基于演化博弈的新疆博斯腾湖流域生态补偿机制研究

卢泉 刘雪雪 刘亮 王鹏鹏 冯啸林

摘 要：流域生态补偿能有效解决资源开发利用过程中产生的外部性問题，对促进流域经济－社会－生态协同发展具有重要意义。基于演化博弈理论分析上级政府与上、下游地方政府的三方动态演化情景，以新疆博斯腾湖流域为研究对象，设定流域生态补偿机制。结果表明：上级政府对违约方征收的罚金高于流域上游生态保护成本和下游生态补偿金时，上、下游才能达到“ 保护” 和“ 补偿”策略的稳定均衡状态。基于演化结果测算的博斯腾湖生态补偿金、生态保护成本分别为２．６４×１０７、２．２０×１０７ 元／ ａ。采用“关键污染因子超标赔偿法”确定以ＣＯＤＭｎ、ＮＨ３ －Ｎ、ＴＰ 三类污染物超标为评价依据的处罚标准分别为１ ３１２．５１、９ １８１．５６、１３ １１５．０８ 元／ ｔ。

：生态补偿；演化博弈；污染物；博斯腾湖；新疆

中图分类号：Ｘ３２１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０３．０１４

引用格式：卢泉，刘雪雪，刘亮，等．基于演化博弈的新疆博斯腾湖流域生态补偿机制研究［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（３）：７５－７９．

流域资源同其他生态资源一样，具有公共物品属性，对流域资源进行开发利用势必产生一定的外部性［１］ 。通过流域生态补偿进行利益再分配可有效解决这一问题，实现地区发展公平［２－３］ 。自２００５ 年浙江省首次出台流域生态补偿政策以来，全国已有超过一半省份开展了生态补偿并出台配套政策。

学术界对于流域生态补偿的研究视角较为多样，其中演化博弈理论因可模拟博弈策略的长期演化趋势而被广泛应用。周春芳等［４］ 采用演化博弈理论分析贵州赤水河流域的生态补偿情况，发现上级政府对违背协议的上、下游地方政府进行惩罚的力度太小，对流域生态补偿效果的影响并不显著；刘加伶等［５］ 推演重庆万州区水资源开发利用过程中中央政府、地方政府、地方企业三者之间的利益诉求和补偿行为的动态变化过程，认为中央政府提高生态补偿资金与政策支持水平，会使得博弈更快达到帕累托最优状态；李昌峰等［６］ 以太湖流域为例，计算出超标每吨化学需氧量的惩罚金额（为１．９５ 万元） 高于现行标准（为１．５０ 万元），说明现有保护－补偿策略是非均衡的。综合上述流域生态补偿研究，笔者认为其存在一定的拓展空间，主要有以下两点：第一，现有文献主要集中于沿海的江河湖泊，对西北干旱区内陆湖流域生态补偿的讨论较少；第二，基于演化博弈理论的流域生态补偿机制探讨，多偏向于验证现有实践应用的合理性，从无到有的设计及实证分析较少。鉴于此，本文选取新疆博斯腾湖流域为研究区域，建立上级政府监管机制下流域上、下游地方政府的三方博弈模型，基于区域发展情况，测算补偿、治理、罚款额度，确定处罚标准，构建契合当地的流域生态补偿机制。

１ 流域生态补偿核心利益相关者识别及演化博弈分析

１．１ 核心利益相关者识别

识别核心利益相关者是构建博弈模型的前提。根据地理区位可以划分流域上、下游，但仅靠上、下游双方协商，利益诉求难以达成一致，通常需要上级政府介入［７］ 。本文识别的利益相关者为上级政府、上游地方政府、下游地方政府。

１．２ 演化博弈分析

１．２．１ 模型假设条件

模型有４ 个假设条件：流域上、下游地方政府做出明确的权责划分；上游地方政府有保护环境的义务，要求增加保护成本补偿；流域环境对下游地区人民的生产生活产生重要影响，下游愿意向上游保护环境的主体进行生态补偿；在流域上、下游地方政府完全自由选择“保护”或“不保护”、“补偿”或“不补偿”策略的情况下，不能实现流域可持续的最优生态补偿策略，需引入上级政府监管机制。

１．２．２ 确定模型参数

１）流域上游地方政府采取“保护”或“不保护”策略，流域下游地方政府采取“补偿”或“不补偿”策略。上、下游地方政府的初始收益分别为Ｐ１、Ｐ２，上游地方政府为保护环境增加的成本为Ｏ，下游地方政府获得的生态收益为Ｅ１、进行生态补偿的额度为Ｅ２。

２）上游地方政府选择“保护”“不保护”策略的概率分别为ε、１－ε，期望收益分别为Ｕ１１、Ｕ１２，平均期望收益为Ｕ１；下游地方政府选择“补偿”“不补偿”策略的概率分别为φ、１－φ，期望收益分别为Ｕ２１、Ｕ２２，平均期望收益为Ｕ２。

３）若流域上游地方政府选择“保护”策略、下游地方政府选择“不补偿”策略，则上级政府可对下游地方政府进行经济处罚，处罚金为Ｍ；若流域上游地方政府选择“不保护”策略、下游地方政府选择“补偿”策略，则上级政府对上游地方政府进行经济处罚，处罚金为Ｍ。

基于设定条件，构建上级政府监管下的流域上、下游地方政府演化博弈模型收益矩阵，见表１。

２ 新疆博斯腾湖流域的实证分析

２．１ 研究区概况

博斯腾湖流域位于东经８２°２８′—８８°２０′、北纬４１°０′—４３°３２′，总面积约１４１ ５３５ ｋｍ２，行政区划包括和静县、和硕县、焉耆县、尉犁县、博湖县、轮台县、库尔勒市、铁门关市（兵团第二师）。湖区深居欧亚腹地，光照充足，降水量小，属典型的温带大陆性气候区，是中国最大的内陆淡水吞吐湖和重要的国家５Ａ 级旅游景区，对其水质水量具有较高要求。

自１９５９ 年以来，博斯腾湖流域水域面积减小，主要污染物浓度多年持续超标，土壤盐渍化、工业有机污染程度不断加剧。巴音郭楞蒙古自治州北四县及新疆生产建设兵团部分团场工业废水、农田排水、生活污水排放不达标，加剧水环境恶化。新疆水环境监测中心发布的２０１９—２０２０ 年水质监测结果显示，下游（孔雀河）各河段全年水质均为Ⅲ类水。湖内７ 处监测点水域均为中度营养级，西北角黄水沟、西南角及南部靠近博湖县区域旱季水质为劣Ⅴ类［８］ 。可见，流域上游资源开发给下游生产生活带来了显著负面影响，针对博斯腾湖流域制定实施生态补偿政策具有一定的紧迫性和必要性。

２．２ 博斯腾湖流域核心利益相关者识别

２．２．１ 上级政府

新疆维吾尔自治区人民政府设立塔里木河流域水利委员会（简称塔委会）对流域水资源进行管理，塔委会下设执行机构与办事机构，分别为执行委员会和塔里木河流域管理局（简称塔河管理局）。两大部门具有不同职权，分管地方政府用水量调配、生态环境治理等工作［９］ 。博斯腾湖流域作为塔里木河流域的一部分，受塔河流域管理部门管辖。将代表自治区意志的塔河管理局统称为上级政府。塔河流域水资源管理体制机构见图１。

２．２．２ 流域上、下游地方政府

按地理区位将博斯腾湖流域范围内区县级地方政府分为流域上、下游地方政府。本研究把博斯腾湖及以上河道所在区县的地方政府作为流域上游地方政府，包括和硕县、和静县、焉耆县和博湖县；把博斯腾湖溢出的下游河道所经区县地方政府作为流域下游地方政府，包括轮台县、库尔勒市、尉犁县、铁门关市。

２．３ 基于博弈结果的补偿标准测算

代表上级政府意志的塔河管理局应当对博斯腾湖流域上、下游地方政府的行为加以约束，使得博弈结果向“保护”和“补偿”的稳定均衡点演化。基于此，通过测算生态补偿金与生态保护成本，确定处罚金额下限，设计补偿标准。

２．３．１ 生态补偿金测算

下游因上游保护环境获得了生态收益，按约定应支付生态补偿金。将上游采取“不保护”策略时导致生态服务价值的损失值作为其在保护环境情境下所创造的生态价值，并将此值定为下游利益获得者应当给予上游环境保护者的生态补偿金额。

参照谢高地等［１０］研究的生态系统分类体系，结合单位面积生态服务价值当量因子法，按照ＣＰＩ 物价指数对单位面积生态服务价值当量进行修正，以４３９．９ 元／ ｈｍ２的价格测算博斯腾湖流域上游（北四县）的生态服务价值损失值。根据前人研究［１１－１４］ ，将流域生态系统划分为林地、草地、耕地、水域、建设用地和未利用土地，对应的单位面积生态服务价值分别为１２ ６２８． ６９、５ ２４１．００、３ ５４７．８９、２０ ３６６．６９、０、６２４．２５ 元／ （ｈｍ２·ａ）。

依据土地利用遙感监测数据，得到流域２０２０ 年相较于２０１８ 年上游各类型生态系统面积及生态服务价值变化量（见表２），进而测算生态补偿金为２．６４×１０７元／ ａ。

２．３．２ 生态保护成本测算

上游采取“保护”策略时工业废水、农田退水、生活污水处理达标后再排放，把此治理成本作为上游生态保护成本的测算依据。根据中华人民共和国国家发展和改革委员会在《我国污水处理行业成本分析及对策建议》中公布的数据可知，西北地区污水处理服务费为０．８９ 元／ ｔ。根据《新疆统计年鉴》，博斯腾湖２０２０年污染物排放量为２．４７３×１０７ ｔ／ ａ，折算相应的生态保护成本为２．２０×１０７元／ ａ。

２．３．３ 罚金测算及处罚标准设定

罚金须大于生态保护成本和生态补偿金二者的最高值，设定罚金不得低于２．６４×１０７元／ ａ。新疆维吾尔自治区尚未正式实施博斯腾湖流域生态补偿政策，政府对博斯腾湖流域实施的生态保护措施主要有阶梯水价、超限罚款等，对于处罚标准的设定尚未完善。在这方面，全国大多省市已取得了不错的成效，生态补偿的奖惩形式多样，如江西、福建两省根据环境改善程度对生态保护者进行奖补，北京对未实现补偿目标的主体扣缴资金，贵州和湖南制定了奖补、扣缴兼施政策。各省市制定补偿标准通常以跨界断面关键水质因子浓度、通量作为考核依据。结合上述省市的实践经验，将ＣＯＤＭｎ、ＮＨ３ －Ｎ、ＴＰ 作为评价水质的主要因子，根据“关键污染因子超标赔偿法”确定处罚标准，计算公式如下：

式中：Ｐｉ为第ｉ 类关键污染因子赔偿标准，Ｖｉ 为水域监测点关键污染因子含量，ｎ 为测量次数，Ｑ 为上游地表水资源总量。

博斯腾湖整体分为大湖区和小湖区，从东西南北中５ 个方位对大、小湖区水体进行水样采集，共选取３３ 个监测点，监测上、下游节点不同水季关键污染因子的含量，各类水样的保存与测定均依照《水和废水监测分析方法》进行，结果见表３［１５］ 。ＣＯＤＭｎ、ＮＨ３ －Ｎ、ＴＰ 含量均值分别为２．５５、０．２５、０．０８ ｍｇ／ Ｌ。

根据开都河大山口、黄水沟、清水河克尔古提水文站的历史实测数据，汇入博斯腾湖地表水水量年均值为４２ 亿ｍ３。参照贵州赤水河流域ＣＯＤＭｎ、ＮＨ３ －Ｎ、ＴＰ 关键污染因子含量１ ∶ ７ ∶ １０ 的惩罚比例，拟定博斯腾湖三类污染物超标罚金标准分别为１ ３１２．５１、９ １８１．５６、１３ １１５．０８ 元／ ｔ。

２．４ 博斯腾湖生态补偿机制实施方案

利益主体间的博弈是一个长期、动态过程，切实可行的实施方案可使策略选择趋向理想状态。一方违约会受到上级处罚，收缴罚金被用于环境治理或补偿保护者。据此，制定博斯腾湖生态补偿机制实施方案，流程见图２。

３ 讨论

流域生态补偿涉及补偿区域界定、利益相关者识别、补偿模式选择、补偿标准测算等工作［１６－１７］ 。社会特征、利益需求、紧密程度、法律关联等因素是区分利益相关者的重要依据［１８－２０］ ，在流域生态补偿中主要以中央政府、地方政府（流域上下游）、企业、民众等划分利益主体［２１－２５］ 。学术界和实践部门提出多种补偿模式，并系统阐释了各种模式的特点与适用条件，例如，财政转移支付模式、上下游地方政府间协商交易模式、强制性扣缴模式和共同出资模式等［２６］ 。就现阶段而言，我国大部分地区尤其是经济欠发达的西北地区更适合政府主导的财政支持和处罚双向激励模式。补偿标准的测定是补偿政策实施的关键。当前较为主流的分析思路有受损生态治理支出、生态服务价值损失、流域居民受偿意愿三类［２７］ 。以生态服务价值损失进行补偿标准的测定方法更为直观，可避免由机会成本、主观意识等造成的偏差。

本文基于演化博弈模型设定博斯腾湖流域生态补偿机制，具有一定代表性但仍有所不足。根据生态服务价值的损失测算补偿标准，结合受损生态治理支出确定处罚标准，但具体实施时还应考虑上、下游支付及受偿意愿等因素，使得方案更具适用性与可行性。此外，受研究条件限制，仅对三方利益主体划定了权责义务，罚金、补偿资金收缴和使用的主体未详尽说明，后期仍需进一步探讨。

４ 结论

基于演化博弈理论，引入上级政府约束，设定上、下游地方政府动态演化情景，选取博斯腾湖流域为研究对象，构建生态补偿机制，得出如下结论。

１）博斯腾湖生态补偿金与生态保护成本分别为２．６４×１０７、２．２０×１０７ 元／ ａ，在上级政府监管下流域上、下游地方政府的博弈过程中，上级政府对违约方征收的罚金高于流域上游生态保护成本和下游生态补偿金的最大值（２．６４×１０７ 元／ ａ）时，才能达到实施策略的稳定均衡状态。

２）根据“关键污染因子超标赔偿法”确定处罚标准，选取ＣＯＤＭｎ、ＮＨ３－Ｎ、ＴＰ 作为评价水质指标，拟定以三类污染物超标为评价依据的罚金至少为１ ３１２．５１、９ １８１．５６、１３ １１５．０８ 元／ ｔ。

参考文献：

［１］ 曾绍伦，任玉珑．四川水能资源开发利用的生态补偿机制研究［Ｊ］．四川理工学院学报（自然科学版），２００６，１９（６）：１０１－１０７．

［２］ 卢祖国，陈雪梅．经济学视角下的流域生态补偿机理［Ｊ］．深圳大学学报（人文社会科学版），２００８，２５（６）：６９－７３．

［３］ 钱水苗，王怀章．论流域生态补偿的制度构建：从社会公正的视角［Ｊ］．中国地质大学学报（社会科学版），２００５，５（５）：８０－８４．

［４］ 周春芳，张新，刘斌．基于演化博弈的流域生态补偿机制研究：以贵州赤水河流域为例［Ｊ］．人民长江，２０１８，４９（２３）：３８－４２．

［５］ 刘加伶，时岩钧，刘冠伸．水资源开发利用生态补偿研究：以重庆市万州区为例［Ｊ］．人民长江，２０２０，５１（１０）：８０－８７．

［６］ 李昌峰，张娈英，赵广川，等．基于演化博弈理论的流域生态补偿研究：以太湖流域为例［Ｊ］．中国人口·资源与环境，２０１４，２４（１）：１７１－１７６．

［７］ 杨光明，時岩钧．基于演化博弈的长江三峡流域生态补偿机制研究［Ｊ］．系统仿真学报，２０１９，３１（１０）：２０５８－２０６８．

［８］ 雪克来提·巴斯托夫，梁犁丽，冶运涛，等．博斯腾湖小湖区生态环境现状与治理措施［Ｊ］．人民黄河，２０２１，４３（增刊２）：８８－９０．

［９］ 孙嘉，刘文斌，夏依买尔旦．基于流域统一管理的塔里木河流域水资源管理体制框架设计研究［Ｊ］．水利发展研究，２０２２，２２（１）：５０－５４．

［１０］ 谢高地，甄霖，鲁春霞，等．一个基于专家知识的生态系统服务价值化方法［Ｊ］．自然资源学报，２００８，２３（５）：９１１－９１９．

［１１］ ＣＯＳＴＡＮＺＡ Ｒ，ＤＡＲＧＥ Ｒ，ＧＲＯＯＴ Ｒ Ｄ，ｅｔ ａｌ．Ｔｈｅ Ｖａｌｕｅｏｆ ｔｈｅ Ｗｏｒｌｄ? .ｓ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｃａｐｉｔａｌ［Ｊ］．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，１９９８，２５（１）：３－１５．

［１２］ 张鹏岩，耿文亮，杨丹，等．黄河下游地区土地利用和生态系统服务价值的时空演变［Ｊ］．农业工程学报，２０２０，３６（１１）：２７７－２８８．

［１３］ 张发，玉素甫江·如素力，艾尔肯·图尔逊．基于土地利用的博斯腾湖流域生态系统服务价值时空变化［Ｊ］．生态学报，２０２１，４１（１３）：５２５４－５２６５．

［１４］ 王静，周绍昆，孟繁林，等．土地利用演变对泸沽湖流域生态系统服务价值评估与时空变化的影响［Ｊ］．西部林业科学，２０２２，５１（５）：３４－４２．

［１５］ 赛米热·托合提． 博斯腾湖水质污染变化特征及评价研究［Ｄ］．乌鲁木齐：新疆师范大学，２０２２：１１－２３．

［１６］ 马军旗，乐章．黄河流域生态补偿的水环境治理效应：基于双重差分方法的检验［Ｊ］．资源科学，２０２１，４３（１１）：２２７７－２２８８．

［１７］ 毕建培，刘晨，林小艳．国内水流生态保护补偿实践及存在的问题［Ｊ］．水资源保护，２０１９，３５（５）：１１４－１１９．

［１８］ 李芬，甄霖，黄河清，等．土地利用功能变化与利益相关者受偿意愿及经济补偿研究：以鄱阳湖生态脆弱区为例［Ｊ］．资源科学，２００９，３１（４）：５８０－５８９．

［１９］ 陈传明．福建漳江口红树林国家级自然保护区公共管理研究［Ｊ］．湿地科学，２０１４，１２（６）：７５３－７５８．

［２０］ 郑海霞，张陆彪，高雷．流域水质改善的公共偏好问题研究［Ｊ］．干旱区资源与环境，２０１７，３１（５）：７０－７５．

［２１］ 张新祥，郭玉洁，曹艳丽，等．基于演化博弈的黄河流域生态补偿机制研究［Ｊ］．数学的实践与认识，２０２１，５１（２２）：１４２－１５２．

［２２］ 康艳青，毛柯予，朱永明．成本分担下黄河流域跨省生态补偿利益均衡分析［Ｊ］．人民黄河，２０２３，４５（３）：７９－８４．

［２３］ 朱永明，牛蓝霄，赵哲耘．考虑中央政府奖惩的黄河流域政府间生态补偿博弈分析［Ｊ］．人民黄河，２０２３，４５（３）：１－６，３１．

［２４］ 王宏利，董玟希，周鹏．跨省流域生态补偿长效机制研究：基于演化博弈的视角［Ｊ］．北京联合大学学报（人文社会科学版），２０２１，１９（４）：７６－８５．

［２５］ 郭玉洁．基于演化博弈的黄河流域协同治理与生态补偿机制研究［Ｄ］．郑州：河南财经政法大学，２０２２：１５－３２．

［２６］ 王军锋，侯超波，闫勇．政府主导型流域生态补偿机制研究：对子牙河流域生态补偿机制的思考［Ｊ］．中国人口·资源与环境，２０１１，２１（７）：１０１－１０６．

［２７］ 金淑婷，杨永春，李博，等．内陆河流域生态补偿标准问题研究：以石羊河流域为例［Ｊ］．自然资源学报，２０１４，２９（４）：６１０－６２２．

【责任编辑 栗 铭】