陜南地區(qū)公路養(yǎng)護(hù)工程碳排放測(cè)算分析

關(guān)鍵詞：瀝青路面；公路養(yǎng)護(hù)工程；碳排放；測(cè)算模型；指標(biāo)體系

中圖分類號(hào)：U418.6；X734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）04-0223-04

DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.04.061

Analysis of Carbon Emission Calculation from Highway Maintenance Projects in Southern Shaanxi

SONGNing'，PENGBiao2 （1.Ankang Highway Bureau，Ankang7250Oo，China;

2.School of Highway Engineering，Shaanxi Collge of Communications Technology，Xi'an71Oo18，China）

Abstract： Carbon emission measurement can provide important data support for the research of major and mediumsizedmaintenanceand preventive maintenance projectsof nationaland provincial trunk lines，andhas importantresearch significancefortheformulationofenvironmentalpoliciesandtheconstructionofecologicalcivilizationinsouthernShaanxi. Diagnoseand evaluate the carbon emisions of major and secondary maintenance and preventive maintenance projects of nationaland provincial trunk highways insouthern Shaanxi，study thecarbon emisionsofvariousstagesof highway maintenanceprojectsinsouthern Shaanxibasedontheentirelifecycle，developasetofcarbon emision factors suitable forsouthern Shaanxi，andconstructacarbon emisioncalculationmodel suitableforsouthern Shaanxi toachieveaccurate estimation of local carbon emissions.

Keywords：asphaltpavement;highwaymaintenanceengineeing;carbonemissions;calculationmodel; indicatorsystem

碳排放因子又被稱為碳排放系數(shù)，用于估算特定活動(dòng)的二氧化碳（ ）排放量。公路碳排放因子在量化環(huán)境影響、支持減排決策、推動(dòng)綠色轉(zhuǎn)型以及促進(jìn)國(guó)際合作等方面具有重要意義。公路碳排放因子的差異會(huì)直接影響產(chǎn)品的碳排放量，因此各地要結(jié)合本地實(shí)際情況修正碳排放因子。張?chǎng)螡嵅捎脤?duì)比分析法修正現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)的碳排放因子，建立針對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)寒旱地區(qū)公路的碳排放因子數(shù)據(jù)清單，并分別建立4個(gè)階段的碳排放測(cè)算模型。

目前，我國(guó)在公路領(lǐng)域的碳排放指標(biāo)建設(shè)上已取得一定進(jìn)展，并出臺(tái)一系列相關(guān)規(guī)定。裴冉冉[聚焦于公路建設(shè)階段，從碳排放核算、排放端減碳及固碳端補(bǔ)償3個(gè)方面對(duì)前人研究進(jìn)行綜述。趙芳敏等[3]采用生命周期評(píng)估方法，全面涵蓋從公路規(guī)劃、可行性分析、設(shè)計(jì)構(gòu)建、施工實(shí)施、運(yùn)營(yíng)階段到后期維護(hù)的整個(gè)生命周期，構(gòu)建一套針對(duì)公路全壽命周期的碳排放評(píng)價(jià)體系。本研究通過(guò)對(duì)陜南地區(qū)國(guó)省干線公路大中修及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程碳排放進(jìn)行診斷和評(píng)估，針對(duì)公路養(yǎng)護(hù)工程減碳問(wèn)題，研發(fā)一種適用于該地區(qū)的碳排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合地區(qū)差異，建立屬于該地區(qū)的碳排放測(cè)算體系。

1碳排放數(shù)據(jù)清單

1.1碳排放來(lái)源

為量化道路養(yǎng)護(hù)碳排放，首先分析碳排放來(lái)源。對(duì)陜南地區(qū)國(guó)省干線公路養(yǎng)護(hù)施工過(guò)程進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，公路養(yǎng)護(hù)的施工流程基本一致，分為3個(gè)階段。通過(guò)對(duì)國(guó)道316漢陰段次級(jí)公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目調(diào)查得知，養(yǎng)護(hù)材料的生產(chǎn)、運(yùn)輸以及施工階段，使用的機(jī)械設(shè)備主要依賴柴油、煤和電力作為能源，而這些能源的消耗會(huì)直接導(dǎo)致碳排放。因此，公路養(yǎng)護(hù)施工的碳源涉及3個(gè)階段，即材料物化階段、材料運(yùn)輸階段和養(yǎng)護(hù)施工階段。

1.2碳排放數(shù)據(jù)清單

材料物化階段的碳排放活動(dòng)清單包括砂礫、礦粉、碎石、中砂、改性瀝青、水泥等材料，材料運(yùn)輸階段的碳排放活動(dòng)清單包括自卸車、裝載機(jī)、載貨車、灑水車等設(shè)備，養(yǎng)護(hù)施工階段的碳排放清單包括瀝青碎石混合料拌和、瀝青混凝土混合料拌和、瀝青混合料運(yùn)輸、瀝青混合料路面鋪筑、水泥混凝土路面以及自卸汽車運(yùn)輸水泥混凝土等環(huán)節(jié)。

2碳排放因子清單

陜南地區(qū)公路養(yǎng)護(hù)工程生命周期的碳排放來(lái)源主要是能源和材料，碳排放因子的計(jì)算通常是依據(jù)低位發(fā)熱量、含碳量和碳氧化率確定，且二次能源中的柴油、汽油需要加工，但加工產(chǎn)生的 較少，故柴油和汽油等計(jì)算方法與一次能源計(jì)算相同。材料的碳排放量通常計(jì)算生產(chǎn)階段單位材料的 排放量來(lái)作為碳排放因子進(jìn)行衡量。

2.1能源碳排放因子

能源碳排放因子（CarbonEmissionFactor，CEF）是指消耗單位質(zhì)量能源伴隨的溫室氣體生成量，也是計(jì)算碳足跡的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)實(shí)踐中，能源碳排放因子的應(yīng)用已經(jīng)取得一些成果。例如，通過(guò)優(yōu)化養(yǎng)護(hù)過(guò)程的能源使用、采用更加高效的加熱和攪拌設(shè)備、選擇低碳排放的能源等方式，降低養(yǎng)護(hù)過(guò)程的碳排放量。同時(shí)，基于能源碳排放因子的碳排放評(píng)價(jià)模型和方法為公路瀝青路面的節(jié)能減排提供更加科學(xué)的依據(jù)。采用式（1）計(jì)算化石能源的碳排放因子，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。經(jīng)計(jì)算， 1 k g0 號(hào)柴油的低位發(fā)熱量為 4 2 7 0 5 k J ，缺省碳含量為 ，碳氧化率為 9 8 % ，碳排放因子為 ，而電力的碳排放因子為 （ Δ M W ? h ）。

式中： 為第 i 種化石能源的碳排放因子， 為第 i 種化石能源的預(yù)設(shè)碳含量， k g/ G J 為第 i 種化石能源的碳氧化率， % ； 為第 i 種化石能源的低位發(fā)熱量，GJ；44/12為二氧化碳與碳的相對(duì)分子質(zhì)量比值。

2.2材料碳排放因子

材料碳排放因子表示單位生產(chǎn)或消費(fèi)活動(dòng)的溫室氣體排放系數(shù)。在公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中，設(shè)計(jì)時(shí)考慮材料碳排放因子，可以優(yōu)化養(yǎng)護(hù)方案，選擇低碳排放的材料和技術(shù)，從而降低養(yǎng)護(hù)過(guò)程的碳排放。在公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)的材料碳排放評(píng)估中，采用對(duì)比分析法從現(xiàn)有碳排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)中選出代表性數(shù)據(jù)，并依據(jù)研究的具體范疇和設(shè)定的邊界條件比較和評(píng)估這些代表性數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的調(diào)整和優(yōu)化，以確保它們更準(zhǔn)確地反映陜南地區(qū)國(guó)省干線公路養(yǎng)護(hù)工程的實(shí)際情況，結(jié)果如表1所示。

2.3運(yùn)輸碳排放因子

原材料需要從開(kāi)采地運(yùn)輸?shù)缴a(chǎn)廠家，材料從生產(chǎn)廠家運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，該階段的碳排放主要是交通運(yùn)輸工具消耗燃料帶來(lái)的。陜南地區(qū)公路養(yǎng)護(hù)工程所用車輛燃料以柴油為主。運(yùn)用對(duì)比分析法，首先篩選出不同的碳排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)，然后將這些數(shù)據(jù)庫(kù)與本研究的具體范圍及系統(tǒng)邊界條件進(jìn)行對(duì)比分析，最終確定符合本地區(qū)實(shí)際情況的碳排放因子。柴油的碳排放因子為 ，汽油的碳排放因子為 。

2.4施工機(jī)械碳排放因子

針對(duì)陜南地區(qū)公路的獨(dú)特性，計(jì)算出適用于該地區(qū)公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)機(jī)械的碳排放系數(shù)。鑒于不同級(jí)別公路所需機(jī)械的動(dòng)力差異，特別選取若干關(guān)鍵機(jī)械進(jìn)行具體估算，并整理每臺(tái)施工機(jī)械每班次運(yùn)作產(chǎn)生的碳排放量，如表2所示。

3碳排放測(cè)算模型的構(gòu)建

根據(jù)公路生命周期的劃分及各階段碳排放的來(lái)源分析和測(cè)算方法，分別從材料物化、材料運(yùn)輸、養(yǎng)護(hù)施工3個(gè)階段建立碳排放測(cè)算模型。構(gòu)建陜南地區(qū)公路養(yǎng)護(hù)工程碳排放計(jì)算模型，如式（2）所示。一是材料物化階段碳排放。材料物化階段是指筑路原材料從原料開(kāi)采到成品售賣工廠的整個(gè)過(guò)程，追溯各原材料生產(chǎn)的上游過(guò)程均較為復(fù)雜，因此該階段的具體量化相對(duì)困難，分析對(duì)比已有模型，選取式（3）計(jì)算材料物化階段碳排放量。二是材料運(yùn)輸階段碳排放。選用式（4）計(jì)算材料運(yùn)輸階段的碳排放，重點(diǎn)是獲取某種養(yǎng)護(hù)技術(shù)各類能源的消耗量。三是養(yǎng)護(hù)施工階段碳排放。該階段的碳排放量化方法同材料運(yùn)輸階段。其中，作業(yè)人員碳排放采用式（5）進(jìn)行計(jì)算。

式中： c 為公路養(yǎng)護(hù)工程碳排放總量， 為公路建設(shè)過(guò)程中材料物化階段的碳排放總量， ； 為公路材料運(yùn)輸階段的碳排放總量， ： 為公路養(yǎng)護(hù)施工階段的碳排放總量， ： 為材料消耗量， 或 ： 為材料的碳排放因子， 或 ; 為機(jī)械每臺(tái)班消耗量， 或 t ： 為機(jī)械運(yùn)行的臺(tái)班數(shù)量，工日； 為耗材的碳排放因子， 或 為作業(yè)人員碳排放， ： 為作業(yè)人員工日消耗量，工日； 為作業(yè)人員的碳排放因子， 或 0

本次養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目為國(guó)道G316漢陰段，起點(diǎn)位于漢陰縣新合村，終點(diǎn)位于石泉縣七里村，設(shè)計(jì)時(shí)速為 路面寬度為 1 1 . 4 m ，養(yǎng)護(hù)長(zhǎng)度為 1 6 . 4 1 3 k m 。經(jīng)計(jì)算，該路段養(yǎng)護(hù)施工碳排放總量為 5 0 5 5 . 7 4 4 t ，表明瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工全過(guò)程的能耗主要來(lái)源為材料物化階段。其中，材料物化階段的碳排放總量為 4 6 1 0 . 1 7 2 t 材料運(yùn)輸階段的碳排放總量為 1 9 3 . 7 9 8 t ，養(yǎng)護(hù)施工階段的碳排放總量為 此外，人工與機(jī)械的臺(tái)班碳排放總量為

4評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

綠色公路評(píng)估指標(biāo)體系包括能源效率、碳排放、廢棄物管理、環(huán)境影響等方面的指標(biāo)。綜合考慮公路的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工以及運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)，采用生命周期評(píng)估方法，結(jié)合既有研究成果，構(gòu)建一套針對(duì)公路生命周期的碳排放評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該體系的目的是以一種客觀、公正且基于事實(shí)的態(tài)度，全面評(píng)估陜南地區(qū)國(guó)省干線公路養(yǎng)護(hù)工程的碳排放，確保涵蓋的指標(biāo)能夠準(zhǔn)確反映公路養(yǎng)護(hù)工程碳排放中最關(guān)鍵、最具代表性和最相關(guān)的方面。

依據(jù)公路工程在不同階段達(dá)成節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)及循環(huán)利用成效的貢獻(xiàn)，將評(píng)價(jià)體系劃分為綠色生態(tài)公路的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理3個(gè)方面，共設(shè)定8個(gè)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。針對(duì)瀝青面層建設(shè)過(guò)程的碳排放源，進(jìn)一步制定瀝青面層的碳排放評(píng)價(jià)指標(biāo)框架，涵蓋28個(gè)次級(jí)指標(biāo)。公路生命周期的各階段碳排放評(píng)價(jià)指標(biāo)存在一定差異。

規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，設(shè)定瀝青路面這一主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，并將其細(xì)化為5個(gè)次級(jí)指標(biāo)，即廢舊路面材料的再生利用率、耐久性路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用比例、溫拌瀝青路面和可循環(huán)材料以及其他低碳環(huán)保型筑路材料的利用率。

建設(shè)階段，確定施工區(qū)域、施工器具、施工策劃與管理3個(gè)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。施工區(qū)域方面，涵蓋集中供電措施的執(zhí)行狀況、現(xiàn)有電網(wǎng)與材料堆放場(chǎng)的利用效率等次級(jí)指標(biāo)；施工器具則包括施工器具的低碳技術(shù)改進(jìn)程度以及新能源施工器具的占比等次級(jí)指標(biāo)；施工策劃與管理則進(jìn)一步細(xì)化為節(jié)能減排組織體系及工作機(jī)制的建設(shè)狀況、宣傳教育與人員培訓(xùn)成效、前期研究對(duì)實(shí)際施工項(xiàng)目的指導(dǎo)實(shí)施程度、施工機(jī)械器具能耗及碳排放的監(jiān)控與管理等次級(jí)指標(biāo)。

運(yùn)營(yíng)管理階段，設(shè)置綠色生態(tài)技術(shù)采納、信息技術(shù)融入、管控以及綜合評(píng)估4個(gè)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中，綠色生態(tài)技術(shù)采納方面涵蓋公路節(jié)能照明設(shè)施的采用比例及其他綠色生態(tài)技術(shù)的實(shí)施狀況兩個(gè)次級(jí)指標(biāo)；信息技術(shù)融入則包含公眾服務(wù)平臺(tái)及低碳運(yùn)營(yíng)指引系統(tǒng)的運(yùn)用、車輛超限超載非停車預(yù)檢系統(tǒng)與隧道通風(fēng)智能化管理系統(tǒng)的應(yīng)用、其他信息技術(shù)的運(yùn)用等次級(jí)指標(biāo)；管控方面則涉及前期研究提出的低碳措施執(zhí)行狀況、節(jié)能減排組織架構(gòu)及工作機(jī)制的建立、節(jié)能減排統(tǒng)計(jì)與監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建、節(jié)能減排目標(biāo)責(zé)任考核與評(píng)價(jià)機(jī)制以及節(jié)能減排宣傳教育與培訓(xùn)等次級(jí)指標(biāo)；綜合評(píng)估方面則關(guān)注營(yíng)運(yùn)維護(hù)階段的能源消耗與碳排放降低率、碳吸收能力等次級(jí)指標(biāo)。

5結(jié)論

在整理分析現(xiàn)有國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和研究資料的基礎(chǔ)上，構(gòu)建陜南地區(qū)公路生命周期的碳排放因子清單，并從公路生命周期的各階段展開(kāi)分析，分別建立材料物化、材料運(yùn)輸、養(yǎng)護(hù)施工階段的碳排放測(cè)算模型。結(jié)果表明，在現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合陜南地區(qū)公路的特點(diǎn)，比選出適用于陜南地區(qū)公路材料的碳排放因子。通過(guò)實(shí)地調(diào)研，選取陜南地區(qū)次級(jí)公路常用的施工機(jī)械，并利用能耗估算方法得出每臺(tái)班機(jī)械的碳排放因子。路面工程溫室氣體排放評(píng)價(jià)一級(jí)指標(biāo)為公路養(yǎng)護(hù)工程生命周期各階段碳排放總量，次級(jí)指標(biāo)為各階段不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放總量。

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