納入水資源利用量配置變化的流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制

楊開忠，李少鵬，董亞寧，牛坤玉

（1.中國社會(huì)科學(xué)院大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院，北京 102400； 2.中國社會(huì)科學(xué)院生態(tài)文明研究所，北京 100710； 3.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)城市經(jīng)濟(jì)與公共管理學(xué)院，北京 100070； 4.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所，北京 100081）

流域是人與自然和諧共生的主要自然空間，以流域?yàn)榛A(chǔ)的生態(tài)文明建設(shè)至關(guān)重要［1］。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展加速了對流域水資源的攫取，使得流域水資源短缺、水生態(tài)環(huán)境破壞等問題日益加劇，流域上下游用水關(guān)系日趨緊張、用水矛盾日益突出［2］。流域生態(tài)補(bǔ)償作為協(xié)調(diào)流域各方利益相關(guān)者關(guān)系、促進(jìn)流域水資源可持續(xù)利用最為有效的手段，受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。2016年國務(wù)院頒布實(shí)施的《關(guān)于健全生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償機(jī)制的意見》指出“到2020年要實(shí)現(xiàn)森林、草原、水流等重點(diǎn)領(lǐng)域生態(tài)補(bǔ)償全覆蓋”。2022年黨的二十大報(bào)告提出要“統(tǒng)籌水資源、水環(huán)境、水生態(tài)治理，推動(dòng)重要江河湖庫生態(tài)保護(hù)治理”“建立生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制，完善生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償制度”。流域生態(tài)補(bǔ)償成為備受關(guān)注的重要理論和實(shí)踐前沿課題。

目前，新安江流域、永定河流域、贛江流域、渭河流域等流域生態(tài)補(bǔ)償試點(diǎn)已取得重要進(jìn)展，但仍有部分流域雖然實(shí)施了生態(tài)補(bǔ)償，但水生態(tài)環(huán)境形勢仍然嚴(yán)峻，突出表現(xiàn)為流域水資源利用空間格局失衡，部分地區(qū)水資源利用量已經(jīng)遠(yuǎn)超地區(qū)水資源承載力。以黃河流域?yàn)槔S河流域經(jīng)濟(jì)、人口空間重心偏向中下游，人均綜合用水量大致呈現(xiàn)上游、中游、下游逐漸下降的梯形趨勢，中原城市群和山東半島面臨缺水壓力。其關(guān)鍵原因在于現(xiàn)有生態(tài)補(bǔ)償實(shí)踐是基于靜態(tài)視角的，對流域上下游間水資源利用量動(dòng)態(tài)變化考慮不足。而如何在動(dòng)態(tài)視角下開展流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制設(shè)計(jì)？流域水資源利用量上下游間動(dòng)態(tài)變動(dòng)的內(nèi)在機(jī)制是什么？如何將流域水資源利用量上下游間配置變動(dòng)納入到現(xiàn)有流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制中？其運(yùn)行機(jī)制是什么？這些都是迫切需要解決的問題。因此，從動(dòng)態(tài)視角開展納入流域水資源利用量上下游間配置變化的流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制研究，探索變化條件下的流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，具有重要的理論研究價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 文獻(xiàn)綜述

與流域生態(tài)補(bǔ)償相關(guān)的研究主要包括概念界定、補(bǔ)償機(jī)制、補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算等方面內(nèi)容。對于流域生態(tài)補(bǔ)償概念，不同學(xué)者有著各自不同的理解。一般而言，流域生態(tài)補(bǔ)償可理解為，為實(shí)現(xiàn)流域上下游地區(qū)間水資源公平合理配置和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，對某一流經(jīng)多國或流經(jīng)某國境內(nèi)多行政區(qū)的水資源采取的一系列恢復(fù)、保護(hù)、治理等活動(dòng)的總稱［3］。具體包含兩個(gè)方面，一是上游地區(qū)污染排放超過限排總量而對下游地區(qū)進(jìn)行的污染賠償；二是下游地區(qū)為上游地區(qū)實(shí)施特殊的水生態(tài)環(huán)境保護(hù)而進(jìn)行的保護(hù)補(bǔ)償［4］。國際上，常用流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)付費(fèi)（Payment for Watershed Ecosystem Services，PWES）來代替流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)母拍睿刂笇S持和改善流域生態(tài)服務(wù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的組織安排［5］。兩者在概念表述上雖有所差異，但在本質(zhì)上是一致的。

對于生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制問題，國際上，以市場化運(yùn)作為主導(dǎo)的市場補(bǔ)償模式已經(jīng)成熟，逐漸實(shí)現(xiàn)了區(qū)域水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、水資源污染控制等服務(wù)的商品化，主要特征為權(quán)屬交易和契約簽訂［6］。比較典型的是由世界銀行發(fā)起的改善拉丁美洲水環(huán)境的環(huán)境服務(wù)支付項(xiàng)目［7］和法國Vittel流域生態(tài)保護(hù)項(xiàng)目［8］。Willy等［9］提出征收環(huán)境服務(wù)付費(fèi)可以增強(qiáng)特定生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在中國，目前仍以政府補(bǔ)償為主要途徑，通過財(cái)政補(bǔ)貼、生態(tài)稅收等方式來實(shí)現(xiàn)。比較典型的是三江源生態(tài)補(bǔ)償、新安江流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)龋?0］。對于流域生態(tài)補(bǔ)償政策效果，Engel等［11］認(rèn)為市場主導(dǎo)的生態(tài)補(bǔ)償效率更高，而徐麗媛［12］提出應(yīng)將政府補(bǔ)償和市場補(bǔ)償有效結(jié)合，鄭云辰等［13］則提出應(yīng)建立政府、市場、社會(huì)等多元主體耦合的生態(tài)補(bǔ)償模式，究其原因是生態(tài)補(bǔ)償方式多元化能夠廣泛調(diào)動(dòng)市場因素，實(shí)現(xiàn)更大的補(bǔ)償效益［14］。此外，王雅敬等［15］還提出應(yīng)提高非資金補(bǔ)償在生態(tài)補(bǔ)償方式中所占比重，通過技術(shù)指導(dǎo)、教育培訓(xùn)等方式實(shí)現(xiàn)“被動(dòng)輸血”向“主動(dòng)造血”轉(zhuǎn)變。

生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算是流域生態(tài)補(bǔ)償實(shí)施的重要環(huán)節(jié)。目前，在生態(tài)補(bǔ)償考核標(biāo)準(zhǔn)上，主要集中于水權(quán)、水質(zhì)和水污染排放權(quán)等，如印度Sukhomajri流域上游居民出售閑置水權(quán)，有效解決了河流泥沙淤積與流量減少的問題［16］。吳鳳平等［17］根據(jù)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論構(gòu)建了適應(yīng)性水權(quán)交易系統(tǒng)；潘海英等［18］強(qiáng)調(diào)政府對水權(quán)市場建設(shè)的重要保障作用。劉桂環(huán)等［19］提出建立水質(zhì)超標(biāo)“罰款賠償”和水質(zhì)達(dá)標(biāo)“獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)償”機(jī)制是解決流域跨界污染問題的重要突破口；耿翔燕等［20］在對流域水質(zhì)評價(jià)以及與協(xié)議水質(zhì)指標(biāo)比較基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮了污染物不同濃度處理時(shí)的難易程度，構(gòu)建了基于重置成本的差異化生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)模型。肖加園等［3］結(jié)合水污染排放特征構(gòu)建了流域水排污權(quán)交易市場，從理論層面上分析了水排污權(quán)市場交易機(jī)制。在開展生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)測算時(shí)，需要考慮到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)而喪失發(fā)展機(jī)會(huì)及直接損失、破壞生態(tài)后需要的恢復(fù)成本及上下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平、流域水量水質(zhì)情況［21］。測算方法有條件價(jià)值法［22］、成本和價(jià)值分析法［4］、重置成本法［20］等，還有少數(shù)學(xué)者通過構(gòu)建理論模型測算生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，如馬蒙越等［23］、楊蘭等［24］分別構(gòu)建了分布式流域非點(diǎn)源模型和動(dòng)態(tài)測算模型。

在研究方法選擇上，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)利益沖突的存在，流域上下游間生態(tài)補(bǔ)償具有典型的博弈特征，使得博弈理論方法成為研究流域生態(tài)補(bǔ)償?shù)闹匾ぞ咧?。Jorgensen等［25］基于微分博弈模型研究了相鄰國家跨界污染問題，徐大偉等［26］構(gòu)建了引入“獎(jiǎng)勵(lì)-懲罰”機(jī)制的演化博弈模型，對流域上下游主體間的利益相關(guān)決策行為進(jìn)行剖析；Jiang等［27］基于微分博弈模型分析各相關(guān)利益主體間的跨界污染控制，提出了一種新福利分配機(jī)制；徐松鶴等［28］基于微分博弈模型，研究了不同生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的影響作用；馬駿等［29］基于微分博弈理論構(gòu)建了基于多主體成本分擔(dān)博弈的流域生態(tài)補(bǔ)償理論模型。

綜上所述，現(xiàn)有流域生態(tài)補(bǔ)償研究為促進(jìn)流域健康可持續(xù)發(fā)展提供了有效解決思路，特別是微分博弈方法的引入開拓了這一領(lǐng)域的研究空間。然而現(xiàn)有研究大多是基于靜態(tài)視角的，較少有學(xué)者從動(dòng)態(tài)視角開展流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制研究，且較少有學(xué)者同時(shí)考慮流域水資源利用量上下游配置變化問題。文章嘗試從動(dòng)態(tài)視角構(gòu)建納入流域水資源利用量上下游間配置變化的流域生態(tài)補(bǔ)償模型，從理論層面上探索變化條件下的流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。

2 理論構(gòu)建

2.1 模型假設(shè)

假設(shè)1：在流域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，存在兩個(gè)地區(qū)，分別為上游地區(qū)和下游地區(qū)，它們的變量分別采用u和d標(biāo)識。在模型中，上游地區(qū)指流域中的邊緣區(qū)，通常是欠發(fā)達(dá)地區(qū)；下游地區(qū)指流域的核心區(qū)，通常是較發(fā)達(dá)地區(qū)。

假設(shè)2：每個(gè)地區(qū)都存在三個(gè)部門，分別為可貿(mào)易品部門（T）、不可貿(mào)易品部門（NT）和環(huán)保部門（G）。可貿(mào)易品部門主要是指第一、二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)中的非公共服務(wù)部門，如農(nóng)業(yè)和工業(yè)部門等，以規(guī)模報(bào)酬遞增、壟斷競爭為特征生產(chǎn)差異化可貿(mào)易品，生產(chǎn)過程會(huì)釋放出一定量污染物，對流域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響。不可貿(mào)易品部門主要是指第三產(chǎn)業(yè)中由政府主導(dǎo)的公共衛(wèi)生、醫(yī)療、文化等公共服務(wù)部門和以休閑娛樂等為代表的私人消費(fèi)服務(wù)部門，如自然景觀管理部門、文化管理部門等公共服務(wù)部門，以規(guī)模報(bào)酬遞增、壟斷競爭為特征生產(chǎn)差異化不可貿(mào)易品。環(huán)保部門是一個(gè)非生產(chǎn)部門，主要負(fù)責(zé)流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理等相關(guān)工作。

假設(shè)3：存在三種生產(chǎn)投入要素，分別為人才（H）、物質(zhì)資本（K）、自然資本。人才是異質(zhì)性的，可以在區(qū)際間自由流動(dòng)；物質(zhì)資本是充裕供給的、完全自由流動(dòng)的；自然資本包括水資源（W）和土地資源（L），土地資源和水資源的供給量是給定的，在各自承載力范圍內(nèi)與需求量自動(dòng)匹配。流域總?cè)瞬艛?shù)是外生給定的，上下游地區(qū)人才數(shù)是由上下游地區(qū)空間品質(zhì)內(nèi)生決定的。

假設(shè)4：生態(tài)文明時(shí)代，在堅(jiān)持走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的現(xiàn)代化道路要求下，流域上下游地區(qū)都會(huì)對地區(qū)水生態(tài)環(huán)境進(jìn)行治理和保護(hù)。假定地區(qū)環(huán)保投入與地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平密切相關(guān)，呈凸性特征，即地區(qū)環(huán)保投入隨著地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平的提高而增加，增加幅度表現(xiàn)為不斷上升的特征。用Cu(t)和Cd(t)分別代表t時(shí)期上、下游地區(qū)的環(huán)保投入，Au(t)和Ad(t)分別代表t時(shí)期上、下游地區(qū)的水生態(tài)環(huán)境治理水平，兩者滿足函數(shù)關(guān)系：Cu(t)=0.5κuA2u(t)和Cd(t)=0.5κdA2d(t)，其中，κu和κd分別表示上、下游地區(qū)的水生態(tài)環(huán)境治理系數(shù)。

假設(shè)5：由于流域水資源具有跨界流動(dòng)性特點(diǎn)，因此，上游地區(qū)開展水生態(tài)環(huán)境治理工作既會(huì)影響到本地區(qū)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，也會(huì)影響到下游地區(qū)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；而下游地區(qū)開展水生態(tài)環(huán)境治理工作則只會(huì)影響到下游地區(qū)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，并不會(huì)對上游地區(qū)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響。假定下游地區(qū)為調(diào)動(dòng)上游地區(qū)開展水生態(tài)環(huán)境治理的積極性，保障本地區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所需要的水生態(tài)環(huán)境，將以分擔(dān)上游地區(qū)部分環(huán)保投入的方式對上游地區(qū)提供生態(tài)補(bǔ)償。令t時(shí)期下游地區(qū)對上游地區(qū)環(huán)保投入的分擔(dān)比例為χ(t)，且0＜χ(t)＜1。

假設(shè)6：全流域污染物排放量與上下游地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平密切相關(guān)，而且隨時(shí)間t呈動(dòng)態(tài)變化。可將全流域污染物減排量隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律用如下微分方程來刻畫：(t)=αAu(t)+βAd(t)-δR(t)。其中：R(t)表示t時(shí)期全流域污染物減排量，初始值為R(0)=R0≥0；α和β分別表示上、下游地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平對全流域污染物減排量的影響系數(shù)；δ表示由于機(jī)器設(shè)備老化等因素造成的污染物減排衰減系數(shù)。

假設(shè)7：全流域收益水平與流域上、下游地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平以及全流域污染物減排量是密切相關(guān)的。可將t時(shí)期全流域收益水平表示為S(t)=S0+λAu(t)+μAd(t)+ηR(t)，其中，S0＞0表示初始時(shí)期全流域的收益水平，λ、μ、η分別表示上、下游地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平以及全流域污染物減排量對全流域收益水平的影響系數(shù)。

假設(shè)8：流域上下游地區(qū)的目標(biāo)都是追求在無限區(qū)間內(nèi)最優(yōu)水生態(tài)環(huán)境治理水平下的最優(yōu)收益水平，假定流域上、下游地區(qū)在無限區(qū)間內(nèi)都具有相同的貼現(xiàn)率，記為ρ（ρ＞0），t時(shí)期上、下游地區(qū)水資源利用量占比πu(t)和πd(t)的表達(dá)式分別為，其中，Eu(t)和Ed(t)分別代表t時(shí)期流域上、下游地區(qū)水資源利用量。同時(shí)，假定流域內(nèi)單位水資源利用效果相同，不存在地區(qū)差異。由此，可將流域上、下游地區(qū)的目標(biāo)函數(shù)分別表示為：

2.2 流域水資源利用量動(dòng)態(tài)變化機(jī)制

假定消費(fèi)者效用函數(shù)為雙層效用函數(shù)，上層效用函數(shù)為包含可貿(mào)易品消費(fèi)量（CT）、不可貿(mào)易品消費(fèi)量（CNT）和水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量（B）的柯布-道格拉斯型效用函數(shù)，下層效用函數(shù)包含消費(fèi)可貿(mào)易品的不變替代彈性效用函數(shù)和消費(fèi)不可貿(mào)易品的不變替代彈性效用函數(shù)兩種。以上游地區(qū)代表性消費(fèi)者為例，可將其效用函數(shù)表示為：

其中：aT、1-aT分別表示消費(fèi)者對可貿(mào)易品組合和不可貿(mào)易品組合的消費(fèi)支出份額，且0＜αT＜1；cT(i)表示消費(fèi)者對第i種可貿(mào)易品的消費(fèi)量；ε表示消費(fèi)者對可貿(mào)易品多樣性的偏好程度，且σT=ε(ε-1)，σT表示可貿(mào)易品間的替代彈性，σT越小，可貿(mào)易品企業(yè)的壟斷能力越強(qiáng)；nT表示為整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中可貿(mào)易品種類數(shù)；qu、qd分別表示上游地區(qū)和下游地區(qū)生產(chǎn)的不可貿(mào)易品質(zhì)量；cNT，u(i)表示消費(fèi)者對上游地區(qū)生產(chǎn)的第i種不可貿(mào)易品的消費(fèi)量；cNT，d(j)表示消費(fèi)者對下游地區(qū)生產(chǎn)的第j種不可貿(mào)易品的消費(fèi)量；nu、nd分別表示上游地區(qū)和下游地區(qū)生產(chǎn)的不可貿(mào)易品種類數(shù)；θ表示消費(fèi)者對不可貿(mào)易品多樣性的偏好程度，且表示不可貿(mào)易品間的替代彈性，σ越小，不可貿(mào)易品企業(yè)的壟斷能力越強(qiáng)。

假定消費(fèi)者不存在儲蓄行為，其工資收入全部用于商品消費(fèi)支出，則可將其預(yù)算約束條件表示為：

其中：wu為消費(fèi)者工資收入；PT為消費(fèi)者面臨的可貿(mào)易品價(jià)格指數(shù)；PNTu為消費(fèi)者面臨的不可貿(mào)易品價(jià)格指數(shù)。

根據(jù)消費(fèi)者效用最大化條件，可得到消費(fèi)者對可貿(mào)易品組合和不可貿(mào)易品組合的需求函數(shù)分別為：

假定可貿(mào)易品在全流域均可貿(mào)易，為了簡化研究，文章暫不考慮可貿(mào)易品運(yùn)輸成本。對任何區(qū)域的消費(fèi)者來說，其面對的可貿(mào)易品價(jià)格指數(shù)均相同。由于不可貿(mào)易品具有不可轉(zhuǎn)移和難以在地區(qū)間復(fù)制的特性，文章假定消費(fèi)者消費(fèi)不可貿(mào)易品時(shí)，除需要支付商品價(jià)格外，還需要支付一定額外的交易費(fèi)用，在這里，稱之為旅行成本。例如，上游地區(qū)消費(fèi)者消費(fèi)上游地區(qū)生產(chǎn)的一單位不可貿(mào)易品時(shí)，面臨的銷售價(jià)格為τuu（為生產(chǎn)價(jià)格），(τuu-1)代表獲得該商品時(shí)需要支付的“區(qū)內(nèi)旅行成本”；若消費(fèi)下游地區(qū)生產(chǎn)的一單位不可貿(mào)易品時(shí)，面臨的銷售價(jià)格為τud（為生產(chǎn)價(jià)格），(τud-1)代表獲得該商品時(shí)需要支付的“區(qū)際旅行成本”。由此，可將上游地區(qū)消費(fèi)者面臨的不可貿(mào)易品價(jià)格指數(shù)表示為：

其中：φuu=(τuu)1-σ代表上游地區(qū)消費(fèi)者消費(fèi)本地區(qū)不可貿(mào)易品的消費(fèi)可及性；φud=(τud)1-σ代表上游地區(qū)消費(fèi)者消費(fèi)下游地區(qū)不可貿(mào)易品的消費(fèi)可及性。同理，也可以得到下游地區(qū)消費(fèi)者面臨的不可貿(mào)易品價(jià)格指數(shù)。

進(jìn)一步分析生產(chǎn)者行為?？少Q(mào)易品部門如工業(yè)、農(nóng)業(yè)等部門在生產(chǎn)過程中都需要投入人才、物質(zhì)資本、水資源等各種生產(chǎn)要素。但考慮到在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的生態(tài)文明（知識經(jīng)濟(jì)）時(shí)代，生產(chǎn)力要素已經(jīng)發(fā)生了深刻的變化，人才成為最稀缺的資源，討價(jià)還價(jià)能力強(qiáng)，處于支配性和決定性地位。各種資本包括研發(fā)資本、風(fēng)險(xiǎn)資本等都追逐人才。哪里有人才，哪里就有資本和產(chǎn)業(yè)［30］。在這里，可將人才抽象地理解為一個(gè)廣義的企業(yè)家，它既包含了處于主導(dǎo)地位的人才本身，也包含了追逐人才的物質(zhì)資本。此外，水資源已經(jīng)成為制約流域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。2012—2018年，黃河流域可貿(mào)易品部門水資源利用量與不可貿(mào)易品部門相比，都相對較大。即使是可貿(mào)易品部門水資源利用量最小的2018年，可貿(mào)易品部門水資源利用量占比也高達(dá)91%（表1）。同時(shí)考慮到上下游可貿(mào)易品企業(yè)會(huì)隨著生產(chǎn)要素特別是人才的空間變動(dòng)而發(fā)生空間變動(dòng)，上下游間水資源利用量也必然會(huì)隨之發(fā)生空間變化。顯然，上下游間水資源利用量的空間變化主要源于上下游可貿(mào)易品部門企業(yè)的空間變動(dòng)。為簡化和方便研究，文章假定可貿(mào)易品部門的主要投入要素為人才和水資源，且以一個(gè)人才為固定成本和一定量水資源為可變成本進(jìn)行生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中還會(huì)釋放一定量的污染物。假定人才異質(zhì)性表現(xiàn)為技能異質(zhì)性，借鑒董亞寧等［31］的研究，假定初始狀態(tài)時(shí)，上、下游地區(qū)人才技能水平a服從帕累托累計(jì)概率分布，其分布函數(shù)為：G[a]=且a＜a0=1。其中，R為形狀系數(shù)，用于衡量人才技能水平的差異程度；a0表示人才技能水平下限；a越小，人才技能水平越高。人才技能水平能夠反映其代表企業(yè)的生產(chǎn)效率。由此，可將生產(chǎn)效率為a的可貿(mào)易品企業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)表示為CTa=Ha+aW。企業(yè)生產(chǎn)效率越高，企業(yè)對水資源的利用量就相對越少。

不可貿(mào)易品部門如自然景點(diǎn)管理、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等公共服務(wù)部門在生產(chǎn)過程中，都需要投入物質(zhì)資本、土地資源、水資源等各種生產(chǎn)要素。不論是增加城市公共基礎(chǔ)設(shè)施還是新建自然景觀等，相比其他生產(chǎn)要素，土地資源和物質(zhì)資本都是要優(yōu)先考慮的生產(chǎn)要素、處于重要的位置。2012—2018年，黃河流域不可貿(mào)易品部門水資源利用量與可貿(mào)易品部門相比，都相對較小，即使是不可貿(mào)易品部門水資源利用量最大的2017和2018年，不可貿(mào)易品部門水資源利用量占比也僅為9%（表1）?？紤]到不可貿(mào)易品部門及其商品具有不可轉(zhuǎn)移和難以在地區(qū)間復(fù)制的特性，可認(rèn)為地區(qū)不可貿(mào)易品部門的水資源利用量是相對穩(wěn)定的，對流域水資源利用量變動(dòng)的影響作用是相對有限的。為簡化和方便研究，文章假定不可貿(mào)易品部門主要投入要素為土地資源和物質(zhì)資本，且都以一單位土地為固定成本和若干物質(zhì)資本作為可變成本進(jìn)行生產(chǎn)。由此，可將不可貿(mào)易品企業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)表示為：CNT=L+amK，其中，am代表不可貿(mào)易品部門的物質(zhì)資本集約利用程度。為簡化和方便研究，假定單位物質(zhì)資本的收益為1，且am=θ。根據(jù)壟斷競爭廠商利潤最大化條件，可得到上、下游地區(qū)任意不可貿(mào)易品生產(chǎn)價(jià)格都為1。

表1 2012—2018年黃河流域水資源分結(jié)構(gòu)利用情況

最后，根據(jù)新空間經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，對于可流動(dòng)要素—人才的區(qū)位選擇是由空間品質(zhì)決定的，且總是盡可能選擇最大效用的區(qū)位。借鑒楊開忠等［32］研究，假定上游地區(qū)人才按照技能水平由高向低有序遷移，而且遷移成本ψ與遷移系數(shù)γ和已遷移總?cè)藬?shù)G(a)成正比，即滿足ψ=γG(a)。當(dāng)個(gè)體遷移到下游地區(qū)所增加的效用恰好抵消其遷移成本時(shí)，即滿足ΔU(a*)=γG(a*)，個(gè)體將停止向下游地區(qū)遷移，這意味著上游地區(qū)技能水平高于a*的人才都遷移到了下游地區(qū)。在這里，ΔU(a*)代表技能水平為a*的人才在上游地區(qū)和下游地區(qū)的效用比值。人才在上下游間的空間變動(dòng)意味著可貿(mào)易品企業(yè)在上下游間的重新配置，上下游間水資源利用量也將隨之發(fā)生變動(dòng)。為簡化研究，假定全流域物質(zhì)資本數(shù)為K，且K=1，初始狀態(tài)時(shí)上、下游地區(qū)人才呈對稱分布，均為H，且H=1，相同技能的人才在上下游地區(qū)獲得的工資收益是相等的。用1-sNT，d和sNT，d分別表示上、下游地區(qū)的不可貿(mào)易品企業(yè)數(shù)占整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的份額，由此可得到上、下游地區(qū)的水資源利用量分別為：

2.3 流域生態(tài)補(bǔ)償決策

流域生態(tài)補(bǔ)償決策方式主要有獨(dú)立式、主從式、集中式三種［28］。獨(dú)立式?jīng)Q策是指流域上、下游地區(qū)處于平等地位，相互間不存在生態(tài)補(bǔ)償，都以追求各自地區(qū)收益最大化為目標(biāo)；主從式?jīng)Q策是指下游地區(qū)處于主導(dǎo)地位，以分擔(dān)上游地區(qū)部分環(huán)保投入的方式對上游地區(qū)進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償，在此基礎(chǔ)上，兩地區(qū)都以追求各自地區(qū)收益最大化為目標(biāo)；集中式?jīng)Q策是指流域上、下游地區(qū)建立了一種長期合作關(guān)系或者將兩地區(qū)看成一個(gè)整體，以追求全流域收益最大化為目標(biāo)，生態(tài)補(bǔ)償可視為系統(tǒng)內(nèi)部的資金轉(zhuǎn)移，環(huán)保投入分擔(dān)比例可在［0，1］上任意取值。已有研究表明獨(dú)立式?jīng)Q策方式是不可取的［29］，主從式?jīng)Q策和集中式?jīng)Q策在實(shí)踐中已經(jīng)得到了廣泛的實(shí)踐與應(yīng)用。因此，下文將著重對主從式?jīng)Q策和集中式?jīng)Q策進(jìn)行具體分析。

2.3.1 主從式?jīng)Q策

借助逆向歸納法，首先研究上游地區(qū)最優(yōu)收益問題。假設(shè)上、下游地區(qū)的收益函數(shù)分別為Vu(R)和Vd(R)，均滿足HJB方程。根據(jù)模型假設(shè)，可將上游地區(qū)HJB方程表示為：

借鑒汪明月等［33］研究方法，假定模型中其他參數(shù)均是與時(shí)間無關(guān)的常數(shù)，后續(xù)研究中將不再列出時(shí)間。

由于式（9）是關(guān)于Au的凹函數(shù)，根據(jù)一階條件等于零，可得到：

其次，分析下游地區(qū)最優(yōu)收益問題。根據(jù)模型假設(shè)，可將下游地的HJB方程表示為：

根據(jù)海塞矩陣相關(guān)理論，可以知道式（11）是凹函數(shù)，關(guān)于變量Ad、χ能夠取到最大值，且最大值點(diǎn)在偏導(dǎo)數(shù)等于零的地方，由此可得到：

根據(jù)式（10）和（12）微分方程特性，可初步推測出關(guān)于R的線性最優(yōu)值函數(shù)是HJB方程的解。因此，假設(shè)Vu(R)和Vd(R)的表達(dá)式都為線性形式，如下：

將式（10）、（12）和（13）代入式（9）（11），通過整理等式兩端同類項(xiàng)系數(shù)可得到：

進(jìn)而得到主從式?jīng)Q策時(shí)上、下游地區(qū)最優(yōu)水生態(tài)環(huán)境治理水平和環(huán)保投入分擔(dān)比例分別為：

由上式可看出，只有在滿足πd＞πu條件時(shí)，下游地區(qū)才會(huì)對上游地區(qū)提供生態(tài)補(bǔ)償或分擔(dān)部分上游地區(qū)環(huán)保投入。

將式（16）代入到全流域污染物減排量動(dòng)態(tài)方程，可得到：

由一階線性常微分方程的通解公式，可求得滿足R(0)=R0≥0的特解為：

進(jìn)一步可得到主從式?jīng)Q策時(shí)上、下游地區(qū)及全流域的最優(yōu)收益水平分別為：

典型案例：東江流域水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償［10］。東江是珠江的源頭，發(fā)源于江西省贛州市，是香港特區(qū)、廣州、深圳等大城市的主要飲用水源。2016年贛粵兩省簽訂《東江流域上下游橫向生態(tài)補(bǔ)償協(xié)議》，期限為3年，補(bǔ)償區(qū)域?yàn)闁|江流域源頭區(qū)。兩省每年各出資1億元設(shè)立補(bǔ)償資金，補(bǔ)償資金主要用于源頭水污染防治和生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)等，補(bǔ)償資金撥付與水質(zhì)考核結(jié)果掛鉤。自首輪生態(tài)補(bǔ)償實(shí)踐以來，東江跨省斷面水質(zhì)優(yōu)良率達(dá)到100%，源頭生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷提升。鑒于此，2020年粵贛兩省正式簽訂第二輪東江流域上下游橫向生態(tài)補(bǔ)償協(xié)議。類似案例還有國外易北河流域生態(tài)補(bǔ)償、國內(nèi)新安江流域水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償?shù)取?/p>

2.3.2 集中式?jīng)Q策

根據(jù)模型假設(shè)，可將t時(shí)期全流域收益目標(biāo)函數(shù)及其HJB方程分別表示為：

根據(jù)海塞矩陣相關(guān)理論，可以知道式（24）是凹函數(shù)，關(guān)于變量Au、Ad能夠取到最大值，且最大值點(diǎn)在偏導(dǎo)數(shù)等于零的地方，由此可得到：

同樣假設(shè)函數(shù)V(R)的表達(dá)式為線性形式，如下：

將式（25）（26）代入式（24），整理等式兩端同類項(xiàng)系數(shù)可得到：

進(jìn)而得到集中式?jīng)Q策時(shí)上、下游地區(qū)最優(yōu)水生態(tài)環(huán)境治理水平分別為：

將式（28）代入到全流域污染物減排量動(dòng)態(tài)方程，可得到：

由一階線性常微分方程的通解公式，可求得滿足R(0)=R0≥0的特解為：

進(jìn)一步可得到集中式?jīng)Q策時(shí)全流域和上、下游地區(qū)的最優(yōu)收益水平分別為：

典型案例：沱江流域水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償［34］。沱江是四川省污染最嚴(yán)重的大江之一，流域內(nèi)行政區(qū)多，水資源與水質(zhì)差異大，干支流相互交織。為確保長江黃河出川清水向東流，2018年四川省組織沱江全流域10市簽訂《沱江流域橫向生態(tài)補(bǔ)償協(xié)議》，由10市共同出資5億元設(shè)立生態(tài)保護(hù)補(bǔ)償資金，每年根據(jù)各市的環(huán)境壓力確定出資比例，次年根據(jù)各市斷面水質(zhì)改善情況進(jìn)行資金清算。2019年沱江流域36個(gè)國省控?cái)嗝娴乇硭|(zhì)優(yōu)良率為77.8%，無喪失使用功能（劣V類）水體，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了“十三五”以來的最高水平。類似案例還有嘉陵江流域水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償、汾河流域水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償?shù)取?/p>

基于上述分析，文章在新空間經(jīng)濟(jì)學(xué)思想［30，35］架構(gòu)下，融合微分博弈理論，構(gòu)建了包含水資源利用量上下游間配置變化的流域生態(tài)補(bǔ)償模型。其運(yùn)行機(jī)制如圖1所示。

圖1 基于水資源利用量上下游間配置變化的流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制

3 均衡結(jié)果比較分析

3.1 流域上下游間水資源利用量動(dòng)態(tài)變化分析

以下游地區(qū)為例，研究下游地區(qū)的水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、不可貿(mào)易品質(zhì)量和種類數(shù)以及區(qū)內(nèi)和區(qū)際消費(fèi)可及性對下游水資源利用量的影響效應(yīng)。分別對式（8）中水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量比ηA和區(qū)內(nèi)消費(fèi)可及性φdd求偏導(dǎo)，可得到分別對式（8）中下游不可貿(mào)易品質(zhì)量qd和種類數(shù)sNT，d求偏導(dǎo)，可得到?Ed?qd∝和φ2)。為方便研究，將φuuφdd和φ2分別稱為區(qū)內(nèi)可及性效應(yīng)和區(qū)際可及性效應(yīng)。若區(qū)內(nèi)可及性效應(yīng)大于區(qū)際可及性效應(yīng)時(shí)，反之，則將式（8）對區(qū)際消費(fèi)可及性φ求偏導(dǎo)，可得到可見，若時(shí)，?Ed?φ＞0，反之，顯然，改善和提高下游空間品質(zhì)，如提高下游水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、提高區(qū)內(nèi)消費(fèi)可及性以及在滿足一定條件下增加下游不可貿(mào)易品種類數(shù)、提高下游不可貿(mào)易品質(zhì)量和提高區(qū)際消費(fèi)可及性，都會(huì)導(dǎo)致下游水資源利用量增加。究其原因?yàn)樯鷳B(tài)文明時(shí)代，空間品質(zhì)對人才區(qū)位選擇的影響作用越來越顯著了，大量研究已經(jīng)證實(shí)了這一事實(shí)，如楊開忠等［36］、勞昕等［37］。改善和提高下游地區(qū)空間品質(zhì)，將會(huì)吸引更多上游地區(qū)人才向下游地區(qū)轉(zhuǎn)移和集聚［36］。人才在下游地區(qū)不斷集聚，下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)必然會(huì)增強(qiáng)，下游地區(qū)水資源需求量和利用量也會(huì)同步增加，上下游間水資源利用量配置也必然會(huì)發(fā)生變化。由此得出以下命題。

命題1：由空間品質(zhì)引致的上下游間經(jīng)濟(jì)活動(dòng)空間變化會(huì)導(dǎo)致上下游間水資源利用量配置動(dòng)態(tài)變化。

3.2 兩種流域生態(tài)補(bǔ)償決策的均衡結(jié)果對比分析

根據(jù)式（16）和式（28）對比分析可知：

從上式可看出，當(dāng)上下游間水資源利用量配置動(dòng)態(tài)變化時(shí)，從水生態(tài)環(huán)境治理水平看，集中式?jīng)Q策下上下游的水生態(tài)環(huán)境治理水平都比主從式?jīng)Q策下的高。由此得出以下命題：

命題2：不論上下游間水資源利用量配置處于何種水平，從水生態(tài)環(huán)境治理水平看，集中式?jīng)Q策始終是最有效的。

雖然通過式（20）和（32）、（21）和（33）對比分析，無法分別判斷出兩種決策下流域上、下游地區(qū)收益的大小，但通過式（22）和（31）對比分析可知：

從上式可看出，從全流域收益水平看，流域上下游間水資源利用量配置動(dòng)態(tài)變化對流域生態(tài)補(bǔ)償決策方式有效性具有重要影響，當(dāng)πd＜π*時(shí)，集中式?jīng)Q策下全流域收益水平最高；當(dāng)πd＞π*時(shí)，主從式?jīng)Q策下全流域收益水平最高。由此得出以下命題。

命題3：從全流域收益水平看，上下游間水資源利用量配置變化對流域生態(tài)補(bǔ)償決策方式有效性具有重要影響，且存在門檻效應(yīng)，當(dāng)πd＜π*時(shí)，集中式?jīng)Q策是最優(yōu)的，當(dāng)πd＞π*時(shí)，主從式?jīng)Q策是最優(yōu)的。

此外，根據(jù)式（17）可知，在主從式?jīng)Q策下，為了實(shí)現(xiàn)流域收益最大化，當(dāng)上下游間水資源利用量配置發(fā)生動(dòng)態(tài)變化時(shí)，環(huán)保投入分擔(dān)比例也應(yīng)該不斷適時(shí)調(diào)整。在集中式?jīng)Q策下，根據(jù)其定義可知，生態(tài)補(bǔ)償可視為系統(tǒng)內(nèi)部的資金轉(zhuǎn)移，環(huán)保投入分擔(dān)比例可在［0，1］上任意取值?？梢?，若追求全流域收益水平最大化，必須根據(jù)上下游間水資源利用量配置的動(dòng)態(tài)變化情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整流域生態(tài)補(bǔ)償決策方式和環(huán)保投入分擔(dān)比例。如若仍然沿用固定不變的生態(tài)補(bǔ)償決策方式和環(huán)保投入分擔(dān)比例，則不能保證全流域收益始終最佳。由此得出以下命題。

命題4：根據(jù)上下游間水資源利用量配置變化情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整流域生態(tài)補(bǔ)償決策方式和環(huán)保投入分擔(dān)比例，是實(shí)現(xiàn)流域收益最大化的重要途徑。

4 數(shù)值模擬分析

由前文可知，空間品質(zhì)對地區(qū)水資源利用量的影響效應(yīng)、上下游間水資源利用量配置變化對兩種補(bǔ)償決策均衡結(jié)果的影響效應(yīng)都依賴于模型參數(shù)的選擇?，F(xiàn)具體分析如下。

4.1 空間品質(zhì)對地區(qū)水資源利用量的影響效應(yīng)

以流域下游地區(qū)為例，借鑒楊開忠等［31］研究方法，將相關(guān)參數(shù)初始值設(shè)置如下：R=5，ηA=1.1，γ=2，φ=0.6，φuu=0.7，φdd=0.7，sNT，d=0.6，σ=2，qu=1，qd=1，aT=0.4。根據(jù)式（8），通過調(diào)整不同空間品質(zhì)參數(shù)可得到下游水資源利用量的動(dòng)態(tài)變化結(jié)果（表2）。

表2 下游水資源利用量動(dòng)態(tài)變化結(jié)果匯總表

當(dāng)上下游水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量比從1.1提高到1.3時(shí)，下游水資源利用量將從原來的1.249提高到1.341，增加0.092。當(dāng)下游區(qū)內(nèi)可及性從0.7提高到0.9時(shí)，下游水資源利用量從原來的1.249提高到1.302，增加0.053。當(dāng)滿足條件①時(shí)，若將下游不可貿(mào)易品質(zhì)量從1.0提高到2.0，下游水資源利用量將從1.249提高到1.274；若將下游不可貿(mào)易品種類數(shù)從0.6增加到0.8時(shí)，下游水資源利用量將從1.249提高到1.268。當(dāng)滿足條件②時(shí)，若將不可貿(mào)易品質(zhì)量從1提高到2，則下游水資源利用量將會(huì)從1.232下降到1.213；若將下游不可貿(mào)易品種類數(shù)從0.6增加到0.8時(shí)，則下游水資源利用量將從1.232下降到1.217。當(dāng)滿足條件③時(shí)，將區(qū)際可及性從0.6提升到0.8時(shí)，下游地區(qū)水資源利用量將會(huì)從1.249下降到1.232；反之若滿足條件④時(shí)，將區(qū)際可及性從0.6提升到0.8時(shí)，下游地區(qū)水資源利用量將會(huì)從1.231下降到1.248。上述分析不僅有效地驗(yàn)證了命題1的結(jié)論，同時(shí)還對流域落實(shí)“四水四定”和推動(dòng)流域健康可持續(xù)發(fā)展具有重要啟示意義。比如，流域上游地區(qū)水資源利用量超過承載力時(shí)，或者流域上下游地區(qū)水資源利用量不平衡、甚至有可能引發(fā)下游地區(qū)水資源短缺危機(jī)時(shí)，可以通過改善下游地區(qū)空間品質(zhì)，引導(dǎo)上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)向下游地區(qū)轉(zhuǎn)移，減緩上游用水壓力和威脅，促進(jìn)流域水資源在各地區(qū)的合理配置，形成高效可持續(xù)的流域水資源利用格局。

4.2 上下游間水資源利用量配置變化對兩種生態(tài)補(bǔ)償決策均衡結(jié)果的影響效應(yīng)

借鑒徐松鶴等［28］研究方法，將相關(guān)參數(shù)初始值設(shè)置如下：α=0.6，β=0.6，δ=0.2，λ=0.6，μ=0.6，η=0.5，πu=0.4，πd=0.6，ρ=0.9，S0=1，R(0)=R0=1，κu=2，κd=2。首先，根據(jù)式（16）、（17）、（25），通過調(diào)整參數(shù)πu和πd，可得到兩種補(bǔ)償決策下上下游水生態(tài)環(huán)境治理水平和環(huán)保分擔(dān)比例的動(dòng)態(tài)變化結(jié)果（表3）。

當(dāng)下游水資源利用量占比從0.6提高到0.92時(shí)，主從式?jīng)Q策下，上游水生態(tài)環(huán)境治理水平保持不變，始終為0.218，下游水生態(tài)環(huán)境治理水平則不斷提升，從0.262提高到0.402。集中式?jīng)Q策下，上下游生態(tài)環(huán)境治理水平都始終保持不變，均為0.436。顯然，不論上下游水資源利用量配置處于何種水平，集中式?jīng)Q策時(shí)上下游水生態(tài)環(huán)境治理水平都要比主從式?jīng)Q策時(shí)高。這意味著如果政府實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償政策的目標(biāo)是改善地區(qū)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇集中式?jīng)Q策。上述分析有效地驗(yàn)證了命題2的結(jié)論。

其次，根據(jù)式（20）—式（22）和式（31）—式（33），通過調(diào)整參數(shù)πu和πd，可得到動(dòng)態(tài)變化條件下兩種補(bǔ)償決策下全流域收益水平對比圖（圖2）和兩種決策下上下游及全流域收益水平動(dòng)態(tài)變化特征圖（圖3—圖6）。

如圖2所示，當(dāng)上下游水資源利用量占比分別為0.4和0.6時(shí)，集中式?jīng)Q策下全流域收益水平高于主從式?jīng)Q策下全流域收益水平。當(dāng)上下游水資源利用量占比分別為0.08和0.92時(shí)，主從式?jīng)Q策下全流域收益水平高于集中式下全流域收益水平。顯然，若以實(shí)現(xiàn)全流域收益最大化為目標(biāo)時(shí)，流域上下游間水資源利用量配置變化對流域生態(tài)補(bǔ)償決策方式有效性起到重要影響。當(dāng)上下游水資源利用量占比較為接近時(shí)，以實(shí)現(xiàn)全流域收益最大為目標(biāo)的最佳決策方式是集中式?jīng)Q策；當(dāng)上下游水資源利用量分配占比存在較大差距時(shí)，以實(shí)現(xiàn)全流域收益最大為目標(biāo)的最佳決策方式是主從式?jīng)Q策。這意味著上下游間水資源利用量配置變化存在門檻效應(yīng)。上述分析不僅有效地驗(yàn)證了命題3的結(jié)論，同時(shí)也解釋了為什么在流域生態(tài)補(bǔ)償實(shí)踐中會(huì)同時(shí)存在大量主從式?jīng)Q策和集中式?jīng)Q策的案例。

圖2 動(dòng)態(tài)變動(dòng)條件下兩種補(bǔ)償決策下全流域收益水平對比

圖3和圖4是集中式?jīng)Q策下全流域收益水平為最優(yōu)時(shí)，主從式?jīng)Q策和集中式?jīng)Q策下上下游及全流域收益水平動(dòng)態(tài)變化特征圖。

圖4 集中式?jīng)Q策下上下游及全流域收益水平動(dòng)態(tài)變化特征I

圖5和圖6為主從式?jīng)Q策下全流域收益水平為最優(yōu)時(shí)，主從式?jīng)Q策和集中式?jīng)Q策下上下游及全流域收益水平動(dòng)態(tài)變化特征圖。

圖5 主從式?jīng)Q策下上下游及全流域收益水平動(dòng)態(tài)變化特征Ⅱ

如圖3—圖6所示，不論是主從式?jīng)Q策下全流域收益水平為最大的情形，還是集中式?jīng)Q策下全流域收益水平為最大的情形，在主從式?jīng)Q策情形時(shí)，隨著下游地區(qū)水資源利用量占比增加，全流域收益水平是逐漸提高的，但在集中式?jīng)Q策情形時(shí)，全流域收益水平是保持不變的，究其原因是兩種補(bǔ)償決策方式的目標(biāo)不同。目標(biāo)不同，最終將導(dǎo)致全流域收益水平表現(xiàn)不同。主從式?jīng)Q策時(shí)，上下游是以追求各自地區(qū)收益最大為目標(biāo)的，隨著下游水資源利用量占比增加，下游收益水平是逐漸增加的，上游收益水平是逐漸減少的，而且下游收益增加量明顯多于上游收益減少量，最終導(dǎo)致全流域收益是持續(xù)增加的。集中式?jīng)Q策則是將上下游看成一個(gè)整體，以追求全流域收益最大為目標(biāo)，隨著下游水資源利用量的增加，下游收益水平趨于增加，上游收益水平趨于減少，且下游增加的收益與上游地區(qū)減少的收益是相同的，最終導(dǎo)致全流域的收益水平保持不變。顯然，隨著下游水資源利用量占比的不斷增加，當(dāng)其超過門檻值水平時(shí)，以實(shí)現(xiàn)全流域收益最大為目標(biāo)的最佳決策方式會(huì)發(fā)生改變，由集中式?jīng)Q策方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲝氖經(jīng)Q策方式。這也有效地驗(yàn)證了命題3的結(jié)論。此外，為實(shí)現(xiàn)全流域收益最大化，當(dāng)下游水資源利用量占比從0.6提高到0.92時(shí)，主從式?jīng)Q策下環(huán)保分擔(dān)比例也應(yīng)不斷提高，從0.200提高到0.840，見表3?？梢?，為保障和實(shí)現(xiàn)流域收益水平最大，必須動(dòng)態(tài)調(diào)整流域生態(tài)補(bǔ)償決策方式和環(huán)保投入分擔(dān)比例。上述分析有效地驗(yàn)證了命題4結(jié)論。

圖6 集中式?jīng)Q策下上下游及全流域收益水平動(dòng)態(tài)變化特征Ⅱ

表3 兩種補(bǔ)償決策下上下游水生態(tài)環(huán)境治理水平和分擔(dān)比例動(dòng)態(tài)變化結(jié)果匯總

圖3 主從式?jīng)Q策下上下游及全流域收益水平動(dòng)態(tài)變化特征I

4.3 機(jī)理分析

基于上述理論研究和模擬分析，可將模型的內(nèi)在機(jī)理歸納為如下。

在空間品質(zhì)驅(qū)動(dòng)作用下，改善和提高下游地區(qū)空間品質(zhì)，上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)將會(huì)向下游地區(qū)轉(zhuǎn)移，上游地區(qū)水資源利用量隨之減少，下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)將會(huì)增強(qiáng)，下游地區(qū)水資源利用量隨之增多。為實(shí)現(xiàn)流域生態(tài)補(bǔ)償政策目標(biāo)，上下游地區(qū)將根據(jù)地區(qū)水資源利用量配置變化情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整流域生態(tài)補(bǔ)償決策方式和環(huán)保投入分擔(dān)比例，使得上下游地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平和收益水平都發(fā)生變化。地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平會(huì)影響到地區(qū)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，而水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是流域空間品質(zhì)的重要組成部分。顯然，下游地區(qū)水生態(tài)治理水平變化會(huì)導(dǎo)致下游地區(qū)空間品質(zhì)發(fā)生變化。下游地區(qū)空間品質(zhì)變化將進(jìn)一步導(dǎo)致上下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)空間分布發(fā)生變化，周而復(fù)始，最終形成一個(gè)由空間品質(zhì)內(nèi)生驅(qū)動(dòng)的“流域上下游間水資源利用量配置變化—生態(tài)補(bǔ)償決策方式調(diào)整—地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平和地區(qū)收益水平的提升”的互動(dòng)機(jī)制。這一互動(dòng)機(jī)制為落實(shí)流域“四水四定”和走好水安全有效保障、水資源有效利用、水生態(tài)明顯改善的集約節(jié)約發(fā)展之路等提供一種新的破解思路，是推動(dòng)流域生態(tài)文明建設(shè)和流域健康可持續(xù)發(fā)展的新邏輯。由此得出以下命題。

命題5：由空間品質(zhì)內(nèi)生驅(qū)動(dòng)的“流域上下游間水資源利用量配置變化—生態(tài)補(bǔ)償決策方式調(diào)整—地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平和地區(qū)收益水平的提升”的互動(dòng)機(jī)制，是推動(dòng)流域生態(tài)文明建設(shè)和實(shí)現(xiàn)流域健康可持續(xù)發(fā)展的新邏輯。

5 研究結(jié)論與政策建議

文章在新空間經(jīng)濟(jì)學(xué)思想架構(gòu)下，融合微分博弈理論，構(gòu)建了納入水資源利用量上下游間動(dòng)態(tài)變化的流域生態(tài)補(bǔ)償模型，通過模擬分析從動(dòng)態(tài)化視角揭示了變化條件下的流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，對于推動(dòng)生態(tài)文明時(shí)代流域健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。主要結(jié)論有：改善以水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和不可貿(mào)易品的種類、質(zhì)量以及區(qū)內(nèi)、區(qū)際消費(fèi)可及性等為代表的空間品質(zhì)會(huì)導(dǎo)致流域上下游間經(jīng)濟(jì)活動(dòng)空間變化，進(jìn)而導(dǎo)致流域上下游間的水資源利用量空間變動(dòng)；流域上下游間水資源利用量的配置變化對流域生態(tài)補(bǔ)償方式有效性具有重要影響，從水生態(tài)環(huán)境治理水平看，集中式?jīng)Q策方式是最有效的，從全流域收益水平看，上下游水資源利用量配置變化存在門檻效應(yīng)，當(dāng)下游地區(qū)水資源利用量占比小于門檻值時(shí)，集中式下全流域收益水平最高，當(dāng)下游地區(qū)水資源利用量占比大于門檻值，主從式下全流域收益水平最高。因應(yīng)水資源利用量上下游間配置變化動(dòng)態(tài)調(diào)整流域生態(tài)補(bǔ)償方式和環(huán)保投入分擔(dān)比例，是實(shí)現(xiàn)流域收益最大化的基本途徑。由空間品質(zhì)內(nèi)生驅(qū)動(dòng)的“流域上下游間水資源利用量配置變動(dòng)—生態(tài)補(bǔ)償決策方式調(diào)整—地區(qū)水生態(tài)環(huán)境治理水平和地區(qū)收益水平的提升”的互動(dòng)機(jī)制，是推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明時(shí)代流域健康可持續(xù)發(fā)展的新邏輯。

受研究結(jié)論啟發(fā)，有以下建議。

（1）重視和增強(qiáng)空間品質(zhì)的核心驅(qū)動(dòng)作用。依據(jù)流域上下游地區(qū)水資源利用現(xiàn)狀和流域總體發(fā)展規(guī)劃，通過改善目標(biāo)地區(qū)空間品質(zhì)，如發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)等，加強(qiáng)企業(yè)清潔技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，改善地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；新建高品質(zhì)的高等院校、科研機(jī)構(gòu)、展覽館和文化中心等場所，提高地區(qū)公共服務(wù)供給水平；增加城市交通基礎(chǔ)設(shè)施供給，提高地區(qū)消費(fèi)可及性水平等，有序引導(dǎo)人才等各類生產(chǎn)要素和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在流域空間內(nèi)的有序轉(zhuǎn)移，并盡可能壓縮到條件相對優(yōu)越的城市群、都市圈區(qū)域，徹底打破以往流域水資源利用的低效路徑依賴，實(shí)現(xiàn)流域水資源在其承載力范圍內(nèi)空間上的合理配置，形成高效可持續(xù)的流域水資源利用空間格局［38］。

（2）選擇適宜的流域生態(tài)補(bǔ)償決策方式。在實(shí)踐中，流域各地區(qū)應(yīng)在充分考慮流域?qū)嶋H和補(bǔ)償政策實(shí)施目標(biāo)的基礎(chǔ)上，選擇適宜的流域生態(tài)補(bǔ)償方式。如果流域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差、補(bǔ)償政策實(shí)施目標(biāo)為提高流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和恢復(fù)流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能時(shí)，采取集中式?jīng)Q策方式是合適的；如果補(bǔ)償政策實(shí)施目標(biāo)為提高流域收益目標(biāo)時(shí)，則應(yīng)根據(jù)流域?qū)嶋H酌情采取不同生態(tài)補(bǔ)償方式。具體而言，若上下游地區(qū)水資源利用量較為接近時(shí)，選擇集中式?jīng)Q策方式是合適的，若存在較大差距時(shí)，應(yīng)選擇主從式?jīng)Q策方式。此外，流域各地區(qū)還應(yīng)嘗試組合使用這兩種生態(tài)補(bǔ)償方式，這既能最大化彌補(bǔ)或減少政策偏誤帶來的可得利益損失，也能為下一階段補(bǔ)償政策的制定和調(diào)整提供可靠事實(shí)依據(jù)。

（3）構(gòu)建流域動(dòng)態(tài)化生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。立足于保護(hù)流域水生態(tài)環(huán)境和協(xié)調(diào)流域各地區(qū)用水關(guān)系，根據(jù)流域各地區(qū)水資源利用量動(dòng)態(tài)變動(dòng)情況，從動(dòng)態(tài)化視角構(gòu)建科學(xué)高效的流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。具體而言，流域各地區(qū)都應(yīng)積極參與并加速建立覆蓋全流域的綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理平臺，監(jiān)測各地區(qū)水資源利用量和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)變化情況；根據(jù)補(bǔ)償政策實(shí)施目標(biāo)和流域各地區(qū)水資源利用量變化情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)償方式，確保預(yù)期目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。如隨著下游地區(qū)水資源利用量增加，與上游地區(qū)水資源利用量的差距由較小變?yōu)檩^大時(shí)，為實(shí)現(xiàn)流域收益水平最大的目標(biāo)，應(yīng)根據(jù)地區(qū)水資源利用量不斷調(diào)整生態(tài)補(bǔ)償金額，并將生態(tài)補(bǔ)償決策方式由集中式?jīng)Q策調(diào)整為主從式?jīng)Q策。此外，還應(yīng)擴(kuò)大監(jiān)測范圍，將流域各地區(qū)常住人口空間變動(dòng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)空間變動(dòng)等信息都納入到監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和管理平臺，既檢驗(yàn)了現(xiàn)有流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的運(yùn)行效果，也為今后制定更加適宜的流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制提供了重要依據(jù)。

（4）建立有約束力的區(qū)域聯(lián)動(dòng)機(jī)制?；诂F(xiàn)有流域管理?xiàng)l塊分割的特點(diǎn)以及上下游地區(qū)約束力較弱的現(xiàn)狀，應(yīng)該加強(qiáng)國家層面頂層設(shè)計(jì)，搭建流域管理議事與協(xié)商平臺，健全流域上下游一體、左右岸協(xié)調(diào)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制與制度，打破現(xiàn)有管理體制中條塊之間的壁壘，同時(shí)強(qiáng)化流域各地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)上的分工與協(xié)作，協(xié)調(diào)推進(jìn)流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)的聯(lián)合防治工作［39］，形成一套系統(tǒng)的、跨行政區(qū)的具有約束力的流域綜合管理體系。對于具體流域，還要充分考慮各自不同的生態(tài)環(huán)境條件和生態(tài)環(huán)境問題，實(shí)施不同的聯(lián)動(dòng)治理政策，最大釋放出政府監(jiān)督管理效能。此外，還應(yīng)強(qiáng)化現(xiàn)代化新型技術(shù)手段在流域綜合管理中的應(yīng)用，提升流域綜合管理效率。