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”項目實施后對環境溢出效益的顯著作用，闡述環境溢出效益識別，并從水路運輸替代鐵路和公路運輸的環境效益、船舶單位能耗、污染物減排效益、減少生態環境影響等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化的智能航道服務，有利于最大化發揮航道生態效益。

【關鍵詞】 長江航道；環境溢出效益；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，實現航道規劃建設科學化、養護管理現代化。“長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運輸決策、船舶航行安全、海事監管、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境溢出效益也十分顯著。

1 環境溢出效益識別

環境溢出效益分析是以價值工程的思想，從發展社會經濟和維持生態環境平衡的角度，研究因運用關鍵技術和實施其依托工程破壞原有環境對人類生活的利弊。環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環境破壞/益處進行系統識別和經濟分析。

環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（包括開發利用自然資源、生產活動等）所引起的環境變化，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境改變稱為環境收益，負外部性經濟活動所引起的環境不利變化稱為環境損失。

“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境溢出效益見表1。項目實施帶來的節能和二氧化碳減排效益、污染物減排效益、其他生態環境影響等幾項主要環境效益，概括起來都屬于環境收益。

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境溢出效益

2 環境效益分析

2.1 水路運輸替代鐵路、公路運輸的環境效益

根據2010―2013年長江水運指標數據（見表2）和《長江水道建設與發展對沿江經濟社會發展的貢獻研究》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章主要依據《中華人民共和國防治船舶污染內河水域環境管理規定》，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。船型繼續向標準化、規范化、大型化和系列化發展，優化了運力結構，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 減少生態環境影響

“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環境、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“生態護岸”。

除了使用鋼絲網石籠墊對岸坡的生態防護外，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生態環境的影響。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，減少河流生態環境的突變程度。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環境的影響。

3 環境溢出效益估算

項目實施帶來的環境效益，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環境影響等。

（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能和二氧化碳減排效益。水路運輸替代鐵路、公路運輸的節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能減排效益為0.40億元，替代公路運輸的節能減排效益為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化的智能航道服務，對保護沿江地區生態環境、促進長江生態航道進步等具有推動作用，有利于最大化發揮航道生態效益。