公路设计与施工环节节能减排评价研究范文

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摘要：

以节约资源和减少排碳、实现经济社会的可持续发展和保护人类生存环境为出发点，对公路项目建设前期、施工期的碳排放评价的可行性进行探索分析，研究关键参数导致的碳排放，建立公路设计与施工的碳排放评价方法，对于在公路设计和施工阶段进行更有前瞻性的投资分析和设计具有理论意义。

关键词：

公路设计与施工；节能减排；可行性研究

0引言

节约资源、保护环境是我国的基本国策，注重的是解决人与自然的和谐问题。“绿色交通”作为交通运输部党组提出的推进“综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通”的引领环节，就是要通过技术进步推动绿色发展，推进绿色循环交通基础设施建设，把生态文明建设融入交通运输发展的各方面和全过程，大力推进结构性、技术性和管理性节能减排。本文以节约资源和减少碳排放、实现经济社会的可持续发展和保护人类生存环境为出发点，对公路项目建设前期、施工期的碳排放评价的可行性进行探索分析，以达到基于节能减排为目的的优化道路规划与施工，从而实现道路运输节能减排的后期效果。

1开展公路设计及施工环节节能减排评价的重要性

公路作为交通运输行业的重要组成部分，是开展节能减排工作的重要领域。根据2008年建设部的估计，我国交通行业的总能耗已接近全社会总能耗的30%，马上就要超过工业总能耗。而在道路最初建设阶段，即施工阶段，能源消耗量最大，占到了84.4%。如果不考虑建设施工过程中的碳排放与能耗，将对我国环境与生态产生重大影响。但目前燃油消耗和碳排放的研究出发点都是基于车辆的，一般研究车辆在不同情况下的油耗排放情况以及影响车辆燃油消耗的关键因素。其中道路设计参数作为一项指标也被考虑到油耗计算方法中去。但是对于一条公路设计过程中产生的总体能源消耗情况并没有具体描述。公路建设过程是一个复杂的系统工程，不仅要满足公路各项正常使用功能，还要考虑公路建设的成本效益以及对环境造成的破坏。如能提取公路设计中的主要参数和碳排放施工关键环节，研究公路在规划与设计过程中的碳排放情况，施工过程中的节能情况，建立针对公路设计方案和施工的碳排放评价方法，确保最终优选的方案，尽可能少地消耗能源以及减少对环境的影响。同时，将节能减排作为约束条件，不仅可以对公路设计方案的能源消耗和环境影响进行评价，还可以为一些看起来可能投入大但是对能源消耗和环境影响很小的方案提供可行性分析。

2我国公路节能减排评价现状

2.1影响我国公路设计及施工环节的控制因素

公路工程不同于其他建筑工程最大的特点，在于公路是一种线形工程结构物，公路路线设计参数的确定关系到公路平面设计、纵断面设计和横断面设计的实现，不同的路线设计参数将决定公路的使用功能、交通安全、工程造价、经济效益、沿线环境以及碳排放程度。根据目前的《公路工程技术标准》，在公路规划设计过程中，主要根据公路功能、路网规划、交通量，并充分考虑项目所在地区的综合运输体系、社会经济等因素来确定，考虑的控制要素主要包括：交通量、公路服务水平、设计速度、公路建筑界限等。

2.2我国公路节能减排评价现状

根据目前公路设计中的与环境相关的规范，主要有《公路建设项目环境影响评价技术规范》和《公路环境保护设计规范》。其中提及的环境影响评价主要是指公路对社会环境、生态环境、环境空气、环境噪声的影响。而其中并未涉及对环境影响最大的污染物二氧化碳（CO2）。根据目前的《公路工程技术标准》，由于速度与燃油消耗有一点关系，因此上述控制要素中认为可能考虑节能减排的因素只有设计车速，但这与真正意义上将节能减排作为公路设计的约束条件还有很大距离。因此，目前现状来看，在道路设计和环境影响评价过程中都未将节能减排作为约束条件。

2.3理论研究发展趋势

目前，国内外关于公路工程低碳节能减排的措施，主要体现在设计、施工、运营等方面，力求做到最少的碳排放。在设计阶段，尽量采用合理的桥梁、隧道方案；降低路基高度，利用风积沙填筑路基，科学计算土石方开挖量和合理布局服务区的建筑物。在施工阶段，一般通过减少筑路机械设备油耗，实现施工机械设备的节能减排；采用新型低碳筑路材料、新能源、低碳管理等低碳技术和管理手段来降低CO2的排放量。国内针对公路碳计量的研究也处于刚刚起步状态，对于公路运营期碳排放影响因素，目前较为公认分别为：车辆因素、公路自身因素和自然状态因素，同时认为公路自身因素是影响公路碳排放的最主要因素。但对于影响碳排放的最关键因素以及这些关键因素对公路碳排放的影响程度没有进行定量分析。

3公路设计与施工环节碳排放分析

本文研究的公路设计与施工评价主要是对道路设计方案，对道路规划方案不直接进行评价，而道路施工情况作为道路设计方案评价的子方面来体现。

3.1公路设计环节

拟根据不同路线设计参数对碳排放的贡献能力大小不同，对公路碳排放影响程度最大的路线设计关键参数，便于对其进行针对性的研究。⑴我国交通运输部公路科学研究所在《关于纵坡与汽车运行速度和油耗之间关系的研究》中已得出道路纵坡和碳排放之间存在着线性关系。⑵当汽车行驶在曲线路段时，需要考虑的重要因素就是横向稳定性，而影响汽车横向稳定性最关键的参数之一就是圆曲线半径。在相同曲率半径下，随着车辆行驶速度的增大，圆曲线半径对碳排放的影响程度会愈加明显。⑶车辆经过各种交叉口时，行驶工况都会发生连续加速或减速状态变化，即行驶速度Vs→V0或0，然后再经过V0或0s→Vs的过程，其中Vs为平原平均行驶速度；V0为在瓶颈路段减速通过速度。整个过程碳排量增量的产生是由于全部交通车辆通过瓶颈路段时连续制动改变了车辆的行驶工况。通过对碳排放量的因素进行了详细分析，其中速度、坡度是最直接和最核心的因素，所以在建立碳计量模型时，速度单独影响下的碳排放量和坡度单独影响下的碳排放量是模型的主要部分，其他影响因素对碳排放量的影响作用采用影响因数来体现。速度与坡度对排放量的调整系数。

3.2公路施工环节

拟研究公路施工关键技术与碳排放之间的函数关系，定量或定性分析和评估各个关键参数与碳排放之间的变化关系。

⑴低碳施工技术是公路建设减少资源浪费、降低能源消耗、减缓环境破坏压力的关键技术，具体要求施工期间应具备节能减排的思想，用绿色低碳技术指导施工，尤其在施工中对旧沥青再生利用技术、机械设备节能节油技术以及对生态环境恢复与保护效果评价技术的运用方面应进行优化管理，以最大限度减少碳释放量和能源消耗Bs。

⑵机械是现代公路工程建设不可缺少的施工设备，其耗油量和废气排放量是影响公路低碳效益的重要元素Bj。实现设备节油是一个复杂的系统工程，在机械设备从生产至报废的整个过程中，良好节油节能效果的实现是需要制造者、管理者与使用者的共同努力。建设期碳计量的计算与规划设计期碳计量的运输相似，只是在建设期产生了材料的碳排放量Br，因此建设期的碳计量可用B计算。因此，从公路路线设计和施工的技术角度出发，研究关键参数导致的碳排放，建立公路设计与施工的碳排放评价方法，可对不同设计方案和施工方案导致的碳排放进行定量对比分析。

4结语

公路建设及运营是一个长期工程，将可持续发展理念从侧重生态环保层面延伸到规划、设计、建设、养护、运营、管理的全过程对节能减排意义非常重大。本文提出的对公路设计与施工环节进行碳排放分析评价，目的是探索使道路建设与管理部门真正了解道路建设过程中对节能减排的影响与作用，在公路设计和施工阶段进行更有前瞻性的投资分析和设计，能够给公路低碳化建设提供决策参考，帮助公路建设部门和环境监督部门选择最优低碳建设策略和环境监督策略。由于公路设计和施工环节影响碳排放的因素众多，因此，进行科学的定量计算还有待进一步深入研究。

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作者:李莲莲 单位:交通运输部管理干部学院