农村水利与污染的博弈论研究

万　强，方义强，杜弟均

(重庆市璧山区丁家街道办事处， 重庆　璧山　402764)



农村水利与污染的博弈论研究

万强，方义强，杜弟均

(重庆市璧山区丁家街道办事处， 重庆璧山402764)

本文以重庆市璧山区丁家镇为研究对象，对博弈者选择规范治理发展模式和传统发展模式进行博弈模拟.结果显示，博弈者同时选择规范治理发展模式是最佳选择，利益收获最大，分配更加均衡；同时选择规范发展模式有不错的收益，可基本实现可持续发展.只有其中一方选择规范治理发展模式或规范发展模式并非是利益均衡点,分析了污染因素，包括生活污染、工业污染、农业污染和其后的利益博弈关系并提出建议.

水体污染;乡镇;规范治理发展模式;利益博弈

1　水污染现状分析

水是人类生存和发展不可缺少的资源，是经济和社会可持续发展的基础[1-2].污染物的累积超过自然环境的自净能力时会造成水污染[3].水污染直接影响人们的生产和生活，甚至会威胁人们的健康[4].工业化产生大量污水，使许多河流和城市受到污染[5].现在，一些乡镇及农村也出现了不同程度的点污染和面污染[6-7].一直以来，人们把污染治理的重点放在工业集中和人口稠密的城市, 忽略了农村的污染治理.在农村经济发展过程中, 大量的工业废物、生活废物、畜禽养殖排放废物和农村面源污染等造成农村生态环境严重破坏[6-8].水体污染是最常见也是最为严重的，不仅影响粮食产量和质量，而且威胁着农村人民的健康.水利建设是治理水体污染的有效途径之一，也是环境治理的重要手段.因此，对于农村水污染问题必须认真研究，高度重视，并采取有效的治理措施.

丁家街道位于重庆市璧山城区南部，东经106°08′，北纬29°24′，属中亚热带季风气候，四季分明，年平均气温18 °C左右.降雨量丰富，年均降雨量1 000 mm左右，降雨集中在夏秋两季，5～10月的降雨量占全年的75﹪～80﹪.有梅江河从会兴由北向南穿过丁家街道，现有公有水利工程790处，共蓄水49 663万m3；电灌站27座，有水渠道60条，水库8座，蓄水293.3万m3，山平塘574口，蓄水100. 82万m3；石河堰31道，蓄水102.55万m3.研究区属于璧南河支流.该支流的水体污染严重，丁家除饮用水源——三五水库和一些“白水”养鱼的塘、库属于Ⅲ类水质外，大部分养鱼的塘、库、堰和主要河流——梅江河都属于Ⅳ类水质，而璧南河支流的部分河段甚至达到Ⅴ类和劣Ⅴ类.

2　研究方法与模拟分析

水利建设是治理水体污染的有效途径之一.本文对璧山丁家街道为代表的渝西地区的水资源管理进行研究 ，对研究区域实地勘察和访问，以博弈论模型对该区的水利建设现状和未来进行博弈模拟分析[9-11].

2.1模型描述

根据对当地水利设施实地勘察和调查访问的结果，分析各方对水利建设的成本投入情况和支持态度，在一定的假设条件下合理设计模型.调查结果是：现有水利设施覆盖不足，设施陈旧，自然和人为损坏严重，排洪抗旱能力低.博弈各方都希望以最小的投资获得最大的利益，或不劳而获，且各方在利益博弈中的地位各有优势和劣势.模型建立的条件如下：

(1)博弈各方信息不对等，即双方对博弈中的各种情况下成本投入、技术难度的了解，预期收益和风险系数的了解由于知识和信息来源不同而不完全对等.政府拥有较为有利的政策、水文地理数据资料优势，其他博弈者没有这样的优势，只有技术和劳动力优势.

(2)不同博弈者对现有资源和对水利建设、经济发展模式的理解和策略选择不同.污染企业一般优先选择在现有条件下利益最大化，走的是“先发展后治理”的道路.这与当地急于脱贫的居民的选择十分相似；而政府部门的利益最大化选择的目标是：保证经济的稳步增长的同时维护环境与生态安全，提高整个社会的福利水平，依据国家相关政策坚持可持续发展.

博弈者的选择策略组合为：

上式中：Sik表示第i个博弈者所做出的第k个策略,S11和S12为政府选择, S21和S22为企业选择.

2.2模拟分析

博弈各方都会在自己利益最大化时才会主动采取行动.又由于各方在投入成本、利益分配和对发展模式的理解和选择不同，各方比较被动和保守，不愿承担风险，选择了保守的传统发展模式，利益收获最小.现在假设各方不同模式下的成本和利益分配如表1所示[11].

表1和表2显示，目前各博弈方都选择的传统发展模式获得利益总和为3，最少，且对环境损害最大，是博弈中最不理想的结果.选择规范治理模式收益最大为5，社区福利也最好，环境保护较好.其他选择组合的总体利益一样，但分配格局有差别.规范化模式和传统模式组合都可以发展，如除去境修复和整理成本，能实现可持续发展的模式就只有点(3,2)的两个规划模式的组合.

表1　不同模式选择的成本和利益收获

注：成本去除环境代价和环境治理成本

表2　农村水利水保与污染的博弈均衡

注：数据前为政府纯利益，后为污染企业和居民纯收益

表3　规范治理发展模式的成本和利益收获

注：成本是去除环境代价和环境治理成本

表4　规范治理发展模式博弈

注：数据前为政府纯利益，后为污染企业和居民纯收益

规范治理发展模式是较规范治理模式和传统模式更加积极、具有风险的模式，同样成本条件下收益更高，分配格局也更合理.规范治理发展模式要求所有人更加主动积极地参与投资建设、管理和维护的决策和执行过程中，同样承担风险，也共享更高的收益.根据调查结果设置参数，同样成本下收益情况如表4所示.

结合表3和表4，规范治理发展模式模拟结果表明,整体最大利益可达到8，在利益分配中，利益分配的比重更加偏向于企业.

3　结果分析

政府坚持持续发展理念，维护利益收获和环境健康，而当地污染企业更多的是急于摆脱贫困，更倾向于“先发展后治理”.虽然他们理解可持续发展的长远利益，但以环境为代价的传统模式对他们更现实.在给定模式条件下，当地居民的最优选择是传统发展模式，政府采取规范治理模式，此时最好的利益均衡点只能在 (3，2) 点.理论上 ，这两种模式结合在更长时间里可以完成可持续发展，但由于每个参与者的想法不一样而难以成为均衡点 ，因此无法达到最佳的纯收益 .规范治理发展模式要求更高，带来的利益更高分配更加有利于广大居民.分析结果表明，规范治理发展模式是广大农村水利水保建设的最佳选择.

现实的结果是璧山区南部农业社区水体污染严重.这样的结果是博弈者的选择.当地居民选择传统发展模式，地方政府技术推广者选择规范发展模式或者没有参与.这就造成：

(1)当地生活污染物随意排放到自然环境中，生活和工业污水直接排入河道、养鱼场、水池等，形成一次污染，进而引起河水水质富营养化带来二次污染；

(2)固体废弃物的直接暴露地表或简单填埋，农药和化肥过量使用形成严重点污染和面污染，污染地表经径流水和地下水；

(3)在没有合理的规划、技术保障、城市污染严格管控和当地传统发展模式的运营下，大量城市重污染企业入住乡村社区，本地的粗放式养殖业迅速发展，由此带来的污染物直接进入自然环境，严重影响水体质量和生态环境.

4　水污染治理建议

城镇的水体和环境污染从表面上看是经济、技术 、设计和环保意识等问题 ，而其实主要是利益冲突与博弈问题.博弈双方都希望在单位时间内自己的利益最大化，各方希望从自身利益最大化出发，通过博弈实现自身效益最大化.农村水利工程是准公共设施，投资和收益都是地方政府和当地居民，要求双方最大投入，也许双方各自的利益不是最大化，但环境和经济利益的总和是最大化.因此，本文提出以下建议：

(1)加强社区的环境保护意识、知识宣传和教育，引导农民采用绿色生产方式.要提高人们的环境保护意识，使人们充分认识“先污染后治理”的沉重代价，切实处理好发展与环境的关系.通过环境保护教育，可以使人们掌握基本的环境保护技术与方法，积极响应“绿水青山”号召，对污染水资源的企业和个人及时教育、处罚和责令改善.

(2)合理规划、安排企业布局.政府有关部门要统一规划、合理布局、综合治理，制定有利于水环境污染防治的政策，鼓励发展对水环境无污染、少污染的行业.提倡水资源的循环利用，推动工业清洁生产和生态农业发展，因地制宜地建设企业污水处理设施和污水处理厂.

(3)加快推进城镇社区污水处理厂和污水管网建设和管理，使污水管网早日投入使用，使居民生活污水得以净化，使城镇社区内真正实现水污分流.

[1]何本茂,韦蔓新. 防城湾的环境特征及其水体自净特点分析[J]. 海洋环境科学，2006,25(1)：64-67.

[2]何本茂,韦蔓新.铁山港湾水体自净能力及其与环境因子的关系初探[J].海洋湖沼通报,2006(3):21-26.

[3]杨丽蓉,孙然好,陈利顶,等.流域地表水体污染过程的时空差异及其影响机制分析: 以温榆河中上游地区为例[J]. 环境科学,2011,32(1):73-79.

[4]宋克云,罗美华,文岚,等.一起产毒性大肠埃希菌污染水体引起感染性腹泻病暴发的调查报告[J]. 实用预防医学,2007,14(2):460-461.

[5]张鸿龄,孙丽娜,罗庆,等.浑河流域水体污染的季节性变化及来源[J]. 生态学杂志, 2011,30(1):119-125.

[6]李恒鹏，黄文钰，杨桂山，等.太湖上游典型城镇地表径流面源污染特征[J]. 农业环境科学学报,2006,25(6):1598-1602.

[7]戴逸琼.钱塘江水污染分析与小城镇污水治理对策[J]. 给水排水,2007,33(增刊)：183-187.

[8]王龙涛,段丙政,赵建伟,等.重庆市典型城镇区地表径流污染特征[J]. 环境科学,2015,36(8):2809-2816.

[9]谢识予．经济博弈论[M]．上海：复旦大学出版社，2002:85-86 ．

[10]贾辉，刘黎明．监管与惩罚的选择 ：从博弈视角看税收[J]. 北京工业大学学报(社会科学版)，2004,4(2)：31-35．

[11]肖强，孙凡,马生丽，等. 规范治理自然资源管理的博弈论分析[J]. 重庆文理学院学报(自然科学版)，2012(6):82-85.

(责任编辑穆刚)

Study on the game theory between rural water conservation and pollution

WANG Qiang, FANG Yiqiang, DU Dijun

(Chongqing Bishan District Dingjia Street Committee, Bishan Chongqing 402764, China)

Taking the Dingjia town of Bishan county in Chongqing as the research object, the selected regulating governing development mode and traditional development mode for the gamer were gaming simulated. The results show that choosing the regulating governing development mode for the gamers is the best option, with the maximum benefits, and more balanced distribution; and it can achieve the susbtainable development. Only one part to choose the regulating governing developing mode or regulating developing mode is not the benifit balancing point. The pollution factors, including the life pollution, industrial pollution, agricuture pollution, and the benefit gaming relationship were analyzed, and the corresponding measures were proposed.

pollution of waters; counties; participatory development model; benefit game

2015-09-18

国家自然科学基金青年项目(31200404).

万强(1975—)，男，重庆璧山人，工程师，主要从事水资源管理方面的研究.

S731. 2

A

1673-8004(2016)05-0149-04