如何评估城市地下综合管廊环境效益?

中国金融信息网2017年08月23日11:18分类:分析报告

核心提示:自2015年3月至2017年8月14号,募集资金用于综合管廊项目的已发行债券共计104只,募集金额共计约3695.56亿元。其中,城市地下综合管廊建设专项债券27只,累计募集金额277.9亿元。但目前尚未有综合管廊“贴标”绿色债券发行。综合管廊发行绿色债券需要对环境效益进行评估,东方金诚通过一系列的文献研究和实地调研,基于生命周期评价的方法提出了综合管廊环境效益定量与定性评价指标体系。

作者:东方金诚绿色金融团队 方怡向 王芳

城市地下综合管廊可以实现城市地下基础设施的综合化、集约化和现代化,带来巨大的社会效益和环境效益,是现代化城市建设的重要领域。虽然综合管廊建设的初次投资数额巨大,但建成后使用寿命长,全生命周期成本较低。为加快推进新型城镇化和城市地下综合管廊建设,加大债券融资支持城市地下综合管廊建设的力度,发改委于2015年3月制定并发布了《城市地下综合管廊建设专项债券发行指引》,鼓励各类企业发行专项债券,募集资金用于城市地下综合管廊建设。同时,城市地下综合管廊项目也符合中国金融学会绿色金融专业委员会编制的《绿色债券支持项目目录(2015年版)》中“1. 节能-1.4 具有节能效益的城乡基础设施建设”明确规定的类别。东方金诚根据Wind数据不完全统计,自2015年3月至2017年8月14号,募集资金用于综合管廊项目的已发行债券共计104只,募集金额共计约3695.56亿元。其中,城市地下综合管廊建设专项债券27只,累计募集金额277.9亿元。但目前尚未有综合管廊“贴标”绿色债券发行。

综合管廊发行绿色债券需要对环境效益进行评估,东方金诚通过一系列的文献研究和实地调研,基于生命周期评价的方法提出了综合管廊环境效益定量与定性评价指标体系。

一、什么是综合管廊?

城市地下综合管廊,是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广电、给排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道,并设置有专门的配套系统对综合管廊的运行状况进行实时检测和控制。综合管廊可分为三类[1][1]:(1)干线综合管廊,主要用于容纳城市主干工程管线采用独立分舱方式建设的综合管廊;(2)支线综合管廊,用于容纳城市配给工程管线采用单舱或双舱方式建设的综合管廊;(3)缆线管廊,采用浅埋沟道方式建设,设有可开启盖板但其内部空间不能满足人员正常通行要求,用于容纳电力电缆和通信线缆的管廊。

二、建设综合管廊有什么环境效益?

2.1 解决“马路拉链”问题,减少道路反复开挖

传统地下市政工程管线一般采用直埋敷设,由于早期管线在敷设前缺少统筹规划,导致后期敷设的管线没有合适的安置位置,造成各种工程管线在平面及竖向布局中矛盾重重,工程管线重叠交错现象严重,而且道路反复开挖,“马路拉链”现象十分严重,已经成为城市的顽疾,不仅给城市环境造成了很大的破坏,而且极大的浪费了社会资源。综合管廊建设使各种管线有序排列于管廊中,管廊预留了因城市发展所需增设的管道空间,便于各种管线的检修、扩容与接入接出,避免了市政道路的多次开挖以及对于城市交通的影响,彻底消除“马路拉链”的顽疾,保障道路交通通畅,提高了规划区可持续发展的能力。

2.2 减少管线漏损率

由于传统直埋管线质量、管道接口、管道防腐及施工质量等原因,直埋管线往往出现一定比例的漏损,同时由于管线直埋于地下,渗漏也无法及时被发现维护,造成巨大的资源的浪费。综合管廊在适当位置设有人员出入口,方便检修人员日常巡视检修,同时设有监控与报警系统,大大降低了管线漏损情况,可节约大量的资源。

2.3 实现各类市政管线集约化管理

目前,城市传统地下管线的建设首先需要规划部门以城市道路规划为基础对管线进行规划,然后由各专业公司进行深化设计及施工。但是,各专业公司在管理上处于各自为政的分割状态,各管线往往不能统筹建设,这样的结果造成了大量资源的浪费。综合管廊内可容纳多种专业的管线,可避免各传统管线在建设初期的投入,市政主管部门可以进行统一管理,根据专业规划和管线综合规划进行统一维修、改造,规划手续一次办理,建设一次性施工,大大提高了管理效率,减少了资源的不必要浪费。

2.4 保障城市基础设施安全运营

综合管廊是一个封闭的埋地箱体,能最大限度的减少廊内管线在台风、地震等极端恶劣自然条件下的损失,提高了规划区的综合防灾、减灾能力,增强城市安全等级。同时,综合管廊建设避免了地下管线在路面施工以及其他管线维修过程中的损坏,增加管线的耐久性,从而提高管线的使用年限,节约资源。

三、综合管廊环境效益怎样评估?

3.1 东方金诚对综合管廊环境效益评估的思路

东方金诚通过一系列的文献研究和实地调研,结合生命周期评价的方法,通过综合管廊与典型地下管线的对比,拟从定量和定性两个方面,对综合管廊的环境效益进行全方位的评价。

在环境效益定量评估方面,综合管廊建成后可容纳多条市政管道,维护人员可以直接进入管廊巡视,对管线进行日常的维护与维修工作,从而避免各种施工机械在市政管线敷设、维护、维修过程中对道路反复开挖造成的路面折旧以及能源、资源的消耗,降低温室气体排放。同时,综合管廊设有智能监控与报警系统,大大降低了管线漏损情况,可节约大量的资源。因此东方金诚拟从两个方面开展对综合管廊环境效益的定量评估:(1)综合管廊替代传统直埋管线减少道路反复开挖的环境效益;(2)减少管道漏损的环境效益。

在环境效益定性评估方面,综合管廊环境效益的实现主要依赖于项目的规划设计水平和维护管理水平。根据国务院办公厅2015年下发的《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》,综合管廊应按照“先规划、后建设”的原则,在地下管线普查的基础上,统筹各类管线实际发展需要,组织编制地下综合管廊建设规划,合理确定综合管廊建设布局、管线种类、断面形式、平面位置等,综合考虑城市发展愿景,预留和控制有关地下空间。同时,要对综合管廊实行严格的管理,制定地下综合管廊具体管理办法,加强工作指导与监督,明确入廊要求,实行有偿使用。东方金诚拟从规划设计水平和维护管理水平两个方面研究制定综合管廊环境效益的定性评估指标。

3.2环境效益定量测算

3.2.1 替代传统直埋管线减少道路反复开挖的环境效益测算

(1)目标及范围界定

考虑到城市发展需求,纳入综合管廊的管线一般为给排水管线、电力电缆、通信电缆、天然气管道以及热力管道等。综合管廊主体使用年限不低于100年,而传统直埋管线服务周期短,100年计算期内,电力和通信电缆总敷设次数约为5次,给排水、燃气和热力管线总敷设次数约为7次[2][2]。通过计算在综合管廊建成投入运行的服务周期内,因避免直埋管线维护管理、破损修复、管件更换、管道疏通等造成的道路二次开挖对道路质量的影响,由此直接降低了道路的二次建设,减少了道路工程在建设、维护、拆除的生命过程中的材料消耗、能源使用及碳排放量,得到综合管廊的环境效益。

本研究以碳排放量作为环境效益评价指标,以二氧化碳当量(CO2equivalent, CO2-eq)排放为碳排放的计算单位,取1km标准交通工程作为一个功能单元,将生命周期评价的方法应用于从建设材料消耗到拆除的全过程,对道路二次建设碳排放进行清单量化分析。道路分级及详细信息如表1所示。

表1道路分级与信息

 

路面宽度(m)

车道数

中央隔离带(m)

路肩(m)

路缘带(m)

一级公路

32

6

2

7

1

二级公路

22

4

2

6.5

1

三级公路

7.5

2

0

5

0

四级公路

7

2

0

0.5

0

数据资料来源:《公路工程技术标准》(JTG B01-2014),东方金诚整理

(2)清单分析

按照生命周期评价法的顺序,本文从建设材料消耗阶段、施工建设阶段、维护阶段和拆除阶段来分析道路建设不同阶段可能产生碳排放的过程(表2),由此得出1km标准道路各生命周期的碳排放量[3][3](表3)。

表2道路建设生命周期中的碳排放来源

生命周期阶段

碳排放来源

建设材料消耗阶段

原材料的开采加工、建设材料的生产运输过程中消耗的资源及生产过程中设备投入和能源消耗产生的碳排放。

施工建设阶段

施工机械运营过程中的碳排放。

维护阶段

维护过程中,原材料的投入和施工机械运营产生的碳排放。

拆除阶段

施工机械将原有道路拆除过程中产生的碳排放。

表3 1km标准道路各生命周期的碳排放量(t CO2-eq)

道路类型

建设材料消耗阶段

施工建设阶段

维护阶段

拆除阶段

总计

一级公路

1395

184

504

174.04

2257.04

二级公路

1116

115

315

1720.04

三级公路

892

86

126

1278.04

四级公路

714

66

113

1067.04

(3)环境效益测算

根据传统直埋管线建设和维护等引起的道路开挖和二次建设造成的碳排放情况,可以计算得出100年期内城市地下综合管廊替代传统直埋管线的环境效益,计算公式为:

根据田强等人(2015)的研究,直埋管线建设和维护引起的道路开挖对道路质量的影响系数 α 取为0.35;根据《城镇道路路面设计规范》(CJJ 169-2012),在100年计算期内,道路路面铺设次数n为7次;Qi表示第i级公路生命周期内的碳排放量。由此计算出100年期内综合管廊替代传统直埋管线的减排量(表4)。

表4综合管廊替代直埋管线减少道路反复开挖的环境效益

道路类型

减排CO2-eq(t/km)

节约标煤[1](t)

一级公路

5529.75

2247.87

二级公路

4214.10

1713.05

三级公路

3131.20

1272.85

四级公路

2614.25

1062.7

3.2.2 减少管道漏损的环境效益测算

据住房和城乡建设部《2015年城乡建设统计年鉴》统计,2015年全国供水管道共为710206km,漏损水量为737797.94万m³;天然气管道498087.02km,燃气损失量223845.07万m³,造成了巨大的经济损失和资源浪费。经分析计算,传统直埋管线的自来水和天然气漏损量分别为10388m³/a/km和4494m³/a/km。

综合管廊替代传统直埋管线减少管道漏损的环境效益计算公式为:

根据《综合能耗计算通则》GBT2589-2008,取水和天然气的折标煤系数α1和α2分别为0.0857kgce/t和1.2143 kgce/m3;Qw和Qg分别表示水和天然气的漏损量。经计算,综合管廊替代传统直埋管线减少管道漏损可节约标煤895.71t/a/km,减排CO2 2203.45 t/a/km。

3.3 环境效益定性评估

东方金诚综合参考了《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838-2015)、《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》和《地下综合管廊试点绩效评价指标体系》的相关规定和评价指标,从以下两个方面对综合管廊环境效益的实现进行定性评估:(1)在规划设计方面,要保证综合管廊建设达到国家相关标准规范的要求,综合管廊规划应与城市总体规划、地下空间规划、管线综合规划等保持衔接,平面布局合理,管廊结构、空间、断面、节点等设计合理,管线设计合理,附属设施设计完备;(2)在维护管理方面要加强资金使用和管理水平,建立运营维护费用保障机制及入廊收费制度,提高管线入廊率,并妥善存管建设运营档案资料,更大程度发挥综合管廊的环境效益。

3.4 小结:东方金诚综合管廊环境效益评估框架

表5:综合管廊环境效益评估框架

评估指标

评估思路与评估要点

环境效益定量评估

减少道路反复开挖的环境效益

降低1km标准一到四级公路开挖建设排放标煤分别为2247.87t,1713.05t,1272.85t,1062.70t;减排CO2 分别为5529.75t,4214.10t,3131.20t,2614.25t

减少管道漏损的环境效益

1km综合管廊每年可节约标煤895.71t,减排CO2 2203.45t

环境效益定性评估

规划设计水平

(1)综合管廊的规划是否与符合城市总体规划要求,地下空间规划、管线综合规划等保持衔接的程度,平面布局的合理性等;

(2)结构设计、空间设计、断面设计、节点设计等的合理性;

(3)入廊的各管线设计的合理性;

(4)附属设施设计的完备程度;

维护管理水平

(1)资金使用和管理水平;

(2)是否建立运营维护费用保障机制;

(3)是否建立入廊收费制度,入廊收费制度的执行情况及入廊率;

(4)建设运营档案资料存管情况;

[1]《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838-2015)

[2]田强, 薛国州, 田建波,等. 城市地下综合管廊经济效益研究[C]// 全国青年岩石力学与工程学术大会. 2015.

[3]毛睿昌. 基于LCA的城市交通基础设施环境影响分析研究[D]. 深圳大学, 2017.

[4]根据国家发改委能源研究所推荐的碳排放系数折算得出,一吨标煤完全燃烧产生的CO2为2.46吨。

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[责任编辑:姜楠]