基于演化博弈的煤礦區土地復墾監管策略分析

賴小君，胡振琪,2，郭家新，張 雪，王曉彤

(1.中國礦業大學(北京)地球科學與測繪工程學院，北京 100083；2.中國礦業大學環境與測繪學院，江蘇 徐州 221116)

煤炭的大規模開采對環境造成了很大影響，導致大量土地沉陷，其中大部分土地為耕地，在高潛水位地區，土地沉降后還會導致大面積積水，嚴重破壞土地保護和生態環境[1]。截至2018年，有超過667萬hm2因生產建設項目和自然災害造成損毀的土地未得到復墾，其中60%以上是耕地或其他農用地，嚴重威脅糧食安全和生態安全[2]。為了在短時間內恢復被破壞的土地資源，確保煤炭開采可持續進行，務必合理制定土地復墾相關方案，對完善生態系統、高效利用土地資源具有積極意義。根據我國2011年發布的《土地復墾條例》，按照“誰損毀，誰復墾”的原則，理應由煤炭企業負責復墾損毀的土地，但是土地復墾并不能給煤炭經營者帶來任何收益，因此在實踐中，煤炭企業完全履行復墾義務的很少，而損毀的土地面積不斷增加，就目前來看，土地復墾率僅為15%～25%[3]。煤炭企業甚至利用與政府、當地居民的利益牽連關系，逃避復墾義務，造成區域生態環境惡化，嚴重違背了國家生態環境保護、生態文明建設及綠色煤炭建設的相關政策。因此，理清煤炭企業、政府和當地居民之間的利益關系成為落實土地復墾工作的關鍵。

1 國內研究現狀

從生態環境角度研究政府、企業和民眾的兩方或者三方博弈關系是我國學者的研究熱點，針對我國農業生態環境問題的現狀，有學者運用博弈論方法對農業生態環境保護機制過程中政府與農戶[4-5]、企業與農戶[6]、中央政府或地方政府與農戶[7]的行為策略與演化軌跡進行了研究；還有學者在完全信息靜態下構建環境治理中兩兩參與的博弈模型和三方參與博弈模型，分析了參與博弈主體的動態演變過程[8-9]，找到了影響我國低碳轉型環境政策優化的關鍵因素[10]，并結合流域的環境污染特點，對生態文明建設三方共治提出對策建議[11]；部分學者從演化博弈論的視角探討環境治理問題中涉及中央政府與地方政府[12]，或中央政府、地方政府、企業之間的演化過程[13-14]，或者政府、企業、當地居民之間的博弈關系[15-17]；還有學者建立煤炭企業與地方政府系統雙方的演化博弈模型[18-19]，對博弈雙方的演化穩定性進行了研究，并對演化博弈過程進行了數值仿真分析[20-21]。

2 博弈模型的建立與分析

由于煤炭企業、政府和當地居民三方博弈存在信息不對稱，因此采取的行動以及行動導致的結果存在差異，三方關系如圖1所示。政府即監管土地復墾工作的相關部門，與煤礦企業存在利益牽連關系，煤礦企業為當地帶來經濟發展的同時，也給政府部門帶來政績和利益，因此對政府是否監管煤礦企業土地復墾工作存在矛盾心理；煤礦企業的發展也為當地居民帶來就業機會，并且一些村莊居民因采煤造成土地塌陷得到補貼，也存在利益牽連，因此當地居民參與監督煤礦企業復墾土地積極性不高；政府協調組織當地居民參與土地復墾監督工作，居民舉報監督對政府起著補充作用。

圖1 煤炭企業、政府和當地居民三方關系

2.1 模型假設

假設1：煤炭企業(E)、政府(G)和當地居民(R)三方都尋求自身利益最大化。

假設2：煤炭企業進行土地復墾工作完成任務，需要支付費用F，政府鼓勵其復墾工作并給予稅收優惠PE；若土地復墾工作不達標，按條例規定需給予當地居民損失補償費B，被政府監管部門發現，需要支付罰款AG；若此時居民參與監督，按政府要求由煤炭企業給予居民監督獎勵AR，企業仍需繳納土地復墾費F。

假設3：政府若監管土地復墾工作，則需付出成本CG，其付出的成本與煤炭企業牽連的利益有關，利益越大政府監管部門對土地復墾工作的執法難度越大，監管成本越高；政府因主動監管促使煤炭企業土地復墾達標給政府帶來環境績效PG；政府監管發現煤炭企業土地復墾工作不達標，則收取罰款AG；若不監管土地復墾工作，政府的不作為造成形象損失D。

假設4：當地居民若參與監督工作，需付出監督成本CR，若與煤炭企業利益牽連越大，則付出的成本越高；當煤炭企業土地復墾工作不達標時，當地居民可收到一份補償B，發現煤炭企業土地復墾工作不達標，在政府監管下，可獲得監督獎勵AR。

2.2 模型構建

本文構建煤炭企業(E)、政府(G)和當地居民(R)的三方動態博弈模型，其博弈關系如圖2所示。

根據三方博弈關系及基本假設，可得出三方8種期望收益函數，見表1。

圖2 煤炭企業、政府和當地居民三方博弈樹

表1 煤炭企業、政府和當地居民三方期望收益函數

表1中的1～8號分別對應博弈樹的8種可能性，SE1，SG1，SR1分別表示第一種情況下政府、煤炭企業和當地居民的期望收益函數。煤炭企業是否進行土地復墾與生態修復，其策略空間是復墾達標和復墾不達標，根據博弈相關理論分析，如果政府實施監管或者當地居民參與監督，對于煤炭企業來說，其占優策略為土地復墾達標；如果政府和居民都不實施監管，則煤炭企業占優策略為土地復墾不達標。對于政府而言，其策略空間為參與監管和不參與監管，如果煤炭企業土地復墾達標，則其占優策略為不實施監管；反之，則其占優策略為實施監管。當地居民的策略空間為參與監督和不參與監督，如果煤炭企業土地復墾達標，當地居民占優策略為不參與監管；如果煤炭企業土地復墾達標，政府給予當地居民監督獎勵，其占優策略為參與監督。

2.3 模型求解

在既定假設條件下，得出三方的期望收益函數，進而采用混合策略納什均衡對該博弈模型進行分析。假設煤炭企業以x的概率實施土地復墾工作且達標，不實施的概率是1-x；政府以y的概率實施監管，不監管的概率為1-y；當地居民參與監督舉報的概率為z，不監督舉報的概率為1-z。TG，TE，TR分別表示政府、煤炭企業和當地居民各個情況的總期望收益函數。

1) 煤炭企業(E)的期望均衡方程見式(1)。

TE=xyzSE1+xy(1-z)SE2+x(1-y)zSE3+

x(1-y)(1-z)SE4+(1-x)yzSE5+

(1-x)y(1-z)SE6+(1-x)(1-y)zSE7+

(1-x)(1-y)(1-z)SE8

(1)

根據式(1)可得煤炭企業(E)的期望均衡方程，見式(2)。

x(1-x)[-F+B+y(PE+F+AG)+yzAR]

(2)

2) 政府(G)的期望均衡方程見式(3)。

TG=xyzSG1+xy(1-z)SG2+x(1-y)zSG3+

x(1-y)(1-z)SG4+(1-x)yzSG5+

(1-x)y(1-z)SG6+(1-x)(1-y)zSG7+

(1-x)(1-y)(1-z)SG8

(3)

根據式(3)可得政府(G)的期望均衡方程見式(4)。

y(1-y)[-CG+AG+D-x(AG+D-PG)]

(4)

3) 當地居民(R)的期望均衡方程見式(5)。

TR=xyzSR1+xy(1-z)SR2+x(1-y)zSR3+

x(1-y)(1-z)SR4+(1-x)yzSR5+

(1-x)y(1-z)SR6+(1-x)(1-y)zSR7+

(1-x)(1-y)(1-z)SR8

(5)

根據式(5)可得當地居民(R)的期望均衡方程，見式(6)。

(6)

2.4 演化博弈均衡解分析

2.4.1 演化博弈穩定性分析

博弈穩定性計算見式(7)，根據式(7)可得到三方演化穩定策略如下所述。

(7)

2.4.2 均衡影響因素分析

由式(8)分析計算可得式(9)。

(8)

(9)

3 數值仿真分析

政府部門、煤炭企業與當地居民之間的策略演化行為可能還受到其余主體策略初始選擇的影響，采用數值實驗對三個主體策略選擇的初始比例對演化結果的影響進行分析。根據復墾方案情況設參數值F=15，PE=4，B=6，AG=8，AR=1，CG=3，PG=2.5，D=3，CR=2，x0、y0、z0分別為政府參與監管、企業進行復墾工作以及當地居民參與監督的初始概率。

3.1 三方博弈數值仿真演化分析

數值模擬三方演化結果示意圖如圖3所示，實線指煤炭企業，虛線指政府監管部門，實心圓點指當地居民。政府參與監管、企業進行復墾工作、當地居民參與監督的初始概率分別為x0=0.8,y0=0.8,z0=0.2。由圖3(a)可知，政府監管的初始概率為0.8，此時煤炭企業不得不進行復墾任務，此過程會持續一段時間；但隨著時間的推移，生態修復比例的提高，政府考慮成本因素，會放松監管力度甚至不監管；而當地居民在考慮自身成本的情況下，并不會參與監督。由圖3(b)可知，隨著時間的推移，由于政府的不監管和當地居民不監督，煤炭企業可能會降低生態修復比例甚至不進行復墾。那么政府在政績考察時，發現該情況又會通知監管部門加大監管力度，此時煤炭企業又開始復墾使其達標，但是隨著時間的推移，政府考慮成本因素，又會放松監管力度，直至不監管，如此循環存在周期性。

3.2 煤炭企業復墾概率對三方博弈演化行為的影響

圖4為煤炭企業復墾初始概率對演化結果的影響示意圖。由圖4可知，當政府參與監管、當地居民參與監督的初始概率保持不變，y0=0.8，z0=0.2,而企業愿意復墾的初始概率x0=0.2。對比圖4(a)與圖4(b)可知，此時政府的穩定策略截然相反，受煤炭企業復墾初始概率影響，當地居民的監督意愿并沒有發生變化。當x0=0.8時，政府和當地居民都傾向于不監督；當x0=0.2,即煤炭企業復墾意愿很低，政府監管部門會督促企業實施復墾工作，政府監管的概率也會增大，那么煤炭企業迫于政府壓力，復墾的意愿就會增加；當政府參與監管時，當地居民并不會參與監督。

圖3 數值模擬三方演化行為結果

圖4 煤炭企業復墾初始概率對演化結果的影響

3.3 政府監管概率對三方博弈演化行為的影響

圖5為政府監管初始概率對演化結果的影響示意圖。 由圖5可知，當企業復墾意愿的初始概率、當地居民參與監督的初始概率保持不變，x0=0.8，z0=0.2,而政府參與監管的初始概率y0=0.2。對比圖5(a)與圖5(b)可知，此時煤炭企業的穩定策略截然相反，受政府監管初始概率影響，當地居民的監督意愿并沒有發生變化。當y0=0.8時，煤炭企業穩定策略是選擇復墾且達標，當地居民傾向于不監督；而當y0=0.2，政府不參與監管，那么煤炭企業考慮自身利益及復墾成本，復墾的意愿就會逐漸下降。

由上述分析可得，不管政府和礦業企業初始概率如何變化，當地居民都沒有發揮其作用，說明當地居民受影響因素較為復雜，單單改變一個因素無法影響當地居民的演化行為。在現實情況中，最直接的關聯是與煤炭企業的利益，煤炭企業占用、損壞當地居民的土地，當地居民會得到相應的補償，一年所獲得的補償高于農民自己生產取得的效益，煤炭企業還能給予就業的機會，因此當地居民參與監督的意愿很低。當政府參與監管時，當地居民并不會參與監督，這從側面證明了政府監管的重要性，可將居民作為政府監管的補充，應鼓勵當地居民參與監督土地復墾并給予適當的監督補貼，開設特殊的監督舉報渠道，才能提高煤炭企業復墾的積極性。

圖5 政府監管初始概率對演化結果的影響

4 趙固一礦演化博弈分析

焦作煤業集團趙固(新鄉)能源有限責任公司趙固一礦位于河南省輝縣市，礦區面積81.58 km2，設計生產能力240萬t/a，為地下開采，采用傾斜分層走向長壁下行垮落采煤法，綜合機械化采煤工藝。

1) 生態修復與環境治理情況。礦山地質環境保護與治理恢復主要指對礦山生產安全構成威脅的主要地質環境問題，如采空塌陷及伴生地裂縫進行治理恢復，地質環境監測，主副井封閉，對礦區環境進行綠化等。因此煤炭礦區地質環境治理成本主要包括工程施工費(塌陷土地治理費用、水資源治理費用和植被修復治理費用、配套工程建設費用)、監測與管護費及其他費用。趙固一礦第一階段(2018—2022年)復墾總面積為936.72 hm2，其中復墾為耕地717.69 hm2，其他土地為219.03 hm2，第一階段復墾靜態投資費用見表2。

表2 趙固一礦第一階段復墾工程靜態投資費用

2) 礦區生態修復保證金執行情況。據批復的礦山地質環境保護與土地復墾方案及階段土地復墾計劃中確定的費用預存計劃，分期將土地復墾費用存入土地復墾費用專用賬戶，首次預存額占土地復墾費用總金額20%以上，剩余費用在預存計劃開始后的10個工作日內存入。截至2017年底，趙固一礦已預存礦山地質環境治理保證金1.58億元。

3) 稅收優惠。地方政府主要采取減免稅等稅收優惠，引導和鼓勵企業購買污染治理設備，實施技術改造和節能減排，進而提高環境治理水平。根據資源稅收規定，對充填開采置換出來的煤炭減征50%的資源稅。 按照規定，焦煤的稅額為8～20元/t，對其他煤炭的稅額為0.3～5元/t[19]。趙固一礦年產量為240萬t，實際征收稅率為4元/t，則每年減免的稅額480萬元。

4) 地方政府監管成本與罰款。若政府積極參與監管，根據理論方案，政府對趙固一礦的監管成本主要包括土地利用狀況監測與監察費用、復墾效果監測費用、宣傳費用與環境監管運行保障費用，第一階段的監管成本見表3。

表3 政府監管費用統計

若政府監管發現企業復墾效果不合格，則從土地復墾費用保證金扣除一部分，根據河南省發布的《關于明確全省土地復墾收費標準及資金管理有關問題的通知》，中央和省屬企業因地下采煤、采礦等造成土地塌陷或因生產建設中挖損、壓占造成土地破壞，影響種植的耕地按8～10元/m2收取罰款，其他土地減半收取，本文取平均值按6.75元/m2收取。煤炭企業應繳納罰款的計算公式為：罰款=第一階段應復墾面積×未修復比例×罰款標準，因此，若趙固一礦礦區沒有復墾，最大罰款數額為6 322.86萬元。

5) 農用地補償。煤炭企業若土地復墾工作不達標，按條例規定需給予當地居民損失補償費，按一次性補償1.20萬元/畝(1)1畝=666.67 m2。計算。 計算公式為：補償費用=第一階段應復墾耕地面積×未修復比例×補償標準。若趙固一礦礦區沒有復墾，農民得到的補償最大值為12 918.42萬元。

在趙固一礦的礦山土地與復墾修復工程中，對政府環境績效與形象損失的影響程度未能確定，且此方案實施未發動當地居民參與監督，也未制定實施相關監督獎勵政策，故CR=0，AR=0。

4.1 政府監管成本、環境績效與形象損失演化分析

根據以上數據分析，礦區在不復墾的情況下，取F=15 185.4，PE=480，B=12 918.42，AG=6 322.86，AR=0，CG=448.07，CR=0，探討當政府監管成本CG一定時，環境績效PG與形象損失D對三方演化行為的影響。此處x0=0.5,y0=0.5,z0=0.5表示為政府是否參與監管、企業是否進行復墾工作、當地居民是否參與監督的初始概率相等。

圖6為政府環境績效與形象損失對演化行為影響示意圖。由圖6可知，在監管成本一定的條件下，當政府環境績效與形象損失為0時，若礦山企業不復墾，其繳納的罰款占復墾成本的41.65%，遠遠高于政府監管成本，此時趙固一礦會積極進行土地復墾與生態修復，那么政府傾向于不監管；當政府環境績效與形象損失等于監管成本時，政府參與監管，但是力度并不大，由此看出當考慮環境績效和形象損失時，只要政府監管成本低于環境績效或形象損失成本，政府就會參與監管；當政府環境績效與形象損失高于監管成本時，迫于上級政府壓力和群眾壓力，政府會參與監管，且監管力度較大。而煤炭企業若不復墾，則將付出比土地復墾金額更高的費用用于補償當地居民和繳納罰款，因此，在初始階段煤炭企業會進行土地復墾與生態修復任務。據此對于趙固一礦土地復墾與生態修復的實施，應將政府環境績效與形象損失考慮其中，來促使政府參與監管，焦作市政府應采用遙感技術、合成孔徑雷達測量(SAR)技術等監測礦區生態環境和土地復墾情況，減少人力成本，同時還提高了監管效率。

圖6 政府環境績效與形象損失對演化行為的影響

4.2 復墾比例演化分析

根據博弈模型的演化穩定策略分析，從趙固一礦需繳納的復墾金額及其未進行生態修復需繳納的罰款和給予當地居民的補償來看，帶入式(8)可得當煤炭企業第一階段生態修復比例為21.08%時，若當地政府沒有監管，趙固一礦將不會繼續按照復墾方案實施，這符合實踐中，礦山履行復墾義務的情況不容樂觀，完全履行復墾義務的很少，破壞(損毀)土地面積不斷增加，土地復墾率僅為15%～25%等情況[3]，表明了政府監管的重要性，那么政府應在此時參與監管，促使企業完成復墾任務。因此在既定的監管水平下，為促進系統向良好狀態演化，可以適當增加保證金的繳納金額或罰款金額，提高礦山企業復墾的意愿和持續時間。

通過分析趙固一礦已有數據，根據式(8)和式(9)，從三方的期望函數可得，當趙固一礦第一階段復墾比例達到92.91%時，當地政府不會再監管企業。根據《土地復墾條例》，煤炭企業應當對損毀的土地進行復墾，達到可利用的狀態，應根據土地復墾方案完全治理。因此政府應該起到推進土地復墾的效能，同時也體現了居民監督在政府監管缺失的條件下，在煤炭企業生態修復中的作用，如果能使監管費用中有更高的比例向居民傾斜，則能帶來監管成本的下降和監督效果的提升，進一步提高第一階段企業的復墾比例和政府不監管企業時的臨界復墾比例。

當地政府未發動當地居民的監督作用，應當鼓勵當地居民參與監督并給予適當的監督補貼，使其成為政府監管任務的補充，那么政府監管成本會適當降低。截至目前，趙固一礦已建立生態治理示范區，一期生態治理工程已開發375畝，二期儲備550畝。 這是土地復墾與生態修復的良好示范，但也需要礦山企業、政府和當地居民共同建設生態文明。

5 結論與建議

1) 從演化均衡影響因素分析，煤炭企業復墾的概率與政府的監督成本、收取的罰款、環境績效和形象損失有關；政府監管的概率受政府的監督成本和收取的罰款、環境績效和形象損失、居民所得的監督獎勵和監督成本影響；當地居民參與監督的概率與煤炭企業投入復墾工作資金、政府監管成本、收取的罰款、環境績效和形象損失、居民所得的監督獎勵及監督成本有關。

2) 從仿真數值模擬分析，政府監管的初始概率與煤炭企業復墾意愿初始概率相互影響彼此的演化穩定性。保證金制度實施初期，煤炭企業復墾意愿低或者生態修復比例較低，地方政府會加大監管力度對其進行監督引導，但隨著生態修復比例的提高，既使地方政府監管不力，企業只要完全治理，地方政府同樣能獲得政績提升，因此地方政府容易放松監管，反過來又刺激企業降低生態修復比例，周期循環。 而當地居民受影響因素較多，其演化行為不易改變。

3) 根據趙固一礦的案例分析，當礦山企業第一階段生態修復比例為21.08%時，若當地政府沒有參與監管，則趙固一礦將不會繼續進行土地復墾，那么政府應當在此時參與監管，促使企業完成復墾任務。當地政府考慮績效和形象損失，從初始就參與監管，根據演化策略分析，當趙固一礦第一階段復墾比例達到92.91%時，當地政府不會監管企業。因此政府環境績效與形象損失應納入評價政府工作中，來促使政府參與監管，也可適當增加保證金的繳納金額或罰款金額，提高礦山企業復墾的意愿和持續時間。當地政府應當鼓勵當地居民參與監督并給予適當的監督補貼，使其成為政府監管任務的補充，那么政府監管成本可適當降低。

4) 煤炭企業進行土地復墾是國家要求履行的義務，而政府的監管是解決生態環境問題的關鍵。基于我國土地公有制性質，采用“政府牽頭、企業履責、農民配合、科技支撐”的復墾原則來推動復墾工作。一定要由政府牽頭和協調，作為政績考核的重要內容；企業不僅要有履行復墾義務的意識，而且要在資金、人力等方面履行復墾責任[3]；居民的監督對企業和政府的決策起到一定的作用，政府應開設特殊的監督舉報渠道并給予適當的監督補貼，鼓勵當地居民參與監督。當前，人民群眾對美好生態環境的需求越來越迫切，在全面推進能源生產和消費革命的高質量經濟發展新時代，煤炭工業必須走綠色發展的道路，全面推進綠色生態開采[21]。