改进夏普利值法在农村污水处理设施建设的应用
摘要: 运用合作博弈理论建立了流域内污水治理设施的成本分配模型, 引入夏普利值求解方法, 分析了此方法的优缺点, 并在考虑各村对合理污染治理的重要性的基础上对夏普利值法进行了修正, 最后用算例证明了该方法的有效性。
关键词: 水体污染; 成本分摊; 合作博弈; 夏普利值
1 引言
当前, 环境问题已广为媒体、公众关注, 各大城市正加大治污力度, 加强环境管理。然而, 占国土面积90% 以上的广大农村的环境问题却长期没被重视。根据沈国海等人2008年对陕西、河南、四川等20多个自然行政村新农村基础设施建设的调查情况来看, 乡镇以下地区的水环境污染状况相当普遍, 其严重程度甚至超过了城市, 并有进一步发展的趋势。但是, 除与中心城市相邻的极少数村庄将污水纳入市政污水处理管道之外, 其余大约90%的村子至今还没有集中处理生活污水的公共设施而是将生活污水直接排入水体中。正如萨缪尔森所认为, 水资源作为公共产品具有非竞争性和非排他性。所以大家都不会主动进行污水的治理。通过博弈分析, 我们知道水污染治理也是一个典型的囚徒困境问题[1] , 每个理性的村庄最优选择均是“不建设”, 这种纳什均衡是使得农村污水处理设施欠缺的根本原因。随着人口增长与社会经济的发展, 水资源紧缺与水环境恶化的形势日趋严峻, 水资源冲突已成为危及地区和平与安定, 制约区域可持续发展的重要因素。人们逐渐意识到, 促进上下游、左右岸及相关利益各方的水环境保护的协商合作是解决水资源冲突的根本途径。
早期人们以多目标优化模型作为技术手段追求流域全局最优策略来解决流域水资源冲突, 一方面流域系统为复杂的巨系统, 简化模型很难反映出要素的复杂关系; 另一方面忽视了流域各个行政主体的既得利益, 使得规划结果的可操作性大打折扣[ 2, 3]。而且人们逐渐认识到流域水资源冲突必须要在权衡各主体利益的基础上, 通过流域范围内各利益主体之间的谈判协商来解决冲突[ 3]。因而, 分析各类具有矛盾冲突现象的有力工具——博弈论已被广泛地应用于分析、解决水资源冲突的研究中。当前博弈论在解决流域水污染治理方面的应用研究主要体现在建立了一个越界污染的博弈模型, 指出国家之间的合作是解决越界污染的有效途径。同时提出经济补偿是国家之间合作的有效补充[ 4] ; 用经济博弈论的方法, 对城市生活污水非法排放的防治进行经济博弈分析, 得出对城市生活污水整治措施即可以从经济利益入手, 加大处罚力度和加强监控[ 5] ; 以博弈论为基础从效用和成本角度分析了博弈论在流域间跨区污染的应用, 提出使整体福利最大化的政策和建议[ 6] 。以及对水资源冲突主体的非合作和合作行为进行模拟, 在比较不同行为结果基础上, 得出合作行为方式的合理性与必要性[ 7] 。这些研究往往更注重表明合作的必要性和有效性, 却忽略了一个重要的内容! 如何促进利益方的自愿合作, 即合作治理水环境的费用分摊, 这对于解决跨村落河流污染问题是非常必要的, 但这方面的研究却非常少。
毫无疑问, 利益(成本)是各方关注的焦点。一般认为, 要促进合作的实施, 利益各方的效用转移(旁支付)是必要的[8] 。通过有效的效用转移实现冲突各方的利益均衡, 从而提供环境合作的激励。因此, 当前促进污水处理设施建设的合作主要从实现合理的成本分摊方式入手, 使成本分配更加公平、合理, 而博弈论中合作博弈是解决合作成本分摊问题的最好办法。
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