维香资讯hp/www.cyvip 中国人口·资源与环境2006年第16卷第2期 CHINA POPULATION, RISOURCES AND ENVIRONMENT Yol,16N.23006 中国水资源管理博弈特征分析 李良序12罗慧2.3 (1.北京大学光华管理学院,北京100812陕西省气象局陕西西安70015 3.西安交通大学管理学院陕西西安710049) 要随着中国水资源顶乏和水污染态势日益严峻,建立一个面向效和公平的水资源管理机制的需求日凸现。本文在比较传统 行政横式和市场模式下水权理不同特征的基磁上,分别从静态和动态两个角度,从水量和水质两个维度分析了两种模式下的水用 人和体理性的不一致,金导水资源被过度污染治污的公共产品供不足等“市场失灵”,基于不同模式下备自的利与第,无论哪 一种单纯的管理模式都不能满足水资源的可持续发展要求。认为中国水资源管理需要把水量和水质 府管制与市场机制两神配置 方式的优势相结合提出了一种准市场水权交易机制分析相架 关键词水责源;水权;政府管制;博弈 中图分类号C.8文献标识码A文重编号10-2104(2002-0ny-0 水资源问题已成为21世纪全球关注的热点,能否实机制,隐示着水资源价值实现的不同方式:政府管制机制 现水资源的有效和持续利用决定着世界各国在未来国际是一种基于系统整体效益最优的水资源分配机制;而市场 竞争中的地位。随着人口的不断增长和经济的快速发展,机制是一种基于个体消费和生产行为的资源分配机 中国水资源圆乏和水污染态势日益严峻,以水资源紧缺和制2,政府管制在纠正市场失灵方面具有一定优势,但 水污染严重为特征的水危机已成为我国可持续发展的重当出现政府管理缺乏效率时,就称为“政府失灵”。同样在 个面向可持续发展的水资源管理充分竞争市场经济中如果市场机制起不到优化配置资源 机制的需求日益凸现。本文主要应用博弈的理论与方法,的作用,就称为“市场失灵”。王先甲等人认为二者之间有 分析中国水资源管理中政府管制和市场机制模式下的水着本质联系:水资源市场分配机制除了能实现整体效益 用户博弈特征,进而找到这两种模式的结合点,提出一个外,能反映不同水用户独立的选择行为,各水用户根据自 面向可持续发展的水资源管理机制框架 己利益得失做出独立决策,克服了集中控制分配机制中完 1中国水资源管理模式的比较 全由调度者代替水用户做出决策的弊端 目前,国内对于水资源管理的研究多限于定性描述, 中国现行水资源管理模式仍是政府行政指令配置模还未见用博穿模型对水资源管理结构进行深入的分析 式的延续,是种计划配置水资源的公共水资源制度其博弈论实际上是竞争环境中的决策分析,按照博弈论的思 再分配基本上由国家垄断,主要依靠行政手段。而事实想,不同局中人给出各自的收益函数和战略空间,然后看 上,水资源作为一种稀缺经济资源,同其它资源一样,可以当每个局中人都选择其最优战略以最大化其收益函数时 通过市场机制促进其优化配置,国内外的大量文献和将发生什么。这与经济学效用最大化的思想完全一致 实践经验表明水权交易作为一种用经济手段进行水权再近年来,Hmn用博弈论方法阐述了“公共地的悲剧“现 分配的形式水资源制度会影响到水资源配置,产出构成象3。 Chen Wering等人利用博弈论研究了污染控制成本 和收入分配等,特别是当交易费用大于零时,产权的界定的最优化问题,Fs和Cam用博弈论的思路分析 及安排对资源的配置效率来说是至关重要的,引入水市场了美墨边境水处理工程的经验和政策,国际边界水务委员 不仅能够提高水资源的配置,也能减少交易改革的阻力。会的法律框架要求两国做出有约束力的承诺,作为合作博 纯粹政府管制和纯粹市场经济作为两种不同的分配弈的谈判模型(7。中国一些学者在水资源领域进行了很 收稿日期:205-11-01 作者简介:李良序,顿士,研究方向为公共管理等。 国家自然科学基金项目(757209)国家自然科学基金项目(7570x)
中国人口·瓷谦与环境 2006年 第 l6卷 第2期 CHINAPOPULATION．RESOURCESANDEc-『v碾0l 哪 Vo1．16 No．2 2006 中国水资源管理博弈特征分析 李良序 ， 罗 慧 · (1北京大学光华管理学院，北京 10(~／1；2．陕西省气象局，陕西 西安 710015 3．西安交通大学管理学院．陕西 西安 710049) 水资源问题已成为 2I世纪全球关注的热点．能否实 现水资源的有效和持续利用决定着世界各国在未来国际 竞争中的地位。随着人口的不断增长和经济的快速发展， 中国水资源匮乏和水污染态势 日益严峻，以水资源紧缺和 水污染严重为特i芷的水危机已成为我国可持续发展的重 要制约因索，因此建立 一个面向可持续发展的水资源管理 机制的需求 日益凸现。本文主要应用博彝的理论与方法． 分析中国水资源管理中政府管制和市场机制模式下的水 用户博弈特征．进而找到这两种模式的结合点．提出一个 面向町持续发展的水资源管理机制框架。 l 中国水资源管理模式的比较 中国现行水资源管理模式仍是政府行政指令配置模 式的延续，是一种计划配置水资源的公共水资源制度．其 稃分配基本上由国家垄断，主要依靠行政手段。而事实 上，水资源作为一种稀缺经济资源．同其它资源一样，可以 通过市场机制促进其优化配置…。国内外的大量文献和 实践经验表明水权交易作为一种用经济手段进行水权再 分配的形式．水资源制度会影响到水资源配置。产出构成 和收入分配等，特别是当交易费用大于零时．产权的界定 及安排对资源的配置效率来说是至关重要的，日1入水市场 不仅能够提高水资源的配置．也能减少交易改革的阻力。 纯粹政府管制和纯粹市场经济作为两种不同的分配 机制，隐示着水资源价值实现的不同方式：政府管制机制 是一种基于系统整体效益最优的水资源分配机制；而市场 机制是一种基于个体消 费和生产行 为的资源分配机 制 J。政府管制在纠正市场失灵方_呵具有一定优势，但 当出现政府管理缺乏效率时，就称为“政府失灵”。同样在 充分竞争市场经济中．如果市场机制超不到优化配置资源 的作用．就称为“市场失灵”。王先甲等人认为二者之间有 着本质联系：水资源市场分配机制除 了能实现整体效益 外．能反映不同水用户独立的选择行为．各水用户根据自 己利益得失做出独立决策，克服了集中控制分配机制中完 全由调度者代替水用户做出决策的弊端 J。 目前．国内对于水资源管理的研究多限于定性描述， 还未见用博弈模型对水资源管理结构进行深入的分析。 博弈论实际上是竞争环境中的决策分析．按照博弈论的思 想．不同局中人给出各 自的收益函数和战略空I1j=I，然后看 当每个局中人都选择其最优战略以最大化其收益函数时 将发生什么。这与经济学效用最大化的思想完全一致。 近年来，Ha．rdin用博拜论方法阐述 了“公共地的悲剧”现 象Es]。Chertwe州ng等人利用博弈论研究了污染控制成本 的最优化问题 j。Frisvold和 c啊 l】用博弈论的思路分析 了美墨边境水处理工程的经验和政策．国际边界水务委员 会的法律框架要求阿国做出有约束力的承诺，作为合作博 弈的谈判模型【。中国一些学者在水资源领域进行了很 收藕 日期 ：2fl05一I卜 01 作者筒介：李良序．硕士．研究方向为公共首理苷 -国家自然科学基金项目(70572039)；国家自然科掌基金项目(70371036) 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国人口·资源与环境2006年第2期 多有益的研究,傅春和胡振鹏用n人合作博弈的理论与方没有唯一的策略。同样,当政府采取监督策略的时候,用 法来解决综合利用水利工程中公共部分的费用分摊问户一定会选择符合用水定额策略(aF>-助F),当政府采 i8,刘文强等利用博弈论对不同管理模式下流域水分配取不监督策略时,水用户就会采取超定额用水策略(F> 问题中用水冲突矛盾进行分析和解释等等9,这些研究显0),故水用户也没有唯一的最优策略 示了博弈论在水资源领域的应用价值和前景。本文借鉴 由以上可知,当C2-C-C2-a3F成 污染的管制两个方面,政府所能做的事情是提供环境保护立),因此政府唯一的策略是不监督。但是,当政府采取 制度或者改变博弈规则。 监督策略的时候,水用户一定会选择真实披露策略(aF> 21关于水量的博弈分析 aF),当政府采取不监督策略时,水用户就会采取超定 倘若n个人共同使用水资源而政府作为环境资源的额用水策略(F>0),因此,该博弈不存在占优战略均衡但 监管者其管理目的第一是防止公共物品的过度使用,不仍可以应用重复剔除严格劣战略可以首先剔除政府监督 超过水域的承载能力;第二是用户在用水的过程中不妨的战略(A),在剔除这个战略之后的新的博弈中,水用户只 他人用水权益。由于这种博弈的双方——政府行政部有选择超定额用水(N)。 门与企业之间没有一定的约束性契约因而是一种非合作所以当(2+副)F≤C2时,该有限纯战略静态博弈的 博弈契约关系。政府在监督时需要成本,假定监督成本分纳什均衡解是:(不监督,超定额用水) 为两个部分,即监督的决策成本C1与监督的实施成本C2, 在第一种情况下,博弈模型的显著特点是每个参与人 C1>0,C>0。奖励因子为a,惩罚因子为a。水用户若都想猜透对方的战略而每个参与人又都不想让对方猜透 采取超定额用水可获益,设为F个单位,F>0。若政府监自己的战略,表现出每个人都想观察别人的策略再行动 督了超定额的水用户,其效用为F+aF-C1-C2个单位,因此不存在唯一纳什均衡解但是可以计算混合战略的纳 而超定额的水用户的效用为-aF个单位;若政府监督了什均衡解。在第二种情况中,还可以看出使政府采取监督 符合定额的水用户,其效用为-C-C2-aF个单位,而对行动的选择中,监督实施成本欺骗数额、奖励处罚因子都 符合定额的水用户奖励的效用为a1F个单位;若政府不监是影响因素,监督决策成本对监督结果基本没有作用,而 督超定额的水用户,其效用为-C1-F个单位,而超定额监督的实施成本对监督的博弃过程有决定性的影响。只 的水用户的效用为F个单位;若政府不监督符合定额的水有当监督的实施成本高于2倍欺骗数额与罚金之和时,政 用户,其效用为-C1个单位,而符合定额的水用户的效用府会采取唯一不监督战略而被监督企业领导人员就会超 为零。根据以上分析,可得如表1所示的博弈分析模型。定额用水。总之,当政府采用分配用水定额的管制手段 无法实现政府和水用户之间的激励相容,当政府监督成本 1监督博弈分析模型 较低时,会出现政府和水用户之间“猫和老鼠”的游戏,政 Tab. 1 Game analysis about govemment supervision 府监督,用户就会按定额用水,一旦不监督用户都将超定 额用水。而随着政府监督面的增加,监督成本的提高,最 额用水H符合定额用水D 主管监督A(1+ C-C, -aF -Cl-C-aF,aF 终会造成政府不监督,用户都超定额用水的局面,最终导 部门不监督N 致水资源被过度使用,逐渐枯竭。 22关于水质的博弃分析 根据以上博弈分析模型可以得如下结果: 政府对水污染的管制手段主要包括征收排污费和打 (1)当C2-C1-F成 在水质博弈分析上,政府的选择是高、低力度的管制, 立),如果企业采取符合定额用水的策略政府就会采取不企业的选择是治理、不治理污水;其支付矩阵见表2。A 监督策略(不等式-C1>-C-C2-aF成立),因此政府BE、D为政府的支付P、P2为高低收费C为治理污水
中圈人口·资源与环境 2OO6年 第 2期 多有益的研究 ，傅春和胡振鹏用 n人合作博弈的理论与方 法来解决综合利用水利工程中公共部分的费用分摊问 题 J，刘文强等利用博弈论对不同管理模式下 流域水分配 问题中用水冲突矛盾进行分析和解释等等 9，这些研究显 示了博弈论在水资 源领域的应用价值和前景 。本文借鉴 前人的研究思路，分别从静态和动态两个角度分析政府管 制和市场机制模式下的水用户博弈特征，进而找到这两种 模式的结合点。 2 水资源政府管制的博弈分析 政府对水资源管制体现在对水资源总量 的管制 和水 污染的管制两个方面 ，政府所能做的事情是提供环境保护 制度或者改变博弈规则。 2．1 关于水量的博弈分析 倘若 ／1,个人共同使用水资源 ，而政府作为环境资源的 监管者，其管理 目的第一是防止公共物品的过 度使用 ，不 超过水域的承载能力；第二是用户在用水的过程中，不妨 碍他人用水权益。由于这种博弈 的双方——政府行政部 门与企业之间没有一定的约束性契约，因而是一种非合作 博弈契约关系。政府在监督时需要成本 ，假定监督成本分 为两个部分，即监督的决策成本 c1与监督的实施成本 C2， C1>0，C2>0。奖励因子为 al，惩罚因子为 a2。水用户若 采取超定额用水可获益，设为 F个单位，F>0。若政府监 督了超定额的水用户 ，其效用为 F+a2F—C，一C2个单位， 而超定额的水用户的效用为一a2F个单位；若政府监督了 符合定额的水用户，其效用为 一C，一c2一alF个单位 ，而对 符合定额的水用户奖励的效用为 a．F个单位；若政府不监 督超定额的水用户 ，其效用为 一C。一F个单位 ，而超定额 的水用户的效用为 F个单位；若政府不监督符合定额的水 用户，其效用为 一C个单位，而符合定额的水用户的效用 为零。根据以上分析 ，可得如表 1所示的博弈分析模型。 裹 1 监督博弈分析模型 Tab．1 Gameanalysisaboutgovermr~ntsupervision ． 查里 ．． ． 超定额用水 H 符合定额用水 D 主管 监督 A (1+a2)F—C1一G 。一a2F —Cl一 一aiF．alF 部 门 不 监督 N —Cl—F，F —CI10 根据以上博弈分析模型可以得如下结果 ： (1)当C2一Cl—F成 立)，如果企业采取符合定额用水的策略 ，政府就会采取不 监督策略(不等式 一C1>一C1一c2一alF成立)，因此，政府 · 38 · 没有唯一的策略。同样，当政府采取监督策略的时候 ，用 户一定会选择符合用水定额策 略(alF>一毗F)，当政府采 取不监督策略时，水用户就会采取超定额用水策略(F> 0)，故，水用户也没有唯一的最优策略。 由以上可知 ，当 c2 一Cl— 一81F成 立)，因此，政府唯一 的策略是不监督。但是 ，当政府采取 监督策略的时候，水用户一定会选择真实披露策略(aF> 一 a2F)，当政府采 取不监督策略时，水用户就会采取超定 额用水策略(F>0)，因此 ，该博弈不存在 占优战略均衡 ，但 仍可以应用重复剔除严格劣战略 ，可以首先剔除政府监督 的战略(A)，在剔除这个战略之后的新的博弈 中，水用户只 有选择超定额用水 (N)。 所以，当(2+ a2)F~c2时，该有限纯战略静态博 弈的 纳什均衡解是 ：(不监督 ，超定额用水 )。 在第一种情况下，博弈模型的显著特点是每个参与人 都想猜透对方的战略 ，而每个参与人又都不想让对方猜透 自己的战略 ，表现出每个人都想 观察别人的策略再行动 ， 因此不存在唯一纳什均衡解，但是可以计算混合战略的纳 什均衡解。在第二种情况中，还可以看出使政府采取监督 行动的选择 中，监督实施成本、欺骗数额 、奖励处罚因子都 是影响因素，监督决 策成本对监督结果基本没有作用 ，而 监督的实施成本对监督的博弈过程有决定性 的影响。只 有当监督的实施成本高于 2倍欺骗数额与罚金之和时 ，政 府会采取唯一不监督战略，而被监督企业领导人员就会超 定额用水。总之 ，当政府采用分配用水定额 的管制手段， 无法实现政府和水用户之间的激励相容，当政府监督成本 较低时 ，会出现政府和水用 户之间“猫和老 鼠”的游戏 ，政 府监督 ，用户就会按定额用水 ，一旦不监督 ，用户都将超定 额用水。而随着政府监督面的增 加 ，监督成本的提高 ，最 终会造成政府不监督 ，用户都超定额用水 的局面，最终导 致水资源被过度使用 ，逐渐枯竭 。 2．2 关于水质的博弈分析 政府对水污染的管制手段 主要包括征收排污费和打 击违法排污行为两个方面 ，本节主要通过博弈分析排污费 对水质的影响。 在水质博弈分析上，政府的选择是高、低力度的管制， 企业 的选择是治理 、不治理污水 ；其支付矩阵见表 2。A、 B、E、D为政府的支付 ，Pl、P2为高 、低 收费，C为治理污水 维普资讯 http://www.cqvip.com
李良序等:中国水资源管理博弈特征分析 恢复所需水质的成本,Q为企业不治理污水时排放的超过析他们的行为发生直接相互作用时的决策以及这种决策 治理后排放的超额污水量,P1XQ和P2xQ分别为企业的均衡问题,并联系经济学原理对结果加以分析讨论。 在政府高低力度的管制下不治理污水所上缴的费用。要 (1)为方便起见,假设所有理性参与人在相同的技术 想使企业治理污水恢复水质那么治理成本肯定要小于排水平下生产相同的“产品”,同时向环境中排放着污染物 污收费的成本因此,只要CP2>C/Q。其实这种排污收费制度的制定成本上的自由(这里主要指向环境当中排放污染物质)。 较大,因此要制定一个排污的标准是很不容易的,所以如 (2)用x∈[0,∞](=1,2,…,n)代表第i个参与人 果政府能在水资源管理中,促使水市场和政府对环境的管排污量的大小;X=x,代表n个参与人向环境排放的污 制相结合制定相关水资源交易的环境约束条件,发挥积 染物总量;v代表参与人向环境中排放一单位污染物而节 极管制作用不仅使政府的成本变小,而且也能控制水质。约的平均的处理费用。假设v是X的函数,即v=v(X)。 (3)因为环境污染有个限度,即环境所能承受的污染 衰2政府与企业之间关于水质的博弈 物质的总量有个极限超过这个限度该区域的生态环境将 Tab. 2 Game analysis of water quality between 被彻底破坏,参与人自身的生存亦受到影响。因此可以认 govemment and enterprises 为存在一个最大可容纳的排污量Xm:当X0;当X≥X。时,v(X)=0(此时,生态环境破坏的 政 制 高力度管 C E,-P1×Q 府低力度管制 严重性已使参与人无法进行“产品”的生产) (4)假设当该区总排污量比较少时,参与人增加一单 总之,从以上的博弈分析中可知,在没有政府制订规 位排污量对现有排污水平下每单位排污量节省的费用影 则的情况下,n个理性参与人(包括厂商、居民)在治理区 响不大,但随着排污量增加,每增加一单位排污量将会使 域水资源环境问题时,每个参与人都有公共物品的自愿供现有排污水平下每单位排污量节省的费用急剧下降。因 给态度比如对排放的污水他们都有出面干涉谈判、上此有:a/a<0,即v(x)<0 访、回收生活污水、督促污水回收治理、自行处理生产污水 (5)假设增加一单位排污量形成的成本为c(可以看作 等的积极态度即自愿提供公共物品;同时存在置之不理 由于环境污染造成工作环境恶化、设备腐蚀增强等,进而 甚至参与排放生活污水的消极态度,即不提供公共物影响身体健康和生产效率反映为成本的增加)。 品。这种政府管制在出现“政府失灵”时,会不可避免 在这个博弈里,每个参与人的问题是选择x以最大化 地影响水资源配置的效率。产生原因如下:信息不充分,自已的利润 当政府制定管制政策时难以掌握充分真实的信息,形成 π:(x1,…,x4,…x)=x(2X)-x “上有政策、下有对策"的局面,也有政府官员的寻租行为; (1) 政府决策受约束,政府虽然拥有强制权,但要经过规范的 最优化的一阶条件是 程序来履行,这样政府决策往往缺乏灵活性和及时性,有 a/a;=U(X)+x(X)-e=0 时为了一些政绩工程,决策具有短期行为;在中国绝大多 (2 数河流目前处于自发水量分配状态,连水权一级分配市场 公式(2)表明,①增加一单位排污量有正负两方面的 都无法形成,对于河流在不同来水情况下以及对不同河效应正的效应是排放的污染物质本身节约的处理费用v 段、干流与支流不同用水部门的水量分配办法都还没有界负的效应是它使在原先污染物质排放水平中,单位排污量 所节约的费用下降(x<0);②所得的最优解与经济学中 边际收益等于边际成本的条件相一致。公式(2)的n个一 3水资源市场配置的博弈分析 阶条件定义了n个反应函数:x=x1(x1,…,x,…,xn) 市场机制是与政府管制完全不同的资源配置模式,在它们的交叉点就是纳什均衡点x=(x,…,x,…, 中国通过市场机制解决水资源可持续发展问题仍处于探xn)。将n个一阶条件相加,可得纳什均衡总排污量X 索阶段,在国外一些地方用水资源拍卖等方式来达到水资 x1,满足 源价值最大化目标。本文在继承现有成果的基础上,利用 博弈分析手段以理性的企业和个人等污染源(以下称为 U(X)+ X")=c 参与人)作为决策主体,从环境的污染和治理两个方面分 区域最优的目标是使区域总剩余价值最大化,即max
李良序等：中国水资源蕾理博弈特征分析 恢复所需水质的成本，口为企业不治理污水时排放的超过 治理后排放的超额污水 量，P，×Q和 P2×Q分别为企业 在政府高 、低力度的管制下不治理污水所上缴的费用。要 想使企业治理污水恢复水质 ，那么治理成本肯定要小于排 污收费的成本，因此 ，只要 CP >~／Q。其实这种排污收费制度的制定成本 较大 ，因此要制定一个排污的标准是很不容易的，所 以如 果政府能在水资源管理 中，促使水市场和政府对环境的管 制相结合，制定相关水资源交易的环境约束条件 ，发挥积 极管制作用 ，不仅使政府的成本变小 ，而且也能控制水质。 裹2 政府与企业之间关于水质的博弈 Tab．2 Gameanalysisofwaterqu~ditybetween governmentandenterprises 总之 ，从以上的博弈分析 中可知，在没有政府制订规 则的情况下 ，n个理性参与人(包括厂商 、居 民)在治理区 域水资源环境问题时 ，每个参与人都有公共物品的 自愿供 给态度，比如对排放的污水他们都有出面干涉、谈判、上 访 、回收生活污水、督促污水回收治理、自行处理生产污水 等的积极态度，即 自愿提供公共物品 ；同时存在置之不理、 甚至参 与排放 生活 污水 的消极 态度 ，即不 提供公 共物 品【I。这种政府管制 在出现 “政府失灵”时 ，会不可避免 地影响水资源配置的效率。产生原因如下：信息不充分， 当政府制定管制政策时，难 以掌握充分真实的信息 ，形成 “上有政策 、下有对策”的局面，也有政府官员的寻租行为； 政府决策受约束 ，政府虽然拥有强制权 ，但要经过规范的 程序来履行 ，这样政府决策往往缺乏灵活性和及时性 ，有 时为了一些政绩工程 ，决策具有短期行为 ；在中国绝大多 数河流 目前处于 自发水量分配状态 ，连水权一级分配市场 都无法形成，对于河 流在不同来水情 况下以及对不 同河 段 、干流与支流不同用水部门的水量分配办法都还没有界 定 。 3 水资源市场配置的博弈分析 市场机制是与政府管制完全不同的资源配置模式 ，在 中国，通过市场机制解决水资源可持续发展问题仍处于探 索阶段 ，在国外一些地方用水资源拍卖等方式来达到水资 源价值最大化 目标 。本文在继承现有成果的基础上 ，利用 博弈分析手段 ，以理性 的企业和个 人等污染源(以下称为 参与人)作为决策主体，从环境的污染 和治理两个方面分 析他们的行为发生直接相互作用时的决策以及这种决策 的均衡 问题 ，并联系经济学原理对结果加以分析讨论。 (1)为方便起见 ，假设所有理性参与人在相同的技术 水平下生产相同的“产品”，同时向环境 中排放着污染物 质。并认为每个参与人在该区域 中均有在利用环境资源 上的自由(这里主要指 向环境当中排放污染物质)。 (2)用 ∈[0，∞]( 1，2，…，n)代表第 个参与人 排污量的大小；X=艺 代表n个参与人向环境排放的污 染物总量；v代表参与人向环境中排放一单位污染物而节 约的平均的处理费用。假设 是 的函数，即 = (X)。 (3)因为环境污染有个限度，即环境所能承受 的污染 物质的总量有个极限，超过这个 限度该区域的生态环境将 被彻底破坏 ，参与人 自身的生存亦受到影响。因此可以认 为存在一个最 大可容纳 的排污量 以 ：当 XO；当 时，v(X)=O(此时，生态环境破坏的 严重性 已使参与人无法进行“产品”的生产)。 (4)假设 当该 区总排污量 比较少时 ，参与人增加一单 位排污量对现有排污水平下每单位排污量节省的费用影 响不大，但随着排污量增加 ，每增加一单位排污量将会使 现有排污水平下 每单位排污量节省 的费用急剧下降。因 此有 -av／~ <0，即 t，(X)<0。 (5)假设增加一单位排污量形成的成本为 c(可以看作 由于环境污染造成工作环境恶化 、设备腐蚀增强等 ，进而 影响身体健康和生产效率 ，反映为成本的增加)。 在这个博弈里 ，每个参与人的问题是选择 Xi以最大化 自己的利润 ： 7f(l，…，置，… )=xp(∑xy)一 ， 1，2，… ，n (1) 最优化的一阶条件是： 觚f／鳓i=u( )+ ( )一c：0， = 1，2，…，n (2) 公式(2)表明 ，①增加一单位排污量有正负两方面的 效应 ，正的效应是排放的污染物质本身节约 的处理费用 v， 负的效应是它使在原先污染物质排放水平中，单位排污量 所节约的费用下降(xp <0)；②所得的最优解与经济学中 边际收益等于边际成本的条件相一致。公式(2)的 n个一 阶条件定义 了n个反应函数 ： = ( ”， …， )， 它们 的交叉 点就是 纳什 均衡点 =( ，…， ，…， ：)。将 n个一阶条件相加 ，可得纳什均衡总排污量 = ●∑0 l ，满足： l， * u( )+ ￡，( )=c (3) n 区域最优的目标是使区域总剩余价值最大化，即 max · 39 · 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国人口·资源与环境2006年第2期 [和(x-c)]。求解最大化的一阶条件,可得区域最优的为社会主义国家的产权经济,从实质看,公有经济并不排 总排污量X·满足 斥产权经济,它必然选择一种恰当的与之相匹配的产权 U(X‘)+X"'(X)=c (4)制度这种产权制度是最有效率、最节约地组织生产与供 比较区域最优一阶条件公式(4)与各参与人最优一阶应的必要条件。 条件公式(3)可知:X*>X,即纳什均衡的总排污量大 于区域最优的总排污量,说明环境被过度利用了。 3两种模式组合的不同制度安排框架 总之,水资源环境演化及其治理是一个开放的、复杂 Tab. 3 Different institutional framework 的巨系统,存在不可确知的许多随机因素,完全的市场配 combined by two models 置模式可以使水资源价值最大化,但无法兼顾所有用户有 市场协调模式 政府协调模式 市场协调模式市场价格模式 政府主导的市场激励模式 效分配公平问题。由于水资源是公共资源,在充分竞争市政府协调模式有管制的自由市场模式政府强制模式 场经济中,如果市场机制起不到优化配置资源的作用,就 称为“市场失灵”,这种现象在公共财产使用中比私有财产 原则上,自由市场行为能够导致有效率的结果,但是 更为严重。除了市场不完全(如垄断等)和信息不完全等在实践中,市场进行有效率的资源配置所必需的制度安排 共同原因外,还有三种主要原因:“外部效应”,存在外部效并没有得到满足。不能纯粹通过市场交易的水权包括跨 应时,市场对资源配置就缺乏效率;“免费搭车”,公共财物区的具有上、中、下游流域的河流、湖泊等,这类水权的公 具有排他性,使得有些人可以从使用中获利而不需要支付共性、外部性、以及在市场不完备情况下出现的不确定性 费用,这种行为使得人们不愿意生产或者认真管理公共财表明对水权进行有效率的代际配置也是不可能的。在没 物;“市场欠缺”,像水资源这样的公共资源,人和生态系有管制措施的情况下,纯粹市场对水质问题也无能为力 统、当代人和下代人都要使用,两者之间就无法形成竞争由于各种法律、文化和制度原因,在中国将水资源完全市 市场。在完全市场机制配置情况下特别是信息不对称的场化可能是不完善的除非文化道德支持讨价还价制度取 情况下,由于个人理性和集体理性的不一致,会导致水资代市场交换,否则外部性就可能增加。因此,对于关系国 源被过度污染治污的公共产品提供不足。演化博弈也说计民生的水资源问题,只有根据中国实际情况和条件,通 明采用不污染的用户会遭到污染有户的排斥,并最终出现过科学合理的机制设计,使两者协调起来,从而取得两者 全体都污染的局面。因此解决水资源的可持续发展必须的统一,水资源交易准市场运作提法更为符合中国国情 将政府管制和市场配置相结合 根据科斯定理,虽然人们使用水资源的经济行为产生负外 4准市场水资源交易机制框架的提出 部性,但是如果水权能够很好地被界定,交易成本不是足 够高的话,是可以引入市场机制的;由于水资源属于公共 在现实生活中,主要存在以下协调经济关系的模式:物品,不能把任何人排除使外部效应内化的服务也是 市场协调模式即经济关系是由市场按价格机制自动给与共物品,一且人们之间的讨价还价可以解决问题,也不 解决,这是Amw- Debreu竞争经济条件下的必然选择;政定要求有政府管制,只有政府干预的效果好于市场机制的 府协调模式,即在政治体制中通过集体选择来解决社会经效果时政府的干预才是必要的。 济关系。在市场模式下,最大化经济目标是其占优目标; 政府协调模式是以社会公共目标作为其追求的目标。5结论 Arentsen认为对于每一个模式特点的阐述,也正说明了每 基于以上分析,针对水资源交易市场(简称水市场)在 一个模式的不足,为了有效地协调复杂的经济事务,就必我国已逐步从理论走向实践试点的现状,本文提出了中国 须对这些协调模式进行各种组合搭配使用。当一个社会水资源“准市场”交易机制的分析框架。简单来说,是指以 以某一种协调方法为主( Dominate Approach),其它模式为水资源可持续发展为目标将政府管制和市场机制的比较 辅时就构造出如表3所示的协调经济活动的制度安排框优势有机结合始终把保障基流量IN最小基流水量和水 架[。随着缺水的日益加剧,水权模糊的代价越来越大,质保证)作为环境约束条件,把水质影响集成到水量配置 水资源优化配置的收益越来越高,而政府显然没有能力处的研究中,结合了政府管制与市场机制两种配置方式的优 理复杂的资产有用性信息,政府的干预不仅不能矫正市场势,建立了兼顾水量权和污染权的水权最优配置和水权交 失灵反而使市场进一步扭曲利用行政手段配置水资源易市场设计分析框架。该框架中包括界定初始水权、监 已经“力不从心”,解决当前水资源矛盾的主要手段是开管IN环境约束制定水权交易规则的政府管制因素,同 源节流科学的管理以及水资源制度的改革和创新。作时包括自动调配水权提高用水效率和水市场的有效性的
中国人 口·资源与环境 2006年 第 2期 [Xu( —Xc)]。求解最大化的一阶条件 ，可得区域最优的 总排污量 x一 满足 u(X一 )+X— u(X一 )=C (4) 比较 区域最优一阶条件公式(4)与各参与人最优一阶 条件公式 (3)可知 iX >X一 ，即纳什均衡的总排污最大 于区域最优的总排污量 ，说明环境被过度利用了。 总之，水资源环境演化及其治理是～个开放的、复杂 的巨系统 ，存在不可确知的许多随机因素 ，完全的市场配 置模式可 以使水资源价值最大化 ，但无法兼顾所有用户有 效分配公平问题。由于水资源是公共资源，在充分竞争市 场经济中，如果市场机制起 不到优化配置资源 的作用 ，就 称为“市场失灵”，这种现象在公共财产使用中比私有财产 更为严重。除了市场不完全 (如垄断等)和信息不完全等 共同原因外 ，还有三种主要原因：“外部效应 ”，存在外部效 应时 ，市场对资源配置就缺乏效率 ；“免费搭 车”，公共财物 具有排他性，使得有些人可以从使用中获利而不需要支付 费用，这种行为使得人们不愿意生产或者认真管理公共财 物；“市场欠缺”，像水资源这样的公共资源，人和生态系 统 、当代人和下代人都要使用，两者之间就无法形成竞争 市场 。在完全市场机制配置情况下 ，特别是信息不对称的 情况下，由于个人理性 和集体理性 的不一致 ，会导致水资 源被过度污染 、治污的公共产品提供不足。演化博弈也说 明采用不污染的用户会遭到污染有户的排斥 ，并最终出现 全体都污染的局面。因此，解决水资源 的可持续发展必须 将政府管制和市场配置相结合。 4 准市场水资源交易机制框架的提出 在现实生活中 ，主要存在以下协调经济关系的模式 ： 市场协调模式，即经济关系是由市场按价格机制 自动给与 解决，这是 AITOW—Debreu竞争经济条件下 的必然选择 ；政 府协调模式 ，即在政治体制中通过集体选择来解决社会经 济关系。在市场模式下 ，最大化经济 目标是其 占优 目标 ； 政府协调模 式是 以社 会公 共 目标作 为其 追求 的 目标。 Arentsen认为对于每一个模式特点的阐述 ，也正说 明了每 ～ 个模式的不足，为了有效地协调复杂的经济事务 ，就必 须对这些协调模式进行各种组合，搭配使用。当一个社会 以某一种协调方法为主 (DominateApproach)，其它模式为 辅时 ，就构造出如表 3所示的协调经济活动的制度安排框 架¨ 。随着缺水的 日益加剧，水权模糊的代价越来越大 ， 水资源优化配置的收益越来越高．而政府显然没有能力处 理复杂的资产有用性信息，政府的干预不仅不能矫正市场 失灵 ，反而使市场进一步扭 曲，利用行政手段配置水资源 已经“力不从心”，解决 当前水资源矛盾的主要手段是开 源 、节 流、科学的管理以及水资源制度的改革和创新。作 · 40 · 为社会主义国家的产权经济，从实质看，公有经济并不排 斥产权经济 ，它必然选择一种恰 当的 、与之相匹配的产权 制度，这种产权制度是最有效率 、最节 约地组织生产 与供 应的必要条件。 裹 3 两种模式组合的不同制度安排框架 Tab．3 Diferentinstitutional如mlew0 combinedbytWOmodels 市场协调模式 政府协调模式 市场协调模式 市场价格模式 政府主导的市场激励模式 政府协调模式 有管制的自由市场模式 政府强制模式 原则上 ，自由市场行为能够导致有效 率的结果 ，但是 在实践中，市场进行有效率的资源配置所必需的制度安排 并没有得到满足。不能纯粹通过市场交易的水权包括 ：跨 区的具有上、中 、下游流域的河流 、湖泊等 ，这类 水权 的公 共性 、外部性 、以及在市场不完备情况下出现的不确定性 ， 表明对水权进行有效率 的代际配置也是不可能的。在没 有管制措施的情况下 ，纯粹市场对水质问题也无能为力。 由于各种法律、文化和制度原因，在中国将水资源完全市 场化可能是不完善的 ，除非文化道德支持讨价还价制度取 代市场交换 ，否则外部 性就可能增加。因此，对于关系国 计民生的水资源问题 ，只有根据中国实际情况和条件，通 过科学合理的机制设计 ，使两者协调起来 ，从而取得两者 的统一 ，水资源交易准 市场运作提法更为符合中国国情。 根据科斯定理，虽然人们使用水资源的经济行为产生负外 部性 ，但是如果水权能够很好地被 界定 ，交易成本不是足 够高的话 ，是可以引入市场机制的；由于水资源 属于公共 物品，不能把任何人排除，使外部效 应内化 的服务也是公 共物品，一旦人们之间的讨价还价可以解决 问题，也不一 定要求有政府管制，只有政府干预的效果好于市场机制的 效果时 ，政府的干预才是必要的。 5 结 论 基于以上分析 ，针对水资源交易市场 (简称水市场)在 我国已逐步从理论走向实践试点 的现状 ，本文提出了中国 水资源“准市场”交易机制的分析框架。简单来说 ，是指以 水资源可持续发展为 目标 ，将政府管制和市场机制的比较 优势有机结合，始终把保障基流量 唧、i(最小基流水量和水 质保证)作为环境约束条件，把 水质影响集成到水量配置 的研究中，结合了政府管制与市场机制两种配置方式的优 势 ，建立了兼顾水量权和污染权的水权最优配置和水权交 易市场设计分析框架。该框架中，包括界定初始水权 、监 管 IFN环境约束、制定水权交易规则 的政府管制因素，同 时包括 自动调配水权、提高用水效率和水市场的有效性 的 维普资讯 http://www.cqvip.com
李良序等:中国水资源管理博弈特征分析 市场机制设计因素,两者结合减少负外部性的产生,最终[5] Hadin G. The Tragedy of the Commons[]. Science,1968,(162) 确保水资源可持续发展。 本文所提出的这种准市场机制的提法,强调水资源 [6] Chen Wenying, Hou Dun. Game Theory Approach to Optimal Capital Cost 生态环境一社会经济复合系统协调发展,即系统结构的均 Allocation in Pollution Control [ j]. Joumal of Environmental Sciences 衡和管理的有序提高使用效率,就意味着发挥市场配置 1998,10(2):231~237 17]George B. Frisvold, Margriet F. Caswell, Transboundary Water 资源的基础作用使有限的水资源尽可能多地创造社会 财高;同时发挥政府管制的优势,要强调公平性,即保护弱 Border[J]. Agricultural Economics, 2000 (24): 101-111 势群体的利益要兼顾代内和代际的公平分配,关心未来[8]傅春胡振鹏,一种综合利用水利工程费用分摊的对策方法1 各代的福利。 水利学报,200,(4):57-63.[ Fu chun, Hu Zhengpeng. A Game (编辑:王兴杰) Analysis Approach of Cost Allocation for Multipurpose Water Projects 参考文献(Ree [J]. Joumal of Hydralic Engineering, 2000, (4): 57-63.] []汪恕诚水权和水市场一谈实现水资源优化配量的经济手段[打].[9]刘文强水资源分配冲突的博弈分析[J系统工程理论与实践 中国水利,200,(11):6-9.[ Wang Shucheng. Water Rights and 2002, (1): 16-25.[ Liu Wengiang. Game Analysis for Conflicts in Water market- Discussion about Economic Approaches of Optimal Water Resource Allocation [J]. Systems Engineering-Theory Allocation of Water Resources [J]. China Water Conservancy, 2000 Practice,2002,(1):16-25.] (11):6~9 [10]韩贵嶂,马乃喜环境保护低效率的博弈探悉[]地理学与国土 [2] Walmley JJ. Market Farces and the Management of Water for the W, 2001, 17(1): 45-49. Han Guifeng, Ma Naixi. A Game onment. Water SA[J]. 1995,21(1): 43-50 Analysis on Inefficiency of Environmental Protection[]. Geography and [3] Bjomlund H, Mckey J. Factors Affecting Water in Rural Water Market Territorial Research, 2001, 17(1): 45-49 Water Resources Research [J], 1998, 34(6): 1 563-1570 [11]Anentsen, Maarten J, Rolf W. Kunneke. Dutch negotiated Regulation [4]王先甲,肖文水资源的市场分配机制及其效率[].水利学报, conceptualization and illustration [A].In: Atle Midttun,Eirik 2001, (12): 26-31.[ Wang Xianjia, Xiaowen. Market Mechanism of Svindland, eds. Approaches and Dilemma Water Resources Allocation and it's efficiency[J] Journal of hydraulic Engineering.201,(12):26-31.] Study of Game Theories Characters of Water Resources Management in China L Liang-xu2 LUO Hui2.3 (1. Guanghua School of Management, Peking University, Beijing 100871, China; 2. Shaanxi Provincial Meteorological Bureau Xi'an Shanxi 710015, China; 3. Management School, Xi'an Jiaotong University, Xi' an 710049, China) hortage and increasing water pollution in China, the need for an efficient and equitable management mechanism about water resources has increased. From the point of view of static game and dynamic game as well as two dimensions namely water flows and water quality, this paper compares the different game characters respectively under traditional govemment gulation and pure market mechanism. The results show"Govemment Failure that cannot realize incentive compatibility between govemment and water users under the former model; Meanwhile, they also show "Government Failure"like over-polluted water and scarcity of public products about pollution controlling under the latter model due to rational variance between individual and collectivity. It goes against sustainable development of water resources under current water management pattem since each of them has its respective advantage and disadvantage. In the light of analyses, a framework about the quasi-market mechanism is put forward, which combines two models and two oned above resources;water rights; govemment regulation; game theories
率良序等：中田水资源管建博弈特征分析 市场机制设计因素 ，两者结合减少负外部性的产生，最终 确保水资源可持续发展。 本文所提出的这种准市场机制的提法 ，强调水资源一 生态环境一社会经济复合系统协调发展，即系统结构的均 衡和管理的有序，提高使用效率，就意味着发挥市场配置 资源的基础作用，使有 限的水资源 ，尽可能多地创造社会 财富；同时发挥政府管制的优势 ，要强调公平性 ，即保护弱 势群体的利益，要兼顾代内和代际的公平分配，关心未来 各代的福利。 (编辑：王兴杰) 参考文献lPaf~ ) [I]汪恕诚．水权和水市场一谈实现水资源优化配置的经挤手段[J】． 中国水利，200o，(11)：6—9．[Wang$hueheng．Water Risht~and Watermarket— Discussion aboutEcaaomic Appn~ehes 0fOptimal AllocationofWaterResources[J]．OfinaWaterConservancy，2000， (11)：6—9．] [2]Waln~eyJJ．MarketForcesandtheM明螬蝴 lt0f 吐erforthe En1 ．WatersA[J]．1995，21(1)：43—50． [3]Bjo,,aundH，MckeyJ．FactorsA~ tlngWaterinRu耐 WaterMarket． Water ∞u嗍 Re~．amh[J]，t998，34(6)：1563一l570． [4]王先甲，肖文．水资源的市场分配机制及其效率[J]．水利学报， 2001，(12)：26—3I．[WangYdanjia，Xiaowen．MarketMechanism0f WaterResourcesAllocation andit’sdtleieney[J]．J~mmlofHydraulic EIne耐ng．21}01，(J2)：26 31．] [5]HardinG．TheTr~,edy0fthec0|rII帅 【J]．Science，1968，(162)， 1243— 1248． [6]ChertWenying，HonDun．G帆 TheoryApproachtoOptimalc印italCost A儿∞ ∞ inPallution Control[J]． 哪810fEnvironmentalScicoc~， t998，10(2)：231 237． [7]G鲫 B．Fnsvdd，MargrietF．Caswd1．TI帅出叫r岫 Water M脚la 棚 tCame—theareticLessonsforP~jocts咖 theUS—Mexico I~,der[J]．AgriculturalEconomics，20OO，(24)!lO1一l11． [8]傅春．胡振鹏．一种综合利用水利工程费用分摊的对策方法[J]． 水利学报，2OOO，(4)：57—63．[FuChun，Hu 曲印eng，AGame AlldlysAppmachofGostAllocationforMulti~ Water Pmjoct~ [J]．$oumal0ftfydmlicEngineering，2000，(4)：57—63．】 [9]刘文强．水资源分配冲突的博弈分析[J]．系统工程理论与实践， 2OO2．(1)：16—25．[LiuWenqiang．Game lalyBisforC_~ ietain Water 咖 Allocation [J]．Syst~ 脚 neeriIIg，-Theory＆ Practice，20O2，(1)：16—25．] [1O]韩贵峰，马乃喜．环境保护低效率的博弈探悉[J]．地理学与国土 研究，2001，17(1)：45—49．[1imaGuifeng，MaNaixi．ACame Analyms∞ lndticiency0fEnvironmentalProtection[J]．Geographyand TerritorialResearch，2001，17(1)：45—49．] Cn]~ tsen，Mliartc'nJ．，RolW．Kunneke．Dutchneg~iatedRegulation： e0州l七ptulli蹦li∞ and illtmtration [A]．In： Afle Midttun，Eirik Svindland．ed8． Approaches and Dilemma in Economic Regulation ： Politic，Ecol~ eaandDynanlic8[M]．NewYork：Palgrave，2001：30— 32． StudyofGameTheoriesCharactersofW aterResourcesM anagementin China Lm~ -xul· LUO Hm2· (1．Q咖lghI|aSchoolofMmmgemerd，PekingUniversity，Beijing100871，China；2．ShaanxiProdncialMeteorologicalBureau， Xi’蛐 Shanxi710015，China；3．ManagementSchool，Xi’aI1JiaotongUniversity，)(j’an710049，China) Alam'act Alongwiththegrowingscarcityofwatersl10nageandincreasingw栅 pollutioninChina，theneedforane~cientandequitable managementmechanism aboutwaterresourceshasincreased．From thepointofview ofstaticgame and dynamic gameaswella8two dimemiom namelywaterflowsandwaterq~lity，thispapercompal~ thediferentgamecharactersrespectivelyundertraditionalgovernment regulationandpuremarketmechanism ．Theresultsshow“GovernmentFailure”thatcannotrealizeincentivecompatibility betweengovernment andwaterus啪 1．1／K~rtheformermodel；Meanwhile，theyalsoshow “GoverranentFailure”likeover-pollutedwaterandscarcityofpubl productsaboutpollution controlling underthe lattermodeldue torationalvariance between individualand colectivity．Itgoesagair嗨t sustainabledevelopmentofwater s0uI嘲 undercurrentwla m la patternsinceeachofthem hasitsrespective advantage and disadvantage．Inthelightofanalyses．aframeworkaboutthequasi—marketmechanism isputforward，whichcombinestwomodelsandtwo dirnensionsasmentionedabove． Keyw~rtls waterresources；waterrights~governmentregulation；gametheories 维普资讯 http://www.cqvip.com