基于長江航道要素智能感知與融合技術及綜合應用項目的環(huán)境溢出效益分析

呂志方

【摘 要】 為說明“長江航道要素智能感知與融合技術及綜合應用”項目實施后對環(huán)境溢出效益的顯著作用，闡述環(huán)境溢出效益識別，并從水路運輸替代鐵路和公路運輸的環(huán)境效益、船舶單位能耗、污染物減排效益、減少生態(tài)環(huán)境影響等4個方面分析該項目實施后產生的效應。結果表明，該項目有利于降低能耗、二氧化碳減排，有利于改善航道條件，減少船舶油污水、生活污水和生活垃圾排放。項目的實施可以為長江船舶提供專業(yè)化的智能航道服務，有利于最大化發(fā)揮航道生態(tài)效益。

【關鍵詞】 長江航道；環(huán)境溢出效益；水路運輸

0 引 言

隨著長江“數字航道”建設的快速發(fā)展，長江航道信息化建設已經具備由數字化向智能化轉變的條件。作為近年來開展的重點課題，“長江航道要素智能感知與融合技術及綜合應用”涉及航道、船舶、港口、支持保障系統等諸多因素，通過融合處理和深度挖掘，利用智能傳感器、物聯網、自動控制、人工智能等技術，自動獲取航道系統要素信息，實現航道規(guī)劃建設科學化、養(yǎng)護管理現代化?！伴L江航道要素智能感知與融合技術及綜合應用”項目不僅能為航運企業(yè)運輸決策、船舶航行安全、海事監(jiān)管、水上應急等提供全方位、實時、精確、便捷的航道服務，而且在項目實施后所產生的環(huán)境溢出效益也十分顯著。

1 環(huán)境溢出效益識別

環(huán)境溢出效益分析是以價值工程的思想，從發(fā)展社會經濟和維持生態(tài)環(huán)境平衡的角度，研究因運用關鍵技術和實施其依托工程破壞原有環(huán)境對人類生活的利弊。環(huán)境效益研究須對運用關鍵技術和實施依托工程所引起的生態(tài)環(huán)境破壞/益處進行系統識別和經濟分析。

環(huán)境溢出效益具有正外部性和負外部性。正外部性的經濟活動（包括開發(fā)利用自然資源、生產活動等）所引起的環(huán)境變化，使某個經濟行為個體的活動或社會受益，而受益者無須付出代價。負外部性的經濟活動所引起的環(huán)境變化使某個經濟行為個體的活動或社會受損，而造成負外部性的人或社會實體卻沒有為此承擔成本。正外部性經濟活動導致的環(huán)境改變稱為環(huán)境收益，負外部性經濟活動所引起的環(huán)境不利變化稱為環(huán)境損失。

“長江航道要素智能感知與融合技術及綜合應用”的6項先進重大航道專項關鍵技術及其實施可能帶來的主要環(huán)境溢出效益見表1。項目實施帶來的節(jié)能和二氧化碳減排效益、污染物減排效益、其他生態(tài)環(huán)境影響等幾項主要環(huán)境效益，概括起來都屬于環(huán)境收益。

表1 “長江航道要素智能感知與融合技術及綜合應用”專項關鍵技術應用及其環(huán)境溢出效益

2 環(huán)境效益分析

2.1 水路運輸替代鐵路、公路運輸的環(huán)境效益

根據2010―2013年長江水運指標數據（見表2）和《長江水道建設與發(fā)展對沿江經濟社會發(fā)展的貢獻研究》結論，計算得出水路、鐵路、公路三者之間的單位能耗比約為1∶1.12∶8.35。

表2 2010―2013年長江水運指標數據

根據“長江航道要素智能感知與融合技術研究及綜合應用”項目對航道通過能力提升的邊際效應分析可知，水路貨運增量的6.3%是由重大科技專項實施帶來的。計算運量增量的6.3%部分（見表3）所需消耗的燃油量和二氧化碳排放量，以此作為實施重大科技專項的水路運輸替代鐵路、公路運輸產生的效益。水路運輸替代鐵路、公路運輸節(jié)約的燃油量和二氧化碳排放量見表4。

表3 2011―2013年運量增加所需消耗的

燃油量和二氧化碳排放量萬t

表4 2011―2013年水路運輸替代鐵路、公路運輸節(jié)約的

燃油量和二氧化碳減排量萬t

從二氧化碳排放來看，水路、鐵路和公路每萬t€穔m二氧化碳排放量分別為51 kg、57 kg和423 kg，排放之比為1∶1.12∶8.35。內河船舶主要以燃油為動力并有一定的污染物排放，單就其承擔的單位運輸量排放水平而言，遠遠少于公路運輸，更沒有道路機動車所造成的噪聲污染和高事故率危害。

為了計算環(huán)境效益的經濟價值，本文取2011―2013各年末地中海柴油CIF中間價，并根據同期中國外匯交易中心發(fā)布的美元對人民幣匯率中間價進行計算，2011―2013年在重大科技專項實施背景下，水運增量替代鐵路和公路運輸的節(jié)能減排效益情況見表5。

表5 2011―2013年水運增量替代鐵路和公路運輸的

節(jié)能減排效益 億元

2.2 船舶單位能耗

對于運載相同質量的貨物而言，貨船裝機功率更小，單位功率運載量更大。航道條件改善和船舶標準化、大型化，有利于船舶單位能耗的大幅下降。大型化的自航貨船與原船隊相比，貨船船型線形更優(yōu)化，船舶推進效率提高，單位能耗更低。如民生公司原882 kW推船推6艘800 t駁船，重慶―上海往返油耗量約60 t；貨船載貨 t，重慶―上海往返油耗量僅約30 t，油耗降低了近50%。今后通過船舶進一步大型化、標準化，船舶單位平均能耗還將進一步降低。

以2010年為基年，根據表2中燃油單耗變化情況和貨運量計算同等運量所需的油耗減少量，同樣以柴油的碳排放系數為計算，即使用一噸柴油，排放二氧化碳 t，可以得到相應的減少二氧化碳排放量。2011―2013年船舶能耗下降節(jié)約的燃油量和二氧化碳減排量見表6。

表6 2011―2013年船舶能耗下降節(jié)約的燃油量和

二氧化碳減排量萬t

根據水路運輸替代鐵路、公路運輸的節(jié)能減排效益部分的柴油價格和碳交易價格進行計算，2011―2013年船舶能耗下降帶來的節(jié)能效益為46.03億元，二氧化碳減排效益為1.10億元，船舶燃油單耗下降帶來的節(jié)能減排效益合計為47.13億元。詳見表7。

表7 船舶能耗下降帶來的節(jié)能減排效益億元

2.3 污染物減排效益

國際上對船舶污染物的分類和排放標準主要依據《國際防止船舶造成污染公約》，歐洲一些發(fā)達國家提出了一系列更高的排放標準。

我國現行的內河船舶污染防治管理規(guī)章主要依據《中華人民共和國防治船舶污染內河水域環(huán)境管理規(guī)定》，在內河船舶污染物處理方面，內河船舶主要采用油水分離器、生活污水處理/收集裝置對船舶污染物進行處理。船舶污染源監(jiān)管目前集中在船舶污水、船舶垃圾及船舶事故泄漏，主要利用船舶安檢、CCTV遠程監(jiān)控等對船舶防污設備和防污文書進行檢查。

2013年，內河注冊船舶總數為12.69萬艘，合計載質量為萬t。船型繼續(xù)向標準化、規(guī)范化、大型化和系列化發(fā)展，優(yōu)化了運力結構，增加了安全系數，并逐步淘汰長江、西江干線的非標準船舶。根據2010―2013年長江干線油污水及生活垃圾處理情況（見表8），接收油污水量呈現出不斷減少趨勢，但是接收船舶垃圾量呈現出略微增加趨勢。以2010年為基年，2011―2013年接收油污水量累計下降1.08萬t，接收船舶垃圾量累計增加0.20萬t，油污水及船舶垃圾處理經費支出合計增加6.7萬元。

表8 2010―2013年長江干線油污水及生活垃圾處理情況

2.4 減少生態(tài)環(huán)境影響

“長江航道要素智能感知與融合技術及綜合應用”項目的實施，對改善部分河段生態(tài)環(huán)境、減少水土流失，提高河道行洪能力，減輕防洪壓力，促進水資源綜合利用等具有推動作用。

自20世紀90年代中期以來，長江中下游航道開展了大量的整治工作，其中包含生態(tài)護岸工程。通過對工程的設計及施工現場服務，長江航道相關部門在生態(tài)護岸等方面累積了經驗，提高了認識。

在長江中游馬家咀航道整治工程中，一段長約300 m的護岸是長江航道整治工程中首次采用鋼絲網護墊結構鋪筑的“生態(tài)護岸”。

除了使用鋼絲網石籠墊對岸坡的生態(tài)防護外，長江航道整治中還積極在合適的位置使用聯鎖式護坡磚、加筋三維網墊等方式進行生態(tài)護岸。

長江中游的新洲―九江河段的鳊魚灘頭部及右緣護岸工程采用平順斜坡式護岸結構，枯水平臺以下為軟體排護底和拋石鎮(zhèn)腳，枯水平臺以上為聯鎖式護坡磚和鋼絲網格護面。

2011年，長江下游安徽省境內的安慶水道整治工程對新洲右緣下游段長 m的范圍采用加筋三維網墊進行防護，這是長江航道整治工程首次采用的新工藝，其促淤效果和生態(tài)效應十分顯著。

長江中游荊江航道整治工程是綜合治理長江的關鍵性工程，有利于防治洪澇災害，減少洪澇災害對沿江地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響。航道整治等工程，有利于改善水沙條件，控制河流演變的劇烈程度，使沖灘塌岸現象減少，提高河岸水土保持率，減少河流生態(tài)環(huán)境的突變程度。航道整治工程方法和工藝的改進和提高，可以提升航道整治工程效率，盡量減少傳統工程對河流生態(tài)環(huán)境的影響。

3 環(huán)境溢出效益估算

項目實施帶來的環(huán)境效益，主要有降低燃油能耗、二氧化碳減排、污染物減排和其他生態(tài)環(huán)境影響等。

（1）降低燃油消耗和二氧化碳減排效益包括兩個方面：一方面是替代鐵路、公路運輸所節(jié)約的能源及對應的二氧化碳減排效益；另一方面是船舶單位能耗下降帶來的節(jié)能和二氧化碳減排效益。水路運輸替代鐵路、公路運輸的節(jié)能和二氧化碳減排效益是指由于在鐵路、公路、水路3種運輸方式中，船舶發(fā)動機功率、熱效率最高，增加的運量如果采用鐵路、公路運輸需要消耗更多的燃料，而采用水路運輸的方式可以節(jié)約能源、減少二氧化碳排放。根據2010―2013年我國長江水運數據，以2010年為基年，“長江航道要素智能感知與融合技術及綜合應用”項目的實施帶來的水運增量替代鐵路運輸的節(jié)能減排效益為0.40億元，替代公路運輸的節(jié)能減排效益為24.81億元。

（2）有利于船舶的單位能耗大幅下降。船舶燃油單耗下降，同等運量所需消耗的燃油也會減少。與2010年相比，由于船舶單位能耗下降，2011―2013年船舶燃油單耗下降帶來的節(jié)能減排效益合計為47.13億元。

（3）項目實施后帶來的航道條件改善，可以減少船舶油污水、生活污水和生活垃圾排放。與此同時，污染治理的費用也相應減少。根據2010―2013年長江干線油污水及生活垃圾處理數據顯示，經過綜合整治，長江油污水排放量有所下降，但船舶垃圾排放量呈上升趨勢。以2010年為基年，2011―2013年油污水及生活垃圾處理經費略增加6.7萬元。

4 結 語

環(huán)境的溢出效應既可以是積極溢出，也可以是消極溢出。當溢出效應是縱向溢出或者從高技術水平向低技術水平溢出時，其溢出效益為正值，是積極溢出；當溢出效應從低技術水平向高技術水平溢出時，其溢出效應是負值，屬于消極溢出。

航道智能感知與融合技術的產出和技術水平越高，對提升航道通過能力，智能維護、治理長江航道，改善航道條件，有效降低船舶單位運輸能耗，節(jié)約燃油，減少二氧化碳排放，減少水上交通事故等方面的作用，以及應用于長江水路運輸的環(huán)境積極溢出效應就越大。

“長江航道要素智能感知與融合技術及綜合應用”項目關鍵技術的研究和實施，可以為長江船舶提供專業(yè)化的智能航道服務，對保護沿江地區(qū)生態(tài)環(huán)境、促進長江生態(tài)航道進步等具有推動作用，有利于最大化發(fā)揮航道生態(tài)效益。