Sử dụng nước có thể chia thành hai nhóm, nhóm ngành tiêu thụ nước, trong đó một phần nước lấy từ các nguồn nước tự nhiên như nước mặt hay nước ngầm không thể sử dụng được nữa bởi nó bị bốc hơi, do thoát hơi nước của thực vật, đưa vào các sản phẩm công nghiệp và sản phẩm nông nghiệp, hoặc sử dụng bởi con người và vật nuôi. Và nhóm ngành lợi dụng nước, trong
đó nước là phương tiện cho một mục đích nào đó. Nhóm ngành tiêu thụ nước bao gồm đô thị, nông nghiệp, công nghiệp và khai thác mỏ. Nhóm ngành lợi dụng nước gồm có sử dụng nước trong dòng chảy như là thủy điện, vận tải và giải trí. Từ góc nhìn kinh tế, chúng ta có khả năng lớn nhất trong việc mô hình hóa các hình thức tiêu thụ nước. Các hình thức tiêu thụ nước được mô hình hóa bằng các hàm tổn thất và các hình thức lợi dụng nước được mô hình hóa bằng các hàm sản lượng. Sử dụng nước nói đến lượng nước sử dụng để đạt
được các mục đích khác nhau, như vậy nó là một khái niệm miêu tả. Nhu cầu dùng nước là danh mục của các lượng nước được người sử dụng nước sử dụng trong mỗi đơn vị thời gian cho một giá nước cụ thể, nó là một khái niệm phân tÝch.
Sử dụng nước cho đô thị có thể được chia thành các loại như cho nhà riêng (nhà và căn hộ), thương mại (kinh doanh và cửa hàng), cơ quan (trường học và bệnh viện), công nghiệp, và các loại khác (công viên nước, bể bơi, cứu hỏa).
Đối với sự phân phối nước cho các loại sử dụng nước này (hoặc các loại tiêu thụ nước), phải được thêm vào tổn thất do sự rò rỉ của hệ thống phân phối nước để quyết định lượng nước xử lý (hoặc sản xuất); sau đó, thêm vào lượng nước hao phí do các quá trình xử lý, từ đó tính được lượng nước lấy từ tất cả
các nguồn nước, hoặc lượng nước cấp, cho thành phố. Không giống như nước sử dụng trong nông nghiệp, nơi mà nước là đầu vào của một hệ thống sản xuất, nước sử dụng cho đô thị phần lớn là đáp ứng nhu cầu của con người mà không có một hệ quả kinh tế trực tiếp.
Nước sử dụng cho ngành công nghiệp nhẹ nằm trong loại nước sử dụng cho đô thị, nhưng một số ngành công nghiệp cần nhiều nước nên cần được nhận biết và nghiên cứu riêng. Quan trọng nhất trong những ngành này là nước làm lạnh cho nhà máy phát điện dùng hơi nước. Một số ngành sử dụng nhiều nước khác là lọc dầu, hóa chất và sản xuất thép, dệt, sản xuất thức ăn, nghiền và các nhà máy giấy. Nước sử dụng cho nông nghiệp gồm có nước dùng cho tưới ruộng và cho chăm sóc động vật, cho động vật uống. Tưới dùng nhiều nước nhất, có thể được phân loại thành tưới ngập, tưới phun, và tưới nhỏ giọt, tùy thuộc vào phương pháp sử dụng.
Khả năng quản lý và vận hành các nhà máy cung cấp nước đã có và sau đó là lập kế hoạch và thiết kế các nhà máy cung cấp nước mới liên quan đến khả
năng mô tả nước sử dụng cho hiện tại và tương lai. Thời đoạn dự báo có thể là giờ, ngày, tuần, tháng, hoặc năm, phụ thuộc vào vấn đề cụ thể. Dự báo nhu cầu dùng nước thường là dự báo nước sử dụng trong tương lai dựa trên nước sử dụng trước đó và kinh tế xã hội, các thông số thời tiết của quá khứ, sử dụng nước hiện tại. Nhu cầu dùng nước hoặc sử dụng nước có thể biến đổi hằng giờ, hằng ngày, hằng tháng, hằng mùa và hằng năm. Hình 6.1.1 minh họa sự phân phối theo thời gian của lượng nước sử dụng của ba thành phố của Mỹ. Các thành phố khác nhau có các nhân tố khác nhau ảnh hưởng đến sự sử dụng nước. Austin, Texas (hình 6.1.1a) cho thấy sự biến đổi theo mùa của sử dụng nước tương tự nhau. Boca Raton, Florida (hình 6.1.1b) cho thấy sự biến đổi theo mùa ít hơn so với Austin, Texas; tuy nhiên, có sự phát triển theo thời gian trong số liệu của Florida. Xu hướng của Allentown, Pennsylvania (hình.
6.1.1c) lại khác; xu hướng phát triển rõ ràng đến khoảng 1976 – 1977, sau đó giảm đi, điều này có thể phản ánh các xu thế kinh tế và xu thế dân cư trong bang.
Tất cả các nguồn cung cấp nước hầu như được lấy từ hai nguồn: nước mặt (ví dụ: sông, suối, hồ…) và nước ngầm. Người ta ước lượng hàng ngày có hơn bốn nghìn tỉ galông (tương đương khoảng 150 tỷ m3, 1 gallon = 0,00378533 m3) giáng thủy rơi trên 48 bang giáp nhau. Nước Mỹ sử dụng khoảng 450 đến 700 tỉ galông mỗi ngày (1,7 tỷ đến 2,6 tỷ m3) tức là khoảng hơn 10% tổng lượng giáng thủy (Dzurick, 1988). Phần lớn lượng giáng thủy tổng cộng, khoảng 65%, trở lại khí quyển bởi bốc hơi và sự thoát hơi nước của cây. Xét về tổng thể tích của nước mặt và nước ngầm có thể dùng được, Mỹ có thể
được coi là một quốc gia nhiều nước.
Dự báo là một ước lượng các trạng thái tương lai của một thông số, nó có bốn biến số: số lượng, chất lượng, thời gian và không gian. Trong dự báo nhu cầu dùng nước, thông số quan trọng có thể là lượng nước sử dụng trung bình ngày, lượng nước sử dụng nhiều nhất ngày, và các thông số khác. Trong thiết
kế và lập kế hoạch của dự án nước, các nhân tố quan trọng nhất quyết định chi phí dự án là lượng nước cần để trữ, xử lý, phân phối, và lượng nước thải cần
được thu gom, xử lý và loại bỏ mỗi năm. Đặc tính, kích thước, và thời gian hoạt động của các nhà máy nước trong tương lai phụ thuộc nhiều vào sự sử dụng nước trong tương lai và sử dụng nước trong tương lai này phải được dự báo. Bởi vậy, khả năng quản lý và vận hành các nhà máy nước sẵn có và sau
đó là lập kế hoạch và thiết kế các nhà máy nước mới trong tương lai có liên quan trực tiếp đến khả năng mô tả sử dụng nước hiện tại và tương lai.
Tương lai có thể là giờ, ngày, tuần, tháng hoặc năm, phụ thuộc vào từng vấn đề cụ thể. Do quy mô và tầm quan trọng của hầu hết các dự án nước, nhu cầu dùng nước thường được dự báo trong khoảng 15 – 25 năm đối với dự báo hạn vừa và 50 năm đối với dự báo hạn dài. Dự báo không hoàn toàn là một phương pháp có tính khoa học, bởi có thể nói rằng, tương lai không tồn tại (Encel và các cộng sự, 1976).
H×nh 6.1.1
Các xu thế sử dụng nước tháng ở ba thành phố của Mỹ.
(Maidment và các cộng sự, 1985).
Nhu cầu dùng nước được định nghĩa theo các thuật ngữ kinh tế có liên quan với giá nước. Nó không giống với khái niệm yêu cầu nước (water requirement) sử dụng trong phân tích khoa học. Các dự báo nhu cầu dùng nước nên đồng thời phản ánh sự thay đổi công nghệ trong các quá trình sản xuất, sản phẩm đầu ra, nguyên liệu thô, xử lý nước và các phương pháp xử lý nước thải, thị hiếu xã hội, và các chính sách chung về sử dụng nước và phát triển. Các nhân tố này rất quan trọng trong dự báo hạn vừa và hạn dài. Mặt khác, các kết quả dự báo có thể có giá trị nhất định trong việc đưa ra quyết
định. Bởi vậy, các phương pháp quá đơn giản như ngoại suy tuyến tính của nhu cầu dùng nước quá khứ (còn được gọi là sự dự báo) thường không thích hợp cho dự báo hạn dài. Tuy nhiên, các phương pháp này vẫn thích hợp cho quản lý nước trong thời kỳ khủng hoảng, thời kì mà thời gian dự báo ngắn.Do sự thay đổi tự nhiên, liên tục của xã hội, kinh tế, và chính trị trong vùng nên tồn tại nhiều điều không chắc chắn trong dự báo. Lỗi trong các dự báo sử dụng nước có thể do những giả định không phù hợp khi xác định các thông số dự báo. Nó bao gồm dân số tương lai, tổ hợp công nghiệp, và mối quan hệ giữa các giá trị của các thông số mô hình, mức sử dụng nước. Bất kể nguyên nhân gì, lỗi trong dự báo tạo ra các chi phí kinh tế và chi phí môi trường vượt mức. Những chi phí này có thể tránh được bằng việc sử dụng những phương pháp dự báo tốt hơn. Hơn nữa, cải tiến phương pháp dự báo nhu cầu dùng nước được dùng để giải thích cho: (1) sự gia tăng các mâu thuẫn giữa sử dụng nước và người sử dụng nước; (2) tăng sự nhận thức về mối quan hệ qua lại giữa các nguồn nước khác nhau; và (3) tăng cơ hội và quy mô phát triển tài nguyên nước.
Sử dụng nước tổng hợp là tổng của sự dùng nước các hộ dùng nước khác nhau cho các mục đích khác nhau. Các phương pháp tổng hợp thường che đậy tất cả nhưng có mẫu xu thế chung. Lợi thế của việc sử dụng các phương pháp không tổng hợp là có thể đánh giá các tác động vào tổng nhu cầu do thay đổi trong mỗi bộ phận.