基于长江航道要素智能感知与融合技术及综合应用项目的环境溢出效益分析

吕志方

【摘 要】 为说明“长江航道要素智能感知与融合技术及综合应用”项目实施后对环境溢出效益的显著作用，阐述环境溢出效益识别，并从水路运输替代铁路和公路运输的环境效益、船舶单位能耗、污染物减排效益、减少生态环境影响等4个方面分析该项目实施后产生的效应。结果表明，该项目有利于降低能耗、二氧化碳减排，有利于改善航道条件，减少船舶油污水、生活污水和生活垃圾排放。项目的实施可以为长江船舶提供专业化的智能航道服务，有利于最大化发挥航道生态效益。

【关键词】 长江航道；环境溢出效益；水路运输

0 引 言

随着长江“数字航道”建设的快速发展，长江航道信息化建设已经具备由数字化向智能化转变的条件。作为近年来开展的重点课题，“长江航道要素智能感知与融合技术及综合应用”涉及航道、船舶、港口、支持保障系统等诸多因素，通过融合处理和深度挖掘，利用智能传感器、物联网、自动控制、人工智能等技术，自动获取航道系统要素信息，实现航道规划建设科学化、养护管理现代化。“长江航道要素智能感知与融合技术及综合应用”项目不仅能为航运企业运输决策、船舶航行安全、海事监管、水上应急等提供全方位、实时、精确、便捷的航道服务，而且在项目实施后所产生的环境溢出效益也十分显著。

1 环境溢出效益识别

环境溢出效益分析是以价值工程的思想，从发展社会经济和维持生态环境平衡的角度，研究因运用关键技术和实施其依托工程破坏原有环境对人类生活的利弊。环境效益研究须对运用关键技术和实施依托工程所引起的生态环境破坏/益处进行系统识别和经济分析。

环境溢出效益具有正外部性和负外部性。正外部性的经济活动（包括开发利用自然资源、生产活动等）所引起的环境变化，使某个经济行为个体的活动或社会受益，而受益者无须付出代价。负外部性的经济活动所引起的环境变化使某个经济行为个体的活动或社会受损，而造成负外部性的人或社会实体却没有为此承担成本。正外部性经济活动导致的环境改变称为环境收益，负外部性经济活动所引起的环境不利变化称为环境损失。

“长江航道要素智能感知与融合技术及综合应用”的6项先进重大航道专项关键技术及其实施可能带来的主要环境溢出效益见表1。项目实施带来的节能和二氧化碳减排效益、污染物减排效益、其他生态环境影响等几项主要环境效益，概括起来都属于环境收益。

表1 “长江航道要素智能感知与融合技术及综合应用”专项关键技术应用及其环境溢出效益

2 环境效益分析

2.1 水路运输替代铁路、公路运输的环境效益

根据2010―2013年长江水运指标数据（见表2）和《长江水道建设与发展对沿江经济社会发展的贡献研究》结论，计算得出水路、铁路、公路三者之间的单位能耗比约为1∶1.12∶8.35。

表2 2010―2013年长江水运指标数据

根据“长江航道要素智能感知与融合技术研究及综合应用”项目对航道通过能力提升的边际效应分析可知，水路货运增量的6.3%是由重大科技专项实施带来的。计算运量增量的6.3%部分（见表3）所需消耗的燃油量和二氧化碳排放量，以此作为实施重大科技专项的水路运输替代铁路、公路运输产生的效益。水路运输替代铁路、公路运输节约的燃油量和二氧化碳排放量见表4。

表3 2011―2013年运量增加所需消耗的

燃油量和二氧化碳排放量万t

表4 2011―2013年水路运输替代铁路、公路运输节约的

燃油量和二氧化碳减排量万t

从二氧化碳排放来看，水路、铁路和公路每万t€穔m二氧化碳排放量分别为51 kg、57 kg和423 kg，排放之比为1∶1.12∶8.35。内河船舶主要以燃油为动力并有一定的污染物排放，单就其承担的单位运输量排放水平而言，远远少于公路运输，更没有道路机动车所造成的噪声污染和高事故率危害。

为了计算环境效益的经济价值，本文取2011―2013各年末地中海柴油CIF中间价，并根据同期中国外汇交易中心发布的美元对人民币汇率中间价进行计算，2011―2013年在重大科技专项实施背景下，水运增量替代铁路和公路运输的节能减排效益情况见表5。

表5 2011―2013年水运增量替代铁路和公路运输的

节能减排效益 亿元

2.2 船舶单位能耗

对于运载相同质量的货物而言，货船装机功率更小，单位功率运载量更大。航道条件改善和船舶标准化、大型化，有利于船舶单位能耗的大幅下降。大型化的自航货船与原船队相比，货船船型线形更优化，船舶推进效率提高，单位能耗更低。如民生公司原882 kW推船推6艘800 t驳船，重庆―上海往返油耗量约60 t；货船载货 t，重庆―上海往返油耗量仅约30 t，油耗降低了近50%。今后通过船舶进一步大型化、标准化，船舶单位平均能耗还将进一步降低。

以2010年为基年，根据表2中燃油单耗变化情况和货运量计算同等运量所需的油耗减少量，同样以柴油的碳排放系数为计算，即使用一吨柴油，排放二氧化碳 t，可以得到相应的减少二氧化碳排放量。2011―2013年船舶能耗下降节约的燃油量和二氧化碳减排量见表6。

表6 2011―2013年船舶能耗下降节约的燃油量和

二氧化碳减排量万t

根据水路运输替代铁路、公路运输的节能减排效益部分的柴油价格和碳交易价格进行计算，2011―2013年船舶能耗下降带来的节能效益为46.03亿元，二氧化碳减排效益为1.10亿元，船舶燃油单耗下降带来的节能减排效益合计为47.13亿元。详见表7。

表7 船舶能耗下降带来的节能减排效益亿元

2.3 污染物减排效益

国际上对船舶污染物的分类和排放标准主要依据《国际防止船舶造成污染公约》，欧洲一些发达国家提出了一系列更高的排放标准。

我国现行的内河船舶污染防治管理规章主要依据《中华人民共和国防治船舶污染内河水域环境管理规定》，在内河船舶污染物处理方面，内河船舶主要采用油水分离器、生活污水处理/收集装置对船舶污染物进行处理。船舶污染源监管目前集中在船舶污水、船舶垃圾及船舶事故泄漏，主要利用船舶安检、CCTV远程监控等对船舶防污设备和防污文书进行检查。

2013年，内河注册船舶总数为12.69万艘，合计载质量为万t。船型继续向标准化、规范化、大型化和系列化发展，优化了运力结构，增加了安全系数，并逐步淘汰长江、西江干线的非标准船舶。根据2010―2013年长江干线油污水及生活垃圾处理情况（见表8），接收油污水量呈现出不断减少趋势，但是接收船舶垃圾量呈现出略微增加趋势。以2010年为基年，2011―2013年接收油污水量累计下降1.08万t，接收船舶垃圾量累计增加0.20万t，油污水及船舶垃圾处理经费支出合计增加6.7万元。

表8 2010―2013年长江干线油污水及生活垃圾处理情况

2.4 减少生态环境影响

“长江航道要素智能感知与融合技术及综合应用”项目的实施，对改善部分河段生态环境、减少水土流失，提高河道行洪能力，减轻防洪压力，促进水资源综合利用等具有推动作用。

自20世纪90年代中期以来，长江中下游航道开展了大量的整治工作，其中包含生态护岸工程。通过对工程的设计及施工现场服务，长江航道相关部门在生态护岸等方面累积了经验，提高了认识。

在长江中游马家咀航道整治工程中，一段长约300 m的护岸是长江航道整治工程中首次采用钢丝网护垫结构铺筑的“生态护岸”。

除了使用钢丝网石笼垫对岸坡的生态防护外，长江航道整治中还积极在合适的位置使用联锁式护坡砖、加筋三维网垫等方式进行生态护岸。

长江中游的新洲―九江河段的鳊鱼滩头部及右缘护岸工程采用平顺斜坡式护岸结构，枯水平台以下为软体排护底和抛石镇脚，枯水平台以上为联锁式护坡砖和钢丝网格护面。

2011年，长江下游安徽省境内的安庆水道整治工程对新洲右缘下游段长 m的范围采用加筋三维网垫进行防护，这是长江航道整治工程首次采用的新工艺，其促淤效果和生态效应十分显著。

长江中游荆江航道整治工程是综合治理长江的关键性工程，有利于防治洪涝灾害，减少洪涝灾害对沿江地区生态环境的影响。航道整治等工程，有利于改善水沙条件，控制河流演变的剧烈程度，使冲滩塌岸现象减少，提高河岸水土保持率，减少河流生态环境的突变程度。航道整治工程方法和工艺的改进和提高，可以提升航道整治工程效率，尽量减少传统工程对河流生态环境的影响。

3 环境溢出效益估算

项目实施带来的环境效益，主要有降低燃油能耗、二氧化碳减排、污染物减排和其他生态环境影响等。

（1）降低燃油消耗和二氧化碳减排效益包括两个方面：一方面是替代铁路、公路运输所节约的能源及对应的二氧化碳减排效益；另一方面是船舶单位能耗下降带来的节能和二氧化碳减排效益。水路运输替代铁路、公路运输的节能和二氧化碳减排效益是指由于在铁路、公路、水路3种运输方式中，船舶发动机功率、热效率最高，增加的运量如果采用铁路、公路运输需要消耗更多的燃料，而采用水路运输的方式可以节约能源、减少二氧化碳排放。根据2010―2013年我国长江水运数据，以2010年为基年，“长江航道要素智能感知与融合技术及综合应用”项目的实施带来的水运增量替代铁路运输的节能减排效益为0.40亿元，替代公路运输的节能减排效益为24.81亿元。

（2）有利于船舶的单位能耗大幅下降。船舶燃油单耗下降，同等运量所需消耗的燃油也会减少。与2010年相比，由于船舶单位能耗下降，2011―2013年船舶燃油单耗下降带来的节能减排效益合计为47.13亿元。

（3）项目实施后带来的航道条件改善，可以减少船舶油污水、生活污水和生活垃圾排放。与此同时，污染治理的费用也相应减少。根据2010―2013年长江干线油污水及生活垃圾处理数据显示，经过综合整治，长江油污水排放量有所下降，但船舶垃圾排放量呈上升趋势。以2010年为基年，2011―2013年油污水及生活垃圾处理经费略增加6.7万元。

4 结 语

环境的溢出效应既可以是积极溢出，也可以是消极溢出。当溢出效应是纵向溢出或者从高技术水平向低技术水平溢出时，其溢出效益为正值，是积极溢出；当溢出效应从低技术水平向高技术水平溢出时，其溢出效应是负值，属于消极溢出。

航道智能感知与融合技术的产出和技术水平越高，对提升航道通过能力，智能维护、治理长江航道，改善航道条件，有效降低船舶单位运输能耗，节约燃油，减少二氧化碳排放，减少水上交通事故等方面的作用，以及应用于长江水路运输的环境积极溢出效应就越大。

“长江航道要素智能感知与融合技术及综合应用”项目关键技术的研究和实施，可以为长江船舶提供专业化的智能航道服务，对保护沿江地区生态环境、促进长江生态航道进步等具有推动作用，有利于最大化发挥航道生态效益。