“雙碳”目標下水利工程的發(fā)展趨勢探究

【摘要】文章在我國“雙碳”目標的基礎上，簡要介紹了“雙碳”目標的背景、概念以及相關政策，從控碳、減碳的角度出發(fā)，從水利工程的全過程角度，分析了各階段的減碳途徑與方法，探究了水利行業(yè)各環(huán)節(jié)的發(fā)展趨勢并進行了總結。

【關鍵詞】雙碳；水利工程；發(fā)展趨勢

【中圖分類號】TV21" " " 【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）03-0047-03

0 引言

2020年9月，中國宣布二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和[1]。水利工程是一項造福于民的公益工程，是我國在建設現(xiàn)代化強國中不可或缺的重要基礎工程，同時，水利行業(yè)與氣候環(huán)境聯(lián)系密切，是受氣候波動影響最敏感的行業(yè)之一[2]。因此，在“雙碳”目標下，通過水利行業(yè)積極進行“減碳、控碳”顯得十分緊要。通過水利行業(yè)在規(guī)劃設計、施工過程、運維過程以及生態(tài)管理等幾個方面，對當前水利行業(yè)“減碳、控碳”的可行性進行分析，探究“雙碳”目標下，水利行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，以期為該行業(yè)在“雙碳”目標下的發(fā)展提供一定的參考價值。

1 “雙碳”目標的提出

1.1 背景及意義

溫室效應（花房效應）來源于溫室氣體，而CO2只是其中的一種代表性氣體。溫室氣體的種類復雜，主要有CO2、甲烷、氫氟化物、N2O等。據(jù)《2021氣候變化：自然科學基礎》報道，當前全球大氣中CO2平均濃度達到過去200萬年以來的高點，溫度升率（近50年）超過以往二千年的最高速率，海平面上升率達到以往三千年內的最高位。由此可見，近幾十年來，由于人類的生產生活產生的溫室氣體對全球的氣候、環(huán)境產生非常大的影響，如全球變暖，海面上升，極端天氣頻發(fā)，生物多樣性急劇減少等[3，4]。因此，進行人工“減碳、控碳”，努力實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，維持全球CO2氣體的凈負排放，是減緩氣候變化帶來不利影響的重要舉措，是實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的重要途徑。

同時，根據(jù)2021年國務院發(fā)布的《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出，到2060年，我國非化石能源消費比重達到80%以上，碳中和目標順利實現(xiàn)。因此，“雙碳”目標究其本質是讓我國能源結構產生調整，減少對一次性能源的依賴，對于我國的能源體系安全具有重大意義。

1.2 “雙碳”目標的主要內容

中國將力爭于2030年前CO2氣體排放達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和，稱為“雙碳”目標。碳達峰是指CO2氣體的排放量在未來的某個時間點達到峰值，隨后其排放量不再增加，轉為逐漸下降，即CO2氣體排放量由升轉降的歷史拐點。碳中和是指一定時間內我國各行業(yè)使用新能源、低碳材料所節(jié)減的CO2氣體排放量等于這段時間內所產生的溫室氣體量，即溫室氣體的產生量等于節(jié)能量，達到一種增消平衡的狀態(tài)。

2 “雙碳”目標下水利行業(yè)的發(fā)展趨勢

新中國成立至今，水利工程發(fā)展迅速，對我國經濟建設以及社會發(fā)展作出了重大貢獻，尤其是2022年，我國全年完成水利建設投資超過1萬億元，累計實施水利工程項目達到4.1萬個，新增水利工程項目2.5萬個。水利工程建設實施至今，成為我國穩(wěn)步快速發(fā)展的堅實支撐。

發(fā)展至今，我國的工程建設進入了新時代，亦對水利行業(yè)提出了更高的要求，建設目標也由最開始的技術經濟優(yōu)先轉變?yōu)槎嗑S度發(fā)展。為了解決溫室氣體排放引發(fā)的一系列氣候變化問題，在“雙碳”目標下，為了實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，緩解氣候變化帶來的一系列影響，眾多學者對水利工程的建設與發(fā)展開展了研究，提供了思路與參考。

2.1 水力發(fā)電減碳

對碳達峰、碳中和這一目標的順利實現(xiàn)，歸根結底是控制并減少CO2氣體的排放量，而目前我國的碳排放來源于化石能源的燃燒，如煤炭、石油以及天然氣等。其中以煤炭燃燒的碳排放量最大，據(jù)統(tǒng)計，2020年我國碳排放總量為117億噸，其中煤炭燃燒產生的CO2占比80%～90%[5]。從行業(yè)角度分析，其中以電力、采掘、制造以及交通等行業(yè)的碳排放量最大，達到了總排放量的98%。雖然我國正在不斷減少對化石能源的依賴，縮減電煤的使用，擴大優(yōu)化能源利用方式，但目前火電依舊是我國電力資源的主要支撐，截至2020年底，水力發(fā)電只占比17.8%，如圖1所示。因此，與目前我國占比最大的火電相比，水力發(fā)電具有巨大的潛力，提高水力發(fā)電占比，就能夠有效進行減碳。據(jù)相關研究表明，若碳排放量按照0.228kg/kW·h進行核驗，每減少10MW火電的裝機容量，則一年的碳排放量就累計減少10000t以上[6]，此外，在提高水力發(fā)電占比的同時，還能相應減少火電中有毒有害氣體、粉塵、煙塵的排放量。

近年來，國家大力發(fā)展新能源發(fā)電項目，核能發(fā)電、風能發(fā)電以及太陽能發(fā)電等得到迅速發(fā)展，并網量與日俱增，逐漸成為我國電網的重要組成。目前，我國的電力負荷主要集中在城市，供需矛盾較為突出。因此，大力發(fā)展水利工程，將更多的水能轉化為電能，解決地方電網供需不足的難題以及轉變供電結構是將來水利行業(yè)發(fā)展的一個重點方向。同時，抽水蓄能電站將在我國“雙碳”目標下發(fā)揮重要的推動作用。

2.2 施工過程減碳

水電的控碳、降碳主要有兩個方面，一是水力發(fā)電過程不會產生各類溫室氣體 ；二是水力發(fā)電占比提高，相應地減少了火電組成，從而降低火力發(fā)電過程中溫室氣體的排放。而在水利工程的大量建設施工中，也應該開展一系列控碳、減碳措施，通過分析整理，施工過程進行控碳、減碳主要包括以下幾個方面。

首先，在設計階段對建設施工材料進行認真合理計算，避免采購剩余量過大，造成材料浪費，從而降低源頭的碳排放；其次，建材原料，例如砂石等采取因地制宜方式，在建設施工項目附近或者當?shù)夭少?，從而減少運輸過程中的碳排放。最后，從原材料入手進行控碳、減碳。

在原材料的選取方面，不能一味以強度為主，而更應該在保證質量的基礎上考慮原材料的環(huán)保性、耐久性，從而降低能源的損耗。目前，針對水利行業(yè)新型原材料方面，許多學者開展了研究。董玉文等[7]采用室內試驗的手段，以混凝土的動彈模為評價指標，研究了橡膠粉摻量對混凝土抗凍耐久性的變化，得出了橡膠粉的最佳摻量，對水利行業(yè)混凝土的應用提供了參考價值；韓煒等[8]以長江科學院為支撐，自主研發(fā)了水免疫聚脲混凝土表面防護材料，解決了聚脲實際工程應用關鍵性難題，該產品目前已廣泛應用于各大型水電站；陳偉等[9]對水工閘門原材料進行了改性研究，采用纖維復合材料替代傳統(tǒng)閘門的結構材料，解決了傳統(tǒng)閘門諸多難題，并對該新型閘門的施工工藝、流程等進行了詳細介紹，探明了新型材料的優(yōu)勢與技術差異 ；沈承秀[10]則對水利工程的新型防滲材料進行了介紹，新型防滲材料由鈉基膨潤土為主要材料，具有環(huán)保、防滲等功效。以上一系列的研究都對傳統(tǒng)水利行業(yè)中的建材進行了創(chuàng)新與改進，減少了各類安全問題，同時也對控碳、減碳起到了積極的推動作用。因此，選擇以綠色環(huán)保、耐久性為主的材料是未來水利行業(yè)發(fā)展的一個重要方向。

2.3 運維過程減碳

首先，應該從管理上進行考慮，建立健全綠色低碳的管理制度與體系，對工作人員與管理人員進行教育培訓，提高個人的低碳意識，發(fā)揚并倡導低碳行為，從而減少碳排放量；其次，對運維過程進行全面監(jiān)測監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和處理運行過程中的能源損耗問題，以此減少碳排放量。此外，大力引進智能管理技術與設備，建設智慧水利項目。利用大數(shù)據(jù)、云平臺等進行有效管理，減少管理能耗，從而間接減少碳排放。

2.4 生態(tài)措施減碳

生態(tài)減碳是“雙碳”目標實現(xiàn)最重要途徑之一，植被能夠通過光合作用將大氣中的CO2轉化為有機碳進行封存，從而實現(xiàn)碳匯。因此，在未來水利行業(yè)的發(fā)展中，開展生態(tài)減碳應注重兩個方面，一個是在水利工程的規(guī)劃中，把減少環(huán)境破壞的優(yōu)先級提高，另一方面是水利工程的生態(tài)修復。

首先，在新建水利工程項目的前期規(guī)劃設計時，應盡量減少對林地、草地以及濕地等生態(tài)系統(tǒng)的破壞，當建設投資額與保護環(huán)境產生矛盾時，應盡量從保護環(huán)境的角度出發(fā)，適當加大投資額，從而使得生態(tài)系統(tǒng)得以保留，長期下來會產生更大的經濟效益。其次，在水利工程建設好后，重新配置和改善水利工程周邊的環(huán)境。例如對壩體進行植物護坡，不僅能增加邊坡的穩(wěn)定性，還能提高碳匯能力。此外，還可以對原河道兩岸的環(huán)境進行生態(tài)修復，增加植被的移入，在提高碳匯能力的同時，還能起到較好的觀賞效果。最后，改善水質環(huán)境，水乃生命之源，良好的水質能夠為植被提供更好的生長空間，從而進一步促進植被成長，提高碳匯能力。

3 結語

水利工程是一項造福于民的公益工程，是我國在建設現(xiàn)代化強國中不可或缺的重要基礎工程，是我國經濟發(fā)展不可取代的戰(zhàn)略支撐，是改善我國生態(tài)環(huán)境不可割裂的系統(tǒng)保障，同時，水利行業(yè)與氣候環(huán)境聯(lián)系密切，是實現(xiàn)我國“雙碳”目標的重要組成部分，加強水利建設亦是題中應有之義。通過分析，在我國的“雙碳”目標下，未來水利行業(yè)發(fā)展趨勢與水利工程全過程相關，在項目最初的規(guī)劃設計階段，應該以建設綠色水利工程為主要理念；在水利工程的施工建設階段，材料應該以綠色環(huán)保、耐久等新型材料為主；在項目的運維階段，以建設智慧水利為主。以上思路與方法與控碳、減碳密切相關，能夠對碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)起到積極推動作用。以“雙碳”目標的實現(xiàn)為核心要點，以水利行業(yè)作為展開點，在水資源的開發(fā)利用過程中，建立健全低碳管理體系，注重各環(huán)節(jié)的降碳措施，為早日實現(xiàn)我國“雙碳”目標貢獻水利行業(yè)的力量。

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[作者簡介]楊永芬（1983—），女，貴州安龍人，大專，研究方向：水利水電工程、巖土工程。