demografické a technologické.

Jednou z podrobnějších studií, zabývající se budoucími potřebami vody v České republice a využívající jiné postupy zpracování a jiná data než pouze data dostupná ve vodní bilanci, byla Výhledová studie potřeb a zdrojů vody v Karlovarském kraji [4]. Studie dosud realizované v České republice se soustřeďují na řešení v rámci jednoho plánovacího cyklu, tj. s výhledem cca 6 až 10 let. Delší prognózu potřeb vody obsahoval Směrný vodohospodářský plán, který byl pravidelně aktualizován tzv. Publikacemi SVP. Poslední aktualizace prognózy potřeb vody byla obsažena v Publikaci SVP č. 44 z roku 1997 [12]. Časový horizont prognózy byl do roku 2015. Další prognózu užívání vod v České republice obsahoval tzv. Základní scénář [13] zpracovaný v rámci přípravy Plánu hlavních povodí České republiky [14] ovšem opět s časovým horizontem roku 2015. V současnosti jsou jednotlivými státními podniky Povodí zpracovány tzv. vodohospodářské bilance výhledového stavu s časovým horizontem roku 2021 [11, 15, 16]. Výsledky těchto vodohospodářských bilancí jsou pak promítnuty do kapitoly II.1.4 Plánů dílčích povodí a kapitoly II.1.6 Národních plánů povodí.

Výhledovými potřebami se zabývají také Plány rozvoje vodovodů zpracované jednotlivými kraji, viz například [17]. Tyto dokumenty zpracovávané na počátku století se však zabývaly opět obdobím do roku 2015 a jejich aktualizace se stanovením výhledových potřeb vody pro jiný časový horizont obvykle nezabývají. S ohledem na klesající dodávky vody z veřejných vodovodů je to také pochopitelné, i když se nyní v důsledku suchých období v uplynulých měsících diskutuje o potřebě aktualizace těchto dokumentů.

Metodika a vstupní data

Řešení sektoru veřejných vodovodů vycházelo z metodického postupu vyvinutého v rámci projektu TD0202113 [9]. Potřeba vody pro sektor veřejných vodovodů byla definována jako množství vody odebrané z povrchových a podzemních vod s uvedeným užitím pro veřejné vodovody. Jak ukazuje obr. 1, množství vody evidované ve vodní bilanci podle vyhlášky č. 431/2001 Sb. s uvedeným využitím pro veřejné vodovody ve všech sektorech je přibližně stejně velké jako množství vody odebrané v sektoru veřejných vodovodů. Jednotlivé sledované sektory v rámci vodní bilance jsou definovány kódem ekonomické činnosti NACE [18].

Obr. 1. Odběry povrchových a podzemních vod – veřejné vodovody (zdroj dat: vodní bilance)
Fig. 1. Withdrawals from surface and ground water for public water supply systems (data source: water balance)

Model sektoru veřejných vodovodů pracuje se třemi hlavními komponentami a lze jej vyjádřit pomocí této rovnice:

Současný stav

A. Dodávky vody obyvatelstvu

Množství vody dodané všem odběratelům mezi roky 1990–2014 setrvale klesá, zároveň však došlo k nárůstu podílu obyvatel napojených na veřejné vodovody z 83,2 % na 94,2 %, s tím souvisí i nárůst podílů domácností na dodávkách vody z veřejných vodovodů z 58,3 % na 67,4 % (tabulka 1). Podíl dodávek pro zemědělství z veřejných vodovodů se pohybuje mezi 1 až 2 %, přičemž na počátku 90. let tvořily dodávky vody zemědělcům kolem 3–4 % všech dodávek z veřejných vodovodů. Ostatní odběratelé včetně průmyslu odebírají přibližně jednu třetinu všech dodávek z veřejných vodovodů, přičemž v 90. letech to bylo okolo 40 %.

S nárůstem počtu napojených obyvatel a poklesem spotřeby vody z veřejných vodovodů souvisí i pokles specifické potřeby vody. Specifická potřeba vody fakturované domácnostem činila v roce 1989 171,0 l.os^-1.den^-1, zatímco v roce 2014 pouze 87,3 l.os^-1.den^-1 [18]. Pokles specifické potřeby vody je často dáván do souvislosti s nárůstem ceny vodného a stočného. Mezi roky 1994 až 2014 došlo k nárůstu průměrného vodného a stočného z 16,71 Kč na 78,55 Kč v běžných cenách, přičemž nárůst vodného a stočného byl v každém roce vyšší než nárůst průměrných spotřebitelských cen [19].

Tabulka 1. Dodávky vody z veřejných vodovodů (zdroj dat: ČSÚ)
Table 1. Supply of water from public water systems (data source: ČSÚ)

Samotná hodnota vodného a stočného nevypovídá příliš o nákladech uživatelů na vodu. Na základě údajů o příjmech, výdajích a životních podmínkách domácností a statistiky rodinných účtů ČSÚ lze stanovit průměrný podíl nákladů na vodné a stočné z příjmů a výdajů na osobu v České republice (tabulka 2). Z údajů vyplývá, že dochází k postupnému pozvolnému nárůstu nákladů na vodné a stočné vůči čistým příjmům i výdajům (obr. 2).

Množství vody dodané domácnostem je možno vyjádřit pomocí rovnice:

B. Dodávky vody ostatním odběratelům

Jak vyplývá z údajů o dodávkách vody z veřejných vodovodů (tabulka 1), je přibližně 30–35 % dodané vody užito v průmyslu a dalších odvětvích národního hospodářství. Z údajů o hrubé přidané hodnotě generované jednotlivými odvětvími národního hospodářství (tabulka 4) lze odhadnout, že podniky a instituce napojené na veřejné vodovody mohou generovat 60 až 90 % HDP (tabulka 3). Obdobně jako v jiných rozvinutých zemích [např. 20, 21] došlo v České republice k oddělení vývoje potřeby vody od ekonomického vývoje. Pokles potřeby vody, který sledujeme v uplynulých letech, tak není způsoben poklesem výkonnosti národního hospodářství, ale naopak tlakem na zvyšování efektivity užívání přírodních zdrojů a na zavádění úsporných opatření. Protože nejde na dostupných datech v České republice odlišit HDP vytvořené podniky napojenými na veřejné vodovody, použili jsme pro vyjádření množství vody dodané ostatním uživatelům syntetický ukazatel „ekonomické efektivnosti užití vody“ vyjadřující množství vody z veřejných vodovodů vztažený na vytvoření HDP za celou Českou republiku. Takto stanovený ukazatel vykazuje, zejména při užití stálých cen, poměrně stabilní trend poklesu (obr. 3) přibližně o 4 % ročně.

Množství vody dodané ostatním uživatelům je tak možno vyjádřit pomocí rovnice:

C. Voda nedodaná odběratelům

Voda dodaná (fakturovaná) odběratelům představuje pouze část vody vyrobené vodárenskými společnostmi. Tzv. nefakturovaná voda v sobě zahrnuje ztráty ve vodovodní síti, vlastní spotřebu vody vodárenskými společnostmi a ostatní nefakturovanou vodu. Jak uvádí tabulka 5, ztráty vody se daří průběžně snižovat z 31,5 % z fakturované vody v roce 2002 na 20,5 % z fakturované vody v roce 2015. Oproti tomu se množství ostatní nefakturované vody pohybuje na úrovni cca 3,8 % fakturované vody. Dále je rozdíl mezi množstvím vody vyrobené tak, jak je ČSÚ reportují vodárenské společnosti, a množstvím vody odebrané z vodních zdrojů tak, jak je evidováno ve vodní bilanci. Vlastní spotřeba úpravnami vody představuje ve vyhodnocovaném období 2002 až 2014 průměrně 3,6 % množství odebrané z povrchových a podzemních vod.

Množství nedodané vody je možno vyjádřit pomocí rovnice:

Obr. 2. Vývoj specifických potřeb vody a nákladů na vodné a stočné (zdroj dat: MZe a MŽP, ČSÚ)
Fig. 2. Specific needs of water and the price of water rate and sewage charge (data source: MZe a MŽP, ČSÚ)

Obr. 3. Specifická potřeba vody dodávané z veřejných vodovodů mimo domácnosti na tvorbu HDP (zdroj dat: ČSÚ)
Fig. 3. Specific needs of water supplied from public water systems outside the households to the GDP (data source: ČSÚ)

Prognózy dostupné v ČR

V České republice existuje několik demografických prognóz. Zejména se jedná o projekce ČSÚ [22, 23]. Dále existují projekce Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy [24, 25]. Demografické prognózy obvykle obsahují tři možné varianty (nízkou, střední a vysokou). V oblasti vývoje ekonomiky byla v rámci zpracování Aktualizace státní energetické koncepce zpracována prognóza vývoje HDP ve dvou scénářích [26].

Tabulka 2. Srovnání nákladů na vodné a stočné s čistými příjmy a výdaji (zdroj dat: ČSÚ)
Table 2. Comparison of the price of water rate and sewage charge with net income and expenditure (data source: ČSÚ)

Scénáře vývoje společnosti

Ve světě existuje několik rozdílných scénářů vývoje. Pro řešení byly vybrány čtyři globální scénáře pro území Evropy vyvinuté v rámci projektu Water Scenarios for Europe and for Neighbouring States (SCENES) popisující stav vodního hospodářství v Evropě a vlivy působící na něj ve 3 periodách: 2008–2015; 2015–2030; 2030–2050. Zaměřili jsme se na periodu 2030–2050. Scénáře projektu SCENES vycházejí ze scénářů Global Environmental Outlook 4 [27].

Obr. 4. Očekávané potřeby vody v sektoru veřejných vodovodů pro scénář preferující udržitelný rozvoj
Fig. 4. Expected water consumption in the sector of public water supply systems for scenario prioritizing sustainable development

Tabulka 3. Hrubý domácí produkt České republiky výrobní metodou ve stálých cenách roku 2010 (zdroj dat: ČSÚ)
Table 3. Gross domestic product of the Czech Republic calculated by the production method at constant prices of year 2010 (data source: ČSÚ)

Postup zpracování

Na základě scénářů projektu SCENES byly odvozeny čtyři možné scénáře vývoje v České republice nazvané „Udržitelný rozvoj“, „Politická rozhodnutí“, „Ekonomický rozvoj“ a „Bezpečnost“. Scénář „Udržitelný rozvoj“ lze charakterizovat jako vyváženě balancující požadavky ochrany životního prostředí, ekonomického růstu a sociální spravedlnosti. Scénář „Politická rozhodnutí“ akcentuje ochranu životního prostředí a omezování užívání přírodních zdrojů, prosazované na vládní úrovni a politikami EU. Scénář „Ekonomický rozvoj“ naopak předpokládá omezení vlivu politiky, omezení zásahů na ochranu životního prostředí a akcentaci ekonomického rozvoje společnosti. Scénář „Bezpečnost“ akcentuje potravinovou a energetickou bezpečnost, kdy užívání přírodních zdrojů podléhá přísné regulaci. Podrobný popis scénářů popisuje studie [10].

Tabulka 4. Hrubá přidaná hodnota podle odvětví národního hospodářství (zdroj dat: ČSÚ)
Table 4. Gross value added by industry of the national economy (data source: ČSÚ)

Tabulka 5. Závislost mezi vyrobenou vodou, fakturovanou vodou a vodou odebranou z vodních zdrojů pro veřejné vodovody (zdroj dat: ČSÚ, VÚV TGM)
Table 5. Dependence between the water produced, invoiced water and water taken from the water resources for public water supply systems (data source: ČSÚ, VÚV TGM)

Těmto scénářům byly přiřazeny možné varianty demografického vývoje podle prognóz ČSÚ [22, 23] a pracovníků PřF UK [24], možné scénáře vývoje HDP (tabulka 6) a odvozeny koeficienty q_sp VFD, q_sp HDP a k použité v rovnicích (2), (3) a (4) (tabulka 7). Při odvození koeficientů bylo přihlédnuto k předpokládanému technologickému pokroku a společenským preferencím ochrany přírodních zdrojů v souladu s jednotlivými scénáři. Pro řešení byly scénáře vývoje HDP doplněny o střední scénář odvozený jako průměr z obou scénářů MPO [26].

Tabulka 6. Shrnutí scénářů užívání vody – obecné údaje
Table 6. Summary of scenarios of water use – general information

Výsledky a diskuse

Na základě kvantifikovaných údajů u každého scénáře vývoje české společnosti byly provedeny simulace očekávaných odběrů z povrchových či podzemních vod. Pro každý scénář vývoje společnosti byly simulovány všechny vytipované kombinace demografických a energetických scénářů a tří variant intervalových hodnot (s uvažováním minimálních, středních a maximálních hodnot rozpětí). Kombinací vstupních hodnot vzniklo 45 možných variant. Při vývoji podle scénáře preferujícího udržitelný rozvoj (obr. 4) i scénáře preferujícího ekonomický rozvoj (obr. 6) lze očekávat odběry přibližně na současné úrovni. Naopak u scénářů preferujících politická rozhodnutí (obr. 5) či bezpečnostní otázky (obr. 7) lze očekávat další pokles potřeby odběrů.

Obr. 5. Očekávané potřeby vody v sektoru veřejných vodovodů pro scénář preferující politická rozhodnutí
Fig. 5. Expected water consumption in the sector of public water supply systems for scenario prioritizing policies

Scénáře použité pro stanovení potřeb vody představují výběr z možných alternativ budoucnosti. Vybrané scénáře postihují pravděpodobný trend spotřeby vody ve vazbě na vývoj klimatu a české společnosti v závislosti na různých faktorech a s využitím existujících vědeckých poznatků a dostupných podkladů. Neznamená to však, že budoucnost bude skutečně odpovídat numericky přesně některému z představených scénářů, ale že se budoucnost může pohybovat v mantinelech vytyčených těmito scénáři.

Obr. 6. Očekávané potřeby vody v sektoru veřejných vodovodů pro scénář preferující ekonomický rozvoj
Fig. 6. Expected water consumption in the sector of public water supply systems for scenario prioritizing economic development

Hodnoty koeficientů q_sp VFD, q_{sp HDP} a k odvozené v jednotlivých scénářích budoucnosti jsou z velké části stanoveny s využitím odborných odhadů. Statistické postupy předpokládané metodikou [9] byly v důsledku dostupnosti podkladových dat využity při odvození koeficientů omezeně a musely být korigovány o očekávaný technologický vývoj a očekávané společenské preference v ochraně životního prostředí. To s sebou nese riziko ovlivnění výsledků subjektivními preferencemi řešitelů.

Obr. 7. Očekávané potřeby vody v sektoru veřejných vodovodů pro scénář preferující bezpečnostní otázky
Fig. 7. Expected water consumption in the sector of public water supply systems for scenario prioritizing safety issues

Tabulka 7. Shrnutí scénářů užívání vody – veřejné vodovody
Table 7. Summary of scenarios of water use – public water supply systems

Závěr

Provedené simulace naznačují, že s předpokládaným vývojem populace v České republice nelze očekávat výrazný nárůst odběrů vody pro sektor veřejných vodovodů. Dva scénáře předpokládají zachování přibližně současné úrovně odběrů s rozpětím ± 15 %. Dva scénáře naopak předpokládají pokračování trendu poklesu odběrů a odběry pro sektor veřejných vodovodů by mohly v období 2030 až 2050 klesnout oproti současnosti o 15 %, resp. 25 % s rozpětím cca ± 10 %.

Poděkování

Projekt TD020113 „Dopady socio­‑ekonomických změn ve společnosti na spotřebu vody“ byl řešen s finanční podporou Technologické agentury České republiky v rámci Programu na podporu aplikovaného společenskovědního výzkumu a experimentálního vývoje Omega.