基于合作博弈理论的跨行政区流域水污染治理机制研究

摘要

建设生态文明，是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计。党的十八大报告提出，把生态文明建设放在突出地位，并将其与经济建设、政治建设、文化建设、社会建设一道，纳入社会主义现代化建设“五位一体”的总体布局，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。生态文明建设是一项复杂庞大的系统工程，面对新形势新任务，需要站在推进国家生态环境治理体系和治理能力现代化的高度，着力构建推进生态文明建设和环境保护。流域水污染防治作为生态文明建设的重要内容，必须构建系统完备、科学规范、运行高效的制度体系，用制度推进建设、规范行为、落实目标、惩罚问责，使制度成为保障流域持续健康发展的重要条件。
　　本文以合作博弈作为研究的理论基础，通过对合作博弈理论的系统梳理和深入剖析，重点研究合作博弈在解决跨行政区流域水污染治理中的运用，寻求找到解决跨行政区流域水污染治理的理论依据，然后通过实证分析验证理论方法的科学性和有效性，并以此为基础，探索出一套处理跨行政区流域水污染问题的行之有效的治理机制。具体而言，研究内容主要包括以下六个方面：
　　①运用合作博弈理论，构造成本分摊博弈，在传统的夏普利值求解的基础上，提出运用新提出但更具有普适性的二项式半值解法，以长江流域相邻三地区作为研究对象，以化学需氧量作为水质指标，在考虑联盟结构的情况下，通过多重线性扩展方法进行求解。研究结果满足二项式半值要求具备的超可加性、集体理性和个体理性三个条件，证明流域水污染治理成本在三地区间进行了合理的分摊。
　　②针对流域水污染治理合作中的期望利润分配问题，提出具有模糊参与度的动态夏普利值的解的概念，以流域三地区为研究对象，考虑在连续时间里，构建水污染治理模型，并运用夏普利值进行求解，最后结合数值算例进行分析论证该方法的可行性。
　　③从环境项目投资角度切入，以流域内相邻两地区为研究对象，运用随机微分博弈方法，考虑在连续时间里，不确定因素存在条件下，建立自给自足型、异地单独投资型、合作型三种投资决策模型，并采用贝尔曼动态规划方法进行求解，再将各模型在各时点的瞬时利润和终点利润进行比较。结果表明下游地区到上游地区参与联合治污符合治理实际，而且更有利于流域的整体减排效果的实现。
　　④以流域三地区为研究对象，运用微分博弈方法，考虑在连续时间里，分别构建自给自足型、两两联盟型、大联盟型三种区域联盟模型，并采用贝尔曼动态规划方法进行求解，再将各模型在各时点的瞬时利润进行比较。最后通过数值算例证明两两联盟型更符合治理实际，更能有效保护流域生态环境，从而促进全流域的社会经济可持续发展。
　　⑤在外生的排放税的条件下，将补贴和合作两种技术激励政策应用在节能减排技术研发上。通过建立政府和企业之间的互动博弈模型，分析比较两种政策下的研发水平、利润和社会福利。研究发现：第一，当生产工艺研发溢出率较低时，补贴政策下的生产工艺研发水平高于合作政策下的生产工艺研发水平；当生产工艺研发溢出率较高时，刚好相反；第二，当排放税率小于临界税率，补贴政策下的污染减排研发水平高于合作政策下的污染减排研发水平；当排放税率大于临界税率，结论相反。研究结果为政府选择正确的技术激励政策、企业选择正确的研发行为提供有力的理论支撑。
　　⑥在外生的排放税的条件下，利用两阶段动态博弈方法来探讨开展节能减排技术研发的企业面对不同的联盟合作模式的选择问题。通过全面比较不联盟、半联盟和全联盟合作模式下的均衡产量、生产工艺研发水平、污染减排研发水平、利润和产生的社会福利，得出企业选择全联盟合作模式是最佳的选择。研究结果将为企业的实际运营提供有力的理论支撑。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 国内外研究综述

1.3 研究内容与技术路线

1.4 研究方法

2 基本概念界定及理论基础分析

2.1 跨行政区流域水污染的概念界定

2.2 跨行政区流域水污染的理论基础

2.3 跨行政区流域水污染治理分析工具的理论基础

3 跨行政区流域水污染治理成本分摊研究

3.1 引言

3.2 二项式半值

3.3 具有联盟结构的二项式半值

3.4 流域水污染治理成本分摊

3.5 本章小结

4 跨行政区流域水污染治理期望利润分配研究

4.1 引言

4.2 具有模糊参与度的动态夏普利值

4.3 夏普利值在流域水污染治理期望利润分配中的应用

4.4 本章小结

5 跨行政区流域水污染治理投资模式研究

5.1 引言

5.2 基本假设与变量设计

5.3 模型构建

5.4 算例分析

5.5 本章小结

6 跨行政区流域水污染治理区域联盟研究

6.1 引言

6.2 基本假设与变量设计

6.3 模型构建

6.4 算例分析

6.5 本章小结

7 跨行政区流域水污染治理激励政策研究

7.1 引言

7.2基本假设与变量设计

7.3 模型构建

7.4 比较和讨论

7.5 本章小结

8 跨行政区流域水污染治理联盟合作模式选择

8.1 引言

8.2 基本假设与变量设计

8.3 模型构建

8.4 比较分析

8.5 本章小结

9 结 论

9.1 研究结论

9.2 主要贡献

9.3 研究不足与展望

致谢

参考文献

附录

A 攻读博士学位期间发表的学术论文

B 攻读博士学位期间参与的科研项目