李繼清，薛智明，汪定盼

（1.華北電力大學(xué)水利與水電工程學(xué)院，北京 102206；2.華北電力大學(xué)蘇州研究院，江蘇蘇州 215123；3.慶陽(yáng)市水務(wù)局，甘肅慶陽(yáng) 745000）

0 引言

跨流域調(diào)水工程的實(shí)施使得受水區(qū)獲得了充足的清潔水資源，有效緩解了缺水壓力、促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，然而水源區(qū)為保證調(diào)水水質(zhì)，卻背負(fù)著巨大的外部成本。一方面，水源區(qū)投入了大量的生態(tài)環(huán)境保護(hù)資金，嚴(yán)重增加了當(dāng)?shù)氐呢?cái)政壓力；另一方面，由于限制部分工業(yè)企業(yè)的發(fā)展，損失了大量的機(jī)會(huì)成本，水源區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也受到了巨大的沖擊。因此，為解決跨流域調(diào)水工程生態(tài)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的問(wèn)題，均衡水源區(qū)和受水區(qū)的利益關(guān)系，實(shí)現(xiàn)調(diào)水工程生態(tài)環(huán)保效率、效益最大化，建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制尤為重要。

博弈理論作為解決決策主體利益均衡的模型方法，可以模擬不同利益關(guān)聯(lián)主體間的利益沖突，更好地結(jié)合沖突特點(diǎn)尋求解決方案［1］，近年來(lái)，被國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者引用到流域生態(tài)補(bǔ)償研究中。馬駿［2］等基于微分博弈理論建立生態(tài)補(bǔ)償模型，對(duì)流域上下游和中央政府選擇污染治理成本分擔(dān)的博弈策略進(jìn)行了探討；Yi［3］等運(yùn)用Stackelberg 博弈模型對(duì)跨界流域污染控制和生態(tài)補(bǔ)償進(jìn)行了研究；劉孟凱［4］等以水權(quán)為基礎(chǔ)，在市場(chǎng)機(jī)制作用下，基于演化博弈理論，分析調(diào)水工程水源區(qū)和受水區(qū)利益主體之間的策略空間。周春芳［5］等引入上級(jí)政府的約束機(jī)制，基于演化博弈理論對(duì)貴州赤水河流域上下游博弈方的策略選擇進(jìn)行了研究分析。馬駿［6］等通過(guò)演化博弈模型對(duì)長(zhǎng)江流域上下游生態(tài)功能區(qū)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制進(jìn)行了分析探討。高鑫［7］等結(jié)合演化博弈論與隨機(jī)過(guò)程分析了南水北調(diào)工程建立生態(tài)補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)策略、約束條件及因素影響。以往多數(shù)學(xué)者主要基于演化博弈理論對(duì)流域生態(tài)補(bǔ)償中各利益主體間的博弈策略進(jìn)行分析探討，將引入約束激勵(lì)機(jī)制的演化博弈應(yīng)用到跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償研究的實(shí)例尚未查到。

目前，針對(duì)跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償，我國(guó)主要采用政府補(bǔ)償?shù)姆绞?，多元化的市?chǎng)化補(bǔ)償模式仍處于探索階段［8］，僅依靠政府的縱向補(bǔ)償而不積極發(fā)展工程受水區(qū)和水源區(qū)的橫向補(bǔ)償將難以保證調(diào)水工程水資源生態(tài)環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)性。同時(shí)，由于工程水源區(qū)和受水區(qū)之間存在著環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的沖突，跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償存在著典型的博弈特征［9］，因此，考慮上級(jí)政府、水源區(qū)和受水區(qū)地方政府各利益主體的決策選擇從而構(gòu)建跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制迫在眉睫。本文以跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償為研究對(duì)象，構(gòu)建生態(tài)補(bǔ)償演化博弈模型，分析水源區(qū)和受水區(qū)地方政府的穩(wěn)定均衡策略，并以南水北調(diào)東線工程為實(shí)證，將引入上級(jí)政府約束激勵(lì)機(jī)制的生態(tài)補(bǔ)償演化博弈模型與排污權(quán)交易法相結(jié)合，測(cè)算水源區(qū)生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合水源區(qū)生態(tài)環(huán)保投入得到最優(yōu)穩(wěn)定均衡狀態(tài)時(shí)上級(jí)政府的約束激勵(lì)資金范圍，為南水北調(diào)東線工程生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的構(gòu)建提供重要參考。研究框架如圖1所示。

圖1 南水北調(diào)東線工程生態(tài)補(bǔ)償演化博弈研究框架Fig.1 Research framework of ecological compensation evolution game of the Eastern route of South-to-North water transfer Project

1 跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償演化博弈模型

跨流域調(diào)水工程建立生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制是水源區(qū)和受水區(qū)兩方博弈的結(jié)果。與傳統(tǒng)博弈不同，演化博弈是有限理性主體間的博弈，通過(guò)不斷調(diào)整策略，演化得到最優(yōu)穩(wěn)定均衡策略［10］。在本研究中，跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的構(gòu)建不可能一次完成，需要通過(guò)不斷博弈、演化找到最優(yōu)策略。因此，本文采用演化博弈對(duì)跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制進(jìn)行研究。

1.1 生態(tài)補(bǔ)償演化博弈模型

1.1.1 模型假設(shè)

跨流域調(diào)水工程水源區(qū)基于流域生態(tài)環(huán)保的視角，可以選擇投入資金保護(hù)水環(huán)境；基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度，也可以選擇不保護(hù)，充分利用水資源發(fā)展工業(yè)，但是一定程度上工業(yè)的發(fā)展會(huì)污染水資源及生態(tài)環(huán)境，造成調(diào)水水質(zhì)得不到保障，受水區(qū)用水成本增加。若水源區(qū)選擇保護(hù)，受水區(qū)考慮到其為水資源生態(tài)環(huán)境做出的犧牲與貢獻(xiàn)，可以給予一定的補(bǔ)償給水源區(qū)；同時(shí)，受水區(qū)也可以選擇不補(bǔ)償，無(wú)償享用清潔的調(diào)水資源。當(dāng)水源區(qū)選擇不保護(hù)策略時(shí)，受水區(qū)同樣可以選擇補(bǔ)償或不補(bǔ)償。

模型參數(shù)定義如下：L為水源區(qū)選擇保護(hù)策略時(shí)所獲得的長(zhǎng)期生態(tài)效益，億元；C為水源區(qū)的生態(tài)環(huán)保投入，億元；P為受水區(qū)向水源區(qū)支付的生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用，億元；S為水源區(qū)選擇不保護(hù)策略時(shí)所獲得的短期收益，億元；M1為水源區(qū)選擇不保護(hù)策略時(shí)受水區(qū)所獲得的收益，億元；M2為水源區(qū)選擇保護(hù)策略時(shí)受水區(qū)所獲得的收益，億元，M2＞M1。假設(shè)水源區(qū)選擇保護(hù)策略和受水區(qū)選擇補(bǔ)償策略的概率分別為x和y（x、y∈［0，1］），則水源區(qū)選擇不保護(hù)策略和受水區(qū)選擇不補(bǔ)償策略的概率分別為1-x和1-y。博弈收益矩陣見(jiàn)表1。

表1 水源區(qū)和受水區(qū)的博弈收益矩陣Tab.1 Game gain matrix of water source and water receiving area

1.1.2 模型建立

根據(jù)水源區(qū)和受水區(qū)的博弈矩陣，可以得到水源區(qū)選擇保護(hù)和不保護(hù)策略時(shí)的期望收益W11、W12和平均期望收益W1分別為：

受水區(qū)選擇補(bǔ)償和不補(bǔ)償策略時(shí)的期望收益W21、W22和平均期望收益W2分別為：

根據(jù)式（1）～（3）可得水源區(qū)選擇保護(hù)策略時(shí)的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為：

根據(jù)式（4）～（6）可得受水區(qū)選擇補(bǔ)償策略時(shí)的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為：

1.1.3 演化穩(wěn)定分析

式（7）和（8）構(gòu)成了生態(tài)補(bǔ)償演化博弈的動(dòng)態(tài)復(fù)制系統(tǒng)，基于Friedman［11］思想，由雅克比矩陣的局部均衡點(diǎn)穩(wěn)定分析法可以判斷均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性，該博弈系統(tǒng)的雅克比矩陣為：

矩陣的行列式det.J和跡tr.J為：

根據(jù)Friedman［11］的思想，若策略（x，y）為穩(wěn)定均衡策略，則必須滿足行列式det.J＞0，跡tr.J＜0。結(jié)合跨流域調(diào)水工程實(shí)際，社會(huì)期望效益達(dá)到最優(yōu)的策略是“水源區(qū)保護(hù)，受水區(qū)補(bǔ)償”，將其作為穩(wěn)定均衡策略，把（1，1）代入，得到對(duì)應(yīng)的約束條件為：

由于P＞0，可知S+C-L＞0，式（12）顯然不成立，表明在跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償中，僅依靠水源區(qū)和受水區(qū)的自身演化是無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)穩(wěn)定均衡策略的，間接表明實(shí)現(xiàn)最優(yōu)穩(wěn)定均衡策略，需要上級(jí)政府的干預(yù)。

1.2 引入約束激勵(lì)機(jī)制的生態(tài)補(bǔ)償演化博弈模型

1.2.1 模型假設(shè)

為使跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)最優(yōu)穩(wěn)定均衡策略，必須引入相應(yīng)的機(jī)制對(duì)水源區(qū)和受水區(qū)進(jìn)行約束。本文在周春芳［5］等研究的基礎(chǔ)上引入上級(jí)政府的約束激勵(lì)機(jī)制。若水源區(qū)選擇保護(hù)策略、受水區(qū)選擇補(bǔ)償策略，上級(jí)政府應(yīng)對(duì)兩者給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)；若水源區(qū)選擇保護(hù)策略而受水區(qū)選擇不補(bǔ)償策略，上級(jí)政府應(yīng)對(duì)水源區(qū)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)受水區(qū)進(jìn)行處罰；若水源區(qū)選擇不保護(hù)策略而受水區(qū)選擇補(bǔ)償策略時(shí)，上級(jí)政府應(yīng)對(duì)水源區(qū)進(jìn)行處罰，對(duì)受水區(qū)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)；若水源區(qū)選擇不保護(hù)策略，受水區(qū)選擇不補(bǔ)償策略，上級(jí)政府應(yīng)對(duì)兩者進(jìn)行處罰。

模型參數(shù)定義如下：上級(jí)政府給予的獎(jiǎng)勵(lì)為D，億元；給予單方不履行義務(wù)博弈方的處罰為F，億元；給予雙方同時(shí)不履行義務(wù)的處罰為H，億元。博弈收益矩陣見(jiàn)表2。

1.2.2 模型建立

根據(jù)表2 中的博弈收益矩陣，可得到引入約束激勵(lì)機(jī)制后水源區(qū)和受水區(qū)分別選擇保護(hù)和補(bǔ)償策略時(shí)的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為：

表2 引入約束激勵(lì)機(jī)制的博弈收益矩陣Tab.2 A game gain matrix that introduces a constrained incentive mechanism

1.2.3 演化穩(wěn)定分析

根據(jù)式（13）和（14）可知在約束激勵(lì)機(jī)制下生態(tài)補(bǔ)償演化博弈模型有5 個(gè)局部均衡點(diǎn)，分別是（0，0）、（1，0）、（0，1）、（1，1）、（x*，y*），各均衡點(diǎn)的行列式和跡見(jiàn)表3。

表3 各均衡點(diǎn)的行列式和跡Tab.3 Determinants and traces of each equilibrium point

為實(shí)現(xiàn)社會(huì)期望效益最優(yōu)，則要求均衡點(diǎn)（1，1）是演化博弈的穩(wěn)定均衡點(diǎn)。根據(jù)Friedman［11］的思想可知需滿足條件det.J（1，1）＞0，tr.J（1，1）＜0，即：

若要確定此均衡點(diǎn)是演化博弈唯一的穩(wěn)定均衡點(diǎn)，需要在滿足式（16）的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析各均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性，共分為4種情況，見(jiàn)表4。

當(dāng)L-C+D-S+H=0，或D-P+H=0 時(shí)，4 種情況均不會(huì)出現(xiàn)新的ESS點(diǎn)（穩(wěn)定均衡點(diǎn)），（1，1）仍是唯一的演化穩(wěn)定均衡點(diǎn)。由表4可知，前3種情況均滿足（1，1）是唯一的穩(wěn)定均衡點(diǎn)，在第4種情況下（0，0）和（1，1）同為該演化博弈的穩(wěn)定均衡點(diǎn)。

表4 不同條件下均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性分析Tab.4 Stability analysis of equilibrium points under different conditions

因此，要滿足（1，1）是唯一的穩(wěn)定均衡點(diǎn)，就需要滿足條件：

從演化博弈模型結(jié)果可知各種參數(shù)主要與水源區(qū)的群體效益（L、S）、生態(tài)環(huán)保投入（C）和受水區(qū)的生態(tài)補(bǔ)償力度（P）有關(guān)。因此，明確水源區(qū)的生態(tài)環(huán)保投入和受水區(qū)需支付的生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用是確定演化博弈穩(wěn)定性條件的基礎(chǔ)。

2 南水北調(diào)東線工程生態(tài)補(bǔ)償演化博弈實(shí)證分析

2.1 南水北調(diào)東線工程概況

南水北調(diào)東線工程從長(zhǎng)江下游江蘇省揚(yáng)州市江都泵站引水，通過(guò)13級(jí)泵站提水北送，向黃淮海平原東部、膠東地區(qū)和京津冀地區(qū)提供生產(chǎn)生活用水，工程概況如圖2 所示。工程干線全長(zhǎng)1 467 km，設(shè)計(jì)年抽江水量87.7 億m3，一期工程主要供水范圍涉及江蘇、安徽、山東3 省的71 個(gè)縣（市、區(qū)），工程運(yùn)行安全平穩(wěn)，調(diào)水水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于解決調(diào)水沿線和膠東地區(qū)地表水過(guò)度開(kāi)發(fā)、地下水嚴(yán)重超采等問(wèn)題起到了十分重要的作用。然而為保證調(diào)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，工程水源區(qū)嚴(yán)格實(shí)行治污管理，修建截污導(dǎo)流工程，關(guān)閉高污染、高排放的工廠、企業(yè)，嚴(yán)重限制了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為方便研究，本文將南水北調(diào)東線工程生態(tài)利益主體考慮為以揚(yáng)州市、淮安市、宿遷市和徐州市4 個(gè)城市為代表的水源區(qū)和以江蘇省、安徽省和山東省為代表的受水區(qū)，二者都從利益最大化的角度來(lái)做出生態(tài)環(huán)保與補(bǔ)償?shù)臎Q策。

圖2 南水北調(diào)東線工程概況圖Fig.2 Overview of the eastern route of the South-to-North Water Transfer Project

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

水源區(qū)各城市的生態(tài)環(huán)保投入數(shù)據(jù)、江蘇省年度省外調(diào)水量數(shù)據(jù)來(lái)源于《江蘇年鑒》（2015-2020 年）和《中國(guó)南水北調(diào)工程建設(shè)年鑒》（2015-2020 年），水源區(qū)各城市的污染排放量、人口、工業(yè)增加值、GDP 等數(shù)據(jù)分別來(lái)源于《揚(yáng)州市統(tǒng)計(jì)年鑒》（2012-2020年）、《淮安市統(tǒng)計(jì)年鑒》（2012-2020年）、《宿遷市統(tǒng)計(jì)年鑒》（2012-2020年）、《徐州市統(tǒng)計(jì)年鑒》（2012-2020年）。

2.3 南水北調(diào)東線工程水源區(qū)生態(tài)環(huán)保投入

揚(yáng)州市、淮安市、宿遷市和徐州市作為南水北調(diào)東線工程水源區(qū)的4 個(gè)主要城市，為涵養(yǎng)水源，保證調(diào)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，推進(jìn)流域水環(huán)境整治，分批修建截污導(dǎo)流工程，開(kāi)展河湖治理工程建設(shè)，投入了大量的生態(tài)環(huán)保資金，見(jiàn)表5。

表5 2014-2019年水源區(qū)生態(tài)環(huán)保年度投資億元Tab.5 Annual investment in ecological environmental protection in water source areas from 2014 to 2019

2.4 南水北調(diào)東線工程水源區(qū)生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)

生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)算是跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的核心，我國(guó)學(xué)者多采用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值法［12，13］、支付意愿法［14，15］、水足跡法［16］、排污權(quán)交易法［17，18］等測(cè)算生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。從水源區(qū)為保護(hù)生態(tài)環(huán)境而限制高污染、高排放的工業(yè)企業(yè)發(fā)展的角度出發(fā)，本文應(yīng)用排污權(quán)交易法，選取常用的工業(yè)污染物：人均工業(yè)廢水排放量、人均工業(yè)二氧化硫排放量和人均工業(yè)煙塵排放量作為指標(biāo)［19］，利用加權(quán)移動(dòng)平均法測(cè)算水源區(qū)各城市的排污權(quán)，判定各城市污染排放超量或節(jié)余情況，確定補(bǔ)償主客體，最后結(jié)合生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)和排污權(quán)價(jià)格確定生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償。

2.4.1 排污權(quán)測(cè)算

考慮水源區(qū)各城市的污染排放量受社會(huì)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)發(fā)展等多種因素的影響波動(dòng)較大，本文選用加權(quán)移動(dòng)平均法預(yù)測(cè)各城市的理論排污權(quán)。根據(jù)水源區(qū)同一移動(dòng)段內(nèi)不同時(shí)間的人均污染排放量對(duì)理論人均污染排放量的影響程度，分別給予不同的權(quán)數(shù)，然后再進(jìn)行平均移動(dòng)得到預(yù)測(cè)值，測(cè)算公式為：

表6 2014-2019年水源區(qū)各城市排污權(quán)Tab.6 Emission rights for cities in the water source area from 2014 to 2019

由表6可知，水源區(qū)4個(gè)城市2014-2019年的人均工業(yè)二氧化硫和工業(yè)煙塵排放量均明顯減少，除宿遷市近幾年人均工業(yè)廢水排放量有增加趨勢(shì)，需要當(dāng)?shù)卣訌?qiáng)監(jiān)管外，其余3個(gè)城市的人均工業(yè)廢水排放量均明顯減少，表明各城市污染排放管理嚴(yán)格，為水源區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)做出了巨大的貢獻(xiàn)；根據(jù)加權(quán)移動(dòng)平均法預(yù)測(cè)各城市2014-2019 年的理論人均污染排放量，與實(shí)際人均污染排放量相比，變化基本一致；除部分城市個(gè)別年份多使用排污權(quán)，需要支付生態(tài)補(bǔ)償資金外，整體上4個(gè)城市的實(shí)際排污權(quán)小于理論排污權(quán)，存在排污權(quán)損失，有必要進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償。因此，需要對(duì)水源區(qū)4 個(gè)城市具體的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化分析。

2.4.2 生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)

考慮水源區(qū)各城市環(huán)境污染程度各不相同，社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展不均衡等因素，為了體現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)償?shù)墓胶侠硇?，引入生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)。人均區(qū)域工業(yè)增加值在一定程度上代表區(qū)域工業(yè)發(fā)展水平，單位工業(yè)污染排放量對(duì)應(yīng)的區(qū)域工業(yè)增加值反映區(qū)域工業(yè)發(fā)展程度與排污情況的合理性。因此，本文選取人均工業(yè)增加值、單位工業(yè)污染排放量對(duì)應(yīng)的區(qū)域工業(yè)增加值作為指標(biāo)因子，測(cè)算生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)：

式中：表示i城市第t年的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)；表示i城市第t年的人均工業(yè)增加值，萬(wàn)元/人表示第t年水源區(qū)的平均人均工業(yè)增加值，萬(wàn)元/人表示i城市第t年單位工業(yè)污染排放量對(duì)應(yīng)的工業(yè)增加值，萬(wàn)元/t表示第t年水源區(qū)的單位工業(yè)污染排放量對(duì)應(yīng)的工業(yè)增加值，萬(wàn)元/t。

根據(jù)式（21）計(jì)算水源區(qū)各城市不同工業(yè)污染物對(duì)應(yīng)的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，如圖3所示。

圖3 2014-2019年水源區(qū)各城市生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)Fig.3 Standard coefficient of ecological compensation for cities in the water source area from 2014 to 2019

由圖3 可知，揚(yáng)州市的3 種工業(yè)污染物對(duì)應(yīng)的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)均高于4 個(gè)城市的平均水平，表明揚(yáng)州市的工業(yè)發(fā)展及其與排污情況的合理性均優(yōu)于其他3 個(gè)城市，應(yīng)適當(dāng)增大生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)；淮安市、宿遷市、徐州市的工業(yè)污染物對(duì)應(yīng)的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)個(gè)別達(dá)到4 個(gè)城市的平均水平，整體上低于平均水平，表明這3 個(gè)城市的工業(yè)發(fā)展及其與排污情況的合理性相對(duì)較差，應(yīng)適當(dāng)增大或減小生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.3 排污權(quán)價(jià)格

按照《江蘇實(shí)行差別化污水處理收費(fèi)》標(biāo)準(zhǔn)確定工業(yè)廢水排污權(quán)價(jià)格，查閱《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)稅法》和《江蘇排污費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整方案》中工業(yè)二氧化硫和工業(yè)煙塵的污染當(dāng)量值和污染當(dāng)量征收標(biāo)準(zhǔn)確定其排污權(quán)價(jià)格，見(jiàn)表7。

表7 2014-2019年水源區(qū)排污權(quán)價(jià)格元/tTab.7 Prices of emission rights in water source areas from 2014 to 2019

2.4.4 生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算

本文基于排污權(quán)交易法結(jié)合生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)和排污權(quán)價(jià)格對(duì)跨流域調(diào)水工程水源區(qū)生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)算，測(cè)算公式為：

根據(jù)水源區(qū)4個(gè)城市的排污權(quán)及生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)的測(cè)算結(jié)果，結(jié)合排污權(quán)價(jià)格，測(cè)得各城市的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，如表8、圖4所示。

由表8 可知，僅淮安市2015 年、宿遷市2017 年生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為負(fù)值，表明污染排放超量，需要支付相應(yīng)的資金給受水區(qū)，并且當(dāng)?shù)卣畱?yīng)當(dāng)加大環(huán)境監(jiān)管力度，減少污染排放；其余年份水源區(qū)各城市的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)均為正值，表明污染排放存在節(jié)余，受水區(qū)應(yīng)補(bǔ)償相應(yīng)的資金給水源區(qū)；生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)均不超過(guò)各城市GDP 的0.5‰，對(duì)于水源區(qū)或受水區(qū)支付的經(jīng)濟(jì)壓力不大。

表8 2014-2019年水源區(qū)各城市生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)Tab.8 Ecological compensation standards for cities in water source areas from 2014 to 2019

由圖4 可知，2014-2019 年水源區(qū)整體生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)均為正值，且2014-2017 年不斷增大，2017 年達(dá)到最大值為5.07 億元，這是由于水源區(qū)自2014年起向省外調(diào)水量逐年增加，2017-2018 年度首次突破10 億m3，為保證調(diào)水的水質(zhì)、水量，江蘇省從2016 年開(kāi)始大幅調(diào)高排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)，迫使高污染、高排放企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，工業(yè)污染排放量大幅減少，排污權(quán)存在大量節(jié)余，因此求得生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)較高。

圖4 2014-2019年水源區(qū)整體生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)及年度調(diào)水量Fig.4 The overall ecological compensation standards and annual water transfer of the water source area from 2014 to 2019

2.5 引入約束激勵(lì)機(jī)制的南水北調(diào)東線工程生態(tài)補(bǔ)償演化博弈結(jié)果

假設(shè)水源區(qū)選擇不保護(hù)策略時(shí)的短期收益等于選擇保護(hù)策略時(shí)的長(zhǎng)期生態(tài)補(bǔ)償效益與生態(tài)環(huán)保投入之和（S=L+C）［20］，結(jié)合2014-2019年水源區(qū)的生態(tài)環(huán)保投入和受水區(qū)應(yīng)支付的生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用，即水源區(qū)整體生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，由式（17）可得到引入約束激勵(lì)機(jī)制的南水北調(diào)東線工程生態(tài)補(bǔ)償演化博弈結(jié)果，如圖5所示。

當(dāng)上級(jí)政府對(duì)水源區(qū)/受水區(qū)的獎(jiǎng)勵(lì)與單方面不履行義務(wù)博弈方的處罰之和（D+F）或與雙方均不履行義務(wù)時(shí)的處罰之和（D+H）滿足：D+F和D+H均在圖5（a）中的綠色區(qū)域以上或D+F在圖5（b）中藍(lán)色區(qū)域以上，D+H在圖5（b）中的黃色區(qū)域時(shí)，南水北調(diào)東線工程生態(tài)補(bǔ)償將達(dá)到最優(yōu)穩(wěn)定均衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益最優(yōu)。

由圖5 可知，上級(jí)政府給予南水北調(diào)東線工程生態(tài)補(bǔ)償約束激勵(lì)的資金范圍D+F不低于兩倍水源區(qū)生態(tài)環(huán)保投入（2C），且不低于受水區(qū)生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用（P）是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定均衡狀態(tài)的必要條件。約束激勵(lì)資金范圍隨水源區(qū)生態(tài)環(huán)保投入和受水區(qū)生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用的變化而變化，由于2014-2015年度調(diào)水量較少，受水區(qū)需支付的生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用較少，對(duì)應(yīng)圖5（b）中約束激勵(lì)資金范圍D+H的下限最小，僅0.26 億元；2017 年由于水源區(qū)部分河湖治理工程剛完成施工招標(biāo)，未全面開(kāi)工建設(shè)，年度投資較少，因此對(duì)應(yīng)圖5（a）中約束激勵(lì)資金范圍D+F和D+H的下限最小，對(duì)應(yīng)圖5（b）中約束激勵(lì)資金范圍D+F的下限最小，D+H的上限最小，為8.54 億元；隨著調(diào)水量的逐年增多，近幾年水源區(qū)河湖治理工程投資也在不斷加大，2019年度投資最多，達(dá)到23.45億元，對(duì)應(yīng)圖5（a）中約束激勵(lì)資金范圍D+F和D+H的下限最大，對(duì)應(yīng)圖5（b）中約束激勵(lì)資金范圍D+F的下限最大，D+H的上限最大，為48.32億元。

圖5 南水北調(diào)東線工程生態(tài)補(bǔ)償約束激勵(lì)范圍Fig.5 The scope of ecological compensation constraint incentives for the Eastern route of South-to-North Water Transfer Project

3 結(jié)論

跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償是協(xié)調(diào)水源區(qū)和受水區(qū)利益的有效途徑，本文通過(guò)建立生態(tài)補(bǔ)償演化博弈模型對(duì)跨流域調(diào)水工程水源區(qū)和受水區(qū)政府之間的演化穩(wěn)定策略進(jìn)行分析。以南水北調(diào)東線工程為例，基于加權(quán)移動(dòng)平均的排污權(quán)交易法確定水源區(qū)2014-2019 年的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，最后得到南水北調(diào)東線工程生態(tài)補(bǔ)償演化博弈結(jié)果。主要結(jié)論如下：

（1）博弈理論能夠更好地解決決策主體的利益均衡問(wèn)題，將其引入到跨流域調(diào)水工程生態(tài)補(bǔ)償研究中，發(fā)現(xiàn)僅依靠水源區(qū)和受水區(qū)地方政府的自身演化無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)穩(wěn)定均衡策略，引入上級(jí)政府的約束激勵(lì)機(jī)制可推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)最優(yōu)穩(wěn)定均衡策略，達(dá)到社會(huì)效益最優(yōu)。

（2）引入加權(quán)移動(dòng)平均法預(yù)測(cè)南水北調(diào)東線工程水源區(qū)2014-2019 年的排污權(quán)，預(yù)測(cè)結(jié)果能夠較為準(zhǔn)確地反映水源區(qū)污染排放量的變化情況，在此基礎(chǔ)上測(cè)算水源區(qū)各城市2014-2019年的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，均不超過(guò)其GDP 的0.5‰，水源區(qū)整體2014-2019 年的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)分別為0.26、1.13、3.98、5.07、4.21、3.28 億元。

（3）基于約束激勵(lì)機(jī)制的生態(tài)補(bǔ)償演化博弈模型，確定2014-2019 年南水北調(diào)東線工程實(shí)現(xiàn)最優(yōu)穩(wěn)定均衡策略（水源區(qū)保護(hù)，受水區(qū)補(bǔ)償）時(shí)上級(jí)政府的約束激勵(lì)范圍，明確了上級(jí)政府的約束激勵(lì)資金（D+F）不低于水源區(qū)生態(tài)環(huán)保投入的兩倍和受水區(qū)生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)用是實(shí)現(xiàn)最優(yōu)穩(wěn)定均衡策略的必要條件，為南水北調(diào)東線工程生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的建立提供了決策依據(jù)和研究思路。