綠色施工節(jié)水增量成本與效益的關系研究

田 源，黃喜兵

(西南交通大學土木工程學院 四川成都610031))

近年來，綠色施工發(fā)展迅速，其評價體系也逐漸成熟，成為了施工的主要趨勢。由于建筑施工過程中對水資源的消耗及浪費是不小的，因此采取必要的節(jié)水措施在可持續(xù)發(fā)展理念中顯得尤為重要。從綠色施工“四節(jié)一環(huán)保”的基本概念可知，“節(jié)水”是組成綠色施工的重要部分。施工過程采用節(jié)水措施不僅可緩解水資源短缺的情況，還可提高用水效率，對社會經(jīng)濟的發(fā)展有著重要的作用[1]。

隨著對綠色施工研究的增多，提出的節(jié)水措施愈加完善，更多的學者開始對節(jié)水措施的效益評價進行研究。國內(nèi)學者中張裕杰[2]以不同案例分析了各類節(jié)水措施，并總結出了具有良好經(jīng)濟效益和社會效益的節(jié)水措施；張銀平最早將系統(tǒng)動力學方法運用在節(jié)水管理中，并進行了仿真分析[3]；李正焜[4]等運用價值工程方法以具體實例分析綠色施工節(jié)水措施的價值并作出了可行性評價；柴乃杰[5]、賈鼎元[1]等分別采用TOPSIS—熵權決策法和組合賦權—向量夾角余弦模型法對綠色施工中不同節(jié)水措施的綜合效益進行了評價。

總之，這些研究都為節(jié)水措施的效益評價以及系統(tǒng)動力學在節(jié)水管理方面的應用提供了豐富的理論依據(jù)，基于這些研究，本文同樣運用系統(tǒng)動力學的方法，分析綠色施工中常采用的一些節(jié)水措施，將節(jié)水增量成本與增量效益以及相互影響的因素形成一個系統(tǒng)，并利用VENSIM軟件繪出此系統(tǒng)的因果關系圖和系統(tǒng)流圖，之后根據(jù)系統(tǒng)流圖建立系統(tǒng)結構方程來描述流圖中各變量間的關系。而因果關系圖和系統(tǒng)流圖在本質上是相同的，都是模型的一種表達方式，其不同之處是因果關系圖是用簡單的箭線和文字來構建模型，而流圖為了使讀者更好的理解所研究的問題，使用存量、流量、輔助變量以及常量來描述模型[6]。這兩個模型以及基于流圖列出的結構方程可以更加直觀的展現(xiàn)節(jié)水增量成本與增量效益之間的關系，以此推進施工中節(jié)水措施的實施。

1 綠色施工節(jié)水措施

在綠色施工中常采取的節(jié)水措施主要有：選用節(jié)水性的施工工藝；項目用水多采用節(jié)水型器具；生活用水與施工用水分類計量并選用高靈敏度計量水表；現(xiàn)場車輛、場地沖洗等用水優(yōu)先采用非傳統(tǒng)水源；修建蓄水池、沉淀池、隔油池等分類處理項目污水廢水，并建立廢水回收再利用系統(tǒng)；加強節(jié)水教育宣傳等[7]。

將以上節(jié)水措施總結歸納為三大類，分別是節(jié)水型器具的使用、施工污水廢水的循環(huán)再利用以及節(jié)水管理，其中節(jié)水管理中又包括采用節(jié)水施工工藝、加強用水管理和節(jié)水宣傳。分析以上節(jié)水措施的增量成本與效益以及其中影響因素之間的關系，可建立綠色施工節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)。

2 節(jié)水增量成本與增量效益的構成

節(jié)水增量成本由節(jié)水型器具增量成本、施工污水廢水回用增量成本以及節(jié)水管理增量成本構成。其中節(jié)水型器具增量成本是節(jié)水型器具成本與普通用水器具成本的差值所構成；施工污水廢水回用增量成本是由建立污水廢水回用系統(tǒng)所需人材機的增量成本與所耗電費構成；節(jié)水管理增量成本又包括節(jié)水施工工藝成本、用水管理成本與節(jié)水宣傳成本。

節(jié)水增量效益可分為經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益，其中經(jīng)濟效益主要包括通過節(jié)水和回用水節(jié)省的水費和污水減排效益，社會效益主要由節(jié)省因缺水導致的財政損失、節(jié)省市政給水設施建設費以及節(jié)省市政排水設施建設費構成，文中的環(huán)境效益只考慮了節(jié)省污染水源的治理費這一項內(nèi)容。而節(jié)水增量成本效益是由節(jié)水增量效益與節(jié)水增量成本的差值所得。

3 構建節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)因果關系圖

通過分析節(jié)水增量成本與增量效益的構成及構成因素之間的聯(lián)系，可以用文字和箭線組成整個節(jié)水系統(tǒng)的因果關系圖(圖1)。

圖中共存在4條回路，均為正反饋回路，分別為：

(1)節(jié)水增量成本效益→+采用節(jié)水技術積極性→+節(jié)水技術水平→+總節(jié)水量→+經(jīng)濟效益→ +節(jié)水增量效益增加值→+節(jié)水增量效益→+節(jié)水增量成本效益；

(2)節(jié)水增量成本效益→+采用節(jié)水技術積極性→+節(jié)水技術水平→+總節(jié)水量→+節(jié)省市政給水設施建設費→+社會效益→+節(jié)水增量效益增加值→+節(jié)水增量效益→+節(jié)水增量成本效益；

(3)節(jié)水增量成本效益→+采用節(jié)水技術積極性→+節(jié)水技術水平→+總節(jié)水量→+節(jié)省因缺水導致的財政損失→+社會效益→+節(jié)水增量效益增加值→+節(jié)水增量效益→+節(jié)水增量成本效益；

(4)施工污水廢水回用增量成本→+污水廢水回用系統(tǒng)設備數(shù)量→+污水廢水收集量→+電費增加值→+施工污水廢水回用增量成本。

分析圖1的因果關系圖得知因素之間相互關聯(lián)構成回路，回路(1)中隨著節(jié)水增量成本效益值的增加，開發(fā)商采用節(jié)水措施獲得利益將鼓勵施工采用節(jié)水技術，節(jié)水量隨著節(jié)水技術水平的提高而增加，節(jié)水帶來的增量經(jīng)濟效益也隨之增加，在節(jié)水增量成本不變的情況下，最終又使得節(jié)水增量成本效益增加，其他回路分析同理。

圖1 綠色施工節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)因果關系

4 構建節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)流圖

從節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)的因果關系圖中可得到變量及變量間的聯(lián)系，以此將這些變量進行歸類，劃分為狀態(tài)變量、速率變量、輔助變量以及常量，在此基礎上構建系統(tǒng)流圖，以模擬節(jié)水措施的增量成本效益在綠色施工階段的形成過程以及動態(tài)變化[8]。構建的系統(tǒng)流圖如圖2所示。

分析圖2的系統(tǒng)流圖，對系統(tǒng)中的變量分類如下：

(1)狀態(tài)變量(存量)：綠色施工節(jié)水增量成本效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益、市政單位水價、電價、節(jié)省因缺水導致的財政損失、人均工資、污水減排效益；

(2)速率變量(流量)：節(jié)水增量效益增加量、節(jié)水增量成本增加量、經(jīng)濟效益增加量、環(huán)境效益增加量、社會效益增加量、水價增長速率、電價增長速率、工資增長速率、節(jié)省因缺水導致的財政損失增加量、污水減排效益增加量；

(3)輔助變量：節(jié)水型器具增量成本、節(jié)水管理增量成本、施工污水廢水回用增量成本、用水管理增量成本、節(jié)水施工工藝增量成本、節(jié)水宣傳成本、總節(jié)水量、回用水量、污水廢水收集量、污水廢水處理量、節(jié)省污染水源治理費、污水廢水回用系統(tǒng)設備數(shù)量、節(jié)省市政給水設施建設費、節(jié)省市政排水設施建設費、人材機增量成本、電費、人工費；

(4)常量：年工資增長率、年電價增長率、年水價增長利率、市政給水設施噸水建設費、市政排水設施噸水建設費、污水噸水排放費用、污染水源噸水治理費、因缺水導致的噸水財政損失費。

5 建立系統(tǒng)結構方程

建立系統(tǒng)結構方程就是將系統(tǒng)內(nèi)部各個變量間的關系加以量化，分析圖2流圖中的變量以及變量間的關系，建立變量間的結構方程，主要結構方程如下：

(1)綠色施工節(jié)水增量成本效益=INTEG(節(jié)水增量效益增加量-節(jié)水增量成本增加量，0)，單位：元

(2)節(jié)水增量效益增加量=環(huán)境效益+經(jīng)濟效益+社會效益+政府補貼，單位：元

圖2 綠色施工節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)流圖

(3)節(jié)水增量成本增加量=節(jié)水管理增量成本+節(jié)水型器具增量成本+施工污水廢水回用增量成本，單位：元。

(4)市政單位水價=INTEG(水價增長速率，初始值)，單位：元/m3。

(5)水價增長速率=市政單位水價×年水價增長率，單位：元/(m3·a)。

(6)污水減排效益=INTEG(污水減排效益增加量，0)，單位：元。

(7)污水減排效益增加量=污水噸水排放費×污水廢水收集量，單位：元。

(8)節(jié)省市政排水設施建設費=污水廢水收集量×市政排水設施噸水建設費，單位：元。

(9)節(jié)省市政給水設施建設費=總節(jié)水量×市政節(jié)水設施噸水建設費，單位：元。

(10)施工污水廢水回用增量成本=人材機增量成本+電費，單位：元。

(11)電費=耗電量(污水廢水回用系統(tǒng))×電價，單位：元。

(12)電價=INTEG(電價增長速率，初始值)，單位：元/kw·h。

(13)電價增長速率=電價×年電價增長率，單位：元/(kW·h·a)。

(14)人材機增量成本=人工費+材料費+機械費，單位：元。

(15)人工費=人工數(shù)量×人均工資，單位：元。

(16)人均工資=INTEG(工資增長速率，初始值)，單位：元/(人·a)。

(17)工資增長速率=人均工資×年工資增長率，單位：元/(人·a)。

(18)節(jié)省因缺水導致的財政損失=INTEG(節(jié)省因缺水導致的財政損失增加量，0)，單位：元。

(19)節(jié)省因缺水導致的財政損失增加量=因缺水導致的噸水財政損失費×總節(jié)水量，單位：元。

(20)社會效益=INTEG(社會效益增加量，0)，單位：元。

(21)社會效益增加量=節(jié)省市政給水設施建設費+節(jié)省市政排水設施建設費+節(jié)省因缺水導致的財政損失，單位：元。

(22)經(jīng)濟效益=INTEG(經(jīng)濟效益增加量，0)，單位：元。

(23)經(jīng)濟效益增加量=總節(jié)水量×市政單位水價+污水減排效益，單位：元。

(24)環(huán)境效益=INTEG(環(huán)境效益增加量，0)，單位：元。

(25)環(huán)境效益增加量=節(jié)省污染水源治理費=污染水源噸水治理費×污水廢水收集量，單位：元。

(26)用水管理增量成本=高靈敏度計量水表成本-普通水表成本，單位：元。

(27)節(jié)水施工工藝增量成本=節(jié)水施工工藝成本-傳統(tǒng)施工工藝成本，單位：元。

(28)節(jié)水宣傳成本=節(jié)水宣傳牌警示牌成本+開展節(jié)水宣傳教育成本，單位：元。

(29)節(jié)水型器具增量成本=節(jié)水型器具成本-普通用水器具成本，單位：元。

6 結論

通過構建綠色施工節(jié)水系統(tǒng)的因果關系圖、流圖以及結構方程，將節(jié)水措施增量成本與增量效益間的關系表達的更加清晰明確，并可得以下結論：

1)若要采用節(jié)水措施能夠使開發(fā)商獲得利益，節(jié)水增量成本效益值須為正值，即節(jié)水增量效益值高于增量成本值；

2)若單位水價不變，大大增加節(jié)水量及回用水量，社會效益和經(jīng)濟效益則隨之增加；

3)若要使回用水量增加，污水廢水收集量須增加，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益也會同步增加。

當然在增加節(jié)水量和回用水量的同時也會適當增加節(jié)水成本，因此基于本文基礎上可采用實例進行具體分析，研究節(jié)水措施增量成本效益值是否為正值，即驗證實例中采用節(jié)水措施是否能夠獲益。之后用實例對所建模型進行仿真分析，驗證模型是否有效，進而能夠有效的模擬綠色施工節(jié)水增量成本與效益。