Гравітація може використовуватися як джерело енергії для транспортування води із використанням різниці у висоті для переміщення води (зазвичай через трубопроводи). Це може відбуватися або із джерела води на підвищенні до резервуарів для зберігання води і установок з очищення, або безпосередньо із місць для зберігання води на підвищенні до місць водопостачання. Її можна використовувати на багатьох різних етапах у системі водопостачання та на всіх етапах надзвичайної ситуації. Сила, яка притягує об’єкт чи субстанцію до центру землі чи до будь-якого фізичного тіла, яке має масу.

Джерела води, з яких воду можна зручно транспортувати із використанням гравітації, включають джерела, струмки, озера, водосховища та звичайні резервуари, які знаходяться на підвищенні. Основною перевагою використання гравітації як джерела енергії є те, що вона безкоштовна, тому в системі, яка ґрунтується на гравітації, рідко коли потрібні насоси. Якщо насоси використовуються, то до таких систем також доречні описані нижче принципи потоку води у трубах (змінюється лише джерело енергії).

Проєктні міркування

Загальна енергія води у будь-якому конкретному місці гравітаційної системи – це сума її енергії внаслідок підняття, тиску та швидкості. Коли вода не тече (наприклад, у повному резервуарі із закритими кранами), напір, що позначає енергію на вагову одиницю води, яка вимірюється у метрах, визначається різницею у висоті між краном та верхнім рівнем води в резервуарі. Коли відкривається кран, вода починає текти, і напір у крані зменшується через втрату енергії в результаті розсіювання тепла в навколишньому середовищі, що трапляється, коли молекули води стикаються одна з одною та стінкою труби. Таке зменшення енергії тиску називають втратою напору на тертя потоку або втратою напору і є відомою кількістю в будь-якій конкретній трубі, повністю заповненій водою та відкритою на іншому кінці (зазвичай позначається як втрата на тертя у метрах на 100 метрів). Втрата тертя варіюється відповідно до виду труби та її діаметру. Наприклад, більш нерівномірні або менші труби мають вищу турбулентність, що спричиняє більшу втрату енергії, тому тиск наприкінці труби буде меншим. Також чим довша труба, тим більшою буде втрата на тертя.

Знаючи втрати на тертя можна обчислити лінію п’єзометричного рівня. Оскільки у процесу руху води втрачається певна енергія, напір буде меншим ніж у ситуації, коли закриті крани, тому ця лінія завжди буде поступово знижуватися у напрямку від джерела. Проте важливо, щоб ця лінія завжди була над поверхнею землі (в ідеалі 10 метрів чи більше для того, щоб повітря утримувалося у розчині або, якщо ні, то потрібно використовувати випускні повітряні клапани), оскільки захід під землю спричиняє від’ємний тиск та ефект сифонування, що може занести повітряне або ґрунтове забруднення через погані стики труб і заблокувати потік. Лінія п’єзометричного рівня також має закінчуватися над останнім краном у системі так, щоб зайвий (залишковий) тиск був у найвіддаленішій точці. Це забезпечує, що вода буде текти із достатньою швидкістю через кран (що додаватиме певну втрату енергії, яка буде варіюватися залежно від виду крану), при цьому враховуючи будь-які розбіжності в реальних ділянках трубопроводу. Поширеним правилом є планувати щонайменше п’ять метрів залишкового тиску над кранами у більших гравітаційних системах; проте в гострих надзвичайних ситуаціях на невеликі відстані потрібно менше залишкового тиску (наприклад, зазвичай достатньо одного метру вертикальної відстані між основою балону та кранами для того, щоб виконати індикатори щодо швидкості потоку, рекомендовані проєктом «Сфера»). Також може бути занадто багато тиску у крані. Там, де залишковий тиск становить понад 65 метрів, потрібно встановити обмеження у трубопроводі для зменшення цього тиску.

Матеріали

Необхідні матеріали залежать від конкретної гравітаційної системи, які зазвичай включають труби, арматуру, резервуари та крани (див. D.7 та D.8 ).  

Придатність

Під час гострого етапу реагування часто використовується коротка протяжність труби до кранів, тому на початку детальний проєкт не є таким важливим. У випадку більших систем надзвичайно важливими є ретельне топографічне дослідження та проєктування, тому для їх впровадження потрібно більше часу. У такому разі швидкі топографічні підрахунки із використанням даних про висоти точок рельєфу місцевості, отримані за допомогою GPS чи супутників, не будуть точними. Це означає, що такі великі системи є більш доречними для етапів стабілізації та відновлення. Системи з гравітаційним потоком є особливо підходящими у районах із різною топографією (наприклад, пагорби, гори).

Експлуатація та обслуговування

Потреби в експлуатації та обслуговуванні будуть варіюватися залежно від виду гравітаційної системи, хоча загалом будуть передбачати ремонт труб і заміну кранів (див. D.7 та D.8 ).

Здоров’я та безпека

Занепокоєння щодо здоров’я та безпеки пов’язані з видом встановленої гравітаційної системи та зазвичай передбачають будівництво резервуару чи роботи з викопування траншей для труб (див. D.7 та D.8 ).

Витрати

Гравітація – це безкоштовне джерело енергії. Залежно від розміру системи капітальні затрати на схеми, які ґрунтуються на гравітації, зазвичай є вищими ніж витрати на ті схеми, які видобувають воду із підземних джерел. Так трапляється переважно через вартість довгих трубопроводів із джерел на підвищенні вниз до поселень і частково через вартість надання резервуарів для зберігання. Натомість операційні витрати із плином часу зазвичай є низькими.

Соціальні та екологічні аспекти

Гравітація добре сприймається, оскільки є безкоштовним джерелом енергії, що може зменшити поточні витрати. Вона є екологічно привабливою, оскільки зменшує потребу у викачуванні води насосами із використанням енергії, отриманої з викопних видів палива, що має більший вплив на викиди вуглекислих газів із системи, а також на якість повітря загалом.