改進夏普利值法在農村污水處理設施建設的應用
摘要: 運用合作博弈理論建立了流域內污水治理設施的成本分配模型, 引入夏普利值求解方法, 分析了此方法的優缺點, 并在考慮各村對合理污染治理的重要性的基礎上對夏普利值法進行了修正, 最后用算例證明了該方法的有效性。
關鍵詞: 水體污染; 成本分攤; 合作博弈; 夏普利值
1 引言
當前, 環境問題已廣為媒體、公眾關注, 各大城市正加大治污力度, 加強環境管理。然而, 占國土面積90% 以上的廣大農村的環境問題卻長期沒被重視。根據沈國海等人2008年對陜西、河南、四川等20多個自然行政村新農村基礎設施建設的調查情況來看, 鄉鎮以下地區的水環境污染狀況相當普遍, 其嚴重程度甚至超過了城市, 并有進一步發展的趨勢。但是, 除與中心城市相鄰的極少數村莊將污水納入市政污水處理管道之外, 其余大約90%的村子至今還沒有集中處理生活污水的公共設施而是將生活污水直接排入水體中。正如薩繆爾森所認為, 水資源作為公共產品具有非競爭性和非排他性。所以大家都不會主動進行污水的治理。通過博弈分析, 我們知道水污染治理也是一個典型的囚徒困境問題[1] , 每個理性的村莊最優選擇均是“不建設”, 這種納什均衡是使得農村污水處理設施欠缺的根本原因。隨著人口增長與社會經濟的發展, 水資源緊缺與水環境惡化的形勢日趨嚴峻, 水資源沖突已成為危及地區和平與安定, 制約區域可持續發展的重要因素。人們逐漸意識到, 促進上下游、左右岸及相關利益各方的水環境保護的協商合作是解決水資源沖突的根本途徑。
早期人們以多目標優化模型作為技術手段追求流域全局最優策略來解決流域水資源沖突, 一方面流域系統為復雜的巨系統, 簡化模型很難反映出要素的復雜關系; 另一方面忽視了流域各個行政主體的既得利益, 使得規劃結果的可操作性大打折扣[ 2, 3]。而且人們逐漸認識到流域水資源沖突必須要在權衡各主體利益的基礎上, 通過流域范圍內各利益主體之間的談判協商來解決沖突[ 3]。因而, 分析各類具有矛盾沖突現象的有力工具——博弈論已被廣泛地應用于分析、解決水資源沖突的研究中。當前博弈論在解決流域水污染治理方面的應用研究主要體現在建立了一個越界污染的博弈模型, 指出國家之間的合作是解決越界污染的有效途徑。同時提出經濟補償是國家之間合作的有效補充[ 4] ; 用經濟博弈論的方法, 對城市生活污水非法排放的防治進行經濟博弈分析, 得出對城市生活污水整治措施即可以從經濟利益入手, 加大處罰力度和加強監控[ 5] ; 以博弈論為基礎從效用和成本角度分析了博弈論在流域間跨區污染的應用, 提出使整體福利最大化的政策和建議[ 6] 。以及對水資源沖突主體的非合作和合作行為進行模擬, 在比較不同行為結果基礎上, 得出合作行為方式的合理性與必要性[ 7] 。這些研究往往更注重表明合作的必要性和有效性, 卻忽略了一個重要的內容! 如何促進利益方的自愿合作, 即合作治理水環境的費用分攤, 這對于解決跨村落河流污染問題是非常必要的, 但這方面的研究卻非常少。
毫無疑問, 利益(成本)是各方關注的焦點。一般認為, 要促進合作的實施, 利益各方的效用轉移(旁支付)是必要的[8] 。通過有效的效用轉移實現沖突各方的利益均衡, 從而提供環境合作的激勵。因此, 當前促進污水處理設施建設的合作主要從實現合理的成本分攤方式入手, 使成本分配更加公平、合理, 而博弈論中合作博弈是解決合作成本分攤問題的最好辦法。
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