Culvert Replacement Cost Benefits in the Long Term

Ben Naumann1 Lynn Knight2 1 NRCS Fisheries Biologist, Bangor ME 2 NRCS Economist, Greensboro NC Technical Center

Stream-­‐Smart  Crossings…  

Maintain fish and wildlife habitat

while protecting roads and public safety.

Stream-­‐Smart  crossing  

Pro’s  •   Environmental    

•  Healthier  popula7ons  of  fish    •  Decreased  erosion  of  stream  banks  

•  Improved  water  quality  •  Public  safety    •  Economic    

•  Recrea7on  •  Jobs  

•  Climate  change    •  Long  term  cost  benefits?  

Con’s      • Cost    • Cost    • Cost      • Cost      •  Invasive  species      

Long  Term  Cost  Benefits?    

Exis,ng  analysis  on  structure  comparison  costs  Forestry  roads    •   Long  compared  arch  culverts    Municipal  roads    •  “An  Economic  Analysis  of  Improved  Road-­‐Stream  Crossings”  TNC    

   

Arch  culvert   Round  culvertCase  1   10'  x  4'5"  arch  replaces  two  2.5'  round  culverts     1,357$                         1,706$                          Case  2 12'  x  5'  arch  replaces  3.5'  round  culvert                     1,545$                         1,887$                          Case  3 12'  x  5'  arch  replaces  3'  round  culvert                     2,265$                         1,461$                          Case  4 12'  x  5'  arch  replaces  4'  round  culvert                     2,452$                         2,000$                          

Scenario Description  Average  annual  cost  over  50  year  time-­‐frame

Table  5.  Eastern  Maine  Culvert  Cost  Estimates  (2007  dollars)  

Estimated  Average  Annual  Cost  for  Lewis  Brook  Culvert  (2012  Dollars)  Annual  cost  over  15  years  

Annual  cost  over  35years  

Annual  cost  over  70  years  

Double  Metal  Pipe  Culvert 6,551$                             4,446$                             2,726$                            Concrete  Box  Culvert   13,533$                         5,800$                             2,900$                            

Long  Term  Cost  Benefits?    

Addi,onal  analysis  need:  • Compare  costs  over  7me  for  difference  structure  types  for  forestry  crossings  over  50  years  

• More  cost  examples  from  Maine  specifically  for  municipali7es      

•  Two  case  studies    •  Forestry    •  Municipali7es    

     

Arch  culvert   Round  culvertCase  1   10'  x  4'5"  arch  replaces  two  2.5'  round  culverts     1,357$                         1,706$                          Case  2 12'  x  5'  arch  replaces  3.5'  round  culvert                     1,545$                         1,887$                          Case  3 12'  x  5'  arch  replaces  3'  round  culvert                     2,265$                         1,461$                          Case  4 12'  x  5'  arch  replaces  4'  round  culvert                     2,452$                         2,000$                          

Scenario Description  Average  annual  cost  over  50  year  time-­‐frame

Table  5.  Eastern  Maine  Culvert  Cost  Estimates  (2007  dollars)  

Estimated  Average  Annual  Cost  for  Lewis  Brook  Culvert  (2012  Dollars)  Annual  cost  over  15  years  

Annual  cost  over  35years  

Annual  cost  over  70  years  

Double  Metal  Pipe  Culvert 6,551$                             4,446$                             2,726$                            Concrete  Box  Culvert   13,533$                         5,800$                             2,900$                            

Forestry  Case  Study  

Forestry  Case  Study    

Four  Structure  types  compared:  Waste  block  bridge:  Inside  span  14’  actual  cost  $10,200  

 Maintenance  schedule:  Running  boards  every  10  yrs,  8x8  every  20  yrs  Arch  culvert:  10x6.3x40  es7mated  cost  $35,400  

 Maintenance  schedule:  None    CMP  Culvert  4’:  Es7mated  cost  4,000  note,  doesn’t  meet  current  BMP’s  

 Maintenance  schedule:  Annual    $600,  Culvert  replacement  every  20  yrs  2  PVC  Culverts  4’:  Es7mated  cost  $9,600  Meets  current  BMP’s  for  25  yr  storm    

 Maintenance  schedule:  Annual    600,  Culverts  not  replaced            

Forestry  Case  Study    

Present  Value  Analysis  bringing  all  future  payments  to  the  present  (today)  answers  the  ques7on:  “How  do  I  objec7vely  compare  alterna7ves  with  differing  up-­‐front  installa7on  costs,  and  future  O&M  costs?”  Infla7on  rate  of  2.8  percent    

Average  Annual  answers  the  ques7on:  “If  I  had  to  borrow  money  up  front  to  install  and  maintain  the  various  alterna7ves,  how  much  would  I  need  to  borrow,  and  what  would  the  annual  loan  payments  be?”      

Forestry  Case  Study    

Table  1.  Total  Prac7ce  Cost  Analysis:  

Altera,ve   Structure  Net  Present  Value  Average  

Annual  Cost  

1   Arch  Culvert   $35,400     $1,324    

2   2  Plas7c  Culverts   $25,642     $959    

3   Round  Culvert   $23,670     $885    

4   Bridge   $13,640     $510    

Forestry  Case  Study    

Table  1.  Total  Prac7ce  Cost  Analysis:  

Altera,ve   Structure  Net  Present  Value  Average  

Annual  Cost  

1   Arch  Culvert   $35,400     $1,324    

2   2  Plas7c  Culverts   $25,642     $959    

3   Round  Culvert   $23,670     $885    

4   Bridge   $13,640     $510    5   Bridge   $11,426     $427    

Municipal  Case  Study  

Municipal  Case  Study    

Structure  types  compared:  CMP  Culvert:  6’  with  a  2  foot  over  flow    

 Actual  maintenance  schedule:  500  every  other  year,  $10,000  large  repair  at  20  yrs,  culvert  replaced  28  yrs    Concrete  Box  Culvert:  Actual  cost  $164,000  

 Maintenance  schedule:  None,  75  yrs  lifespan              

Municipal  Case  Study  

Table  1.  Total  Prac7ce  Cost  Analysis:  

Alterna,ve   Structure  Net  

Present  Value  

Average  Annual  Cost  

1   6’  culvert     $135,274     $4,317    

2   Concrete  Culvert     $164,000     $5,234    

43%  Extreme  storms  

Big  storms  will  become    increasingly  likely  

Conclusion  

Forestry  case  study:  bridges  were  the  most  cost  savings  over7me  regardless  of  maintenance    Municipal  case  study:    Short  term  concrete  box  is  much  more  expensive,  annual  costs  between  the  two  structure  type  become  less  as  lifespan  increases              Future  analysis  could  include:  catastrophic  failures,  climate  change,  and  human  safety.        Addi7onal  project  comparisons  are  needed  from  the  state    Request  for  an  on-­‐line  municipality  data  repository  for  keeping  track  of  maintenance,  replacement  dates  and  costs