基于演化博弈的工程项目施工环境污染防治研究

吴嘉梁,戴明慧,任金哥

(青岛理工大学管理工程学院，山东 青岛 266520)

0 引言

近年来，在大规模的城市开发建设中，项目施工带来的环境污染问题越来越严重，主要特征是：规模大、普遍性、持续性[1]，影响人们的生活起居和身心健康。因此，必须找出污染根源，采取相应的预防控制和管理措施来加以改善，做到施工与环保共发展、施工与周围居民协调融合，同时促进建筑行业的可持续发展。

对施工污染的防治研究已有较多成果：任卓冉[2]建立了公众参与环境利益分配制衡机制的基本框架，实现环境污染第三方治理中的公共参与。王晓峰[3]、王亚敏[4]、高晓[5]分别从绿色发展污染防治目标、施工污染成因、污染类型角度，提出在施工过程中的环境防治策略。沈思雨等[6]界定和比较了平台治理模式下施工污染监管信息的传输方向、流经要素和状态变迁事件。

尽管众多学者对施工污染提出多方面针对性防治策略，但鲜有分析防治过程中参与主体的行为。施工污染防治主要涉及三方，即政府、施工企业和社会公众，三者之间的行为关系对于研究如何更有效的防治施工污染起到举足轻重的作用，因此本文利用演化博弈理论，剖析各方对于防治施工污染决策的稳定性和相互影响关系。

1 三方演化模型构建

演化博弈模型包含三个关键要素，分别是博弈主体、策略和支付函数。博弈主体即在博弈中参与的各方利益相关者(在本文中可以体现为各级政府、施工单位、监理单位、社会公众等)；博弈策略即在各方博弈中可以搭配、选择的各种方法集合；支付函数即代表每个参与方在每一局之中的得失，连接各方要素。

施工污染防治利益相关者较多，演化博弈双方包含各级政府之间、施工企业与政府之间、监理公司与施工企业之间、施工企业与社会公众之间等。为简化模型，本文主要是从施工污染防治起到至关重要的三方主体(政府、施工企业和社会公众)进行研究。

1.1 模型假设及参数设置

假设1：只存在三个博弈参与主体，即政府、施工企业和社会公众。

假设2：三方参与主体均为有限理性群体，需经过多次试错以达到博弈均衡的效果。

假设3：政府的策略选择是{监管，不监管}，施工企业的策略选择是{防治，不防治}，社会公众的策略选择是{参与，不参与}。

假设4：政府选择积极主动监督管理的概率为x，消极参与的概率为1-x；施工企业选择主动预防与控制的概率为y，非主动预防与控制的概率为1-y；社会公众选择积极参与防治施工污染的概率为z，不积极参与的概率为1-z，并规定范围x,y,z∈[0,1]。

假设5：假定三方演化博弈的利益与成本都是可以量化的，且所有参数都大于0。

通过总结施工污染防治的有关研究结果，并结合实地调研，选取并设定以下相关参数及其含义，如表1所示。

表1 演化博弈相关参数及其含义

1.2 三方博弈收益矩阵及复制动态方程

综合以上假设，构建政府、施工企业和社会公众三方演化博弈模型的收益矩阵，如表2所示。

表2 三方博弈收益矩阵

根据表2可以得出政府、施工企业和社会公众三方的复制动态方程组：

(1)

1.3 三方博弈者的演化稳定性分析及策略

在多方参与的演化博弈中，渐近稳定策略和演化稳定策略的组合几乎可等同[7]。本文研究的三方博弈属于纯策略纳什均衡，故仅需判别O(0,0,0),A(0,0,1),B(0,1,0),C(0,1,1),D(1,0,0),E(1,0,1),F(1,1,0),G(1,1,1)八个点的稳定性，复制动态方程组的雅各比矩阵如下：

(2)

其中,H1=yz(L-T2)-y(T1+F)-zL-C1+F

(3)

H2=x(T1-T3-F)+z(H2-M2)-C2+R

(4)

H3=xy(T2-L-2T3)+x(L+2T3)+
2y(H3+M3)-C3-2M3

(5)

通过上式可得到8个点的雅各比矩阵，当矩阵中所有特征值均为负值时，该均衡点具有稳定性。通过计算判断A,F,G三点为非稳定点，对其他五点进行分析，见表3。

表3 各均衡点稳定状态

2 模型仿真与分析

上文已对三方防治施工污染问题的博弈性策略选择进行了分析，现在复制动态方程的相关分析的基础上，以O点为例，利用Matlab软件对演化博弈做出仿真分析，以验证策略分析的合理性。

将政府、施工企业和社会公众积极参与施工污染防治的概率初始值均匀地设置在[0，1]区间，经过Matlab软件仿真，得到三方参与者在各初始值下的博弈演化趋势，见图1，验证了此种条件下的均衡稳定点O(0,0,0)，即决策组合{政府不监管，企业不积极防治，公众不参与}。

从图2可以看出，政府选择积极管控策略的概率逐渐降低，随着时间的延长和施工企业与社会群体的防治力度日益严格而趋于稳定，与实际情况也相符，若施工企业自觉主动采取措施控制环境污染、社会公众积极参与，政府将逐渐降低管控力度，同样达到防污控污的效果。

当施工企业未防治污染获得的利润大于污染治理成本时，大部分企业选择积极防治的概率随时间的推移而下降，见图3。因此，企业的策略选择与其自身效益有关，增加收益、降低治理成本可促进企业积极防治污染。

图4表示无论社会公众选择积极参与的初始概率如何，随着时间的推移，积极参与污染防治的概率持续降低并趋于稳定。当社会公众选择积极参与防治施工污染时的净收益小于0时，他们倾向于选择不积极参与防治施工污染。

由以上三方(即政府、施工企业和社会公众)的演化博弈分析中获悉，政府对公众选购环保建筑设施的补贴T2、政府因环境改善而取得的环境收益H1、产生施工污染后政府消除污染的成本M1、政府因企业增收所取得的增加税收S，未在演化博弈分析结果中体现出来，故可认为以上因素对政府、施工企业和社会公众三方防治施工污染利益相关者的决策选择没有影响。

对于政府是否选择积极管控施工污染的决策影响因素有：政府积极管控所要付出的监管成本、政府对积极防治施工污染企业的所付补贴、政府给予积极举报未防污控污企业的公众的奖励、政府对涉污企业的罚款。当政府选择对施工污染进行积极防治时的净收益小于0时或者是施工企业和公众均选择对施工污染积极防治时，政府均倾向于选择不管控施工污染。

对于施工企业是否选择积极防污控污的决策影响因素有：企业积极防污控污的防治成本、政府给予施工企业因积极防治施工污染的优惠补贴、企业应给予公众因污染而给公众造成损害的补贴、企业因积极防治施工污染而获得的无形收益、政府对涉污企业的处罚、企业因未防治污染而丧失的社会形象和未来良好发展、企业因未防治施工污染而取得的增加利润。当施工企业选择对施工污染进行积极防治时的净收益小于0时，施工企业倾向于选择不对施工污染进行积极防治。

对于社会公众是否选择积极参与防治施工污染的决策影响因素有：公众的参与成本、企业给予公众的受污补贴、政府给予公众的举报补贴、公众因环境改善所获收益、公众的受污损害。当社会群众选择积极参与防治施工污染时的净收益小于0时，社会群众倾向于选择不对防治施工污染进行积极参与。

3 三方博弈者角度的污染防治措施建议

3.1 政府角度防治施工污染

1)加大对施工污染的处罚力度，既体现在对涉污施工企业的处罚上，也要体现在对政府执法人员的消极管控上，提高政府人员对施工环境污染的警惕性。2)完善相关激励制度，加大对积极防治施工污染企业的补贴优惠，同时对社会公众的举报行为加以奖励。3)积极引进环保企业入驻本地区，逐步压缩产污量大的企业的市场规模占比，鼓励建筑垃圾的合理处置循环利用产业。

3.2 施工企业角度防治施工污染

1)建立并完善企业防治施工污染体制，并以企业的强制性规范和充足的物资人力储备等保证实施落地。2)升级施工企业的产业结构，抛弃老旧的传统粗放型施工，在节约成本的同时，获取较大的环境效益和良好的社会形象。

3.3 社会公众角度防治施工污染

1)响应国家号召，积极配合相关政府部门的防治污染活动，并在必要时候积极向相关部门举报涉污施工企业，积极投身于防治施工污染的大业之中。2)当自身的合法的防治施工污染的诉求得不到回应时，可以合理利用社会媒体，让相关人员对此引起重视，发挥社会监管作用。

4 结语

本文根据施工污染防治过程中参与主体的行为，构建了政府-施工企业-社会公众博弈模型，利用Matlab软件进行仿真分析。结果表明，政府策略与其净收益、施工企业、社会公众的行为均有关系，施工企业和社会公众是否选择积极防治污染主要取决于自身的净收益。最后从三方角度提出针对性建议，只有政府、施工企业、社会公众共同参与其中，才能实现经济与环境的协调发展。