綠色施工節(jié)水增量成本與效益的關(guān)系研究

田 源，黃喜兵

(西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院 四川成都610031))

近年來(lái)，綠色施工發(fā)展迅速，其評(píng)價(jià)體系也逐漸成熟，成為了施工的主要趨勢(shì)。由于建筑施工過(guò)程中對(duì)水資源的消耗及浪費(fèi)是不小的，因此采取必要的節(jié)水措施在可持續(xù)發(fā)展理念中顯得尤為重要。從綠色施工“四節(jié)一環(huán)保”的基本概念可知，“節(jié)水”是組成綠色施工的重要部分。施工過(guò)程采用節(jié)水措施不僅可緩解水資源短缺的情況，還可提高用水效率，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的作用[1]。

隨著對(duì)綠色施工研究的增多，提出的節(jié)水措施愈加完善，更多的學(xué)者開始對(duì)節(jié)水措施的效益評(píng)價(jià)進(jìn)行研究。國(guó)內(nèi)學(xué)者中張?jiān)＝躘2]以不同案例分析了各類節(jié)水措施，并總結(jié)出了具有良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的節(jié)水措施；張銀平最早將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法運(yùn)用在節(jié)水管理中，并進(jìn)行了仿真分析[3]；李正焜[4]等運(yùn)用價(jià)值工程方法以具體實(shí)例分析綠色施工節(jié)水措施的價(jià)值并作出了可行性評(píng)價(jià)；柴乃杰[5]、賈鼎元[1]等分別采用TOPSIS—熵權(quán)決策法和組合賦權(quán)—向量夾角余弦模型法對(duì)綠色施工中不同節(jié)水措施的綜合效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

總之，這些研究都為節(jié)水措施的效益評(píng)價(jià)以及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在節(jié)水管理方面的應(yīng)用提供了豐富的理論依據(jù)，基于這些研究，本文同樣運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法，分析綠色施工中常采用的一些節(jié)水措施，將節(jié)水增量成本與增量效益以及相互影響的因素形成一個(gè)系統(tǒng)，并利用VENSIM軟件繪出此系統(tǒng)的因果關(guān)系圖和系統(tǒng)流圖，之后根據(jù)系統(tǒng)流圖建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方程來(lái)描述流圖中各變量間的關(guān)系。而因果關(guān)系圖和系統(tǒng)流圖在本質(zhì)上是相同的，都是模型的一種表達(dá)方式，其不同之處是因果關(guān)系圖是用簡(jiǎn)單的箭線和文字來(lái)構(gòu)建模型，而流圖為了使讀者更好的理解所研究的問(wèn)題，使用存量、流量、輔助變量以及常量來(lái)描述模型[6]。這兩個(gè)模型以及基于流圖列出的結(jié)構(gòu)方程可以更加直觀的展現(xiàn)節(jié)水增量成本與增量效益之間的關(guān)系，以此推進(jìn)施工中節(jié)水措施的實(shí)施。

1 綠色施工節(jié)水措施

在綠色施工中常采取的節(jié)水措施主要有：選用節(jié)水性的施工工藝；項(xiàng)目用水多采用節(jié)水型器具；生活用水與施工用水分類計(jì)量并選用高靈敏度計(jì)量水表；現(xiàn)場(chǎng)車輛、場(chǎng)地沖洗等用水優(yōu)先采用非傳統(tǒng)水源；修建蓄水池、沉淀池、隔油池等分類處理項(xiàng)目污水廢水，并建立廢水回收再利用系統(tǒng)；加強(qiáng)節(jié)水教育宣傳等[7]。

將以上節(jié)水措施總結(jié)歸納為三大類，分別是節(jié)水型器具的使用、施工污水廢水的循環(huán)再利用以及節(jié)水管理，其中節(jié)水管理中又包括采用節(jié)水施工工藝、加強(qiáng)用水管理和節(jié)水宣傳。分析以上節(jié)水措施的增量成本與效益以及其中影響因素之間的關(guān)系，可建立綠色施工節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)。

2 節(jié)水增量成本與增量效益的構(gòu)成

節(jié)水增量成本由節(jié)水型器具增量成本、施工污水廢水回用增量成本以及節(jié)水管理增量成本構(gòu)成。其中節(jié)水型器具增量成本是節(jié)水型器具成本與普通用水器具成本的差值所構(gòu)成；施工污水廢水回用增量成本是由建立污水廢水回用系統(tǒng)所需人材機(jī)的增量成本與所耗電費(fèi)構(gòu)成；節(jié)水管理增量成本又包括節(jié)水施工工藝成本、用水管理成本與節(jié)水宣傳成本。

節(jié)水增量效益可分為經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與環(huán)境效益，其中經(jīng)濟(jì)效益主要包括通過(guò)節(jié)水和回用水節(jié)省的水費(fèi)和污水減排效益，社會(huì)效益主要由節(jié)省因缺水導(dǎo)致的財(cái)政損失、節(jié)省市政給水設(shè)施建設(shè)費(fèi)以及節(jié)省市政排水設(shè)施建設(shè)費(fèi)構(gòu)成，文中的環(huán)境效益只考慮了節(jié)省污染水源的治理費(fèi)這一項(xiàng)內(nèi)容。而節(jié)水增量成本效益是由節(jié)水增量效益與節(jié)水增量成本的差值所得。

3 構(gòu)建節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)因果關(guān)系圖

通過(guò)分析節(jié)水增量成本與增量效益的構(gòu)成及構(gòu)成因素之間的聯(lián)系，可以用文字和箭線組成整個(gè)節(jié)水系統(tǒng)的因果關(guān)系圖(圖1)。

圖中共存在4條回路，均為正反饋回路，分別為：

(1)節(jié)水增量成本效益→+采用節(jié)水技術(shù)積極性→+節(jié)水技術(shù)水平→+總節(jié)水量→+經(jīng)濟(jì)效益→ +節(jié)水增量效益增加值→+節(jié)水增量效益→+節(jié)水增量成本效益；

(2)節(jié)水增量成本效益→+采用節(jié)水技術(shù)積極性→+節(jié)水技術(shù)水平→+總節(jié)水量→+節(jié)省市政給水設(shè)施建設(shè)費(fèi)→+社會(huì)效益→+節(jié)水增量效益增加值→+節(jié)水增量效益→+節(jié)水增量成本效益；

(3)節(jié)水增量成本效益→+采用節(jié)水技術(shù)積極性→+節(jié)水技術(shù)水平→+總節(jié)水量→+節(jié)省因缺水導(dǎo)致的財(cái)政損失→+社會(huì)效益→+節(jié)水增量效益增加值→+節(jié)水增量效益→+節(jié)水增量成本效益；

(4)施工污水廢水回用增量成本→+污水廢水回用系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量→+污水廢水收集量→+電費(fèi)增加值→+施工污水廢水回用增量成本。

分析圖1的因果關(guān)系圖得知因素之間相互關(guān)聯(lián)構(gòu)成回路，回路(1)中隨著節(jié)水增量成本效益值的增加，開發(fā)商采用節(jié)水措施獲得利益將鼓勵(lì)施工采用節(jié)水技術(shù)，節(jié)水量隨著節(jié)水技術(shù)水平的提高而增加，節(jié)水帶來(lái)的增量經(jīng)濟(jì)效益也隨之增加，在節(jié)水增量成本不變的情況下，最終又使得節(jié)水增量成本效益增加，其他回路分析同理。

圖1 綠色施工節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)因果關(guān)系

4 構(gòu)建節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)流圖

從節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)的因果關(guān)系圖中可得到變量及變量間的聯(lián)系，以此將這些變量進(jìn)行歸類，劃分為狀態(tài)變量、速率變量、輔助變量以及常量，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建系統(tǒng)流圖，以模擬節(jié)水措施的增量成本效益在綠色施工階段的形成過(guò)程以及動(dòng)態(tài)變化[8]。構(gòu)建的系統(tǒng)流圖如圖2所示。

分析圖2的系統(tǒng)流圖，對(duì)系統(tǒng)中的變量分類如下：

(1)狀態(tài)變量(存量)：綠色施工節(jié)水增量成本效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益、市政單位水價(jià)、電價(jià)、節(jié)省因缺水導(dǎo)致的財(cái)政損失、人均工資、污水減排效益；

(2)速率變量(流量)：節(jié)水增量效益增加量、節(jié)水增量成本增加量、經(jīng)濟(jì)效益增加量、環(huán)境效益增加量、社會(huì)效益增加量、水價(jià)增長(zhǎng)速率、電價(jià)增長(zhǎng)速率、工資增長(zhǎng)速率、節(jié)省因缺水導(dǎo)致的財(cái)政損失增加量、污水減排效益增加量；

(3)輔助變量：節(jié)水型器具增量成本、節(jié)水管理增量成本、施工污水廢水回用增量成本、用水管理增量成本、節(jié)水施工工藝增量成本、節(jié)水宣傳成本、總節(jié)水量、回用水量、污水廢水收集量、污水廢水處理量、節(jié)省污染水源治理費(fèi)、污水廢水回用系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量、節(jié)省市政給水設(shè)施建設(shè)費(fèi)、節(jié)省市政排水設(shè)施建設(shè)費(fèi)、人材機(jī)增量成本、電費(fèi)、人工費(fèi)；

(4)常量：年工資增長(zhǎng)率、年電價(jià)增長(zhǎng)率、年水價(jià)增長(zhǎng)利率、市政給水設(shè)施噸水建設(shè)費(fèi)、市政排水設(shè)施噸水建設(shè)費(fèi)、污水噸水排放費(fèi)用、污染水源噸水治理費(fèi)、因缺水導(dǎo)致的噸水財(cái)政損失費(fèi)。

5 建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方程

建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方程就是將系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)變量間的關(guān)系加以量化，分析圖2流圖中的變量以及變量間的關(guān)系，建立變量間的結(jié)構(gòu)方程，主要結(jié)構(gòu)方程如下：

(1)綠色施工節(jié)水增量成本效益=INTEG(節(jié)水增量效益增加量-節(jié)水增量成本增加量，0)，單位：元

(2)節(jié)水增量效益增加量=環(huán)境效益+經(jīng)濟(jì)效益+社會(huì)效益+政府補(bǔ)貼，單位：元

圖2 綠色施工節(jié)水增量成本與效益系統(tǒng)流圖

(3)節(jié)水增量成本增加量=節(jié)水管理增量成本+節(jié)水型器具增量成本+施工污水廢水回用增量成本，單位：元。

(4)市政單位水價(jià)=INTEG(水價(jià)增長(zhǎng)速率，初始值)，單位：元/m3。

(5)水價(jià)增長(zhǎng)速率=市政單位水價(jià)×年水價(jià)增長(zhǎng)率，單位：元/(m3·a)。

(6)污水減排效益=INTEG(污水減排效益增加量，0)，單位：元。

(7)污水減排效益增加量=污水噸水排放費(fèi)×污水廢水收集量，單位：元。

(8)節(jié)省市政排水設(shè)施建設(shè)費(fèi)=污水廢水收集量×市政排水設(shè)施噸水建設(shè)費(fèi)，單位：元。

(9)節(jié)省市政給水設(shè)施建設(shè)費(fèi)=總節(jié)水量×市政節(jié)水設(shè)施噸水建設(shè)費(fèi)，單位：元。

(10)施工污水廢水回用增量成本=人材機(jī)增量成本+電費(fèi)，單位：元。

(11)電費(fèi)=耗電量(污水廢水回用系統(tǒng))×電價(jià)，單位：元。

(12)電價(jià)=INTEG(電價(jià)增長(zhǎng)速率，初始值)，單位：元/kw·h。

(13)電價(jià)增長(zhǎng)速率=電價(jià)×年電價(jià)增長(zhǎng)率，單位：元/(kW·h·a)。

(14)人材機(jī)增量成本=人工費(fèi)+材料費(fèi)+機(jī)械費(fèi)，單位：元。

(15)人工費(fèi)=人工數(shù)量×人均工資，單位：元。

(16)人均工資=INTEG(工資增長(zhǎng)速率，初始值)，單位：元/(人·a)。

(17)工資增長(zhǎng)速率=人均工資×年工資增長(zhǎng)率，單位：元/(人·a)。

(18)節(jié)省因缺水導(dǎo)致的財(cái)政損失=INTEG(節(jié)省因缺水導(dǎo)致的財(cái)政損失增加量，0)，單位：元。

(19)節(jié)省因缺水導(dǎo)致的財(cái)政損失增加量=因缺水導(dǎo)致的噸水財(cái)政損失費(fèi)×總節(jié)水量，單位：元。

(20)社會(huì)效益=INTEG(社會(huì)效益增加量，0)，單位：元。

(21)社會(huì)效益增加量=節(jié)省市政給水設(shè)施建設(shè)費(fèi)+節(jié)省市政排水設(shè)施建設(shè)費(fèi)+節(jié)省因缺水導(dǎo)致的財(cái)政損失，單位：元。

(22)經(jīng)濟(jì)效益=INTEG(經(jīng)濟(jì)效益增加量，0)，單位：元。

(23)經(jīng)濟(jì)效益增加量=總節(jié)水量×市政單位水價(jià)+污水減排效益，單位：元。

(24)環(huán)境效益=INTEG(環(huán)境效益增加量，0)，單位：元。

(25)環(huán)境效益增加量=節(jié)省污染水源治理費(fèi)=污染水源噸水治理費(fèi)×污水廢水收集量，單位：元。

(26)用水管理增量成本=高靈敏度計(jì)量水表成本-普通水表成本，單位：元。

(27)節(jié)水施工工藝增量成本=節(jié)水施工工藝成本-傳統(tǒng)施工工藝成本，單位：元。

(28)節(jié)水宣傳成本=節(jié)水宣傳牌警示牌成本+開展節(jié)水宣傳教育成本，單位：元。

(29)節(jié)水型器具增量成本=節(jié)水型器具成本-普通用水器具成本，單位：元。

6 結(jié)論

通過(guò)構(gòu)建綠色施工節(jié)水系統(tǒng)的因果關(guān)系圖、流圖以及結(jié)構(gòu)方程，將節(jié)水措施增量成本與增量效益間的關(guān)系表達(dá)的更加清晰明確，并可得以下結(jié)論：

1)若要采用節(jié)水措施能夠使開發(fā)商獲得利益，節(jié)水增量成本效益值須為正值，即節(jié)水增量效益值高于增量成本值；

2)若單位水價(jià)不變，大大增加節(jié)水量及回用水量，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益則隨之增加；

3)若要使回用水量增加，污水廢水收集量須增加，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益也會(huì)同步增加。

當(dāng)然在增加節(jié)水量和回用水量的同時(shí)也會(huì)適當(dāng)增加節(jié)水成本，因此基于本文基礎(chǔ)上可采用實(shí)例進(jìn)行具體分析，研究節(jié)水措施增量成本效益值是否為正值，即驗(yàn)證實(shí)例中采用節(jié)水措施是否能夠獲益。之后用實(shí)例對(duì)所建模型進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證模型是否有效，進(jìn)而能夠有效的模擬綠色施工節(jié)水增量成本與效益。