博弈论在水资源配置和跨界水污染冲突中的应用

　　1 研究背景

　　在水资源管理过程中，利益、目标和策略不一致的主体之间存在相互作用，使得水资源冲突在所难免。水资源管理过程涉及多方利益相关者，由于各方在水资源利用方面有不同的需求、目的和策略，不可避免地出现水资源的争夺，进而产生冲突（Pan-dey,2011）[1].当传统的经济理论和政策制度不能协调和平衡不同利益相关者的利益时，冲突便会进一步激化。与传统的定量分析方法和最优化方法相比，博弈论能较好地模拟不同方面的冲突，并将问题的许多特性囊括在模型当中，在缺乏数据信息的情况下也能获得模型可能的解。

　　在水资源冲突中，不同的利益主体博弈模型的决策者实施单方面策略，正是所有冲突参与者的单方决策共同决定了冲突的结果。除了采取单方面行动外，决策者还可选择进行合作或者结成联盟的形式来实现帕累托最优。博弈论为探讨具体的水资源冲突情形提供了有效和精确的语言，以此对水资源冲突进行系统研究，能更好地模拟冲突的过程，同时洞见可行的冲突解决方案。目前，博弈论在水资源冲突方面的运用主要体现在水资源配置冲突、跨界水污染冲突和水资源冲突协调机制 3 个方面。

　　2 博弈论在水资源配置冲突中的应用

　　博弈论在水资源配置冲突方面的应用十分广泛，无论是国内还是国外，学者们在这一领域的研究成 果 颇 丰。国内较早的研究始于刘文强等（2002）[2]利用博弈论对流域水分配问题中用水冲突矛盾进行揭示，通过对利益冲突各方的行为机制进行分析，探索流域政策制定者和决策者在解决当前流域水资源危机方面应该采取的对策。此后，黄彬彬等（2010）[3]通过引入博弈参与人的偏好参数，基于随机过程的流域水资源利用冲突博弈决策机制的问题，指出当流域管理机构在进行机制设计时，通过制定合理的奖惩机制，使流域上下游群体能够通过反复博弈，不断地学习并调整自己的策略，克服有限理性的制约，最终会实现合作的帕累托最优均衡。

　　周玉玺等（2010）[4]通过对流域内不同区域间的用水博弈以及政府与用户间的博弈进行分析，揭示了区位水资源禀赋差异引起的用水冲突和政府与用水户之间目标差异所导致的冲突，并给出相应的解决机制。为研究冲突过程冲突参与者的决策以及实现合作共赢所需的条件，曾勇（2011）[5]基于博弈论和最优化方法，考虑冲突参与人的非合作与合作行为、水资源的量与质以及河道最小生态需水要求，建立了两人博弈分析模型，并以官厅水库流域张家口市和北京市跨界的水量和水质冲突为例，探讨冲突过程中参与人决策的相互影响以及达到合作所需要的利益分配格局。

　　为了更好地反映水资源配置冲突的演化过程和趋势，国内学者们开始将演化博弈论用于分析水资源配置冲突，通过分析博弈主体的演化稳定策略，确定期望的系统演化方向，进而提出相应的改进策略。

　　如陈志松等[6 -7]于 2008 年运用演化博弈论的思想，分析水资源生产商之间以及水资源生产商和政府水资源监管部门的复制动态及其进化稳定策略，得出各自的复制动态方程和进化稳定策略； 于 2010 年基于社会责任和经济效益的双重视角，运用演化博弈理论分析南水北调东线工程运营管理中政府主体和公司主体的复制动态方程及进化稳定策略。

　　国外的研究主要集中于废水利用冲突和地下水资源分配冲突。废水利用冲突包括 Chew 等（2009）[8]提出在生态工业园区的背景下，各个工厂通过对废水资源进行集中再利用或再回收能比单个工厂独自进行水资源保护节约更多的水资源，并基于厂间废水集中利用模式，运用博弈论分析各方利润最大化目标下不同参与方之间的相互作用。地下水资源分配冲突诸如 Kerachian 等（2010）[9]运用模糊博弈的分析方法，探讨利益冲突主体（包括水用户、水供应商和环境保护机构） 共同作用下的地表水和地下水资源的最佳运营策略，并基于 Rubinstein讨价还价理论从 Pareto 解的集合中选出最佳非劣解。Saleh 等（2011）[10]通过构建动态博弈模型，探讨 2 种多用户地下水存货管理方案（集中管理模式和分散管理模式） 的纳什均衡解，分析 2 种方案下的最佳地下水使用策略，并进行数值模拟。

　　此外，学者们在构建博弈模型的同时还结合具体案例进行分析，如 Wei 等（2010）[11]模拟由4 个参与方组成的主博弈和各由 3 个子参与方组成的 4 个子博弈，运用统计学和计量回归方法对中国南水北调中线工程中的水资源分配和氮排放冲突进行情境分析。Kucukmehmetoglu（2012）[12]综合博弈论和帕累托前沿面分析方法，根据博弈论的均衡解和相关的约束条件，获取帕累托前沿区域，并依据帕累托前沿面分析方法找出可行的解，以此对幼发拉底河和底格里斯河的水资源分配问题进行实例分析。Sa-fari 等（2013）[13]在环境要求和系统约束的前提下，构建以伊朗水资源管理公司为主导，以农业、家庭和工业水用户为跟随者的 2 阶段主从博弈模型，通过将这一博弈均衡与当各方同时行动时的纳什均衡解进行比较，分析水资源冲突的各方的策略选择。

　　可见，博弈论在水资源配置冲突中的应用主要体现在 2 个方面： ①通过非合作博弈分析冲突主体间的竞争与独立决策行为，探寻水资源配置冲突中行为机理； ②尝试构建合作博弈模型，考察博弈各方合作的可行性，进而设计水资源配置冲突中各参与方实现共赢的合作机制。

　　3 博弈论在跨界水污染冲突中的应用

　　博弈论在跨界水污染冲突方面的应用大致可分为 2 类： ①主要关注水污染治理中的投资水平的确定和排污权定价问题； ②试图通过博弈分析获得冲突局中人的稳定策略。

　　在关注水污染治理中的投资水平的确定和排污权定价问题方面： 胡震云等（2005）[14]在建立南水北调东线工程水资源水质管理道德风险基本模型的基础上，构建水用户的污水治理投资水平决策模型和供水公司的水质检测投资水平决策模型，进而得出水用户的污水治理投资水平解和供水公司的水质检测投资水平解，在此基础上提出降低南水北调东线水资源水质管理道德风险的政策建议； 刘钢等（2012）[15]从多利益相关者的视角出发，在满足湖域水环境排污权总量控制及区域产业规划调整方案的前提下，利用合作博弈理论构建了基于多利益相关者合作的湖域工业初始排污权纳什议价定价模型，通过考虑政府主体和企业主体的议价能力系数，求解符合价格约束的行业初始排污权最优价格，并以江苏省太湖流域纺织行业为例，得出议价能力系数对纳什议价定价模型的均衡结果影响显着的结论。