呂志方

【摘 要】 為說明“長江航道要素智能感知與融合技術(shù)及綜合應(yīng)用”項目實(shí)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(yùn)輸替代鐵路和公路運(yùn)輸?shù)沫h(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(shí)施后產(chǎn)生的效應(yīng)。結(jié)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(shí)施可以為長江船舶提供專業(yè)化的智能航道服務(wù)，有利于最大化發(fā)揮航道生態(tài)效益。

【關(guān)鍵詞】 長江航道；環(huán)境溢出效益；水路運(yùn)輸

0 引 言

隨著長江“數(shù)字航道”建設(shè)的快速發(fā)展，長江航道信息化建設(shè)已經(jīng)具備由數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)變的條件。作為近年來開展的重點(diǎn)課題，“長江航道要素智能感知與融合技術(shù)及綜合應(yīng)用”涉及航道、船舶、港口、支持保障系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)、自動控制、人工智能等技術(shù)，自動獲取航道系統(tǒng)要素信息，實(shí)現(xiàn)航道規(guī)劃建設(shè)科學(xué)化、養(yǎng)護(hù)管理現(xiàn)代化?！伴L江航道要素智能感知與融合技術(shù)及綜合應(yīng)用”項目不僅能為航運(yùn)企業(yè)運(yùn)輸決策、船舶航行安全、海事監(jiān)管、水上應(yīng)急等提供全方位、實(shí)時、精確、便捷的航道服務(wù)，而且在項目實(shí)施后所產(chǎn)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(jīng)濟(jì)和維持生態(tài)環(huán)境平衡的角度，研究因運(yùn)用關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)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(yùn)用關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)施依托工程所引起的生態(tài)環(huán)境破壞/益處進(jìn)行系統(tǒng)識別和經(jīng)濟(jì)分析。

環(huán)境溢出效益具有正外部性和負(fù)外部性。正外部性的經(jīng)濟(jì)活動（包括開發(fā)利用自然資源、生產(chǎn)活動等）所引起的環(huán)境變化，使某個經(jīng)濟(jì)行為個體的活動或社會受益，而受益者無須付出代價。負(fù)外部性的經(jīng)濟(jì)活動所引起的環(huán)境變化使某個經(jīng)濟(jì)行為個體的活動或社會受損，而造成負(fù)外部性的人或社會實(shí)體卻沒有為此承擔(dān)成本。正外部性經(jīng)濟(jì)活動導(dǎo)致的環(huán)境改變稱為環(huán)境收益，負(fù)外部性經(jīng)濟(jì)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(shù)及綜合應(yīng)用”的6項先進(jìn)重大航道專項關(guān)鍵技術(shù)及其實(shí)施可能帶來的主要環(huán)境溢出效益見表1。項目實(shí)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(shù)及綜合應(yīng)用”專項關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用及其環(huán)境溢出效益

2 環(huán)境效益分析

2.1 水路運(yùn)輸替代鐵路、公路運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境效益

根據(jù)2010―2013年長江水運(yùn)指標(biāo)數(shù)據(jù)（見表2）和《長江水道建設(shè)與發(fā)展對沿江經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的貢獻(xiàn)研究》結(jié)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(yùn)指標(biāo)數(shù)據(jù)

根據(jù)“長江航道要素智能感知與融合技術(shù)研究及綜合應(yīng)用”項目對航道通過能力提升的邊際效應(yīng)分析可知，水路貨運(yùn)增量的6.3%是由重大科技專項實(shí)施帶來的。計算運(yùn)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(shí)施重大科技專項的水路運(yùn)輸替代鐵路、公路運(yùn)輸產(chǎn)生的效益。水路運(yùn)輸替代鐵路、公路運(yùn)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(yùn)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(yùn)輸替代鐵路、公路運(yùn)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(nèi)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(dān)的單位運(yùn)輸量排放水平而言，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于公路運(yùn)輸，更沒有道路機(jī)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(jīng)濟(jì)價值，本文取2011―2013各年末地中海柴油CIF中間價，并根據(jù)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(jìn)行計算，2011―2013年在重大科技專項實(shí)施背景下，水運(yùn)增量替代鐵路和公路運(yùn)輸?shù)墓?jié)能減排效益情況見表5。

表5 2011―2013年水運(yùn)增量替代鐵路和公路運(yùn)輸?shù)?/p>

節(jié)能減排效益 億元

2.2 船舶單位能耗

對于運(yùn)載相同質(zhì)量的貨物而言，貨船裝機(jī)功率更小，單位功率運(yùn)載量更大。航道條件改善和船舶標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)一步大型化、標(biāo)準(zhǔn)化，船舶單位平均能耗還將進(jìn)一步降低。

以2010年為基年，根據(jù)表2中燃油單耗變化情況和貨運(yùn)量計算同等運(yùn)量所需的油耗減少量，同樣以柴油的碳排放系數(shù)為計算，即使用一噸柴油，排放二氧化碳 t，可以得到相應(yīng)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(jù)水路運(yùn)輸替代鐵路、公路運(yùn)輸?shù)墓?jié)能減排效益部分的柴油價格和碳交易價格進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)《國際防止船舶造成污染公約》，歐洲一些發(fā)達(dá)國家提出了一系列更高的排放標(biāo)準(zhǔn)。

我國現(xiàn)行的內(nèi)河船舶污染防治管理規(guī)章主要依據(jù)《中華人民共和國防治船舶污染內(nèi)河水域環(huán)境管理規(guī)定》，在內(nèi)河船舶污染物處理方面，內(nèi)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(jìn)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(yuǎn)程監(jiān)控等對船舶防污設(shè)備和防污文書進(jìn)行檢查。

2013年，內(nèi)河注冊船舶總數(shù)為12.69萬艘，合計載質(zhì)量為萬t。船型繼續(xù)向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、大型化和系列化發(fā)展，優(yōu)化了運(yùn)力結(jié)構(gòu)，增加了安全系數(shù)，并逐步淘汰長江、西江干線的非標(biāo)準(zhǔn)船舶。根據(jù)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(xiàn)出不斷減少趨勢，但是接收船舶垃圾量呈現(xiàn)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(jīng)費(fèi)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(shù)及綜合應(yīng)用”項目的實(shí)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(jìn)水資源綜合利用等具有推動作用。

自20世紀(jì)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(hù)岸工程。通過對工程的設(shè)計及施工現(xiàn)場服務(wù)，長江航道相關(guān)部門在生態(tài)護(hù)岸等方面累積了經(jīng)驗(yàn)，提高了認(rèn)識。

在長江中游馬家咀航道整治工程中，一段長約300 m的護(hù)岸是長江航道整治工程中首次采用鋼絲網(wǎng)護(hù)墊結(jié)構(gòu)鋪筑的“生態(tài)護(hù)岸”。

除了使用鋼絲網(wǎng)石籠墊對岸坡的生態(tài)防護(hù)外，長江航道整治中還積極在合適的位置使用聯(lián)鎖式護(hù)坡磚、加筋三維網(wǎng)墊等方式進(jìn)行生態(tài)護(hù)岸。

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

2011年，長江下游安徽省境內(nèi)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(wǎng)墊進(jìn)行防護(hù)，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(yīng)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(guān)鍵性工程，有利于防治洪澇災(zāi)害，減少洪澇災(zāi)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(xiàn)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(jìn)和提高，可以提升航道整治工程效率，盡量減少傳統(tǒng)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(shí)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(yùn)輸所節(jié)約的能源及對應(yīng)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(yùn)輸替代鐵路、公路運(yùn)輸?shù)墓?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(yùn)輸方式中，船舶發(fā)動機(jī)功率、熱效率最高，增加的運(yùn)量如果采用鐵路、公路運(yùn)輸需要消耗更多的燃料，而采用水路運(yùn)輸?shù)姆绞娇梢怨?jié)約能源、減少二氧化碳排放。根據(jù)2010―2013年我國長江水運(yùn)數(shù)據(jù)，以2010年為基年，“長江航道要素智能感知與融合技術(shù)及綜合應(yīng)用”項目的實(shí)施帶來的水運(yùn)增量替代鐵路運(yùn)輸?shù)墓?jié)能減排效益為0.40億元，替代公路運(yùn)輸?shù)墓?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(yùn)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(shí)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(fèi)用也相應(yīng)減少。根據(jù)2010―2013年長江干線油污水及生活垃圾處理數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)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(jīng)費(fèi)略增加6.7萬元。

4 結(jié) 語

環(huán)境的溢出效應(yīng)既可以是積極溢出，也可以是消極溢出。當(dāng)溢出效應(yīng)是縱向溢出或者從高技術(shù)水平向低技術(shù)水平溢出時，其溢出效益為正值，是積極溢出；當(dāng)溢出效應(yīng)從低技術(shù)水平向高技術(shù)水平溢出時，其溢出效應(yīng)是負(fù)值，屬于消極溢出。

航道智能感知與融合技術(shù)的產(chǎn)出和技術(shù)水平越高，對提升航道通過能力，智能維護(hù)、治理長江航道，改善航道條件，有效降低船舶單位運(yùn)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(yīng)用于長江水路運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境積極溢出效應(yīng)就越大。

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