Om du bor i den utvecklade världen, säkert vatten är vanligtvis bara en kransväng bort. Och ändå, Global uppvärmning, torka förhållanden, och befolkningstillväxt under kommande decennier kan förändra det, inleder en tid av osäker tillgång till vatten.

Nu har ett MIT-baserat forskarlag utvärderat dessa potentiella problem och, baserat på en fallstudie i Australien, föreslog ett alternativt tillvägagångssätt för vattenplanering. I ett nytt papper, forskarna finner att det ofta finns starka skäl för att bygga relativt blygsamt, stegvisa tillägg till vatteninfrastruktur i avancerade länder, snarare än dyra storskaliga projekt som kan behövas endast sällan.

Mer specifikt, studien tittar på staden Melbourne, där en 12-årig torka från 1997 till 2009 ledde till byggandet av en anläggning på 5 miljarder dollar, den viktorianska avsaltningsanläggningen. Det godkändes 2007 och öppnade 2012 - vid en tidpunkt då torkan redan hade avtagit. Som ett resultat, växten har knappt använts, och dess inaktivitet, i kombination med dess höga prislapp, har skapat stor kontrovers.

Som ett alternativ, studien tyder på, mindre, modulära avsaltningsanläggningar hade kunnat möta Melbournes behov till ett lägre pris.

"Om du bygger för mycket infrastruktur, du bygger hundratals miljoner eller miljarder dollar i tillgångar som du kanske inte behöver, säger Sarah Fletcher, en doktorand vid MIT:s Institute for Data, System, och samhället (IDSS), som är huvudförfattare till den nya tidningen.

För att vara säker, Fletcher tillägger, "Du vill inte vara i en situation där du har mindre vattentillgång än du har efterfrågan." Som sådan, studien hävdar inte att en enda lösning gäller för alla fall, men presenterar en ny metod för att fastställa den bästa planen – och noterar att i många fall, "måttliga investeringar ökar, tillsammans med flexibel infrastrukturdesign, kan minska risken för vattenbrist avsevärt."

Den nya tidningen, "Infrastrukturplanering för vattenförsörjning:ramverk för beslutsfattande för att klassificera flera osäkerheter och utvärdera flexibel design, " publicerades nyligen online i Journal of Water Resources Planning and Management, och kommer att visas i oktober 2017 års utskriftsvolym.

Medförfattarna är Fletcher, som också är ansluten till MIT:s gemensamma program för vetenskap och policy för global förändring; Marco Miotti, en doktorand i IDSS; Jaichander Swaminathan, doktorand vid MIT:s avdelning för maskinteknik; Magdalena Klemun, en doktorand i IDSS; Kenneth Strzepek, en forskare vid MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change och en emeritusprofessor i teknik vid University of Colorado; och Afreen Siddiqi, en forskare inom IDSS.

Siddiqi besökte Melbourne under dess historiska torka och lärde sig av lokala experter om stadens utmanande vattenförsörjningsproblem. Uppkomsten av den aktuella studien kommer från Siddiqis undersökning av Melbourne -fallet och bedömning att det komplexa problemet med stadssäkerhet i vattnet ligger i skärningspunkten mellan teknisk design och strategisk planering.

MIT-teamets nya ramverk för vattenförsörjningsanalys innehåller flera osäkerheter som beslutsfattare måste möta i dessa fall, och kör ett stort antal simuleringar av vattentillgång under en 30-årsperiod. Den presenterar sedan planerarna med ett beslutsträd om vilka infrastrukturalternativ som är bäst kalibrerade efter deras behov.

De betydande osäkerheterna inkluderar klimatförändringar och dess effekter på nederbörd, samt effekterna av vattenbrist och befolkningstillväxt.

När vi studerade Melbourne-fallet, forskarna tittade på sex infrastrukturalternativ, inklusive flera typer av avsaltningsanläggningar och en möjlig ny pipeline till mer avlägsna källor, och kombinationer av dessa saker.

"Det huvudsakliga metodologiska bidraget för uppsatsen är detta ramverk för att titta på olika osäkerheter av olika typer och sätta ihop allt i ett stycke analys, " säger Fletcher.

Resultaten visar på ett besvärande problem i planering av vattentillgång:Brist kan vara akut, men de kan pågå under relativt korta tidsperioder.

Till exempel, laget sprang 100, 000 simuleringar av 30-åriga förhållanden i Melbourne och fann att under 80 procent av alla år, det skulle inte bli någon vattenbrist alls. Och ändå, för de år då torkan höll i sig, stor vattenbrist var vanligare än mindre vattenbrist.

Som ett resultat, när kostnaderna togs med i analysen, att helt enkelt inte bygga någon ny infrastruktur var det bästa alternativet runt 50 procent av tiden. Dock, att göra ingenting var också det "sämst presterande alternativet" runt 30 procent av tiden.

Det är därför alternativet att bygga mindre avsaltningsanläggningar kan vara vettigt. Melbounefabriken som byggdes kan producera 150 miljoner kubikmeter vatten per år. Men i MIT-teamets simuleringar, att bygga en avsaltningsanläggning som är hälften så stor brukar fungera bra:det var det bästa alternativet i 20 procent av simuleringarna, och i topp tre av 90 procent av simuleringarna. Det var aldrig, totalt 100, 000 simuleringar, det sämsta eller näst sämst presterande alternativet.

Dessutom, Fletcher påpekar, att bygga mindre till en början ger planerare möjligheten att sätta en ny anläggning online snabbare och sedan skala upp om det behövs.

"Du bygger bara ett visst antal moduler i början, och du kan lägga till ett visst antal senare, " säger Fletcher. "Det är annorlunda än att bygga en liten anläggning och sedan en annan liten anläggning. Du är proaktiv och planerar att anpassa dig i framtiden."

Så tänker lite, i detta scenario, göra avsevärt vettigt. Men som forskarna erkänner, de exakta resultaten av deras studie skulle sannolikt variera från region till region, beroende på alla klimat- och befolkningsfaktorer som påverkar vattenförsörjningen.

Ändå, de tror att deras nya studieram åtminstone kan hjälpa planerare att hävda att att bygga i mindre skala kan positionera städer och länder bäst i det långa loppet. Eller, som Siddiqi uttrycker det, "bygga i mindre skala, men att planera stort" kan vara det optimala tillvägagångssättet.

"Vi är vana vid att bygga storskaliga avsaltningsanläggningar, och det finns mindre historia av att bygga mer modulära anläggningar, " säger Fletcher. "Det är utmanande eftersom det här är stora investeringar med lång livslängd. Men om du tänker på en modulanläggning som en försäkring mot torka, kanske du vill ha det runt."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.