本发明属于挡土墙及环境影响评价领域，涉及一种挡土墙生命周期环境影响评价方法。
背景技术：
：挡土墙是土木工程中最常见的结构之一，它的生产建设及拆除过程对环境造成了很大的影响。然而，现有技术中，并未见合理的挡土墙生命周期环境影响评价方法，因此，在实际操作中，并没有找到明确的切入点，采取一定的措施去去减少挡土墙生命周期中各个环节对环境的影响。因此，为了促进环境的可持续性发展，十分有必要从能耗、环境等可持续性发展角度出发，提出对挡土墙生命周期环境评估分析方法。技术实现要素：本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明将生命周期评价应用于挡土墙行业，从生命周期的视角识别挡土墙生产过程中的环境影响，识别造成环境影响的关键因素，客观、定量、综合地评价和对比挡土墙生产过程中不同单元过程的环境影响，为改善环境影响寻求机会，同时为挡土墙的绿色制造及产品设计提供技术支持。本发明提供一种挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1)：确定挡土墙生命周期的评价标的及其系统边界；步骤2)：建立挡土墙生命周期评价模型；步骤3)：确定挡土墙的环境影响类型，收集挡土墙生命周期各单元过程的环境影响基础数据，确定挡土墙生命周期的生产和排放清单；步骤4)：根据步骤3)得到的清单计算气体和污染物产生量，并计算环境影响潜值；步骤5)：对各环节的评估进行整合计算，对挡土墙的环境影响潜值进行加权处理，计算其环境影响综合指标，进行产品生命周期环境影响评价分析。在本发明的技术方案中，所述步骤1)中，将挡土墙生命周期评价标的确定为评价挡土墙生命周期的环境影响，并设定功能单位为1m。在本发明的技术方案中，所述步骤1)中，将挡土墙生命周期的系统边界确定为从建设挡土墙所需原材料的生产至挡土墙的拆除和回收。在本发明的技术方案中，所述步骤2)中，挡土墙生命周期评价模型为将挡土墙生命周期分为建设挡土墙所需原材料生产阶段、运输阶段、挡土墙建设阶段、挡土墙的使用阶段以及挡土墙的拆除和回收阶段。在本发明的技术方案中，所述步骤3)中，所述环境影响类型包括全球变暖潜值、酸化潜值和富营养化潜值，所述环境影响基础数据包括气体和污染物排放，所述气体包括co2、co、n2o、ch4、nox、nh3、so2、hs，其中x取自1、2，所述污染物包括硝酸盐、磷酸盐。在本发明的技术方案中，所述步骤4)中，各材料的气体和污染物排放量的计算公式为：qj＝yij×efi其中，qj为第j种气体或污染物产生量；yij为i材料的j气体或污染物的排放因子；efi为i材料的使用量。在本发明的技术方案中，所述步骤4)中，根据气体和污染物产生量，计算挡土墙生命周期环境影响潜值，所述挡土墙生命周期环境影响潜值包括：全球变暖潜值，酸化潜值，富营养化潜值。在本发明的技术方案中，所述步骤4)中，计算挡土墙生命周期环境影响潜值的公式为：i材料全球变暖(gwp)的影响潜值计算公式为：gwpi＝∑qj×pf(gwp)j其中，gwpi为i材料的全球变暖(gwp)的影响潜值；qj为第j种气体或污染物产生量；pf(gwp)j为第j种气体或污染物对全球变暖(gwp)的影响潜值的因子值；挡土墙的全球变暖(gwp)的影响潜值计算公式为：gwp挡土墙＝∑gwpi其中，gwp挡土墙为挡土墙的全球变暖(gwp)的影响潜值；i材料酸化(ap)的影响潜值计算公式为：api＝∑qj×pf(ap)j其中，api为i材料的酸化(ap)的影响潜值；qj为第j种气体或污染物产生量；pf(ap)j为第j种气体或污染物对酸化(ap)的影响潜值的因子值；挡土墙的酸化(ap)的影响潜值计算公式为：ap挡土墙＝∑api其中，ap挡土墙为挡土墙的酸化(ap)的影响潜值；i材料的富营养化(ep)的影响潜值计算公式为：epi＝∑qj×pf(ep)j其中，epi为i材料的富营养化(ep)的影响潜值；qj为第j种气体或污染物产生量；pf(ep)j为第j种气体或污染物对富营养化(ep)影响潜值的因子值。挡土墙的富营养化(ep)的影响潜值计算公式为：ep挡土墙＝∑epi其中，ep挡土墙为挡土墙的富营养化(ep)的影响潜值在本发明的技术方案中，所述步骤5)中，根据环境影响类型的权重和各材料生命周期环境影响潜值，计算各材料的环境综合影响指标。计算i材料的环境综合影响指标，其公式为：wepi＝wfgwp×gwpi wfap×api wfep×epi其中，wepi——i材料的环境综合影响指标；wfgwp——全球变暖(gwp)的影响潜值的权重因子。wfap——酸化(ap)的影响潜值的权重因子。wfep——富营养化(ep)的影响潜值的权重因子。在本发明的技术方案中，所述步骤5)中，根据环境影响类型的权重和挡土墙生命周期环境影响潜值，对各个环节的数据进行整合评估，计算挡土墙的环境综合影响指标。计算各材料的环境综合影响指标，其公式为：wep挡土墙＝∑wepiwep挡土墙——挡土墙的环境综合影响指标。本发明的有益效果在于：本发明的评价方法以iso14040和gb/t24040提供的生命周期评价技术框架为依据，通过对挡土墙全生命周期的系统边界及量化指标进行研究，可以客观、定量、综合地评价和对比挡土墙生命周期中各个单元过程对环境的影响，为改善环境寻求机会，同时为挡土墙的绿色制造及产品设计提供依据。附图说明图1本发明挡土墙生命周期环境影响评价方法的流程示意图；图2本发明实施例中挡土墙生命周期的系统边界示意图；图3本发明实例中挡土墙的设计图；图4本发明实例中各材料对全球变暖的影响潜值贡献百分比示意图；图5本发明实例中各材料对酸化的影响潜值贡献百分比示意图；图6本发明实例中各材料对富营养化的影响潜值贡献百分比示意图。图7本发明实例中各材料对环境影响综合指标的贡献百分比示意图。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。挡土墙生命周期环境影响评价方法流程图如图1所示。挡土墙生命周期环境影响评价方法包括如下步骤：步骤1)：确定挡土墙生命周期的评价标的及其系统边界。将挡土墙生命周期的目标与范围确定为评价挡土墙生命周期的环境影响，并设定功能单位为1m。根据国际标准iso14040和国家标准gb/t24040，界定挡土墙生命周期评价的系统边界，将挡土墙生命周期的系统边界确定为从建设挡土墙所需原材料的生产至挡土墙建设完成。如图2所示。步骤2)：建立挡土墙生命周期评价模型。挡土墙生命周期评价模型为将挡土墙生命周期分为建设挡土墙所需原材料生产阶段、挡土墙建设阶段、挡土墙的使用阶段以及挡土墙的拆除和回收阶段。详细分析挡土墙从“摇篮到坟墓”全生命周期主要阶段所涉及的单元过程，包括建设挡土墙所需的原材料生产过程，材料的运输过程，挡土墙的建设过程，建设完成后的维护过程以及使用完毕后的拆除和回收过程。步骤3)：收集挡土墙生命周期各单元过程的数据，确定挡土墙生命周期的生产和排放清单。全生命周期清单分析是进行生命周期评价的基础，通过数据库或对企业进行实际调查，完成数据的收集和清单的构建。先确定挡土墙的环境影响类型，包括全球变暖潜值，酸化潜值，富营养化潜值，再对挡土墙在生命周期不同阶段和不同影响类型下的环境影响基础数据进行收集计算，得到挡土墙的生命周期环境影响清单。所述环境影响基础数据包括气体和污染物排放，能源消耗和环境排放等，对环境影响基础数据进行分类总和，整理出挡土墙的生命周期生产和排放清单。步骤4)：根据步骤3)得到的清单计算污染物排放量，并计算环境影响潜值，对数据进行归一化处理；气体和污染物排放的计算公式为：qj＝yij×efi其中，qj为第j种气体或污染物产生量；yij为i材料的j污染物排放因子；efi为i材料的使用量。各材料的污染物排放因子如下表1所示。表1各材料的气体或污染物排放因子表1中，“/”表示此材料未排放该气体或污染物。在清单分析的基础上，对其数据进行分类总和计算。把各个环境影响因子对环境的影响强度和程度定量化。采用全球变暖(gwp)的影响潜值、酸化(ap)的影响潜值和富营养化(ep)的影响潜值三个指标量化评价挡土墙的生命周期环境影响。全球变暖(gwp)的影响潜值的计算方法为对i材料的每种气体或污染物产生量与其污染物对全球变暖(gwp)的影响潜值的因子值的乘积进行求和，则i材料的全球变暖(gwp)的影响潜值计算公式为：gwpi＝∑qj×pf(gwp)j其中，gwpi为i材料的全球变暖(gwp)的影响潜值；qj为第j种气体或污染物产生量；pf(gwp)j为第j种气体或污染物对全球变暖(gwp)的影响潜值的因子值。挡土墙的全球变暖(gwp)的影响潜值的计算方法为对各种材料的挡土墙的全球变暖(gwp)的影响潜值进行求和，其计算公式为：gwp挡土墙＝∑gwpi其中，gwp挡土墙为挡土墙的全球变暖(gwp)的影响潜值。酸化(ap)的影响潜值的计算方法为对i材料的每种气体或污染物产生量与其污染物对酸化(ap)的影响潜值的因子值的乘积进行求和，则i材料的酸化(ap)的影响潜值计算公式为：api＝∑qj×pf(ap)j其中，api为i材料的酸化(ap)的影响潜值；qj为第j种气体或污染物产生量；pf(ap)j为第j种气体或污染物对酸化(ap)的影响潜值的因子值。挡土墙的酸化(ap)的影响潜值的计算方法为对各种材料的挡土墙的酸化(ap)的影响潜值进行求和，其计算公式为：ap挡土墙＝∑api其中，ap挡土墙为挡土墙的酸化(ap)的影响潜值。富营养化(ep)的影响潜值的计算方法为对i材料的每种气体或污染物产生量与其污染物对富营养化(ep)的影响潜值的因子值的乘积进行求和，则i材料的富营养化(ep)的影响潜值的计算公式为：epi＝∑qj×pf(ep)j其中，epi为i材料的富营养化(ep)的影响潜值；qj为第j种气体或污染物产生量；pf(ep)j为第j种气体或污染物对富营养化(ep)影响潜值的因子值。挡土墙的富营养化(ep)的影响潜值的计算方法为对各种材料的挡土墙的富营养化(ep)的影响潜值进行求和，其计算公式为：ep挡土墙＝∑epi其中，ep挡土墙为挡土墙的富营养化(ep)的影响潜值环境影响类型的因子值如表2所示。表2环境影响类型因子值gwpco2ch4n2ocfc-11cfc-113cfc-114co影响因子12528947506130100002apnh3hclhfhsno2so2no影响因子1.880.881.61.880.711.07epnh3氨氮硝酸盐氮no2n2o磷酸盐影响因子0.350.330.10.420.420.11步骤5)：对各环节的评估进行整合计算，对挡土墙的环境影响潜值进行加权处理，计算其环境影响负荷，挡土墙的环境综合影响指标，进行产品生命周期环境影响评价分析。对各环节的评估结果进行整合计算，对挡土墙的环境影响潜值进行加权处理，计算其环境影响总负荷，进行产品生命周期环境影响评价分析。根据影响类型的权重和环境影响潜值，对各个环节的数据进行整合评估，计算挡土墙的环境综合影响指标，评价挡土墙对环境的影响。计算i材料的环境综合影响指标，其公式为：wepi＝wfgwp×gwpi wfap×api wfep×epi其中，wepi——i材料的环境综合影响指标；wfgwp——全球变暖(gwp)的影响潜值的权重因子。wfap——酸化(ap)的影响潜值的权重因子。wfep——富营养化(ep)的影响潜值的权重因子。根据环境影响类型的权重和挡土墙生命周期环境影响潜值，对各个环节的数据进行整合评估，计算挡土墙的环境综合影响指标。计算各材料的环境综合影响指标，计算方法为对各材料的环境综合影响指标进行求和，其公式为：wep挡土墙＝∑wepiwep挡土墙——挡土墙的环境综合影响指标。环境影响类型的权重因子如下表3所示。表3环境影响类型权重因子环境影响类型gwpapep权重因子(wf(j))0.1740.1030.112本发明通过生命周期评价对挡土墙生产、使用、拆除全过程对环境的影响进行了定量和定性的评价，为改善环境或降低环境影响寻求机会，同时为挡土墙的绿色设计和生产提供了技术支持，有利于可持续性发展。工程实例取一挡土墙，墙长为50m，墙高3m，坡度比5：1，混凝土配合比为水泥：砂子：石子：水＝0.530t：0.348m3：0.845m3：0.220m3具体设计图如图3所示。取挡土墙的1m作为计算的功能单位，经计算，其生命周期清单如下表4所示：表4挡土墙生命周期清单材料柴油电力混凝土石子钢筋聚丙烯消耗712.6kg5.44kwh3.7m34300kg153kg1.99kg根据污染物计算公式、气体或污染物排放因子和上述生命周期清单，计算各材料气体和污染物产生量如下表5所示：表5柴油气体和污染物产生量污染物co2ch4n2ocfc-11cfc-113氮产生量2.55e 021.10e 015.07e-031.03e-126.28e-112.24e-06污染物cfc-114cohclhfnh3硝酸盐产生量2.67e-073.09e-012.14e-022.78e-036.98e-032.02e-02污染物hsno2so2no磷酸盐氨氮产生量3.34e-037.34e-021.88e 000.00e 006.99e-021.49e-01电力气体和污染物产生量如下表6所示：表6电力气体和污染物产生量污染物co2ch4n2ocfc-11cfc-113氮产生量4.74e 001.39e-021.32e-021.15e-163.38e-091.70e-10污染物cfc-114cohclhfnh3硝酸盐产生量0.00e 008.21e-041.32e-031.65e-043.37e-072.35e-06污染物hsno2so2no磷酸盐氨氮产生量3.47e-057.51e-051.61e-020.00e 006.99e-028.70e-06混凝土气体和污染物产生量如下表7所示：表7混凝土气体和污染物产生量污染物co2ch4n2ocfc-11cfc-113氮产生量1.56e 031.31e 007.83e-036.53e-061.68e-102.44e-01污染物cfc-114cohclhfnh3硝酸盐产生量6.96e-061.04e 002.03e-021.05e-032.93e-014.91e-02污染物hsno2so2no磷酸盐氨氮产生量1.18e-032.43e 001.14e 006.15e-101.73e-015.39e-04石子气体和污染物产生量如下表8所示：表8石子气体和污染物产生量钢筋气体和污染物产生量如下表9所示：表9钢筋气体和污染物产生量污染物co2ch4n2ocfc-11cfc-113氮产生量2.89e 028.08e-011.03e-032.63e-070.00e 006.78e-02污染物cfc-114cohclhfnh3硝酸盐产生量2.69e-073.47e 002.63e-021.03e-033.89e-030.00e 00污染物hsno2so2no磷酸盐氨氮产生量4.33e-023.75e-014.12e-012.83e-124.44e-046.36e-03聚丙烯气体和污染物产生量如下表10所示：表10聚丙烯气体和污染物产生量污染物co2ch4n2ocfc-11cfc-113氮产生量3.35e 002.36e-024.15e-077.42e-166.63e-141.79e-06污染物cfc-114cohclhfnh3硝酸盐产生量2.87e-111.21e-021.05e-040.00e 000.00e 003.55e-10污染物hsno2so2no磷酸盐氨氮产生量5.84e-086.56e-037.55e-030.00e 001.32e-046.81e-06根据上述气体和污染物排放量计算结果、环境影响类型因子值和环境影响潜值计算公式，计算各材料环境影响潜值(gwp、ap、ep)如下表11所示：表11各材料环境影响潜值(gwp、ap、ep)挡土墙总环境影响潜值(gwp、ap、ep)如下表12所示：表12挡土墙总环境影响潜值(gwp、ap、ep)环境影响潜值类型gwpapep环境影响潜值2.48e 037.00e 001.99e 00根据上表所示环境影响潜值(gwp、ap、ep)、环境影响类型权重因子和环境综合指标计算公式，计算环境影响综合指标为：4.32e 02根据以上计算结果可得，在挡土墙的环境排放中，三种环境影响指标大小为全球变暖＞酸化＞富营养化。且酸化和富营养化远远小于全球变暖，这说明在挡土墙的生命周期内，温室气体的排放问题最为突出，应将减少温室气体的排放作为减排的措施采取的重点。再分别计算其清单中每一部分对各环境影响指标的贡献，具体计算结果如图4、图5、图6所示，各材料对环境影响综合指标的贡献如图7所示。根据计算结果可得，在三种环境影响指标中，对其贡献率最大的为混凝土。这主要是由于混凝土的主要成分为水泥，而水泥的生产过程中会排放大量粉尘、co2和so2。水泥工业是造成温室效应co2和形成酸雨的so2及其nox的排放大户。在挡土墙的设计过程中，适当减少水泥的用量，可减少挡土墙生产过程对环境的污染。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1)：确定挡土墙生命周期的评价标的及其系统边界；
步骤2)：建立挡土墙生命周期评价模型；
步骤3)：确定挡土墙的环境影响类型，收集挡土墙生命周期各单元过程的环境影响基础数据，确定挡土墙生命周期的生产和排放清单；
步骤4)：根据步骤3)得到的清单计算气体和污染物产生量，并计算环境影响潜值；
步骤5)：对各环节的评估进行整合计算，对挡土墙的环境影响潜值进行加权处理，计算其环境影响综合指标，进行产品生命周期环境影响评价分析。
2.根据权利要求1所述的挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，所述步骤1)中，将挡土墙生命周期评价标的确定为评价挡土墙生命周期的环境影响，并设定功能单位为1m。
3.根据权利要求1所述的挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，所述步骤1)中，将挡土墙生命周期的系统边界确定为从建设挡土墙所需原材料的生产至挡土墙的拆除和回收。
4.根据权利要求1所述的挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，所述步骤2)中，挡土墙生命周期评价模型为将挡土墙生命周期分为建设挡土墙所需原材料生产阶段、运输阶段、挡土墙建设阶段、挡土墙的使用阶段以及挡土墙的拆除和回收阶段。
5.根据权利要求1所述的挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述环境影响类型包括全球变暖潜值、酸化潜值和富营养化潜值，所述环境影响基础数据包括气体和污染物排放，所述气体包括co2、co、n2o、ch4、nox、nh3、so2、hs，其中x取自1、2，所述污染物包括硝酸盐、磷酸盐。
6.根据权利要求5所述的挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，所述步骤4)中，各材料的气体和污染物排放量的计算公式为：
qj＝yij×efi
其中，
qj为第j种气体或污染物产生量；
yij为i材料的j气体或污染物的排放因子；
efi为i材料的使用量。
7.根据权利要求6所述的挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，所述步骤4)中，根据气体和污染物产生量，计算挡土墙生命周期环境影响潜值，所述挡土墙生命周期环境影响潜值包括：全球变暖潜值，酸化潜值，富营养化潜值。
8.根据权利要求7所述的挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，所述步骤4)中，计算挡土墙生命周期环境影响潜值的公式为：
i材料全球变暖(gwp)的影响潜值计算公式为：
gwpi＝∑qj×pf(gwp)j
其中，gwpi为i材料的全球变暖(gwp)的影响潜值；
qj为第j种气体或污染物产生量；
pf(gwp)j为第j种气体或污染物对全球变暖(gwp)的影响潜值的因子值；
挡土墙的全球变暖(gwp)的影响潜值计算公式为：
gwp挡土墙＝∑gwpi
其中，gwp挡土墙为挡土墙的全球变暖(gwp)的影响潜值；
i材料酸化(ap)的影响潜值计算公式为：
api＝∑qj×pf(ap)j
其中，api为i材料的酸化(ap)的影响潜值；
qj为第j种气体或污染物产生量；
pf(ap)j为第j种气体或污染物对酸化(ap)的影响潜值的因子值；
挡土墙的酸化(ap)的影响潜值计算公式为：
ap挡土墙＝∑api
其中，ap挡土墙为挡土墙的酸化(ap)的影响潜值；
i材料的富营养化(ep)的影响潜值计算公式为：
epi＝∑qj×pf(ep)j
其中，epi为i材料的富营养化(ep)的影响潜值；
qj为第j种气体或污染物产生量；
pf(ep)j为第j种气体或污染物对富营养化(ep)影响潜值的因子值；
挡土墙的富营养化(ep)的影响潜值计算公式为：
ep挡土墙＝∑epi
其中，ep挡土墙为挡土墙的富营养化(ep)的影响潜值。
9.根据权利要求8所述的挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，所述步骤5)中，根据环境影响类型的权重和各材料生命周期环境影响潜值，计算各材料的环境综合影响指标；
计算i材料的环境综合影响指标，其公式为：
wepi＝wfgwp×gwpi wfap×api wfep×epi
其中，
wepi——i材料的环境综合影响指标；
wfgwp——全球变暖(gwp)的影响潜值的权重因子；
wfap——酸化(ap)的影响潜值的权重因子；
wfep——富营养化(ep)的影响潜值的权重因子。
10.根据权利要求9所述的挡土墙生命周期环境影响评价方法，其特征在于，所述步骤5)中，根据环境影响类型的权重和挡土墙生命周期环境影响潜值，对各个环节的数据进行整合评估，计算挡土墙的环境综合影响指标，
计算各材料的环境综合影响指标，其公式为：
wep挡土墙＝∑wepi
wep挡土墙——挡土墙的环境综合影响指标。
技术总结本发明公开了一种挡土墙生命周期环境影响评价方法，包括如下步骤，步骤1)：确定挡土墙生命周期的评价标的及其系统边界；步骤2)：建立挡土墙生命周期评价模型；步骤3)：确定挡土墙的环境影响类型，收集挡土墙生命周期各单元过程的环境影响基础数据，确定挡土墙生命周期的生产和排放清单；步骤4)：根据步骤3)得到的清单计算气体和污染物产生量，并计算环境影响潜值；步骤5)：对各环节的评估进行整合计算，对挡土墙的环境影响潜值进行加权处理，计算其环境影响综合指标，进行产品生命周期环境影响评价分析。其为改善环境寻求机会，同时为挡土墙的绿色制造及产品设计提供依据。
技术研发人员：李丽华;屠娴哲;肖衡林;马强;裴尧尧;李文涛;周鑫隆;刘一鸣;万娟;徐维生
受保护的技术使用者：湖北工业大学
技术研发日：2020.12.08
技术公布日：2021.03.12
