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现代运河碳排放核算与低碳技术现状与展望

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李平 ¹^,^† , 肖璇 ¹ , 刘朝晖 ¹ , 白帆 ¹ , 肖建庄 ²^,³^,⁴ , 程耀飞 ⁵ , 闫强 ⁶ , 曹东伟 ⁷

前瞻科技 | 综述与述评 2025,4(3): 97-107

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前瞻科技 | 综述与述评 2025, 4(3): 97-107

现代运河碳排放核算与低碳技术现状与展望

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李平¹^,^†, 肖璇¹, 刘朝晖¹, 白帆¹, 肖建庄²^,³^,⁴, 程耀飞⁵, 闫强⁶, 曹东伟⁷

作者信息

1.长沙理工大学交通运输工程学院，长沙 410114

2.广西大学土木建筑工程学院，南宁 530004

3.同济大学土木工程学院，上海 200092

4.广西大学双碳科学与技术研究院，南宁 530004

5.广西平陆运河建设有限公司，南宁 530022

6.平陆运河集团有限公司，南宁 530022

7.中路高科交通检测检验认证有限公司，北京 100088

李平，教授，博士研究生导师。主要从事公路建养新技术、基础设施安全与环境评价等研究。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目50余项。获交通运输部第八届“吴福—振华交通教育奖励优秀教师奖”。获省部级科研奖励8项。出版专著及教材5部，发表论文60余篇。授权发明专利40余件。参编地方标准5项。电子信箱：lipingchd@126.com。

通信作者:

^†

Current Status and Prospects of Carbon Accounting and Low-carbon Technology for Modern Canals

Ping LI¹^,^†, Xuan XIAO¹, Zhaohui LIU¹, Fan BAI¹, Jianzhuang XIAO²^,³^,⁴, Yaofei CHENG⁵, Qiang YAN⁶, Dongwei CAO⁷

Affiliations

1. School of Traffic and Transportation Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China

2. School of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning 530004, China

3. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China

4. Institute of Science and Technology for Carbon Peak & Neutrality, Guangxi University, Nanning 530004, China

5. Guangxi Pinglu Canal Constriction Co., Ltd., Nanning 530022, China

6. Pinglu Canal Group Co., Ltd., Nanning 530022, China

7. China-Road Transportation Verification & Inspection Hi-Tech Co., Ltd., Beijing 100088, China

出版时间: 2025-09-20 doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.03.009

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摘要

收起

运河建设工程量大，能源、材料消耗量多，碳排放总量高。在推进“碳达峰与碳中和”目标、交通强国战略的背景下，如何降低运河建设中的碳排放量，成为中国交通领域推动可持续发展亟需解决的关键问题之一。文章以平陆运河工程为例，系统梳理了碳排放核算技术与低碳建设技术在运河建设中的应用进展，阐述分析了当前面临的主要挑战，并提出相关发展建议：健全运河碳排放核算标准，构建统一化核算体系；聚焦降碳技术开发，实现低碳运河建设；推动运河固碳增汇能力建设，探索碳汇价值多元实现途径。

关键词

现代运河 / 绿色低碳 / 碳核算 / 低碳技术

Abstract

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Under the strategic imperatives of the carbon peaking and carbon neutrality goals and the strategy of a country with strong transportation network, canal construction projects present substantial environmental challenges. The sector’s large-scale engineering projects consume massive energy and material resources, resulting in substantial carbon emissions. Achieving emission reduction has become a critical imperative for boosting sustainable development in China’s transportation infrastructure. Using the Pinglu Canal Project as a case study, this paper reviews current methodologies for carbon accounting in hydraulic engineering and evaluates emerging low-carbon construction technologies. Furthermore, the paper offers three strategic development suggestions, including standardized emission metrics of canals, carbon reduction technology development, and realization path of carbon sink value.

Key words

modern canals / green and low-carbon / carbon accounting / low-carbon technologies

引用本文

李平, 肖璇, 刘朝晖, 白帆, 肖建庄, 程耀飞, 闫强, 曹东伟. 现代运河碳排放核算与低碳技术现状与展望. 前瞻科技, 2025 , 4 (3) : 97 -107 . DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.03.009

Ping LI, Xuan XIAO, Zhaohui LIU, Fan BAI, Jianzhuang XIAO, Yaofei CHENG, Qiang YAN, Dongwei CAO. Current Status and Prospects of Carbon Accounting and Low-carbon Technology for Modern Canals[J]. Science and Technology Foresight, 2025 , 4 (3) : 97 -107 . DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.03.009

正文

收起

社会经济的发展与交通运输水平密切相关，运输方式的变革往往显著影响区域经济格局。作为中国综合交通运输体系的重要支柱，水路运输具有运能大、成本低、能耗少的优势，不仅是服务国家战略的重要支撑之一，更是推动经济社会发展的关键力量。截至2023年底，中国内河航道通航里程12.82万km，比2022年增加184 km，水路货运量达到9.36亿t，同比增速9.5%，在综合交通体系中占比17.1%^[1]。随着现代化水运体系的规模扩张，其经济服务功能持续增强。研究表明，水运单位周转量的碳排放量为8.65 g/(t·km)，而铁路、公路、航空分别为水运的1.31、11.88和103.98倍。对交通运输行业而言，水运具有显著的降碳减排潜力^[2]。《水运“十四五”发展规划》明确了两大发展主线：一是通过服务升级、绿色安全发展构建现代水运体系；二是强化资源集约利用与港口船舶污染防治。据预测，“十四五”期间将新增及改造内河航道5 000 km（含2 500 km高等级航道），到2035年高等级航道网将达2.5万km。在未来相当一段时期，水运是中国主要的货物运输方式之一。

运河作为人工开挖的水运通道，通过提升交通通达度，带动沿岸产业升级、促进区域经济、文化交流。在中国推进“碳达峰与碳中和”（简称“双碳”）目标背景下，基础设施建设的低碳转型已成必然趋势。然而，当前国内外大型运河新建项目少，碳排放核算体系尚未完善，低碳技术研究仍处于探索阶段。从运河建设阶段切入，系统研究现代运河碳排放核算与低碳技术，将成为促进“双碳”目标的有效路径之一。

文章基于平陆运河工程的技术攻关实践，系统梳理碳排放核算与低碳技术在运河建设中的应用进展，分析当前面临的主要挑战，并提出针对性发展建议，旨在推动现代运河工程向更绿色低碳的方向发展。

1 现代运河碳排放核算与低碳技术现状

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当前运河建设已具备较为成熟的施工技术体系，航道开挖、枢纽建造及驳岸建设等技术环节较完善。新阶段的核心挑战之一在于加强运河建设过程中的碳排放核算与针对绿色低碳技术的推广应用。

1.1 碳排放核算方法

1.1.1 因子法

因子法是基于活动数据和排放因子开展碳排放核算的一种方法。通过工程清单、施工图、计价书等文件清算获取活动数据，再将其与各阶段对应的材料及能源CO₂排放因子相乘，从而得出总体CO₂排放量^[3-4]。计算公式为

（1）

E = G H

式中：

E

为CO₂排放量；

G

为活动数据，指在特定时间、特定区域内，导致CO₂产生的能源或资源生产量，如材料生产量、材料消耗量等；

H

为排放因子，指与活动数据相对应的、生产或消耗单位质量物质所伴随的温室气体的生成量^[5]。

因子法操作简便易行，尤其适用于大规模的碳排放核算场景，在数据获取相对便捷的情况下能够高效开展核算工作，但核算准确性在很大程度上依赖排放因子的精确程度。排放因子的获取来源主要分为实测法与参考值法。实测法主要通过直接测量、能量平衡或者物料平衡方法测算得到排放因子。该方法得到排放因子准确度高，可以有效表征实际的排放情况，但运河施工场景复杂，涉及大量工程机械及建筑材料，实测成本高昂，不适用于运河建设工程。参考值法主要通过参考相关国家或国际标准、行业平均值，或特定企业的实际测量数据，确定排放因子。该方法获取数据便捷、成本低，且适用于运河这种缺乏监测条件、碳排放源分散的核算场景，但获取的排放因子并未考虑机械类型、工作水平、地域差异等因素，碳排放核算精度与实际排放量存在一定偏差。在实际使用过程中，宜结合其他方法进行补充与验证，以确保核算结果的准确性与可靠性。

1.1.2 质量平衡法

质量平衡法基于质量守恒定律，通过核算系统输入与输出的碳含量来确定碳排放量^[5]。在碳排放核算过程中，依据反应前后的碳守恒原则，即由输入碳含量减去非CO₂的碳输出量，进而得到CO₂排放量。计算公式为

（2）

E = (Q 1 P 1 − Q 2 P 2) 44 12

式中：

E

为CO₂排放量；

Q 1

为原料输入量；

P 1

为原料含碳量；

Q 2

为废物产出量；

P 2

为废物含碳量；

4412

为碳原子转换成CO₂的转换系数（即CO₂/C的分子量比率）。

质量平衡法的优势在于其理论基础牢固，能够全面考量系统内部的碳流动情况，对于碳排放过程有详细记录和数据支撑的情形具有较好的适用性，对数据的准确性和完整性有较高要求，在化工、冶金等产业体系完备的行业中应用效果较为理想。运河工程建设过程中涉及航道、枢纽、桥梁等建设工程，同时施工涉及的材料与机械设备种类繁多，导致核算边界复杂，待统计的投入、产出物料种类庞大，而质量平衡法对数据高质量的要求，导致需要投入更多的时间和资源用于数据收集与处理工作，以保障核算结果的准确性，因而实际操作难度大。

1.1.3 实测法

实测法是一种直接测量碳排放量的方法，通过使用各种测试仪器对碳排放量进行实际监测。实测法的优势在于其结果接近真实值，可提供精准的碳排放数据，有效避免了因地区与技术差异导致的碳排放核算结果误差。实测法分为现场实测法和非现场实测法。现场实测法是在排放源处设置碳排放监测仪器，通过监测得到碳排放气体的流速、流量等数据，建立研究模型，从而计算得到温室气体的排放总量^[6]。由于设备采购、安装、维护成本高，现场实测法主要适用于碳排放源固定且集中的场景，难以覆盖分散或移动碳排放源场景。非现场实测法则通过现场采集样品后，送到检测部门进行分析，适用于分散或者非固定的碳排放源场景，但该方法受到样品采集代表性、检测精度的共同影响。

1.1.4 卫星遥感碳法

1）经验统计法

经验统计法是基于历史观测数据和统计模型对大气温室气体进行反演的一种方法，其核心环节在于构建训练集并挑选合适的统计模型，如回归分析模型、主成分分析模型、神经网络模型等，以此来预测温室气体浓度。但该方法依赖于长期积累的卫星遥测数据及经验模型生成的样本数据。例如，基于主成分分析模型结合温室气体观测卫星（Greenhouse Gases Observing Satellite, GOSAT）数据，对京津冀高气溶胶污染区大气CO₂进行高精度反演，主成分分析反演结果与GOSAT结果相比，均方根误差仅为0.46%^[7]。神经网络模型因在处理非线性问题方面的强大能力而得到广泛应用，基于GOSAT卫星数据构建的神经网络模型，能够达到CO₂垂直分布1 mg/L柱浓度的反演精度^[8]。然而，经验统计法受到样本数量和质量的限制，且无法提供误差传递矩阵，这导致其反演精度存在一定偏差，尤其在复杂大气条件下，适用性受到一定限制，需要进一步改进和完善，以提高在不同环境下的准确性。

2）物理反演法

物理反演法以辐射传输模型和大气物理过程的迭代计算为基础，综合考虑吸收光谱、大气散射、地表参数等多种因素，进行温室气体浓度反演。常见的典型方法包括差分吸收光谱技术、光子路径分布概率函数法以及全物理方法等。WFM-DOAS（Weighting Function Modified-Differential Optical Absorption Spectroscopy）算法通过前向查找表反演CO₂和O₂浓度，精度可达1%~2%^[9]。ACOS（Atmospheric CO₂ Observations from Space）算法将辐射传输模型与牛顿迭代法相结合，成功将OCO-2（Orbiting Carbon Observatory-2）卫星的XCO₂反演精度提升至1.5 mg/L^[10]。由于全面考虑大气参数和误差传递矩阵，全物理方法已成为卫星数据反演的主流方法。但与此同时，物理反演法的计算复杂度较高，且对高精度大气模型存在较强的依赖性，这在一定程度上限制了其应用范围和效率，需要不断优化算法和提升模型精度以适应更多实际应用场景。同时经验统计法与物理反演法均面临着卫星分辨率不足的问题，虽然部分商业卫星已经实现了30 m以内的分辨率，可实现对点碳排放源的遥感监测^[11]，但仍面临高空间分辨率卫星数量少、扫描周期长、幅宽窄等问题，难以实现对运河碳排放的高精度连续监测。

1.2 低碳建设技术

1.2.1 降碳技术

1）材料

运河建设工程通常包含枢纽、航道、桥梁及其各种附属工程，各工程对建筑材料的消耗量巨大。以平陆运河工程为例，该运河建设工程需建设青年枢纽、企石枢纽、马道枢纽工程，该3个枢纽工程主体混凝土用量分别为7.6×10⁵ m³、2.49×10⁶ m³和2.59×10⁶ m³。如图1所示，2022年中国建筑与房屋建造中建材生产运输碳排放高达17.8亿t CO₂，其中钢筋、水泥的碳排放量分别为9.3亿t和2.6亿t CO₂，分别占比52%和15%，说明钢筋、水泥等高碳排放材料是建筑建设过程中的碳排放量主要来源^[12]。

水泥作为运河建设工程的基础材料，其生产过程中的高能耗与高碳排放问题尤为突出。近年来，绿色低碳水泥的研发与应用取得了显著进展。例如，原料替代技术通过使用电石渣、钢渣等非碳酸盐材料替代石灰石，有效降低了熟料分解过程中的碳排放。电石渣替代石灰石能够在降低熟料烧成温度的同时减少能耗^[13-14]；燃料替代技术则以生物质、氢能等零碳燃料替代传统的煤炭燃料^[15]；节能提效技术通过采用辊压机粉磨、预热器优化等工艺改进措施，成功将粉磨电耗降低至14 kW·h/t^[16]；通过优化混凝土颗粒填充，在保证混凝土性能的前提下，混凝土中水泥胶浆的占比可从30%降至18%~20%^[17]。在平陆运河的建设过程中，探索了再生混凝土的应用场景，推进了C30全再生混凝土在运河示范点的建设。

平陆运河工程全长134.2 km，土石方开挖总量为3.39×10⁸ m³，土石方种类高达23种^[18]，沿线需拆除旧桥22座，重建和新增桥梁26座，涉及大量的土石方开挖与桥梁拆除，且工程沿线涉及永久基本农田、自然保护区、海洋公园等生态敏感区域。对于既有结构，采用构件级别的拆解，避免采用爆破等高碳排放拆除方式，同时也有利于实施更低碳的已有构件重复利用。平陆运河工程完成了两处再生骨料生产线的建设，用以处理桥梁拆除产生的混凝土为再生骨料。土石方综合利用遵循“因地制宜、分类利用”的指导思路，采用抬填造地、绿色建材、土地复垦、园区回填、矿坑修复、工程自用和吹填造地等途径进行土石方综合利用。对于物理和力学性能较好的岩石（如花岗岩、石灰岩、砂岩等），用作混凝土骨料或道路填料，而低等级石方（如砂岩、砾石、泥岩等）经过表面处理后，用于制备生态混凝土^[19-20]。在运河建设过程中，积极探索土石方的新型利用方式，完成马道枢纽园区蔬菜种植基地建设，实现了土石方的高值化应用。通过旧桥梁拆解件高效利用与土石方的再利用，不仅可以有效减轻固废对环境的压力，还能实现经济、社会和生态效益的多赢。

2）能源

随着全球对气候变化问题的关注度不断提高及“双碳”目标的提出，清洁能源在大型建筑工程中的应用逐渐成为研究热点。清洁能源的开发利用，不仅可降低外部购电量，减少建设成本，还能从源头上降低碳排放，有力推动“双碳”目标的落地实施。但目前清洁能源在建设工程中的应用仍面临诸多挑战，如能源供应的稳定性、存储技术的完善程度等。

能源存储技术在多能源融合系统中具有不可替代的重要性，可有力地平衡能源的供需关系^[21]。通过多层次能量管理策略优化能源调度和负荷匹配，供应侧智能控制系统可监测发电状况并合理调度，负荷侧依据实际需求调整设备运行时间和功率，实现多系统互联互通，从而降低能源消耗与碳排放^[21]，但间歇性可再生能源的稳定供应仍是技术难点。平陆运河工程呈现显著的带状分布特征，里程长，且运河沿岸的大型人工建筑稀少，在建设风能、太阳能发电设施上具有良好的建设条件，为实现“风光储”清洁能源自洽体系建设提供了良好的基础。通过太阳能光伏、风力发电和储能系统的结合，实现清洁能源的稳定供应^[22]。平陆运河工程已完成装机容量3.2 MW的青年枢纽水电站、装机容量4.6 MW的分布式光伏电站的建设，实现了再生能源的充分利用，能够显著降低对传统化石能源的依赖程度，提高绿色能源利用量，进而有效削减温室气体排放量，实现运河能源自洽。

3）施工技术

施工工艺创新主要以新能源机械、智能建造与低碳技术为引领方向。在新型施工机械领域，新能源动力设备（如电动疏浚船、氢能挖掘机）逐步替代燃油机械，施工机器人可24 h不间断作业，减少了化石能源的消耗量，提高施工效率，显著降低了碳排放量，但高昂初始成本、能源供应链配套设施建设、面对复杂施工场景的适用性问题仍是阻碍其推广的因素之一。

基于建筑信息模型（Building Information Management, BIM）的智能管控平台能够实现施工机械的精准调度与协同作业，显著提升施工效率并减少能源浪费。数字灌浆技术的实时监测系统可优化施工参数，避免材料浪费；智能振捣设备通过传感器反馈确保混凝土密实度，降低返工率；配备北斗定位系统的疏浚船舶可实现厘米级精度作业，减少因定位偏差导致的重复施工能耗。预制施工是一种高效的低碳施工方式，通过工厂化生产预制桩基、预制箱涵、预制砌块和预制护岸等结构，能够减少材料损耗，缩短施工周期，与传统的现浇施工方式相比，预制结构装配施工可节约材料约20%，碳排放减少约7.67 kg/m²^[23]。

1.2.2 固碳技术

1）人工固碳

人工固碳在工程建设领域的研究主要聚焦于水泥和混凝土的碳化作用，通过水化产物，如Ca(OH)₂，与CO₂发生化学反应生成稳定的碳酸盐，从而实现固碳功能。当前研究主要集中在材料层面的固碳机制与量化方法。例如，混凝土在使用阶段可吸收其碳排放量的16%^[24]，而粉煤灰、钢渣等工业固废形成的复合凝胶材料的固碳率可达45%^[25]。但现有研究多集中于材料特性的实验室模拟与分析，缺乏对实际建筑个体以及复杂环境下的动态碳化过程的系统研究。同时，量化模型参数存在地域和场景适用性局限，需要进一步拓展和完善，以提高其在实际工程中的应用价值和准确性。

2）生态固碳增汇

生态固碳增汇是指植被通过光合作用吸收CO₂，并将其转化为有机物质储存起来，增加生态系统中的碳汇量，是实现碳中和的重要途径之一。生态系统固碳包括植物、土壤、枯落物的固碳量部分^[26]，生态固碳增汇措施涵盖了森林生态系统改造（如增加人工林、降低林转农田、自然林养护和改良林木种植）、农田及草地生态系统增汇及湿地改造增汇等^[27]，但不同的生态系统的固碳效率存在显著差异。森林生态系统近20年的碳汇量占中国陆地生态碳总量的80%以上，是生态系统中的碳汇主力，固碳速率可达0.13 t/(hm²·a) ^[28]。运河分布大量的红树林湿地生态系统，属于“蓝碳系统”的一员，高根冠比使其具有更高的固碳能力，是高效的碳汇，最高总固碳速率可达到14.47 t/(hm²·a)^[29]。生态固碳是最为有效的固碳方式之一。一方面，植物通过光合作用吸收环境中的CO₂，直接减少运河建设过程中的碳排放总量；另一方面，植物在固定CO₂的同时，还可以通过自身直接吸收或者间接强化环境中可去除的污染物，从而实现环境治理和固碳增汇的双重功效^[30]，对于改善生态环境和应对气候变化具有重要意义。

2 面临的挑战

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2.1 碳排放核算技术不健全

碳排放核算在现代运河建设中面临核算方法准确性、数据获取来源和多种碳排放核算联合分析等诸多问题。现有核算方法中的理论模型法（包括排放因子法、物料平衡法和实测法）与卫星遥感法（包括经验统计法与物理反演法）均存在一定的局限性。排放因子法过度依赖默认排放因子，而中国尚未构建适用于运河工程的碳排放因子数据库，由于地域性、设备效率等因素，导致排放因子与时间情况存在差异，难以精准映射实际碳排放状况，该方法更适用于宏观层面的核算。物料平衡法面对运河建设中海量材料与复杂施工内容，难以精确统计原料、产品及废弃物的含碳量，数据获取精准性受阻，同时设备、施工工艺的变更导致核算模型需要调整，使其工作量庞大。实测法虽精度较高，但由于运河施工场地辽阔，碳排放源数量众多，难以在各碳排放源处布设监测设备，测试成本高昂。卫星遥感碳排放核算难以确定呈现带状分布的运河核算边界，同时气象因素导致其反演结果存在误差，卫星的扫描周期较长，扫描时间短，反演的结果无法有效代表运河流域的碳排放强度。

2.2 新型低碳建设技术难以推广

尽管新型低碳建设技术具备潜在环境效益，但其推广应用遭受技术、经济、市场及政策等多重壁垒。技术层面，绿色低碳材料性能稳定性欠佳，再生骨料混凝土力学性能波动较大，低碳水泥生产工艺烦琐；清洁能源受自然条件制约，发电功率稳定性差，储能技术面临能量密度低、使用寿命短等困境；低碳施工技术与传统施工体系兼容性差。经济层面，高昂的初始投资与运维成本成为主要障碍，低碳材料需专用设备及化学激发剂，且再生建材生产成本波动、工业废渣运输成本不可控，共同导致低碳材料的生产成本面临多重制约因素；清洁能源发电设备与储能系统需投入高昂的建设成本且占用大量土地资源，导致清洁能源的投资回本周期长，且中国储能系统的运营模型与价格机制下，存在投资成本难以回收的问题；新型施工机械可以有效降低长期成本，但购置与维护费用远超传统设备，面临短期成本激增，中小施工企业难以承受前期投入。市场层面，认知缺失与机制缺陷并存，建筑主体对材料性能、技术可靠性存疑，缺乏统一认证体系，再生建材回收体系尚未健全，施工企业及业主过度关注短期成本而忽视低碳效益。政策层面，标准规范体系不完善，低碳施工机械缺乏明确技术指引，行业激励政策碎片化，未能构筑覆盖研发、生产、应用的系统性支持机制。多重瓶颈交织，致使低碳建设技术难以突破试点阶段，亟须跨领域协同攻关与制度创新。

2.3 固碳及碳汇核算与政策体系不完善

固碳及碳汇核算方法缺乏统一性，缺少科学、精准的量化标准，致使不同项目间数据可比性差，难以全面评估运河建设的固碳、减碳成效。对于不同生态系统（如湿地、森林）的固碳能力评估差异显著，草地和土壤碳源、碳汇特征不明，使得运河沿线生态修复项目的碳汇效益难以量化。现有研究多聚焦森林碳汇，而运河建设涉及的湿地、河岸带等关键生态空间缺乏针对性核算模型，碳汇潜力被低估。政策支持体系亦不完善，缺乏针对运河绿色低碳建设的专项政策与资金支持，项目实施面临资金短缺、技术瓶颈等困境。碳汇交易机制不健全，碳交易市场及覆盖的行业有限，市场规模小且未形成中国统一市场，跨区域机制协同不足，监管标准不统一，碳汇价值难以在市场充分体现，碳普惠推广面临政策体系不完善的问题，缺乏统一指导支持，覆盖场景有限，导致社会参与运河绿色低碳建设的积极性不高。公众对碳汇概念认知度低，参与度不高，社会监督与舆论压力不足，进一步加剧政策执行难度。

3 重点研究任务与发展建议

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3.1 重点研究任务

1）现代运河多尺度碳排放精准核算体系构建

依托多尺度监测技术与多源数据融合方法，构建涵盖卫星遥感、无人机及物联网传感器的多尺度空-天-地协同监测系统。针对运河建设的多样化场景，开发适配的核算模型，将因子法、质量平衡法及实测法有机融合，构建一套基于多源数据融合的碳排放精准核算模型。深入开展运河工程全要素施工场景下碳排放机制研究，建立涵盖建材生产、施工机械运用及能源消耗的区域化动态排放因子数据库，有效解决地域性差异与时效性偏差问题。进一步构建基于区块链技术的碳排放数据认证平台，搭建监理、施工与检测三方数据共享机制，实现核算过程的透明化及结果的可追溯性，精准定位关键排放源。

2 ）运河工程低碳材料研发与降碳技术创新

基于运河工程建设的碳排放特征，深入探究高碳排放因素的低碳化转型路径，着力研发新型低碳材料，强化废弃材料的二次利用，构建多层次、多途径的废弃材料循环利用体系。构建运河施工全过程智能监控系统，融合人工智能技术与多源数据分析，构建低碳化、智能化施工决策模型，实时监测施工过程中的碳排放状况，优化施工工艺流程，降低能源与材料消耗。结合运河施工实际需求，研发新能源施工机械与智能化机器人，实现施工过程的自动化与智能化，提升施工效率与质量。

3 ）运河碳汇潜力挖掘与价值实现机制

整合遥感反演数据与地面碳通量监测数据，实现涵盖植被、土壤、水体的河岸带碳汇动态监测，量化运河经济带生态系统的固碳效能，建立多维度碳汇数据库。结合运河流域的气候条件、环境状况与建设需求，探索人工固碳与生态固碳增汇机制，运用模型模拟与实地监测相结合的方式，明确不同区域、不同生态系统的碳汇提升空间与途径，深度挖掘运河的碳汇潜力。开发区域性生态补偿与碳普惠联动的交易模式，制定统一政策框架，构建多源数据认证平台，确保碳汇交易数据的真实性与可靠性。

3.2 发展建议

1）健全运河碳排放核算标准，构建统一化核算体系

为突破碳排放核算瓶颈，应从标准制定、技术整合及机制创新3方面健全运河碳排放核算体系。在标准层面，制定运河建设期碳排放核算标准体系，明确核算方法与核算边界，构建统一排放因子库并建立动态更新机制，保障碳排放因子的时效性。技术层面，推动空-天-地协同核算，融合卫星遥感、无人机监测、物联网传感器，构建多尺度监测网络，形成多维联合碳排放评价体系。机制创新方面，建立第三方核查平台，完善核算体系的监督与管理机制，定期审核与验证核算结果，确保核算工作规范性与透明度，提升核算结果可信度。

2）聚焦降碳技术开发，实现低碳运河建设

促使新型降碳措施落地需从技术突破、产业协同、政策完善等多维度发力。技术层面，应重点研发新型低碳凝胶材料，降低水泥熟料的使用，提升使用性能以提高服役寿命，优化生产工艺以降低能耗与设备依赖。针对清洁能源，提升风电可控性与光伏转换效率，突破储能技术规模化应用的寿命、成本及安全性瓶颈，构建多元化储能体系。在施工领域，加速新能源机械在施工过程中的应用，结合BIM、地理信息系统（Geographic Information System, GIS）等技术搭建全周期数字化管控平台，实现运河工程施工流程低碳化与精细化。产业层面，完善运河工程再生建材回收体系，建立稳定废渣供应链与统一认证标准，拓展固废资源化市场。统筹清洁能源发电、储能与电网协同，推动运河流域风光储一体化技术集成；通过工艺优化与规模化生产降低低碳材料、新能源设备及施工机械的初始投入成本。政策层面，健全低碳施工技术标准与设备认证规范，强化绿色建材标识制度，出台覆盖研发、生产、应用的财税激励政策，并依托数字化监管平台实现运河工程全阶段碳排放动态管控。通过技术迭代、产业升级与制度创新协同推进，突破降碳措施推广瓶颈，推动基础设施低碳转型向多维度纵深发展。

3）推动运河固碳增汇能力建设，探索固碳增汇价值多元实现途径

建立适配运河建设工程的碳汇计量方法，整合建筑、植被、土壤和水体等多维度数据。开发动态核算平台，结合遥感与地面观测技术，实现运河碳汇的精准核算。明确碳汇边界及增碳措施，核算河岸带、湿地等特殊生态单元的固碳贡献，扩大运河沿岸林草面积，提升林草质量，提高碳汇增量。探索将运河流域的碳汇纳入中国碳交易市场的路径，推广“蓝碳”交易市场，设计区域性碳汇补偿机制。推进碳普惠顶层设计，制定统一政策框架，构建多源数据认证平台，推进碳积分的跨区域流通。扩展碳普惠覆盖领域，形成以政府为主导、企业发力、金融机构助力和社会积极参与的碳普惠发展框架。推动技术创新，研发与应用高效固碳技术与材料，积极鼓励高效碳汇生态系统建设，提升运河的固碳增汇能力。提高公众参与度，通过宣传教育增强公众对碳汇和低碳运河建设的认知，营造全社会共同参与的良好氛围。

4 结束语

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现代运河建设作为综合交通体系的关键组成部分，已被纳入国家实现“双碳”目标的战略布局，面临着绿色低碳转型的历史性机遇与系统性挑战。在低碳化发展的趋势下，现代运河建设将以平陆运河为起点，深入推进绿色低碳化发展进程。基于现有碳排放核算技术与绿色低碳建造技术，结合平陆运河建设实践，以新时代绿色运河建设为导向，当前亟须从碳排放核算体系、新型降碳措施、碳汇等多个关键领域开展科研攻关工作。重点聚焦碳排放核算研究，致力于构建运河碳排放核算体系，为绿色运河建设奠定坚实可靠的碳排放核算基础；加强降碳技术研发，从材料、能源和施工技术等多维度出发，为运河低碳建设提供有力技术支撑；聚焦碳汇技术与价值实现，提升碳汇技术与监测手段，探索碳汇交易补偿机制。期望现代运河绿色建造技术领域所取得的成果，可为中国低碳建造技术发展贡献重要力量，助力中国低碳化进程，加速“双碳”目标的顺利实现。

基金

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广西科技重大专项(桂科AA23062054)
广西科技重大专项(桂科AA23062034)

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2025年第4卷第3期

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doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.03.009

接收时间：2025-03-04
出版时间：2025-09-20
发布时间：2025-10-17

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出版历史

收稿日期：2025-03-04
修回日期：2025-04-21

基金

广西科技重大专项(桂科AA23062054)

广西科技重大专项(桂科AA23062034)

作者信息

1.长沙理工大学交通运输工程学院，长沙 410114

2.广西大学土木建筑工程学院，南宁 530004

3.同济大学土木工程学院，上海 200092

4.广西大学双碳科学与技术研究院，南宁 530004

5.广西平陆运河建设有限公司，南宁 530022

6.平陆运河集团有限公司，南宁 530022

7.中路高科交通检测检验认证有限公司，北京 100088

通讯作者:

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表12种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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