科學管理水資源途徑探討
2008-12-31 00:00:00楊立
現代商貿工業 2008年12期
摘 要：應用博弈理論，就我國水資源有關問題，對參與行為主體，主要是政府和廠商等根據各自利益偏好所作的策略選擇與均衡進行了分析，并就水資源水質環境的污染，政府與用水單位的水量供求，政府與廠商不完全信息動態博弈和靜態博弈等問題，建立相應模型，提出建議，以期為我國水資源的科學管理提供一個理論依據。
關鍵詞：水資源；政府管制；污染；產權；博弈
中圖分類號：F20文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）12-0089-02
1 博弈論方法與水資源問題提出
1.1 水資源的特殊屬性
公共資源是指那些難以排他、但可為個人享用的資源，這種資源為排除他人占用，需要建立規則，實施監督，以及懲罰越軌者，代價非常高。在相對封閉的流域內，由于水資源可獲取量相對穩定，為避免共有資源的使用被免費搭車，所需成本非常高，具有共有資源的性質。共有資源缺乏產權界定，公開獲取，用戶之間的競爭，造成水資源的過度使用，并且隨著需求量的大幅增加，水資源的稀缺程度加重，邊際收益越來越高，競爭利用的現象加劇。水資源的特殊公共性，是對水權再分配的自然基礎，有政府的干預才可能提高管理效率。
1.2 水資源問題提出
博弈論作為經濟學的分支，是用嚴謹的數學模型研究沖突對抗條件下最優決策問題的理論，是指個人或組織，在一定的規則約束下，依靠所掌握的信息，選擇策略并加以實施，并從中各自取得相應結果或收益的過程。博弈論的應用幾乎遍及經濟管理的各個方面，只要有不同利益行為主體之間競爭，就可以用博弈論進行分析研究。當前，在水資源開發利用中重開源、輕節流和保護，重經濟效益、輕生態效益和環境保護，在一定程度上導致許多地方水源枯竭，生態環境破壞。政府作為水資源的管理者，主要負責建立健全水權制度、監管水市場、保護生態環境等工作。由于水資源的公共屬性，在水資源的斗爭中，可以通過構造博弈模型進行研究。以下從水質水量，政府管制與廠商行為等方面進行博弈分析，對水資源的有關問題提出相應的對策。
2 有關水資源問題博弈分析框架
2.1 水資源環境污染的博弈分析
下面利用博弈分析環境污染問題，也是一個有關水質博弈，廠商之間的“囚徒困境”問題。首先假定政府不進行管制，市場是自由競爭的，在環境污染博弈中參與人是兩個相同的排污者 A 與B，兩個人的策略是排污與不排污，假設兩個人都不排污，有一個好的環境，大家收益都為 10；如果大家都排污，這時環境惡化，每個人的收益都降低到 5；如果一人不排污，另一人排污，由于治理污染要付出成本，不排污者的收益 2，而排污者的收益 8。該博弈的支付矩陣見圖 1：
圖1 為無管制情況下的博弈支付矩陣
該博弈有兩個納什均衡，即（ 8，8） 和（ 15，15） 也就是兩個人同時排污或者同時不排污。但是納什均衡（ 15，15） 是不穩定的，因為 A 與 B 兩個合謀不排污是不可信的，一旦一個選擇不排污，另一個可能排污，那么排污者的收益為 12，不排污者的收益為 3。最后的納什均衡是（ 8，8），社會的總效益為 16，而不是 30，這實際上是兩人博弈的囚徒困境。上面分析的是兩人博弈模型，在現實經濟中排污者有很多個，假定有n個排污者，這實際上就是有n個局中人的博弈模型。在沒有政府監管的情況下，這 n個局中人進行博弈，他們會根據利益最大化選擇自己的策略，要么排污，要么不排污，如果大家都不排污，環境不會被污染，整個社會福利最大。但是合謀不排污是不可信的，因為如果你不排污就要進行污染治理，治理要成本，結果你和別人共享同樣的環境，你的效用相對他人較低，因此你不排污你吃虧，結果大家都排污，這就是n 人博弈的囚徒困境。
2.2 政府與用水單位之間的博弈
這里政府代表供水單位，此涉及到的是一個水量博弈。我國長期以來對耗水大的單位，供水無限量且價格低廉，導致大家缺乏節水動力。為了達到水經濟的最優配置，對供水與用水單位之間進行博弈分析。該博弈的三要素是：（1）博弈參與人集合：{政府，用水單位}；（2）政府的策略集是：供水多，供水少；用水單位的策略集是：節約水，不節水；（3）設參與人的收益如圖2所示：
圖2 供水與節水之間博弈圖
由圖2可知：當政府的策略是供水多時，用水單位采取的最優策略是不節水，由于12>10；當給定用水單位不節水時，政府的最優策略是供水少，收益為5；當給定政府供水少時，用水單位的最優策略是節水，收益選擇為8；當給定用水單位節水時，政府的最優策略是供水多因為12>2，因此這個博弈不存在納什均衡。在這種情況下，政府如果采用水權交易能收效甚大，與用水單位交易，用量多的需花大成本購買大的用水權，這就促使用水多的單位節約用水以節約成本。為此生產用水價位要高，而生活用水要低；將用水量分若干檔次水價，按不同檔次由低到高遞增計價；夏天與冬天應按不同水價計費，目的也是促進節約用水；洗用水做到達標排放，這樣可循環用水，也可避免污染水環境，其治理費用要計入水廠成本中，通過上述措施即可達到水資源的最優配置。
2.3 政府與廠商之間博弈分析
（1）政府與廠商之間的不完全信息動態博弈。
政府各次制定環保法規等廠商一般比較清楚，但政府很難了解廠商的執行情況，即信息不對稱。此外，短期內環境改善或污染的損益不易表現并很難計量。因此，廠商與政府就形成了一個不完全信息動態博弈。將有關廠商看作廠商A，而政府為B，就構成了兩個博弈方的動態博弈。圖3表示政府與廠商之間的子博弈，p1、p2、p′1、p′2、q1、q2指博弈方選擇對應策略的概率，對方很難準確把握，（u、v）指A、B博弈方的得益。在此博弈中，如果p1=1，p2=0，那么博弈提前結束，等到人們對環境質量有更高要求時，政府又開始制定新環保法規，博弈又開始，環境質量將得到不斷改善。但政府管制對于廠商來說是一種威脅，如果q1>q2，則它是可信的威脅，那么廠商在上階段很可能選擇不違規，即p1>p2；反之q2>q1，博弈繼續向下進行，環境向著惡性發展。目前，我國的環保法規不夠嚴厲，即使上交罰金，仍有高額暴利，因此政府的法規只是一種不可信“威脅”。
圖3 政府與廠商之間的動態子博弈
（2）政府與廠商之間的靜態博弈。
在這個博弈中，政府的選擇是打擊與不打擊，廠商的選擇為合理與不合理排污。這是一個靜態博弈，其支付矩陣如圖4：其中a，b分別為廠商合理排污的概率、政府打擊廠商違法排污行為的概率，A為廠商合理排污的成本，C為政府打擊違法排污行為的成本，F是廠商不合理排污時被政府發現后的罰款。給定a，政府選擇打擊與不打擊的期望收益分別為（G為政府，Q為廠商）：
圖4 政府與廠商之間的靜態博弈
ПG（1，a）=－C *a+（F-C） *（1－a）；ПG（0，a）=0，解ПG（1，a）= ПG（0，a）=0，得a*= （F－C） /F。即：若廠商合理排污的概率大于（F－C）/F，政府最優選擇是不打擊；否則反之。給定 b，廠商選擇合理與不合理排污的期望收益分別為：ПQ（b，1）=－ A*b+（-A） *（1－b）；ПQ（b，0）=（-F－A）*b，解ПQ（b，1）= ПQ（b，0）=0，得b*=A/（A+F）。即：若政府打擊違法排污行為的概率小于A/ （A + F），廠商最優選擇是不合理排污；否則反之。因此政府應嚴厲打擊違法排污行為，使政府的打擊行為成為對廠商不可置疑的威脅，這樣廠商才會合理排污，而且水質和水量之間也是相互影響的，污水資源化，既可減少環境污染，又能提高水的利用率，增加新的水資源。
3 結論
3.1 水資源問題中的規則設計
博弈論作為經濟學中的游戲，需要制定一個合理且科學的規則。例如：設計一種水資源保護機制，怎樣規則最有效，底價、投標費、保證金等定在多少較合理，以使得拍賣方達到盈利極大化就是拍賣形式的機制設計。作為博弈，首先是廠商的收益增加；其次再進行利益分配，通過自來水公司之間的聯合，可以加強管理，降低成本，提高水價，增加收益，避免無謂競爭，達到既可節約水資源，提高水質量的目的，廠商亦可提高收益。政府應統一制定水價，指導自來水公司之間重組，擴大規模，減少公司數量，提高效益，同時節約水資源。公共水資源問題將可依此博弈達至整體利益最大化，再依分配約定使個體利益得到最充分的實現。
3.2 有關水資源參與主體的收益支付及結果
改變各博弈方的收益，即使投資于水資源保護和先投資于水資源保護的博弈方得到更大收益，從而使博弈達到新的均衡。而在廠商與政府的動態博弈中，盡量減少政府失靈，制定高額罰款標準，嚴厲的法律制裁及執行程序，同時減少水資源管理中的尋租行為，使之成為該博弈中的可信威脅，使博弈提前結束。制定合理的水價或實行水權交易使水資源在各用水單位的配置合理，再加上制定合理的排污收費制度或實行排污許可證交易促使用水單位合理排污，同時調整產業結構和集中治理也是治污的有效途徑，可改變廠商之間以及政府與廠商之間的博弈結果，解決用水緊張以及污染嚴重等問題。
總之，廠商共同排污、代表政府的自來水公司進行城市供水等都是公共水資源問題的一種表現。類似現象的博弈告訴我們，局中人由于“個人理性”的存在，常采取利益最大化的行為。但博弈決非僅考慮個人理性，考慮加強各方聯合和重組就是“共同理性”問題，這樣才能避免陷入“囚徒困境”。要做到水資源開發、利用和保護協調發展，以上措施只是主要的幾個方面。政府、社會和公民必須在水資源保護和利用過程中，更加開闊思路，減少錯誤決策，提高行動效率，這樣才能實現人與水資源利用的和諧發展，使得博弈各方利益都得到最好的保護。
參考文獻
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