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基于生命周期的混凝土大坝碳排放评价方法研究

作　者: 柳春娜
导　师: 安雪晖
学　校: 清华大学
专　业: 水利工程
关键词: 混凝土大坝生命周期碳排放评价堆石混凝土离散事件模拟
分类号: TV642
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在全球变暖的趋势下，积极发展水电项目是实现我国节能减排承诺的重要手段。目前针对水电项目碳排放研究主要集中在水库排放和运行期发电的碳减排评价两方面，对于大坝建筑物本身的研究还很不足。随着混凝土大坝的快速发展，建设混凝土大坝所产生的碳排放也是非常值得关注的。研究混凝土大坝生命周期碳排放评价方法，以明晰碳排放要素，发展低碳筑坝技术，实现排放过程管理，为决策者发展低碳企业提供依据，具有重要的理论与现实意义。本文基于生命周期的理论框架，确定了研究的边界，包括材料生产、运输、建设过程和使用维护阶段。在综合文献、数据库和工程资料调研结果，分析各类筑坝技术后，确定了碳排放研究要素，建立了混凝土大坝建筑物的碳排放清单。通过耦合生命周期评价和离散事件模拟方法，进一步建立了基于生命周期的混凝土大坝碳排放评价计算模型，提出了生命周期各阶段的碳排放计算方法；基于机械设备的操作和待工状态的真实工作时间评价了建设过程的碳排放量，并通过模拟设备工作的时间、模拟工程的进度和碳排放量评价结果对比三个方面，证明了采用离散事件模型的可靠性和必要性。在实证研究中，本文以溪洛渡、恒山等14个工程案例为例，选择调研设计结算资料、物资设备消耗表，拍摄视频和访谈等方法采集数据，利用建立的评价模型，计算了混凝土大坝生命周期各阶段的碳排放量，确定了主要的碳排放阶段。然后分析了常规、碾压和堆石混凝土三种筑坝技术的单方碳排放量，证明了本文的研究方法可以客观地比较不同筑坝技术的碳排放量，衡量低碳技术的碳减排量，得出了堆石混凝土是一种更为低碳的筑坝技术的结论。在评价和优化建设过程中，指出了降低待工时间、提高使用效率是提升排放表现的关键因素，建立了排放、成本和进度表现的评价方法，并采用相关分析法和典型分析法揭示了在方案优化过程中，排放和成本、进度间的变化机理，提出了排放可作为过程管理优化的指标，以提高项目的整体表现。上述研究实现了碳排放的过程管理，验证了提出的混凝土大坝生命周期评价计算模型的合理性。然后从采取低碳筑坝技术、优化施工方案，循环利用废弃材料和加强温控措施四个方面提出了基于生命周期实现混凝土大坝碳减排的途径。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-30
  1.1 课题背景和意义  9-11
  1.2 研究目标  11-12
  1.3 课题相关的研究进展  12-27
    1.3.1 基于生命周期的碳排放评价方法  12-19
    1.3.2 大型基础建设项目的生命周期评价  19-22
    1.3.3 离散事件模拟法在碳排放评价中的应用  22-25
    1.3.4 文献研究的不足之处及解决思路  25-27
  1.4 论文研究技术路线  27
  1.5 论文研究内容  27-30
第2章基于生命周期的混凝土大坝碳排放清单研究  30-48
  2.1 生命周期评价的研究边界  30-36
    2.1.1 确定生命周期评价的阶段  30-32
    2.1.2 生命周期评价的功能单位  32
    2.1.3 各类混凝土筑坝技术  32-36
  2.2 调研数据的采集方法  36-38
    2.2.1 调研对象  36
    2.2.2 调研方式  36-37
    2.2.3 工程资料调研的方法和用途  37-38
  2.3 混凝土大坝碳排放清单研究  38-47
    2.3.1 确定碳排放要素  38-42
    2.3.2 碳排放系数建立方法  42-44
    2.3.3 碳排放系数建立过程  44-47
  2.4 本章小结  47-48
第3章基于生命周期的混凝土大坝碳排放评价计算模型  48-57
  3.1 基于生命周期的混凝土大坝碳排放耦合评价计算模型  48-49
  3.2 碳排放评价计算方法  49-52
    3.2.1 基于过程的分析方法  49-50
    3.2.2 基于投入产出的分析方法  50-51
    3.2.3 离散事件模拟分析方法  51-52
  3.3 生命周期各个阶段的碳排放评价计算方法  52-55
    3.3.1 原材料生产阶段的评价  52-53
    3.3.2 运输阶段的评价  53
    3.3.3 建设过程的评价  53-54
    3.3.4 使用维护阶段的评价  54-55
  3.4 温控措施部分的碳排放评价计算方法  55-56
  3.5 本章小结  56-57
第4章建设过程离散事件模拟及碳排放评价计算  57-75
  4.1 建设过程的离散事件模拟方法  57-65
    4.1.1 建立离散事件模型  57-59
    4.1.2 确定事件的活动时间  59-61
    4.1.3 确定时间的概率密度函数  61-63
    4.1.4 模型输出的结果  63-64
    4.1.5 验证模型的可靠性  64-65
  4.2 建设过程碳排放量评价方法  65-67
    4.2.1 碳排放指标计算  65-66
    4.2.2 碳排放结果分析  66-67
  4.3 建设过程排放优化的方法  67-73
    4.3.1 成本、进度表现评价方法  67-71
    4.3.2 相关分析法  71-73
    4.3.3 典型分析法  73
  4.4 本章小结  73-75
第5章基于生命周期的混凝土大坝碳排放评价模型应用  75-108
  5.1 恒山工程案例碳排放对比评价  75-88
    5.1.1 案例选择简介  75-76
    5.1.2 材料生产阶段碳排放评价  76-79
    5.1.3 运输阶段碳排放评价  79-80
    5.1.4 建设阶段碳排放评价  80-84
    5.1.5 使用维护阶段碳排放评价  84-86
    5.1.6 评价计算结果  86-88
  5.2 评价方法对比和结果讨论  88-91
    5.2.1 评价方法对比  88-89
    5.2.2 评价结果讨论  89-91
  5.3 建设过程施工方案选择和优化  91-105
    5.3.1 建设方案对比  91-94
    5.3.2 排放、成本和进度表现  94-102
    5.3.3 排放和成本、进度间的关系  102-105
  5.4 三种筑坝技术结果对比分析  105-106
  5.5 本章小结  106-108
第6章基于生命周期实现混凝土大坝减排的途径  108-115
  6.1 采取低碳筑坝技术  108-109
  6.2 优化施工组织设计  109-110
  6.3 循环利用废弃材料  110-112
  6.4 加强温控措施  112-113
  6.5 本章小结  113-115
第7章结论与展望  115-121
  7.1 主要的研究成果  115-118
  7.2 研究贡献和创新点  118-119
  7.3 研究的局限性和展望  119-121
参考文献  121-131
致谢  131-133
附录A 设计和结算报告清单  133-134
附录B 物资设备消耗表清单  134-135
附录C 视频录制内容清单  135-136
附录D 访谈内容清单  136-137
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  137-138

基于生命周期的混凝土大坝碳排放评价方法研究

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