地下工程低碳理論與應(yīng)用 課件全套 -第1-8章 緒論 -地下工程新能源利用技術(shù)

第1

章緒論本章內(nèi)容提要本章教學(xué)目標(biāo)：

了解地下工程的概念及發(fā)展明確碳排放的基本概念了解專業(yè)領(lǐng)域碳排放發(fā)展歷程及研究相關(guān)進展

了解國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)碳排放標(biāo)準(zhǔn)地下工程的概念及發(fā)展1土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀碳排放的基本概念本章內(nèi)容提要234地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀5國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)碳排放的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范地下工程的概念及發(fā)展1地下工程的概念及發(fā)展一1.1地下工程的概念地下工程通常有兩方面的含義：一方面是指建在地下的各種工程設(shè)施。另一方面是指從事建造和研究各種地下工程的規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工和維護的一門綜合性應(yīng)用科學(xué)與工程技術(shù)，是土木工程的一個分支。地下工程的概念及發(fā)展一1.1地下工程的概念隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，地下工程的應(yīng)用越來越廣泛，城市地鐵、公路、水電站、倉庫、商場、體育館、工廠等許多工程都安排在地下，某種場合下還必須安排在地下。地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.1地下空間開發(fā)歷史早期（遠古時期）：人類出現(xiàn)到公元前3000年的新石器時代，以居住洞穴為主，利用天然地下洞穴或人工開挖洞穴遮風(fēng)避雨、防寒防暑、防御自然災(zāi)害等原始人居住天然洞穴新石器時代半穴居建筑復(fù)原圖地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.1地下空間開發(fā)歷史早期（古代時期）：隨著社會文明和原始建設(shè)技術(shù)的初步發(fā)展，人類對于地下空間利用也從初步的簡單借用演變?yōu)閷臻g的設(shè)計和改造萌芽行為，進入地下空間初步利用階段秦始皇陵洛陽龍門石窟地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.1地下空間開發(fā)歷史近代：16世紀(jì)以后的第一次工業(yè)革命開始至20世紀(jì)早期，城市化水平不斷提高，在城市建設(shè)中開始了近代城市的地下空間開發(fā)利用倫敦地鐵大都會線（1863年1月正式運營）倫敦下水道改造工程(1859～1865年）地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.1地下空間開發(fā)歷史現(xiàn)代：二次大戰(zhàn)以后，隨著經(jīng)濟和技術(shù)的高速發(fā)展，地下空間的開發(fā)利用也掀開了嶄新的篇章，以市政、城市軌道交通、人防及商業(yè)設(shè)施等為主北京地鐵復(fù)興門折返線(1986年）城市綜合管廊地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.2隧道工程開發(fā)歷史原始時代遠古時代中世紀(jì)時代近代現(xiàn)代地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.2隧道工程開發(fā)歷史古代隧道案例我國最早采用“火燒水澆”開鑿的穿山通車隧道為“石門”隧道，位于今陜西省漢中縣褒谷口內(nèi)，內(nèi)壁寬度、高度皆在4米以上，建于東漢明帝永平九年（公元66年）。采用“火燒水激”而成的石門隧洞，是世界上最早的人工通車隧道地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.3隧道工程發(fā)展近代隧道的發(fā)展近代隧道興起于運河時代：馬爾派司（Malpas）運河隧道（法國）——建于1666~1681年，長157m，可能是最早用火藥開鑿的隧道。1830年前后，鐵路隧道也越來越多，先從經(jīng)濟比較發(fā)達的歐洲各國開始，然后是美國和明治維新后的日本。炸藥的利用，大大提高了挖掘效率，代表著近代隧道工程的開端地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.3隧道工程發(fā)展鉆爆法——20世紀(jì)采用該法，發(fā)明了鑿巖機，爆破技術(shù)也由傳統(tǒng)的導(dǎo)火索、火雷管引爆發(fā)展到電雷管毫秒引爆，實現(xiàn)了光面爆破和預(yù)裂爆破。

隨著人們對隧道工程認(rèn)識的不斷深入和工程經(jīng)驗的不斷積累，形成了許多成熟的施工工藝和方法，如新奧法、新意法、挪威法等。地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.3隧道工程發(fā)展②盾構(gòu)法起源與發(fā)展——盾構(gòu)機于1847年發(fā)明，它是一種帶有護罩的專用設(shè)備。利用尾部已裝好的襯砌塊作為支點向前推進，用刀盤切割土體，同時排土和拼裝后面的預(yù)制混凝土襯砌塊。地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.3隧道工程發(fā)展1869年，英國人格瑞海德首次開發(fā)了圓形盾構(gòu)；1886年，在倫敦地下施工中首次將壓縮空氣方法與盾構(gòu)掘進相結(jié)合使用。1964年英國人摩特、安德森等申請了泥水加壓平衡盾構(gòu)的專利；1963年，日本SatoKogyo公司首先開發(fā)出土壓平衡盾構(gòu)。盾構(gòu)法地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.3隧道工程發(fā)展③TBM法起源與發(fā)展——TBM(TunnelBoringMachine)，又稱全斷面巖石掘進機，用于中等和堅硬巖石地層的，1883年首次試掘成功。

硬巖TBM是利用旋轉(zhuǎn)刀盤上的滾刀擠壓剪切破巖，通過旋轉(zhuǎn)刀盤上的鏟斗齒拾起石渣，落入主機皮帶機上向后輸送，再通過牽引礦渣車或隧洞連續(xù)皮帶機運渣到洞外。地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.3隧道工程發(fā)展④沉管法起源與發(fā)展——是在水底建筑隧道的一種施工方法。沉管隧道就是將若干個預(yù)制段分別浮運到海面（河面）現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在已疏浚好的基槽內(nèi)，以此方法修建的水下隧道。地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.3隧道工程發(fā)展1894年第一條用沉管法施工成功的是美國波士頓的雪莉排水管隧洞，于1894年建成，直徑2.6米，長96米。1910年美國建成了第一條底特律河鐵路隧道，水下段由10節(jié)長80米的鋼殼管段組成。1928年，建成的美國波西隧道為第一條水底道路隧道，水下段長744米。1941年，荷蘭建成的馬斯河道路隧道，為鋼筋混凝土制成矩形結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)50年代以后，由于水下連接技術(shù)的突破──采用水力壓接法，并應(yīng)用橡膠墊圈作止水接頭，沉管法被廣泛采用，并隨之較快地發(fā)展。地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.4地下工程發(fā)展利用基本動因1）拓展城市功能：

城市土地利用的密度不斷上升，促使地下空間的利用不斷發(fā)展。

地下空間設(shè)施為現(xiàn)代城市的發(fā)展提供生存和發(fā)展的條件。地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.4地下工程發(fā)展利用基本動因2）城市和諧發(fā)展的需求推動：

緩解城市交通矛盾

改善城市生態(tài)環(huán)境

提高城市綜合防災(zāi)能力交通擁堵災(zāi)害破壞環(huán)境污染地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.4地下工程發(fā)展利用基本動因3）高度城市化進程的推動：

城市過度化發(fā)展帶來的“城市病”：人口膨脹、交通擁堵、能源消耗、環(huán)境污染城市地下空間在擴大城市空間、改善城市景觀方面具有極大優(yōu)勢，形成了城市地面空間、上部空間和地下空間協(xié)調(diào)發(fā)展的城市空間構(gòu)成的新概念。地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.5地下工程開發(fā)利用發(fā)展趨勢功能綜合化大城市各種功能的高度復(fù)合決定其地下空間利用的主要趨勢是向綜合化方向發(fā)展，這種趨勢表現(xiàn)為地下綜合體不斷出現(xiàn)上海世博軸及地下綜合體工程地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.5地下工程開發(fā)利用發(fā)展趨勢淺層（地表～地下15m）次淺層（地下15m-30m）次深層（地下30-50m）深層（地下50m以下）使用價值最高，也是目前重點關(guān)注和廣泛應(yīng)用的深度范圍，主要布置市政設(shè)施、地下居住設(shè)施、商業(yè)及娛樂設(shè)施、地下交通網(wǎng)絡(luò)、物流設(shè)施等布置城市公用設(shè)施的封閉再循環(huán)系統(tǒng)（地上使用，地下輸送、處理、回收、儲存）建立水和能源地下儲藏系統(tǒng)，以及危險品存放系統(tǒng)豎向深層化地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.5地下工程開發(fā)利用發(fā)展趨勢交通立體化交通問題一直是國內(nèi)外大城市開發(fā)要解決的重點問題，通過構(gòu)建地上地下立體的交通體系才是創(chuàng)造大城市良好內(nèi)部環(huán)境，解決區(qū)域內(nèi)交通問題的根本之道。地下工程的概念及發(fā)展一1.2地下工程的發(fā)展1.2.5地下工程開發(fā)利用發(fā)展趨勢生態(tài)多樣化地下空間開發(fā)與城市內(nèi)多樣的生態(tài)環(huán)境建設(shè)應(yīng)密切結(jié)合，才能實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)人與社會的良性互動和協(xié)調(diào)發(fā)展。碳排放的基本概念2碳排放的基本概念二（1）碳排放：二氧化碳和其他溫室氣體的排放，是關(guān)于溫室氣體排放的簡稱。（2）二氧化碳當(dāng)量：各種溫室氣體對溫室效應(yīng)增強的貢獻，可以按二氧化碳的排放率來計算，這種折算叫二氧化碳當(dāng)量。（3）溫室氣體二氧化碳當(dāng)量：溫室氣體二氧化碳當(dāng)量等于給定氣體的質(zhì)量乘以它的全球變暖潛勢（GlobalWarmingPotential，簡稱GWP）。碳排放的基本概念二溫室氣體包括：二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4)，氧化亞氮(N2O)，氫氟化合物(HFCs)，全氟化合物(PFCs)，六氟化硫(SF6)。這六種溫室氣體的全球變暖潛勢（GWP）見表1-1。碳排放的基本概念二溫室氣體名稱GWP（20年）GWP（100年）二氧化碳（CO2）11甲烷（CH4）8428氧化亞氮（N2O）264265全氟化碳（PFCS）CF448806630C2F6821011100六氟化硫（SF6）1750023500表2-1全球變暖潛勢（GWP）碳排放的基本概念二續(xù)

表2-1全球變暖潛勢（GWP）溫室氣體名稱GWP（20年）GWP（100年）氫氟碳化物（HFCS）HFC-231080012400HFC-322430677HFC-12560903170HFC-134a69404800HFC-143a506138HFC-152a53603350HFC-227ea69408060HFC-245fa2920858土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀3土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀三3.1國外土木工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀由于各國學(xué)者研究內(nèi)容、側(cè)重點有所不同，一般認(rèn)為建材生產(chǎn)、現(xiàn)場建造、運行、拆除處置這4個階段構(gòu)成建筑的全生命周期。土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀三3.1國外土木工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀部分學(xué)者認(rèn)為可以將原材料生產(chǎn)階段忽略，而將使用階段拆分為運行和維護2個階段，以及將土建工程施工和裝飾裝修工程安裝劃分到不同的階段，并將土建工程施工階段細分為人材機運輸、現(xiàn)場施工機具消耗和施工輔助措施。土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀三3.1國外土木工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀使用計量模型的差別及依托建筑物不同導(dǎo)致最終計量結(jié)果也有明顯差別。美國建筑碳排放的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)建筑能耗占總能耗的41%，碳排放占總碳排放量的39%，而其中大部分是由于老化建筑導(dǎo)致的。土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀三3.1國外土木工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀比利時相關(guān)研究表明，對于5類住宅的全生命周期碳排放，全生命周期的碳排放都會因圍護結(jié)構(gòu)不同而有較大差異。土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀三3.1國外土木工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀瑞士的碳排放研究得出了生命周期評價（LifeCycleAssessment，簡稱LCA）法適用于評價產(chǎn)品以及建筑單體的碳排放，投入產(chǎn)出法適用于評價行業(yè)以及建筑群體的碳排放的結(jié)論。土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀三3.1國外土木工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀日本學(xué)者計算了大量建筑物的生命周期碳排放，建立了數(shù)據(jù)量大的數(shù)據(jù)庫，并且規(guī)定建筑環(huán)境影響評價的一項重要指標(biāo)是生命周期碳減排量?？傊?，建筑碳排放量與氣候、科技、文化、經(jīng)濟等多種因素均相關(guān)。土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀三3.2國內(nèi)土木工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀

國內(nèi)部分學(xué)者提出了我國低碳建筑管理模式的基本內(nèi)容，從生命周期的角度對建筑碳排放測評方法進行研究，構(gòu)建了完整的低碳建筑物碳排放測算指南。部分學(xué)者將建筑全生命周期劃分為建材物化、建造、建筑運營、建筑維護、建筑破除處理5階段。同時也有學(xué)者為了方便核算，將運營及維護合為1個階段。隨后基于上述劃分的生命周期階段，對每個階段統(tǒng)計匯總材料消耗和施工機械使用的投入使用清單，從而對建筑生命周期全過程進行碳排放系統(tǒng)量化。土木工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀三3.2國內(nèi)土木工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀部分學(xué)者提出：（1）合理控制建筑使用期間的碳排放量是建筑物節(jié)能減排的最有效方式。（2）建筑碳排放與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合可以分析采用不同節(jié)能減排措施后的減排效果。（3）建筑結(jié)構(gòu)形式對于碳排放量具有較大影響，在滿足同樣使用功能的前提下，應(yīng)盡可能選擇碳排放量較小的結(jié)構(gòu)形式。地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀4地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀四4.1國外地下工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀

目前針對地下工程碳排放的研究主要圍繞二氧化碳排放源、計算邊界劃分、碳排放量化結(jié)果分析以及節(jié)能減排技術(shù)研究等內(nèi)容展開。英國日本研究結(jié)果表明在所有交通方式中，地鐵出行的碳排放強度最低，且發(fā)現(xiàn)使用階段能耗最大，該階段消耗了占總量約98%的電力，其次是材料采掘階段。（1）地鐵領(lǐng)域

地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀四4.1國外地下工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀

國外學(xué)者將隧道全生命周期分為建設(shè)、維護和使用3個階段進行碳排放研究。

研究認(rèn)為建設(shè)階段碳排放主要來源于混凝土、瀝青和爆炸物和材料運輸，而使用階段則主要來源于用電力消耗。

（2）隧道領(lǐng)域地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀四4.1國外地下工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀有些學(xué)者通過實測發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)溫室氣體排放濃度與通行車輛的數(shù)量和速度有很大關(guān)系。部分學(xué)者得出結(jié)論：對于中、低強度巖體的隧道，隧道的支撐和襯砌混凝土的制造對二氧化碳排放提供了最多的貢獻，平均約占總排放量的80%。地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀四4.2國內(nèi)地下工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀

在地鐵領(lǐng)域，國內(nèi)部分學(xué)者將生命周期劃分為建材生產(chǎn)、建材運輸、現(xiàn)場施工、運營和維護5個階段。針對地鐵隧道建設(shè)過程中碳排放計算，有學(xué)者計量了各分部分項工程以及建材生產(chǎn)階段和施工階段的碳排放，指出建材生產(chǎn)階段產(chǎn)生的碳排放量占施工土建碳排放總量的70%~80%。（1）地鐵領(lǐng)域

地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀四4.2國內(nèi)地下工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀

國內(nèi)部分學(xué)者借鑒建筑全生命周期碳排放計算模型給出了單個隧道工程及其上游產(chǎn)品的碳排放路徑和直接排放源，分為消耗施工材料、施工機械消耗電力、施工機械消耗燃料和運輸工具消耗燃料所產(chǎn)生的碳排放4部分，并且提出了計量隧道物化階段排放溫室氣體的方法。（2）隧道領(lǐng)域

地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀四4.2國內(nèi)地下工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀

結(jié)合案例發(fā)現(xiàn)能耗貢獻階段由大到小為材料生產(chǎn)階段、運營階段和建設(shè)階段。在建設(shè)階段，隧道工程的單位能耗最高，在運營階段，隧道通風(fēng)和照明用電占該階段用電總量的85%。同時現(xiàn)有研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)不同圍巖級別隧道的排放水平差異巨大。地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀四4.2國內(nèi)地下工程領(lǐng)域碳排放研究現(xiàn)狀

通過對比不同圍巖條件的相同施工工序，發(fā)現(xiàn)隨著圍巖等級上升，隧道施工產(chǎn)生的溫室氣體排放的增加速度非常驚人，案例研究表明：V級圍巖和IV級圍巖的隧道施工排放相當(dāng)于III級圍巖的283%與188%。而在同一圍巖等級下較差圍巖質(zhì)量的隧道施工產(chǎn)生的溫室氣體排放增量依然非?？捎^。

國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)碳排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范5國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)碳排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范五5.1國外相關(guān)行業(yè)碳排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范英國：（1）從2003年到2019年，英國陸續(xù)頒布了《我們能源的未來：創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》白皮書等一系列法律法規(guī)。（2）加強制度約束力度。（3）頒布“碳市場和氣候變化稅”政策支持。（4）從供給側(cè)推動電力改革。一方面，通過立法限制高污染、高排放和高耗能的企業(yè)發(fā)展；另一方面，運用市場化激勵手段引導(dǎo)企業(yè)主動采取措施減少溫室氣體排放。國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)碳排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范五5.1國外相關(guān)行業(yè)碳排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范德國：（1）通過多種途徑促進清潔能源供應(yīng)。（2）通過應(yīng)用新技術(shù)，加速行業(yè)的減排和脫碳。德國自2000年頒布《可再生能源法》后，持續(xù)不斷地對其進行修訂完善了5次。國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)碳排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范五5.2國內(nèi)相關(guān)行業(yè)碳排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范（1）我國與加拿大聯(lián)合承擔(dān)了關(guān)于碳排放的聯(lián)合秘書處工作。（2）我國積極參與制定應(yīng)對氣候變化國際標(biāo)準(zhǔn)。（3）我國作為TMB下設(shè)的氣候變化協(xié)調(diào)工作組（CCC）委員之一，積極參與應(yīng)對氣候變化國際標(biāo)準(zhǔn)工作路線圖的設(shè)計與構(gòu)建工作。國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)碳排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范五5.2國內(nèi)相關(guān)行業(yè)碳排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范在土木工程領(lǐng)域，國內(nèi)外還沒有出臺地下工程領(lǐng)域碳排放計算量化方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，碳排放的量化標(biāo)準(zhǔn)主要聚焦在建筑領(lǐng)域，國內(nèi)公開發(fā)布的有兩個，即《建筑碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑碳排放計量標(biāo)準(zhǔn)》；國外（際）公開發(fā)布的只有一個，即《建筑運行碳排放計量、報告與核證標(biāo)準(zhǔn)》。本章小結(jié)6本章小結(jié)六1.地下工程的概念及發(fā)展2.碳排放的基本概念碳排放二氧化碳的當(dāng)量溫室氣體二氧化碳當(dāng)量3.土木工程地下工程行業(yè)碳排放現(xiàn)狀4.國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)碳排放的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范本章小結(jié)六思考題與習(xí)題：1.簡述隧道工程的發(fā)展。2.簡述碳排放的基本概念及溫室氣體的主要種類。3.我國土木工程領(lǐng)域關(guān)于碳排放的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范主要有那幾部？謝謝！第2章地下工程碳排放相關(guān)基礎(chǔ)理論本章內(nèi)容提要本章教學(xué)目標(biāo)：

掌握生命周期評價的基本概念和碳排放量化的主要方法

了解碳排放的基本概念

明確隧道生命周期碳排放的系統(tǒng)邊界及量化清單生命周期評價概念與框架1碳排放計算方法與內(nèi)容碳排放計算邊界與范圍本章內(nèi)容提要23碳排放因子4生命周期評價概念與框架1生命周期評價概念與框架一建筑生命周期建筑生產(chǎn)階段建筑處置階段建筑運行階段建筑建造階段建筑全生命周期是指從材料與構(gòu)建生產(chǎn)、規(guī)劃與設(shè)計、建造與運輸、運行與維護直到拆除與處理的全循環(huán)過程。生命周期評價概念與框架一2.1.1生命周期評價的概念生命周期評價（LifeCycleAssessment

簡稱LCA）是對一個產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價。生命周期評價是從原料開采到廢氣物處理的全過程著手，對產(chǎn)品的資源、能源和環(huán)境投入與產(chǎn)出進行分析評估的方法。生命周期評價概念與框架一2.1.2碳排放的基本概念“碳排放”是所有溫室氣體排放的統(tǒng)稱，而非僅指二氧化碳的排放。根據(jù)《蒙特利爾議定書》，溫室氣體主要分為以下六類：二氧化碳、氧化亞氮、甲烷、六氟化硫、氫氟碳化物和全氟化碳等。生命周期評價概念與框架一2.1.2碳排放的基本概念由于各類溫室氣體造成溫室效應(yīng)的能力存在顯著差異，故在量化分析總體效應(yīng)時，一般采用等效折算的方式按當(dāng)量計算值進行評估。由于二氧化碳是排放量最高、最為常見的溫室氣體，因此通常以當(dāng)量二氧化碳排放量作為溫室氣體排放量的衡量標(biāo)準(zhǔn)，簡稱“碳排放”，并表示為“CO2e”。二氧化碳當(dāng)量是指一種用作比較不同溫室氣體排放的量度單位，一種氣體二氧化碳當(dāng)量是通過把這一氣體的噸數(shù)乘以其全球變暖潛能值(GWP)后得出的。生命周期評價概念與框架一2.1.3生命周期評價框架IS014040系列標(biāo)準(zhǔn)指明目的和范圍的確定、清單分析、影響評價和結(jié)果解釋是生命周期評價理論框架的4個階段。碳排放計算邊界與范圍2碳排放計算邊界與范圍二2.2.1目標(biāo)與范圍的界定確定目標(biāo)和范圍是生命周期評價的第一步，也是清單分析、環(huán)境影響評價和結(jié)果解釋的基礎(chǔ)和出發(fā)點。目的與范圍的界定主要考慮以下幾個問題：確定評價目的、明確所評價的產(chǎn)品系統(tǒng)、界定系統(tǒng)邊界、定義功能單位、數(shù)據(jù)類型及質(zhì)量要求等。碳排放計算邊界與范圍二2.2.2碳排放系統(tǒng)邊界系統(tǒng)邊界劃定了評價對象在生命周期評價中所涉及的所有過程以及資源、能源流動。LCA系統(tǒng)邊界“從搖籃到工廠”“從搖籃到現(xiàn)場”“從搖籃到墳?zāi)埂碧寂欧庞嬎氵吔缗c范圍二2.2.2碳排放系統(tǒng)邊界在建筑生命周期的全過程中仍存在未納入系統(tǒng)邊界的產(chǎn)業(yè)上下游的環(huán)節(jié)，鑒于以上情況，需以評價的范圍、尺度和目標(biāo)為基準(zhǔn)，構(gòu)建分級管理的建筑生命周期系統(tǒng)邊界。碳排放計算方法與內(nèi)容3碳排放計算方法與內(nèi)容三2.3.1實測法實測法是碳排放量化的最基本方法，是指采用標(biāo)準(zhǔn)計量工具和實驗手段對碳排放源進行直接監(jiān)測而獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)的方法。優(yōu)點：實測法的計量結(jié)果來源于對碳排放源的直接監(jiān)測，可代表真實的碳排放水平，因而最為可靠。缺點：受監(jiān)測條件、計量儀器、成本投入等多方面限制，實測法難以廣泛應(yīng)用于一般性的碳排放分析。碳排放計算方法與內(nèi)容三2.3.2過程分析法過程分析法是根據(jù)碳排放源的活動數(shù)據(jù)以及相應(yīng)過程的排放系數(shù)進行碳排放量化的方法。

式中：E——全過程的碳排放量(t)；

ε——實測碳排放系數(shù)；

Q——相應(yīng)活動數(shù)據(jù)。碳排放計算方法與內(nèi)容三2.3.3投入產(chǎn)出法投入產(chǎn)出法由列昂惕夫于1970年提出，是以“投入=產(chǎn)出”的理想化數(shù)量模型為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的經(jīng)濟投入產(chǎn)出表，從而綜合研究國民經(jīng)濟各部門與各生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)量依存關(guān)系的分析方法。投入產(chǎn)出法滿足以下基本假定：（1）“純部門”假定。每個產(chǎn)業(yè)部門只生產(chǎn)一種特定的同質(zhì)產(chǎn)品，并具有單一的投入結(jié)構(gòu)，只用一種生產(chǎn)技術(shù)方式進行生產(chǎn)。（2）“穩(wěn)定性”假定。直接消耗系數(shù)在制表期內(nèi)固定不變，忽略生產(chǎn)技術(shù)進步和勞動效率提高的影響。（3）“比例性”假定。部門投入與產(chǎn)出成正比關(guān)系，即隨著產(chǎn)出的增加，所需的各種消耗（投入）等比例增加。碳排放計算方法與內(nèi)容三2.3.3投入產(chǎn)出法碳排放投入產(chǎn)出分析以價值型投入產(chǎn)出模型為基礎(chǔ)，通過引入碳排放系數(shù)矩陣，對經(jīng)濟活動中伴隨的碳排放流動情況進行分析。

投入部門中間需求最終產(chǎn)品總產(chǎn)品部門1部門2...部門n經(jīng)濟投入部門1X11X12...X1nY1X1部門2X21X22...X2nY2X2.....................部門nXn1Xn2...XnnYnXn碳排放投入部門1d11d12...d1nF1D1部門2d21d22...d2nF2D2.....................部門ndn1dn2...dnnFnDn碳排放計算方法與內(nèi)容三2.3.4混合法過程分析法可針對具體的碳排放過程進行詳細評價，獲得的結(jié)果相對更準(zhǔn)確，且便于數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的更新，但由于系統(tǒng)邊界受限，通常存在截斷誤差；而投入產(chǎn)出分析法利用經(jīng)濟價值和投入產(chǎn)出表計算，在宏觀層面上系統(tǒng)邊界更完備，但針對具體碳排放過程的準(zhǔn)確性不高。綜合兩種方法的優(yōu)點，近年來混合法在碳排放量化方面得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)混合法的組成結(jié)構(gòu)不同，可將其劃分為分層混合法（TieredhybridLCA，簡稱THLCA）、基于投入產(chǎn)出分析的混合法（I-ObasedhybridLCA，簡稱IOHLCA）和整合的混合法（IntegratedhybridLCA，簡稱IHLCA）三類。碳排放計算方法與內(nèi)容三2.3.4混合法分層混合法是利用過程分析法對主要的生產(chǎn)或使用過程進行研究，而對于其他的過程采用投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)進行碳排放的估計，最終以二者之和作為總體碳排放量?；谕度氘a(chǎn)出分析的混合法利用更為詳細的部門生產(chǎn)與消耗數(shù)據(jù)對投入產(chǎn)出表中的工業(yè)部門進行詳細拆分，以提高計算結(jié)果的針對確性。整合的混合法利用過程分析法進行總體的碳排放計算，而利用投入產(chǎn)出法進行上下游的附加分析。碳排放因子4碳排放因子四排放因子是一種背景數(shù)據(jù)，也稱為碳排放系數(shù)，來源于各類數(shù)據(jù)庫、政府組織、專業(yè)機構(gòu)和相關(guān)文獻。常用的LCA數(shù)據(jù)庫包括聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）數(shù)據(jù)庫、Ecoinvent、中國生命周期數(shù)據(jù)庫（CLCD）、GaBi數(shù)據(jù)庫等。在開展LCA研究時，應(yīng)首要選擇代表當(dāng)?shù)貦?quán)威數(shù)據(jù)庫，更能代表本區(qū)域?qū)嶋H排放水平，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比較性，如果不能滿足需要再考慮其他地區(qū)數(shù)據(jù)庫的使用。國家數(shù)據(jù)庫適用邊界中國CLCD、ITRIDatabase中國歐盟EuropeanPlatformonLifeCycleAssessment歐洲瑞典SPINECPMLCAdatabase世界丹麥EDIP、LCAfood丹麥美國USLCIDatabaseProject美國碳排放因子四排放因子代表能源或產(chǎn)品在生產(chǎn)和流動過程中的排放水平。根據(jù)研究區(qū)域、商品類型和時間的差異，不同研究采用的排放因子往往差異巨大，給碳排放研究帶來巨大的不確定性。根據(jù)IPCC的提議，各國應(yīng)利用自己的經(jīng)同行評議的公開出版文獻，這樣可以準(zhǔn)確反映各國的做法。當(dāng)缺乏相關(guān)文獻的情況下，可使用IPCC缺省因子或其他國家或地區(qū)的排放因子數(shù)值。項目名稱碳排放因子項目名稱碳排放因子木材178kgCO2e/m3砂9.57kgCO2e/m3普通鋼板2.425kgCO2e/kg石6.864kgCO2e/m3C20混凝土237.32kgCO2e/m3PVC8.653kgCO2e/kgC25混凝土266.18kgCO2e/m3石油瀝青3.087kgCO2e/kgC30混凝土294.81kgCO2e/m3水泥砂漿400.94kgCO2e/m3鋼管2.84kgCO2e/kg汽油3.47kgCO2e/kg本章小結(jié)5本章小結(jié)五1.生命周期評價（LifeCycleAssessment簡稱LCA）是對一個產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價。2.“碳排放”是所有溫室氣體排放的統(tǒng)稱，而非僅指二氧化碳的排放。由于二氧化碳是排放量最高、最為常見的溫室氣體，因此通常以當(dāng)量二氧化碳排放量作為溫室氣體排放量的衡量標(biāo)準(zhǔn)。3.系統(tǒng)邊界劃定了評價對象在生命周期評價中所涉及的所有過程以及資源、能源流動。4.碳排放計算方法包括實測法、過程分析法、投入產(chǎn)出法、混合法。5.碳排放排放因子代表能源或產(chǎn)品在生產(chǎn)和流動過程中的排放水平。根據(jù)研究區(qū)域、商品類型和時間的差異，不同研究采用的排放因子往往差異巨大，給碳排放研究帶來巨大的不確定性。本章小結(jié)五思考題與習(xí)題：1.生命周期評價理論框架的4個階段包括？2.系統(tǒng)邊界按照評價分析范圍、尺度、目標(biāo)分別如何劃分？3.碳排放計算方法有哪些？4.碳排放因子可通過哪些數(shù)據(jù)庫查得？謝謝！

第3章地下工程施工期碳排放計算方法本章內(nèi)容提要本章教學(xué)目標(biāo)：掌握地下工程模塊化計算方法及預(yù)測方法掌握隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律地下工程施工碳排放模塊化計算方法1隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律地下工程施工碳排放預(yù)測方法本章內(nèi)容提要23地下工程施工碳排放模塊化計算方法1地下工程施工碳排放模塊化計算方法一1.模塊化概念：當(dāng)前模塊化已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的設(shè)計方法，但并沒有統(tǒng)一的定義。模塊化是對產(chǎn)品或系統(tǒng)的一種規(guī)劃和組織。而這一過程往往按照某種目的和規(guī)則進行。由于模塊化的目的不同，對應(yīng)的結(jié)果也有差異，因而通用的模塊化方法不存在。模塊的通用性、相對獨立性特點，使得模塊化LCA具有明顯的優(yōu)勢。通過數(shù)據(jù)整合，將輸入輸出數(shù)據(jù)模塊化，從而實現(xiàn)清單數(shù)據(jù)的可重復(fù)重用，減少LCA數(shù)據(jù)收集計算的工作量。3.1.1LCA模塊化概述地下工程施工碳排放模塊化計算方法一2.模塊化重用：LCA數(shù)據(jù)重用分為兩類，一類是直接引用，另一類是修改重用。直接引用是指新產(chǎn)品在做LCA評價時，不更改原模塊中投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，直接引用原產(chǎn)品的某個模塊。而一旦模塊部分材料能源的種類或數(shù)值發(fā)生改變，則需采用修改重用方式。一般來說，直接引用適用于通用的標(biāo)準(zhǔn)模塊、同類型產(chǎn)品中標(biāo)準(zhǔn)模塊和非模塊標(biāo)準(zhǔn)件。3.1.1LCA模塊化概述地下工程施工碳排放模塊化計算方法一2.模塊化重用：為實現(xiàn)數(shù)據(jù)重用，減少LCA數(shù)據(jù)計算采集量，許多國家和組織已經(jīng)開發(fā)相關(guān)數(shù)據(jù)庫。借助模塊通用性特點，建立模塊數(shù)據(jù)庫，提高生命周期清單分析（LifeCycleInventory，簡稱LCI）數(shù)據(jù)的重用效率和層級。LCI數(shù)據(jù)庫面向過程，存儲單元過程的材料和能源消耗數(shù)據(jù)，而模塊內(nèi)含有若干個過程，數(shù)據(jù)來源于LCI數(shù)據(jù)庫，并不能替代LCI數(shù)據(jù)庫。3.1.1LCA模塊化概述地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)1.目標(biāo)與范圍：目標(biāo)：提供一種模塊化計算方法，用于分析隧道施工和上游產(chǎn)品加工運輸過程中的投入和排放。系統(tǒng)的邊界包含四個部分：上游材料生產(chǎn)、隧道現(xiàn)場施工、材料運輸、材料采集與加工。地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)1.目標(biāo)與范圍：隧道開挖支護的能量與材料流如圖所示。地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)1.目標(biāo)與范圍：可見，隧道施工材料和能量的流動較為復(fù)雜，現(xiàn)場施工、建材生產(chǎn)、運輸和材料加工之間聯(lián)系緊密，不便直接按照生命周期劃分投入和排放。地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)1.目標(biāo)與范圍：為此，提出一種隧道施工模塊化方法，其系統(tǒng)邊界如圖所示。地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)1.目標(biāo)與范圍：將各模塊投入排放計算步驟總結(jié)如下：1）基于《公路工程預(yù)算定額》（JTG/T3832—2018）計算第n個襯砌施工工序的材料和機械臺班投入；結(jié)合《公路工程機械臺班費用定額》（JTG/T3833—2018）將機械臺班轉(zhuǎn)化為燃料消耗，得到該工序的材料和能量投入和排放。2）明確第n個工序施工所需材料的來源，將材料源劃分為市場直接購買和現(xiàn)場采集加工兩類。3）確定第n個工序所需材料現(xiàn)場采集的工序集合，計算材料采集加工中材料能源投入和排放。地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)1.目標(biāo)與范圍：4）將材料運輸分為兩部分，即：對于從市場購買的材料，計算市場到隧道現(xiàn)場以及隧道現(xiàn)場內(nèi)部運輸?shù)哪茉赐度牒团欧?；對于現(xiàn)場采集的材料，只計算隧道現(xiàn)場內(nèi)運輸?shù)哪茉赐度牒团欧拧?）將隧道施工、材料運輸、材料采集加工和材料生產(chǎn)的投入和排放分別進行累加，即為第n個模塊的投入和排放值。6）更換施工工序，重復(fù)步驟1到5，計算第n+1個工序的投入和排放，直到完成所有模塊的投入排放計算。地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)2.清單分析：（1）清單數(shù)據(jù)：清單數(shù)據(jù)分為前景數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)。前景數(shù)據(jù)包含施工活動材料及能源的消耗量，來源于勘察設(shè)計資料、設(shè)計數(shù)據(jù)、技術(shù)手冊或相關(guān)機構(gòu)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。隧道工程量是前景數(shù)據(jù)的重要來源，一般從勘察設(shè)計資料中獲得。背景數(shù)據(jù)則各類建材和能源的排放因子，可從IPCC、生命周期數(shù)據(jù)庫、現(xiàn)有文獻和規(guī)范中獲取。地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)2.清單分析：（1）模塊投入排放計算方法：對于某個模塊，工程量為u，施工和材料生產(chǎn)中能源投入和碳排放計算：

地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)2.清單分析：（1）模塊投入排放計算方法：從市場到隧道現(xiàn)場運輸材料的能源投入和碳排放計算：

式中：載具類型m/tFc能耗類型重型柴油貨車100.037kg/(tkm)柴油重型柴油貨車180.030kg/(tkm)柴油重型柴油貨車300.018kg/(tkm)柴油重型柴油貨車460.013kg/(tkm)柴油電力機車—0.010kWh/(tkm)電力地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)2.清單分析：（1）模塊投入排放計算方法：在施工作業(yè)區(qū)場內(nèi)運輸?shù)哪茉赐度牒吞寂欧庞嬎悖?/p>

式中：地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)2.清單分析：（1）模塊投入排放計算方法：材料處理和加工的能源投入和碳排放計算：

式中：地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)2.清單分析：（1）模塊投入排放計算方法：將各隧道施工單元過程及其材料運輸和加工處理的投入和排放分別累加即為整體的投入和排放。

式中：地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)3.面向單元工程量的計算路徑：傳統(tǒng)隧道碳排放計算由工程量、預(yù)算定額和臺班能耗獲得隧道前景數(shù)據(jù)，再計算排放量。即便《公路工程預(yù)算定額》與《公路工程機械臺班費用定額》中數(shù)據(jù)并未發(fā)生變化，前景數(shù)據(jù)仍然需要重復(fù)計算，消耗大量時間和精力。傳統(tǒng)碳排放計算路徑地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)3.面向單元工程量的計算路徑：可轉(zhuǎn)變計算思路，在計算的最后一步引入隧道工程量，重點在于建立可調(diào)用的單元工程量的模塊投入與排放庫，避免在計算早期引入變化量，減少重復(fù)計算，提高數(shù)據(jù)庫重率利用率。面向單元工程量的碳排放計算路徑地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)3.面向單元工程量的計算路徑：以噴射混凝土為例，1m3噴射混凝土的投入產(chǎn)出清單是個常量，可作為后續(xù)噴射混凝土清單數(shù)據(jù)計算的單位，定義這個基本單位為基元?；硎舅淼酪r砌施工取單元工程量時的模塊。對于第j個模塊，包含基元數(shù)量為aj，則總的投入和碳排放計算：

式中：地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.2方法與數(shù)據(jù)4.基元碳排放計算示例：以噴射混凝土工序為例。在不考慮運輸和材料采集加工的條件下，每噴射10m3C25混凝土需要投入0.01m3木材、5.628t水泥、24m3水、7.2m3中粗砂、6.84m3碎石、1.29臺班的混凝土噴射機，0.78臺班的20m3/min電動空壓機。而每臺班混凝土噴射機消耗電能43.01kWh，而每臺班20m3/min電動空壓機耗電601.34kWh。通過換算，10m3C25噴射混凝土需要投入0.01m3木材、5.628t水泥、24m3水、7.2m3中粗砂、6.84m3碎石和524.53kWh電能。通過排放系數(shù)法，計算產(chǎn)出的排放為4.48tCO2eq。地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.3基元投入排放清單隧道現(xiàn)場施工過程中的材料能源消耗可通過定額確定，但材料運輸和采集加工仍需結(jié)合隧道現(xiàn)場條件確定。下表列舉了各組情景下材料運輸和采集加工的設(shè)定。項目基本參數(shù)與假定廢土石場外運輸廢土石回收距離洞口10km，采用20t自卸汽車搭配輪式裝載機裝卸土石材料采集加工50%的砂和100%碎礫石在隧址區(qū)通過棄渣回收材料場外運輸使用15t載貨汽車運輸木材、鋼材和爆破材料，使用20t自卸汽車運輸土、砂、石屑、碎礫石。材料堆積地點和混凝土攪拌站距離洞口1km。隧道長度為1km。使用混凝土運輸車運輸混凝土，平均運距為1.5km材料從市場運輸?shù)剿淼澜ú倪\輸距離為500km，采用重型柴油貨車運輸（載重30t）地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.3基元投入排放清單基于材料運輸和采集加工的設(shè)定，計算各基元的碳排放值?；こ塘刻寂欧?kgCO2包含運輸與采集加工不包含運輸與采集加工偏差/%E11m3I級圍巖開挖19.31815.52519.63E21m3II級圍巖開挖17.84814.06321.21E31m3III級圍巖開挖13.2689.49028.47E41m3IV級圍巖開挖12.6248.85829.83E51m3V級圍巖開挖14.10410.35926.55E61kg型鋼支撐2.6632.6191.65E71kg格柵支撐3.0543.0061.57E81kg連接鋼筋2.5222.4801.67E91kg砂漿錨桿4.1184.0531.58E101kg金屬網(wǎng)2.5362.4941.66E111m3噴射混凝土504.107449.90910.75E121m3拱墻混凝土402.342352.67412.34E131m3仰拱混凝土346.662302.75312.67E141kg鋼筋2.4552.4121.75E151mΦ25中空錨桿17.27716.9581.88E161mΦ22藥卷錨桿12.20112.0011.67E171mΦ42注漿小導(dǎo)管13.96613.8171.08E181m3水泥砂漿1054.376999.1755.52地下工程施工碳排放模塊化計算方法一3.1.3基元投入排放清單模塊化碳排放計算方法的創(chuàng)新點和優(yōu)勢在于以下三個方面：1）選擇《公路工程預(yù)算定額》（JTG/T3832—2018）和《公路工程機械臺班費用定額》（JTG/T3833—2018）作為單元工程量的前景數(shù)據(jù)來源。這兩個定額規(guī)范均為中國最新的國家標(biāo)準(zhǔn)，保證了數(shù)據(jù)結(jié)果在中國范圍內(nèi)具有良好的適用性，能夠代表當(dāng)前中國隧道修建技術(shù)的發(fā)展水平。2）兼顧了不同隧道的現(xiàn)場實際，考慮了隧道施工中材料運輸和采集加工活動水平的不同工況，明確了市場到隧道的材料運輸和渣石回收對隧道施工碳排放的關(guān)鍵作用。3）具有較好的通用性，能夠克服設(shè)定差異給研究結(jié)果調(diào)用帶來的困難。同時基于敏感性研究結(jié)果，隧道內(nèi)水平無軌運輸?shù)挠绊懹邢蓿蛇M一步簡化隧道內(nèi)運輸?shù)脑O(shè)定，從而提升模塊修改后再調(diào)用的效率。地下工程施工碳排放預(yù)測方法2地下工程施工碳排放預(yù)測方法二碳排放預(yù)測是建筑行業(yè)和交通運輸行業(yè)的熱點課題，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、STIRPAT模型、系統(tǒng)動力學(xué)模型和灰色預(yù)測模型等方法在研究中得到了廣泛應(yīng)用。不同于一般地上建筑，隧道是處于各種地質(zhì)環(huán)境中的地下結(jié)構(gòu)物。傳統(tǒng)地面建筑的碳排放預(yù)測方法并不適用于隧道工程，必須重新分析隧道施工潛在影響因素，建立隧道施工碳排放預(yù)測模型。地下工程施工碳排放預(yù)測方法二3.2.1地下工程開挖與支護碳排放計算1.工程概況選擇中國西南地區(qū)4座公路隧道作為分析對象，隧道采用雙洞四車道設(shè)計，使用鉆爆法開挖，襯砌設(shè)計種類共計42組。涉及的圍巖地質(zhì)條件包括埋深、圍巖級別和圍巖質(zhì)量如表所示。編號圍巖級別埋深圍巖質(zhì)量開挖面積/m2編號圍巖級別埋深圍巖質(zhì)量開挖面積/m21V淺埋一般113.4722III深埋一般83.792V淺埋一般109.8423V淺埋一般106.23V深埋較差10824V深埋一般106.24IV深埋較好105.1125V深埋一般104.345IV深埋一般105.0826V淺埋較好106.26IV深埋較差95.4227V深埋一般101.667III深埋一般91.5328IV淺埋一般101.718V淺埋一般113.4729IV深埋較好96.759V淺埋一般109.8430IV深埋較差85.5710V深埋較差10831IV深埋一般101.7111IV淺埋較好105.1132III深埋一般83.6512IV深埋一般105.0833III深埋較好85.5213V深埋較好106.234V淺埋較好11214V淺埋一般106.235V淺埋較差114.4615V深埋一般104.3436V淺埋一般107.1616V淺埋較好106.237V深埋一般101.7217V深埋一般104.3438IV深埋較差82.6618V淺埋一般110.7539IV深埋較好98.9419IV淺埋一般101.7140IV深埋一般97.4820IV深埋較好96.7541III深埋一般80.4921IV深埋較好85.942III深埋一般78.83地下工程施工碳排放預(yù)測方法二3.2.1地下工程開挖與支護碳排放計算2.隧道開挖支護整體排放計算得到每延米碳排放區(qū)間為6.202-30.669tCO2eq，平均值為17.826tCO2eq。根據(jù)前期成果，圍巖級別是隧道施工碳排放的關(guān)鍵影響因素，將不同圍巖級別和開挖面積的隧道施工碳排放列舉如圖所示。地下工程施工碳排放預(yù)測方法二3.2.2地下工程開挖與支護碳排放總量預(yù)測方法1.隧道施工碳排放潛在影響因素選取圍巖級別、埋深、圍巖質(zhì)量和開挖面積作為影響隧道碳排放的潛在因素，因素與分類如表所示。影響因素各因素解釋參數(shù)分類圍巖級別根據(jù)隧道周圍巖體或土體的穩(wěn)定特性進行圍巖分級。選擇圍巖分為III-V三個級別III級圍巖IV級圍巖V級圍巖埋深根據(jù)作用在支護結(jié)構(gòu)上的土壓力對隧道埋置深度、地形條件及地表環(huán)境有無影響，將隧道劃分為淺埋隧道和深埋隧道淺埋深埋圍巖質(zhì)量在劃分圍巖的基本級別后，往往會在施工階段對III、IV和V級圍巖進行質(zhì)量劃分。對于同一級別的圍巖，在設(shè)計階段根據(jù)隧道圍巖質(zhì)量好壞將隧道圍巖劃分為偏弱、一般和較好三種偏弱一般較好地下工程施工碳排放預(yù)測方法二3.2.2地下工程開挖與支護碳排放總量預(yù)測方法2.數(shù)據(jù)分析方法使用相關(guān)分析方法篩選隧道施工碳排放的影響因素，使用回歸分析方法獲得隧道襯砌施工排放的預(yù)測模型。首先使用雙變量相關(guān)分析方法，分析碳排放與各個潛在影響因素之間的相關(guān)關(guān)系。然后采用偏相關(guān)分析方法分析多個影響因素之間的關(guān)系。最終通過線性回歸分析對兩種或兩種以上變量相互依賴性，并驗證回歸方程的擬合優(yōu)度、自變量共線性和殘差序列相關(guān)性。地下工程施工碳排放預(yù)測方法二3.2.2地下工程開挖與支護碳排放總量預(yù)測方法3.影響因素相關(guān)性分析分析各影響因素與碳排放的相關(guān)性見表。開挖面積、圍巖級別、埋深類型和材料總質(zhì)量與碳排放顯著相關(guān)。其中材料總質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)最高，為0.989；埋深類型的相關(guān)系數(shù)最低，為0.637。潛在因素相關(guān)系數(shù)類型相關(guān)系數(shù)Sig.(雙側(cè))圍巖級別Spearman0.8940.000**埋深類型Spearman0.6370.000**開挖面積Spearman0.8580.000**材料總質(zhì)量Spearman0.9890.000**圍巖質(zhì)量Spearman0.0340.830地下工程施工碳排放預(yù)測方法二3.2.2地下工程開挖與支護碳排放總量預(yù)測方法3.影響因素相關(guān)性分析不同因素下隧道襯砌施工碳排放如圖。地下工程施工碳排放預(yù)測方法二3.2.2地下工程開挖與支護碳排放總量預(yù)測方法4.隧道開挖支護碳排放預(yù)測模型在不同地質(zhì)條件和設(shè)計參數(shù)下，隧道開挖與支護施工排放的數(shù)值差異巨大。與隧道襯砌施工排放顯著相關(guān)的變量包括埋深、開挖方法、開挖面積、圍巖級別和材料總質(zhì)量。在同樣施工條件下，更大的開挖面積，意味著更高的材料消耗和機械使用量。材料投入越多，隧道的排放也會更多。埋深是分類指標(biāo)，深埋和淺埋的隧道施工排放存在顯著差異。淺埋隧道可只計入圍巖松散壓力，而深埋隧道還需考慮圍巖的形變壓力，使得不同埋深隧道的支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生差異。隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律3隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律三3.3.1隧道襯砌設(shè)計參數(shù)內(nèi)容隧道設(shè)計是隧道施工投入的決定性因素之一，《公路隧道設(shè)計規(guī)范》給出的設(shè)計參數(shù)見下表。圍巖級別初期支護二次襯砌/cm

噴砼厚度/cm錨桿/m金屬網(wǎng)間距/cm鋼架縱距/m拱墻仰拱

長度間距

III級8-122-31-1.2局部@25*25—30-35—IV級12-202.5-30.8-1.2拱墻@25*250.8-1.235-400或35-40V級18-283-3.50.6-1拱墻@20*20拱墻仰拱0.6-135-500或35-50隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律三3.3.2典型雙車道公路隧道支護模型的建立由于我國公路隧道沒有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)圖，對于不同地質(zhì)條件而言，隧道設(shè)計參數(shù)差別巨大。為便于研究和計算，需要建立支護模型，包括以下兩部分。（1）模型參數(shù)的確定（2）模型工程量的計算隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律三3.3.2典型雙車道公路隧道支護模型的建立（1）模型參數(shù)的確定：根據(jù)規(guī)范以及總結(jié)工程案例得到隧道設(shè)計參數(shù)如下表。符號變量單位參數(shù)取值

III級圍巖IV級圍巖V級圍巖n二襯厚度m0.30-0.350.35-0.400.35-0.50k噴射混凝土厚度m0.08-0.120.12-0.20.18-0.28Lh錨桿橫向間距m0.60.60.6Lz錨桿縱向間距m1.20.8-1.20.6-1Lb單根系統(tǒng)錨桿長度m2.52.5-33-3.5a相鄰兩榀鋼架縱向間距m—0.8-1.20.6-1w鋼架連接鋼筋環(huán)向間距m—0.6-10.6-1wt金屬網(wǎng)間距m0.250.250.2mtΦ8鋼筋單位長度重量kg/m0.395Ss隧道內(nèi)輪廓面積m273.95隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律三3.3.2典型雙車道公路隧道支護模型的建立（1）模型參數(shù)的確定：參考隧道襯砌設(shè)計圖和《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG3370.1—2018）內(nèi)輪廓圖，得到典型高速公路隧道襯砌圖如下。無仰拱有仰拱隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律三3.3.2典型雙車道公路隧道支護模型的建立（2）模型工程量的計算：計算過程：1.根據(jù)得到的隧道襯砌圖建立各截面方程

2.根據(jù)方程計算每延米各材料用量無仰拱截面種類方程夾角二襯內(nèi)截面90°—二襯外截面90°—噴射混凝土內(nèi)截面90°—噴射混凝土外截面90°—隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律三3.3.2典型雙車道公路隧道支護模型的建立2.根據(jù)方程計算每延米各材料用量（以三級圍巖為例）二襯拱墻體積：每延米隧道噴射混凝土體積：金屬網(wǎng)或系統(tǒng)錨桿布設(shè)區(qū)域的環(huán)向長度：統(tǒng)錨桿總長度：隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律三3.3.2典型雙車道公路隧道支護模型的建立2.根據(jù)方程計算每延米各材料用量（以三級圍巖為例）金屬網(wǎng)質(zhì)量：鋼架環(huán)向長度：鋼架總質(zhì)量：

連接鋼筋總質(zhì)量：鎖腳錨桿總長度：隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律三3.3.2典型雙車道公路隧道支護模型的建立根據(jù)隧道襯砌模型和上述設(shè)定，建立高速公路隧道工程量計算模型，各級圍巖隧道工程量區(qū)間如下表。工序單位III級圍巖IV級圍巖V級圍巖二襯拱墻m36.735-7.8858.323-9.5699.820-12.103二襯仰拱m3—3.321-3.8023.321--4.768噴射混凝土m31.857-2.8112.811-4.7424.234-6.762金屬網(wǎng)kg58.865-59.75874.752-76.04294.087-97.190系統(tǒng)錨桿m32.332-32.82373.581-74.856115.375-119.191鋼架kg—351.500-527.250664.43-1107.383連接鋼筋kg—68.840-114.73369.730-116.217鎖腳錨桿m—10.000-20.00010.000-20.000隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放影響規(guī)律三3.3.3雙車道隧道襯砌設(shè)計參數(shù)改變對碳排放影響使用模塊化碳排放計算方法和清單數(shù)據(jù)，分析設(shè)計參數(shù)變化對噴射混凝土碳排放的影響，主要包括以下五個方面：1.模筑混凝土

2.噴射混凝土

3.錨桿

4.鋼架與縱向連接鋼筋

5.金屬網(wǎng)本章小結(jié)4本章小結(jié)四1.圍巖支護、模筑襯砌在隧道施工中產(chǎn)生大量碳排放。2.從單元過程的角度來看，噴射混凝土、鋼架和模筑混凝土的排放非常突出。3.隧道碳排放與圍巖等級、隧道埋深、隧道斷面開挖面積等因素密切相關(guān)。4.大支護能力的襯砌可能并不受力，僅作為支護儲備，使得隧道施工成本和能耗大幅提升。本章小結(jié)四5.在現(xiàn)有隧道設(shè)計規(guī)范下，隧道設(shè)計參數(shù)變化對金屬網(wǎng)和隧道開挖的排放影響較小，而影響較大的施工工序包括噴射混凝土、二襯拱墻、錨桿/注漿、鋼拱架、襯砌鋼筋。6.隨著混凝土厚度增加，噴射混凝土、二襯拱墻和仰拱碳排放呈近似線性增長。7.隨著襯砌厚度增加，錨桿排放呈現(xiàn)微小線性增長。隨著錨桿間距減小，系統(tǒng)錨桿碳排放大幅增加。本章小結(jié)四8.鋼架碳排放與縱向間距成反比，與鋼架質(zhì)量成正比。9.鋼筋型號和環(huán)向鋼筋長度是影響鋼筋碳排放的重要因素。10.為實現(xiàn)襯砌低碳設(shè)計，建議對不同設(shè)計參數(shù)采取不同控制策略：對于碳排放大幅波動型，碳排放對設(shè)計參數(shù)改變較為敏感，減排潛力較大，應(yīng)予以重點控制。本章小結(jié)四思考題與習(xí)題：

1.清單分析是LCA方法論中的重要一環(huán)，清單分析數(shù)據(jù)有幾類？2.模塊化碳排放的來源主要考慮哪幾個部分？3.隧道施工碳排放的影響因素主要考慮哪幾種？3.它們與施工碳排放水平的相關(guān)性從大到小如何排序？4.在考慮隧道襯砌設(shè)計參數(shù)對施工碳排放的影響作用時，主要研究了哪幾種參數(shù)？謝謝！第4章地下工程施工期碳排放不確定性分析本章內(nèi)容提要本章教學(xué)目標(biāo)：掌握地下工程碳排放不確定性分析方法學(xué)會結(jié)合實例進行碳排放不確定性分析不確定性分析方法1襯砌施工碳排放不確定性分析單元工程量碳排放不確定性分析本章內(nèi)容提要23不確定性分析方法1不確定性分析方法一4.1不確定性分析方法（1）數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)：數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)（DQI）包含一種標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量評估矩陣，具體包括五類數(shù)據(jù)指標(biāo)。（2）參數(shù)概率分布：常見的輸入變量參數(shù)分布包括對數(shù)正態(tài)分布、三角分布和均勻分布等。不確定性分析方法一4.1不確定性分析方法（3）蒙特卡洛模擬：隨機分析方法中最常見的一種，可獲得輸出量的離散抽樣值及估計值。（4）最大似然估計：一種重要而普遍的求估計量的方法，用以完成輸出量的分布分析。（5）情景分析：基于當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顟B(tài)以及相關(guān)現(xiàn)象和趨勢，考慮未來可能發(fā)生的多種結(jié)果，并分析其發(fā)生的影響和驅(qū)動力等，幫助決策者進行戰(zhàn)略規(guī)劃。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)1990年，F(xiàn)untowicz和Ravetz將譜系矩陣引入不確定分析中，將一組特定問題的“譜系準(zhǔn)則”的定性專家判斷轉(zhuǎn)換為數(shù)值尺度，判斷標(biāo)準(zhǔn)作為表的列，數(shù)字代碼作為表的行，以及表中每個單元格中數(shù)值的語言描述。Weidema和Wesn?s公司將譜系矩陣轉(zhuǎn)移到生命周期評價；他們的矩陣是正方形的，有一個從1到5的等級量表和5個標(biāo)準(zhǔn)。1998年，Weidema發(fā)布了一個基于初始矩陣的多用戶測試的輕微修改版本，該矩陣得到了廣泛認(rèn)可，一個重要的應(yīng)用程序示例是Ecoinvent數(shù)據(jù)庫。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)DQIDQI=1DQI=2DQI=3DQI=4DQI=5可靠性經(jīng)過驗證或測試得到經(jīng)過驗證但部分基于假設(shè)，或測試得到但未經(jīng)驗證部分基于假設(shè)并未經(jīng)驗證精確的估計不準(zhǔn)確的估計完整性從合適的案例和時間范圍內(nèi)得到的有代表性時間區(qū)間合理，但從較小樣本中采集從合適樣本中獲得，但時間區(qū)間不合理數(shù)據(jù)具有代表性，但樣本過小從非常小的樣本中獲取的不具代表性，或來自未知樣本時間范圍≤3年≤6年≤10年≤15年＞15年地理范圍地區(qū)范圍國家范圍洲際范圍世界范圍未知來源技術(shù)范圍相同過程和公司相同過程和技術(shù)、不同公司相同過程、不同技術(shù)相同技術(shù)、相似過程/產(chǎn)品不同技術(shù)、相近的過程/產(chǎn)品表4-1譜系矩陣運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)據(jù)譜系矩陣的一般方法，DQI=1意味著數(shù)據(jù)質(zhì)量評級最高，DQI=5代表數(shù)據(jù)質(zhì)量評級最低，該評級方法在許多文獻中得到了應(yīng)用。值得說明的是，數(shù)據(jù)質(zhì)量評級的方法并不統(tǒng)一。在單元過程層面使用數(shù)據(jù)質(zhì)量分析（DQA）方法，以簡化參數(shù)不確定性分析的流程。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)隧道物化階段包含各類材料的生產(chǎn)、運輸和加工，清單數(shù)據(jù)來源復(fù)雜，建材和能源的排放與地域、時間和技術(shù)等因素關(guān)聯(lián)顯著。但建筑材料和能源消耗量來源往往單一，例如來自于設(shè)計資料和定額數(shù)據(jù)，于設(shè)計資料和定額數(shù)據(jù)。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)其數(shù)據(jù)完整性可按照表中“時間區(qū)間合理，但從較小樣本中采集”取DQI=2。如第二章所述，可采用國家相關(guān)規(guī)范計算材料消耗和能耗，這雖然具有相當(dāng)?shù)拇硇?，但未?jīng)驗證。類似的，當(dāng)本地碳排放因子的來源有限，常從相關(guān)研究綜合取值。因而，定額數(shù)據(jù)和排放因子的可靠性可按照表中“部分基于假設(shè)并未經(jīng)驗證”取DQI=3。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)綜合數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)（ADQI）:將5個DQI數(shù)據(jù)特征化、歸一化后得到的綜合指標(biāo)。用以解決如表4-1的數(shù)據(jù)較多顯得冗贅的問題，進一步增強不確定性的代表性，并減少不確定性分析的工作量。為得到綜合的質(zhì)量指標(biāo)，需要為5個DQI指標(biāo)分配權(quán)重。在最簡單的情況下，可以設(shè)定所有DQI權(quán)重均為0.2，則ADQI為5個DQI數(shù)值的均值。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)例如，在Maurice等人的研究中，與地理和技術(shù)范圍相關(guān)的權(quán)重為0.25，與其他3個DQI相關(guān)的權(quán)重為0.167。考慮到隧道施工材料來源廣泛，地理和技術(shù)的多樣性可能會加大數(shù)據(jù)的不確定性。因此，采用Maurice等人提出的權(quán)重。最終將DQI的值與各DQI的權(quán)重并相加，得到綜合的數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析（DQA）方法的下一個階段是譜系矩陣得到的數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)與概率分布聯(lián)系起來。Kennedy和Wang構(gòu)建了所謂的變換矩陣。此外，Kennedy提出了四參數(shù)Beta函數(shù)。該概率分布函數(shù)以形狀參數(shù)（α、β）和位置參數(shù)（a、b）控制概率分布特征，能夠靈活適應(yīng)各種分布函數(shù)。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)分布參數(shù)和數(shù)據(jù)質(zhì)量綜合評分之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系較為復(fù)雜，一般由專家經(jīng)驗得到。根據(jù)文獻，轉(zhuǎn)換關(guān)系可簡化為下述公式。式中μ——數(shù)據(jù)代表值，如平均值、似然值等。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)對于點數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)量很小的集合（如定額數(shù)據(jù)），其可靠的均值或標(biāo)準(zhǔn)偏差往往難以確定。有必要考慮基于其他參數(shù)的分布，如三角分布、連續(xù)均勻分布或Beta分布等。采用三角形分布將ADQI結(jié)果轉(zhuǎn)換為流程輸入值的偏差水平，見表4-2，該方法在文獻中得到了應(yīng)用。如果ADQI得分為1.0，則其數(shù)據(jù)允許標(biāo)準(zhǔn)差為10%，隨著ADQI數(shù)值增大，偏差逐漸增加。研究者并不總是需要輸入準(zhǔn)確的清單數(shù)據(jù)，也可能是一個區(qū)間范圍。以電能為例，假定電能消耗量為6kWh，同時ADQI數(shù)值為1，偏差為10%，因而電能輸入量可用區(qū)間[5.4kWh，6.6kWh]表示。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.1數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)ADQI偏差/%ADQI偏差/%ADQI偏差/%1.0102.4243.8381.2122.6264.0401.4142.8284.2421.6163.0304.4441.8183.2324.6462.0203.4344.8482.2223.6365.050表4-2不同ADQI值對應(yīng)的偏差運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.2參數(shù)概率分布三角分布現(xiàn)有文獻常用三角形分布模擬能耗強度、能源的排放因子。受到技術(shù)和工藝的限制，排放因子的取值存在上下限。通過對現(xiàn)有參數(shù)的采集、整理和統(tǒng)計分析，研究者能夠得到一個最接近的取值。隨著未來技術(shù)的進步和清潔能源的發(fā)展，排放因子數(shù)值還將進一步下降，但在特定時間段內(nèi)仍存在一個最可能的取值。因此，排放因子的特征符合三角形分布的特點。定額數(shù)據(jù)由于為最可能取值，取一定偏差值范圍，即可得到低值與高值，因此，定額數(shù)據(jù)分布可采用三角形分布。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.2參數(shù)概率分布三角分布從數(shù)學(xué)角度，三角形分布低值為a，眾數(shù)為c，高值為b，是一種連續(xù)概率分布。其累積分布函數(shù)為：運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.2參數(shù)概率分布均勻分布第二章建立的模塊化碳排放計算模型中，從廢舊土石中回收砂石的比例、市場到隧道的運輸距離是服從連續(xù)分布的隨機變量，具有低值和高值。不同于三角分布，一些隨機變量并無最可能的取值，因此可考慮均勻分布。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.2參數(shù)概率分布均勻分布假定隨機變量X服從均勻分布，則X的概率密度函數(shù)見公式：其累積分布函數(shù)為：運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.2參數(shù)概率分布正態(tài)分布正態(tài)分布是一種“兩頭低”和“中間高”的“鐘型”概率分布，在數(shù)學(xué)和工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在統(tǒng)計學(xué)中具有重要地位。假定隨機變量X服從正態(tài)分布，期望為μ，方差為σ2，計作X~N(μ，σ2)。其累積分布函數(shù)不能直接積分得到，一般用誤差函數(shù)表示：運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.3蒙特卡洛模擬方法簡介定義：蒙特卡洛模擬以概率和統(tǒng)計理論方法為基礎(chǔ)，常用于產(chǎn)生某概率模型的隨機數(shù)或偽隨機數(shù)，獲得真實問題的近似解，也稱為隨機抽樣方法?！队妹商乜宸ㄔu定測量不確定度》（JJF1059.2—2012）給出的定義：蒙特卡洛方法是利用對概率分布進行隨機抽樣而進行分布傳播的方法?；谪惾~斯學(xué)派觀點的定義：未知參數(shù)可以看作一個隨機變量，用概率來理解某一未知變量的變化。當(dāng)樣本數(shù)量足夠大時，頻率即概率。因此，蒙特卡洛方法的本質(zhì)是使用概率模型描述事件發(fā)生的結(jié)果。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.3蒙特卡洛模擬方法簡介實現(xiàn)步驟：假設(shè)一個函數(shù)包含n個隨機變量，由輸入量Xi(i=1，2，3，…，N)的概率密度函數(shù)，通過對輸入量Xi的概率密度函數(shù)的離散抽樣，由模型傳播輸入量的分布，計算輸出量Y的概率密度函數(shù)的離散抽樣值，從而獲得輸出量的最佳估計值、標(biāo)準(zhǔn)不確定度和包含區(qū)間。具體步驟見規(guī)范《用蒙特卡洛法評定測量不確定度》（JJF1059.2—2012。通過蒙特卡洛模擬得到輸出量Y的分布函數(shù)離散值G。經(jīng)過計算得到：由G計算Y的估計值y以及y的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(y)；由G計算在給定包含概率p時的Y的包含區(qū)間[ylow，yhigh]。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.3蒙特卡洛模擬實施平臺Python是一種面向?qū)ο蟮母呒壋绦蛟O(shè)計語言，具有動態(tài)數(shù)據(jù)類型特性。Python在1989年由GuidovanRossum發(fā)明，該語言本身也是在相關(guān)語言基礎(chǔ)上發(fā)展而來，包括ABC、C、C++、Unixshell等。當(dāng)前Python已經(jīng)成為主流的編程語言之一，在科學(xué)計算和統(tǒng)計、人工智能、網(wǎng)絡(luò)爬蟲、軟件開發(fā)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.3蒙特卡洛模擬實施平臺使用Python語言開展蒙特卡洛模擬，版本號為Python3.7.164-bit。運行平臺為VisualStudioCode。VisualStudioCode是一種優(yōu)秀的集成開發(fā)環(huán)境，具有開源、跨平臺、模塊化和插件豐富等特質(zhì)。Python標(biāo)準(zhǔn)庫涵蓋正則表達式、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)頁瀏覽器、GUI、數(shù)據(jù)庫和文本等內(nèi)容。除了Python標(biāo)準(zhǔn)庫外，還使用了SciPy、NumPy和Matplotlib擴展庫。有觀點認(rèn)為，SciPy、NumPy和Matplotlib的協(xié)同工作性能能夠媲美MATLAB軟件。運營期碳排放計算目標(biāo)與范圍一4.1.3蒙特卡洛模擬實施平臺常用擴展庫1）NumPy是使用科學(xué)計算的軟件包。包括功能強大的N維數(shù)組對象，具有強大的線性代數(shù)、傅里葉變換和隨機數(shù)功能，能夠存儲和處理大型矩陣。其中隨機數(shù)功能對于蒙特卡洛模擬至關(guān)重要，一般由random模