基于演化博弈的工程項目施工環(huán)境污染防治研究

吳嘉梁,戴明慧,任金哥

(青島理工大學管理工程學院，山東 青島 266520)

0 引言

近年來，在大規(guī)模的城市開發(fā)建設中，項目施工帶來的環(huán)境污染問題越來越嚴重，主要特征是：規(guī)模大、普遍性、持續(xù)性[1]，影響人們的生活起居和身心健康。因此，必須找出污染根源，采取相應的預防控制和管理措施來加以改善，做到施工與環(huán)保共發(fā)展、施工與周圍居民協(xié)調(diào)融合，同時促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

對施工污染的防治研究已有較多成果：任卓冉[2]建立了公眾參與環(huán)境利益分配制衡機制的基本框架，實現(xiàn)環(huán)境污染第三方治理中的公共參與。王曉峰[3]、王亞敏[4]、高曉[5]分別從綠色發(fā)展污染防治目標、施工污染成因、污染類型角度，提出在施工過程中的環(huán)境防治策略。沈思雨等[6]界定和比較了平臺治理模式下施工污染監(jiān)管信息的傳輸方向、流經(jīng)要素和狀態(tài)變遷事件。

盡管眾多學者對施工污染提出多方面針對性防治策略，但鮮有分析防治過程中參與主體的行為。施工污染防治主要涉及三方，即政府、施工企業(yè)和社會公眾，三者之間的行為關系對于研究如何更有效的防治施工污染起到舉足輕重的作用，因此本文利用演化博弈理論，剖析各方對于防治施工污染決策的穩(wěn)定性和相互影響關系。

1 三方演化模型構建

演化博弈模型包含三個關鍵要素，分別是博弈主體、策略和支付函數(shù)。博弈主體即在博弈中參與的各方利益相關者(在本文中可以體現(xiàn)為各級政府、施工單位、監(jiān)理單位、社會公眾等)；博弈策略即在各方博弈中可以搭配、選擇的各種方法集合；支付函數(shù)即代表每個參與方在每一局之中的得失，連接各方要素。

施工污染防治利益相關者較多，演化博弈雙方包含各級政府之間、施工企業(yè)與政府之間、監(jiān)理公司與施工企業(yè)之間、施工企業(yè)與社會公眾之間等。為簡化模型，本文主要是從施工污染防治起到至關重要的三方主體(政府、施工企業(yè)和社會公眾)進行研究。

1.1 模型假設及參數(shù)設置

假設1：只存在三個博弈參與主體，即政府、施工企業(yè)和社會公眾。

假設2：三方參與主體均為有限理性群體，需經(jīng)過多次試錯以達到博弈均衡的效果。

假設3：政府的策略選擇是{監(jiān)管，不監(jiān)管}，施工企業(yè)的策略選擇是{防治，不防治}，社會公眾的策略選擇是{參與，不參與}。

假設4：政府選擇積極主動監(jiān)督管理的概率為x，消極參與的概率為1-x；施工企業(yè)選擇主動預防與控制的概率為y，非主動預防與控制的概率為1-y；社會公眾選擇積極參與防治施工污染的概率為z，不積極參與的概率為1-z，并規(guī)定范圍x,y,z∈[0,1]。

假設5：假定三方演化博弈的利益與成本都是可以量化的，且所有參數(shù)都大于0。

通過總結施工污染防治的有關研究結果，并結合實地調(diào)研，選取并設定以下相關參數(shù)及其含義，如表1所示。

表1 演化博弈相關參數(shù)及其含義

1.2 三方博弈收益矩陣及復制動態(tài)方程

綜合以上假設，構建政府、施工企業(yè)和社會公眾三方演化博弈模型的收益矩陣，如表2所示。

表2 三方博弈收益矩陣

根據(jù)表2可以得出政府、施工企業(yè)和社會公眾三方的復制動態(tài)方程組：

(1)

1.3 三方博弈者的演化穩(wěn)定性分析及策略

在多方參與的演化博弈中，漸近穩(wěn)定策略和演化穩(wěn)定策略的組合幾乎可等同[7]。本文研究的三方博弈屬于純策略納什均衡，故僅需判別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)八個點的穩(wěn)定性，復制動態(tài)方程組的雅各比矩陣如下：

(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)

通過上式可得到8個點的雅各比矩陣，當矩陣中所有特征值均為負值時，該均衡點具有穩(wěn)定性。通過計算判斷A,F,G三點為非穩(wěn)定點，對其他五點進行分析，見表3。

表3 各均衡點穩(wěn)定狀態(tài)

2 模型仿真與分析

上文已對三方防治施工污染問題的博弈性策略選擇進行了分析，現(xiàn)在復制動態(tài)方程的相關分析的基礎上，以O點為例，利用Matlab軟件對演化博弈做出仿真分析，以驗證策略分析的合理性。

將政府、施工企業(yè)和社會公眾積極參與施工污染防治的概率初始值均勻地設置在[0，1]區(qū)間，經(jīng)過Matlab軟件仿真，得到三方參與者在各初始值下的博弈演化趨勢，見圖1，驗證了此種條件下的均衡穩(wěn)定點O(0,0,0)，即決策組合{政府不監(jiān)管，企業(yè)不積極防治，公眾不參與}。

從圖2可以看出，政府選擇積極管控策略的概率逐漸降低，隨著時間的延長和施工企業(yè)與社會群體的防治力度日益嚴格而趨于穩(wěn)定，與實際情況也相符，若施工企業(yè)自覺主動采取措施控制環(huán)境污染、社會公眾積極參與，政府將逐漸降低管控力度，同樣達到防污控污的效果。

當施工企業(yè)未防治污染獲得的利潤大于污染治理成本時，大部分企業(yè)選擇積極防治的概率隨時間的推移而下降，見圖3。因此，企業(yè)的策略選擇與其自身效益有關，增加收益、降低治理成本可促進企業(yè)積極防治污染。

圖4表示無論社會公眾選擇積極參與的初始概率如何，隨著時間的推移，積極參與污染防治的概率持續(xù)降低并趨于穩(wěn)定。當社會公眾選擇積極參與防治施工污染時的凈收益小于0時，他們傾向于選擇不積極參與防治施工污染。

由以上三方(即政府、施工企業(yè)和社會公眾)的演化博弈分析中獲悉，政府對公眾選購環(huán)保建筑設施的補貼T2、政府因環(huán)境改善而取得的環(huán)境收益H1、產(chǎn)生施工污染后政府消除污染的成本M1、政府因企業(yè)增收所取得的增加稅收S，未在演化博弈分析結果中體現(xiàn)出來，故可認為以上因素對政府、施工企業(yè)和社會公眾三方防治施工污染利益相關者的決策選擇沒有影響。

對于政府是否選擇積極管控施工污染的決策影響因素有：政府積極管控所要付出的監(jiān)管成本、政府對積極防治施工污染企業(yè)的所付補貼、政府給予積極舉報未防污控污企業(yè)的公眾的獎勵、政府對涉污企業(yè)的罰款。當政府選擇對施工污染進行積極防治時的凈收益小于0時或者是施工企業(yè)和公眾均選擇對施工污染積極防治時，政府均傾向于選擇不管控施工污染。

對于施工企業(yè)是否選擇積極防污控污的決策影響因素有：企業(yè)積極防污控污的防治成本、政府給予施工企業(yè)因積極防治施工污染的優(yōu)惠補貼、企業(yè)應給予公眾因污染而給公眾造成損害的補貼、企業(yè)因積極防治施工污染而獲得的無形收益、政府對涉污企業(yè)的處罰、企業(yè)因未防治污染而喪失的社會形象和未來良好發(fā)展、企業(yè)因未防治施工污染而取得的增加利潤。當施工企業(yè)選擇對施工污染進行積極防治時的凈收益小于0時，施工企業(yè)傾向于選擇不對施工污染進行積極防治。

對于社會公眾是否選擇積極參與防治施工污染的決策影響因素有：公眾的參與成本、企業(yè)給予公眾的受污補貼、政府給予公眾的舉報補貼、公眾因環(huán)境改善所獲收益、公眾的受污損害。當社會群眾選擇積極參與防治施工污染時的凈收益小于0時，社會群眾傾向于選擇不對防治施工污染進行積極參與。

3 三方博弈者角度的污染防治措施建議

3.1 政府角度防治施工污染

1)加大對施工污染的處罰力度，既體現(xiàn)在對涉污施工企業(yè)的處罰上，也要體現(xiàn)在對政府執(zhí)法人員的消極管控上，提高政府人員對施工環(huán)境污染的警惕性。2)完善相關激勵制度，加大對積極防治施工污染企業(yè)的補貼優(yōu)惠，同時對社會公眾的舉報行為加以獎勵。3)積極引進環(huán)保企業(yè)入駐本地區(qū)，逐步壓縮產(chǎn)污量大的企業(yè)的市場規(guī)模占比，鼓勵建筑垃圾的合理處置循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)。

3.2 施工企業(yè)角度防治施工污染

1)建立并完善企業(yè)防治施工污染體制，并以企業(yè)的強制性規(guī)范和充足的物資人力儲備等保證實施落地。2)升級施工企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構，拋棄老舊的傳統(tǒng)粗放型施工，在節(jié)約成本的同時，獲取較大的環(huán)境效益和良好的社會形象。

3.3 社會公眾角度防治施工污染

1)響應國家號召，積極配合相關政府部門的防治污染活動，并在必要時候積極向相關部門舉報涉污施工企業(yè)，積極投身于防治施工污染的大業(yè)之中。2)當自身的合法的防治施工污染的訴求得不到回應時，可以合理利用社會媒體，讓相關人員對此引起重視，發(fā)揮社會監(jiān)管作用。

4 結語

本文根據(jù)施工污染防治過程中參與主體的行為，構建了政府-施工企業(yè)-社會公眾博弈模型，利用Matlab軟件進行仿真分析。結果表明，政府策略與其凈收益、施工企業(yè)、社會公眾的行為均有關系，施工企業(yè)和社會公眾是否選擇積極防治污染主要取決于自身的凈收益。最后從三方角度提出針對性建議，只有政府、施工企業(yè)、社會公眾共同參與其中，才能實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。