上下游型跨界流域水資源重復(fù)博弈及策略
——以咸海流域?yàn)槔?/h1>
2022-12-05 07:43:50郭利丹吳玥葶井沛然王浩軒
水利經(jīng)濟(jì) 2022年6期
郭利丹，吳玥葶，黃 峰，井沛然，王浩軒
(1.河海大學(xué)商學(xué)院, 江蘇 南京 211100； 2.河海大學(xué)國(guó)際河流研究中心, 江蘇 南京 211100；3.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院, 江蘇 南京 210098； 4. 武漢大學(xué)水利水電學(xué)院, 湖北 武漢 430072)
國(guó)際跨界水資源在全球氣候變化和淡水資源日益緊張的趨勢(shì)下逐漸成為流域各國(guó)高度重視的戰(zhàn)略資源，在各國(guó)競(jìng)相展開(kāi)對(duì)跨界河流開(kāi)發(fā)利用的過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)或多或少的涉水利益沖突。在此背景下，跨界流域水資源成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界關(guān)注的重要議題，涉及氣候變化[1]與合作開(kāi)發(fā)[2]、流域組織[3]與合作治理[4]、國(guó)際水法[5]與水外交[6]、利益沖突[7]與命運(yùn)共同體[8]等方面。對(duì)于邊界河流和跨界河流這兩類重要的國(guó)際河流，后者更容易產(chǎn)生跨界水沖突或陷入治理困境，因?yàn)樯舷掠螄?guó)家在流域中所處地理位置不同影響著各國(guó)對(duì)流域水資源的可獲得性，并且各自的涉水利益訴求側(cè)重點(diǎn)及其對(duì)跨界水資源的依賴程度也存在差異，上游國(guó)家主要進(jìn)行水能水資源開(kāi)發(fā)，下游國(guó)家則多側(cè)重維持或擴(kuò)大已有開(kāi)發(fā)利用權(quán)益(如灌溉等)及水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等[9]。流域國(guó)家在追求自身利益最大化的過(guò)程中，由于缺乏約束和利益平衡規(guī)則必然引起利益失衡[10]。如何破解日益嚴(yán)峻的跨界水合作困境，成為上下型跨界流域國(guó)家在應(yīng)對(duì)全球氣候變化及淡水資源緊張形勢(shì)下的一項(xiàng)緊迫課題。
咸海流域地處中亞腹地，面臨嚴(yán)重的氣候干旱、水資源短缺、生態(tài)環(huán)境脆弱等問(wèn)題，加之獨(dú)特的地理位置和地緣政治環(huán)境，是世界上跨界河流最密集且用水競(jìng)爭(zhēng)最為激烈和復(fù)雜的地區(qū)之一，具有典型代表性。長(zhǎng)期以來(lái)，咸海流域陷入了水資源與能源交織、水分配與訴求不一的復(fù)雜治理局面；日益嚴(yán)峻的跨界水資源和生態(tài)危機(jī)，不僅影響中亞五國(guó)(塔吉克斯坦、吉爾吉斯斯坦、哈薩克斯坦、土庫(kù)曼斯坦、烏茲別克斯坦，以下分別簡(jiǎn)稱為塔國(guó)、吉國(guó)、哈國(guó)、土國(guó)、烏國(guó))的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，更影響著區(qū)域穩(wěn)定和國(guó)家間合作；中亞跨界水問(wèn)題的現(xiàn)狀及其走向亦關(guān)乎“一帶一路”建設(shè)進(jìn)程[11-13]。近年來(lái)，在氣候變化和人類活動(dòng)雙重驅(qū)動(dòng)下，中亞五國(guó)間的水資源矛盾愈演愈烈，咸海流域跨界水問(wèn)題成為國(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。Kuzmina等[14]、Chen等[15]對(duì)氣候變化疊加人類活動(dòng)影響下的咸海流域水文過(guò)程和水資源變化進(jìn)行了分析；鄧銘江等[16]、楊勝天等[17]、姚海嬌等[18]、郭利丹等[12]分別從水資源開(kāi)發(fā)利用、水問(wèn)題及生態(tài)危機(jī)等方面進(jìn)行研究，認(rèn)為不合理的水資源利用方式加劇了土壤鹽漬化和土地退化，復(fù)雜的地緣政治加劇了中亞跨界河流管理的難度；Lee等[19]認(rèn)為中亞地區(qū)大量的低效率用水不僅使咸海流域環(huán)境惡化，而且制約其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)；王璇璇等[20]認(rèn)為中亞水資源開(kāi)發(fā)整體處于中級(jí)階段，未來(lái)應(yīng)由廣度向深度拓展；李立凡等[21]從跨界水合作治理方面，探討中亞五國(guó)的合作歷程及咸海水資源治理的措施和方向；于宏源等[22]和施海洋等[23]則從“水-能-糧”和“水-能-糧-生”紐帶關(guān)系角度對(duì)中亞跨界水問(wèn)題治理、水資源利用及影響等進(jìn)行研究。
鑒于咸海流域長(zhǎng)期以來(lái)的生態(tài)危機(jī)治理難題及流域國(guó)家間復(fù)雜水沖突實(shí)踐，博弈論不失為一種理順復(fù)雜跨界水問(wèn)題并探討其未來(lái)出路的有效方法。博弈論主要用于研究主體行為決策以及策略均衡問(wèn)題，可較好地模擬主體間沖突從而得出可行的解決方案或建議[24]。已有學(xué)者嘗試將博弈論方法用于探討跨界水問(wèn)題，如陳軍飛等[25]和華堅(jiān)等[26]分別構(gòu)建了三階段流域水量協(xié)調(diào)分配博弈模型和上下游型水資源分配動(dòng)態(tài)博弈模型，分析水資源分配沖突因素；姚海嬌等[27]和鐘勇[28]分別認(rèn)為協(xié)調(diào)博弈和互惠理論可使咸海水資源問(wèn)題走出“囚徒困境”。相較于一次性博弈中主體缺乏對(duì)未來(lái)的期望，僅為追求自身當(dāng)前利益，重復(fù)博弈更能夠反映主體間的長(zhǎng)期合作和競(jìng)爭(zhēng)，且由于存在未來(lái)利益，主體的行為選擇和博弈結(jié)果更加復(fù)雜，為擺脫囚徒困境提供可能。Ansink等[29]使用無(wú)限次重復(fù)博弈模型評(píng)估了跨界河流共享協(xié)議的可持續(xù)性，Yu等[30]應(yīng)用重復(fù)博弈模型解釋了瀾滄江-湄公河流域從沖突到合作的國(guó)家主體行為演化過(guò)程；鄭曉利等[31]和羅冬林等[32]分別運(yùn)用重復(fù)博弈理論研究了大型水利工程中信用風(fēng)險(xiǎn)的形成機(jī)理和跨域性環(huán)境治理中信任穩(wěn)定性的影響因素?，F(xiàn)有相關(guān)研究為跨界流域多主體間的合作策略探討提供了參考。
綜上，探索上下游型跨界流域水合作策略以破解治理困境，是跨界河流領(lǐng)域應(yīng)對(duì)全球氣候變化及淡水資源緊張形勢(shì)的一項(xiàng)重要而緊迫的研究課題。對(duì)于備受國(guó)際社會(huì)關(guān)注的中亞咸海流域，當(dāng)前有關(guān)跨界水問(wèn)題的研究主要是從氣候、水文、水資源、生態(tài)等方面進(jìn)行自然規(guī)律方面的分析，或者從區(qū)域?qū)用鎸?duì)水問(wèn)題、水合作、水管理等進(jìn)行宏觀性綜述，而該流域多元主體間復(fù)雜水問(wèn)題的演化機(jī)理及合作策略方面尚缺乏深入剖析和探討。因此，本文以咸海流域跨界水問(wèn)題為研究對(duì)象，基于上下游國(guó)家的水資源訴求與利益分歧和流域水治理困境，運(yùn)用博弈論對(duì)觸發(fā)策略和針?shù)h相對(duì)策略下的無(wú)限次重復(fù)博弈模型進(jìn)行對(duì)比分析，并研究懲罰機(jī)制對(duì)上下游國(guó)家博弈的影響，尋找化解中亞跨界水治理困境的對(duì)策和途徑，為促進(jìn)咸海流域國(guó)家間跨界水合作提供參考，為探索上下游型跨界流域水資源治理的合作路徑提供借鑒。
1 研究區(qū)概況
咸海流域地貌呈現(xiàn)南高北低，東部和東南部為天山和帕米爾高原，西部和西北部為廣袤的沙漠和圖蘭低地，徑流形成區(qū)和耗散區(qū)分布明顯(圖1)。上游國(guó)家塔國(guó)和吉國(guó)位于徑流形成區(qū)，下游國(guó)家哈國(guó)、土國(guó)和烏國(guó)位于徑流耗散區(qū)，五國(guó)近80%的人口居住在咸海流域。咸海主要依靠阿姆河、錫爾河補(bǔ)給，其中阿姆河全長(zhǎng)2 540 km，流經(jīng)塔、吉、烏、土四國(guó)；錫爾河全長(zhǎng)3 019 km，流經(jīng)吉、烏、塔、哈四國(guó)。
1960年以來(lái)，咸海流域大規(guī)模的土地利用和水利開(kāi)發(fā)不僅導(dǎo)致咸海的水位降低、水域分裂、水質(zhì)下降、礦化度上升，而且威脅著周邊生態(tài)系統(tǒng)，生物物種和數(shù)量銳減，大片土地鹽堿化、沙漠化，并危及居民生命健康。20世紀(jì)80年代的咸海生態(tài)危機(jī)成為全球最嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，雖然北咸海在工程措施下水量持續(xù)增加，但是南咸海的水量與咸海整體仍然持續(xù)減少[33]。當(dāng)今，在全球氣候變化背景下，中亞五國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所依賴的咸海流域水資源面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
2 咸海流域跨界水問(wèn)題分析
2.1 中亞五國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用訴求
咸海流域地處干旱半干旱地區(qū)，自然資源的空間分布和各國(guó)的利用程度均存在較大差異[34]，蘇聯(lián)解體后擁有獨(dú)立主權(quán)的中亞五國(guó)在尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展中面臨的首要問(wèn)題是資源問(wèn)題[35]。隨著各國(guó)加劇對(duì)有限水資源的競(jìng)爭(zhēng)，水資源供需矛盾越來(lái)越突出，比如在跨界水資源分配、跨界輸水設(shè)施維護(hù)等方面曾引發(fā)了一系列矛盾和糾紛。對(duì)于地處咸海流域上游的塔、吉兩國(guó)，主要訴求為水力發(fā)電：兩國(guó)的礦產(chǎn)資源和能源資源十分缺乏，但水資源與水力發(fā)電潛力豐富；兩國(guó)都將跨界水能資源作為發(fā)展水電的重要來(lái)源，使用大型調(diào)節(jié)水庫(kù)儲(chǔ)存夏季來(lái)水用于冬季發(fā)電以改善能源不足問(wèn)題；并提出下游國(guó)家應(yīng)當(dāng)在水利設(shè)施運(yùn)營(yíng)和維護(hù)方面給予一定經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償并按協(xié)議規(guī)定提供能源作為用水交換。對(duì)于地處咸海流域下游的哈、土、烏三國(guó)，主要訴求為灌溉用水：三國(guó)都是咸海流域的主要用水戶，但是灌溉用水卻極為短缺，因此強(qiáng)烈反對(duì)上游國(guó)家修建水電工程，強(qiáng)調(diào)各國(guó)均享有用水的權(quán)利，主張上游應(yīng)當(dāng)保證下游的灌溉用水需求；同時(shí)表示上游要對(duì)其冬季泄水引發(fā)的下游洪澇災(zāi)害以及夏季蓄水導(dǎo)致的下游灌溉缺水給予一定補(bǔ)償，并認(rèn)為石油、天然氣等能源開(kāi)采成本較高，應(yīng)當(dāng)以市場(chǎng)價(jià)格提供給上游國(guó)家。
總而言之，中亞國(guó)家間的涉水利益訴求不盡一致，上下游的跨界水資源問(wèn)題與能源問(wèn)題相互交織，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式與區(qū)域資源稟賦不匹配，再加上蘇聯(lián)時(shí)期用水政策的歷史影響及獨(dú)立國(guó)家間利益協(xié)調(diào)機(jī)制的失靈，導(dǎo)致咸海流域跨界水資源治理問(wèn)題日益復(fù)雜化。
2.2 跨界水問(wèn)題的囚徒困境
“囚徒困境”描述的是博弈中的兩個(gè)囚徒(均為理性個(gè)體)都有兩種策略可選擇：合作和背叛，各博弈方的目標(biāo)均為實(shí)現(xiàn)自身的最大利益，其得益不僅取決于自身策略的選擇，同時(shí)也取決于對(duì)方的策略選擇；但雙方信息不對(duì)稱，一方在做選擇時(shí)無(wú)法得知另一方選擇的策略，且都不相信或指望對(duì)方有合作精神[36]。雙方背叛是“囚徒困境”的唯一納什均衡，卻不是帕累托最優(yōu)狀態(tài)。
面對(duì)咸海流域水資源問(wèn)題引發(fā)的一系列糾紛和應(yīng)對(duì)咸海危機(jī)的共同挑戰(zhàn)，中亞五國(guó)都有強(qiáng)烈的合作意愿。但是，自獨(dú)立后的30年來(lái)，中亞地區(qū)的跨界水資源分配和水能交換問(wèn)題依然相互交織且不可協(xié)調(diào)。特別是對(duì)于上游國(guó)家與下游國(guó)家這一對(duì)最為突出的矛盾主體，各自從本國(guó)利益出發(fā)，彼此間缺乏信任，盡管上下游國(guó)家之間及下游國(guó)家之間簽訂有系列分水協(xié)議[37]，但是雙方的直接得益并不足以提供合作的機(jī)會(huì)，而導(dǎo)致各方在用水問(wèn)題上長(zhǎng)期處于“理論妥協(xié)、現(xiàn)實(shí)對(duì)抗”的狀態(tài)[18]，上下游國(guó)家間水-能沖突即處于“囚徒困境”之中。因此，非常有必要針對(duì)上下游主要矛盾，探討咸海流域跨界水合作的可能途徑。
3 咸海流域跨界水資源博弈及合作策略分析
3.1 跨界水問(wèn)題的博弈模型假設(shè)
根據(jù)咸海流域的上下游國(guó)家間水資源供需關(guān)系，作出以下假設(shè)：
假設(shè)1將咸海流域的5個(gè)國(guó)家劃分為2個(gè)主要博弈方：根據(jù)流域內(nèi)水文地理特征將位于徑流形成區(qū)的上游國(guó)家(塔國(guó)、吉國(guó))作為博弈方1，將位于徑流耗散區(qū)的下游國(guó)家(烏國(guó)、哈國(guó)、土國(guó))作為博弈方2，博弈雙方均有合作(記為C)和背叛(記為D)兩種可選擇的策略。對(duì)于阿姆河和錫爾河，所涉及的流域國(guó)家不同，可分別針對(duì)各自流域具體情況進(jìn)行區(qū)分，此處僅簡(jiǎn)化分為上游和下游博弈方。
假設(shè)2處于河流上游的博弈方1擁有水庫(kù)并控制下游來(lái)水，其是否合作將決定著雙方收益。因此在博弈方1選擇“合作”時(shí)(即在博弈方2需水時(shí)期釋放其所需水量，或在博弈方2不需水時(shí)減少泄水量)，雙方將分別從流域中直接獲益H1和H2；博弈方1選擇“背叛”時(shí)，雙方將分別從流域中直接獲益L1和L2。因博弈方1選擇“合作”時(shí)將根據(jù)下游需求來(lái)釋放(或減少)泄水量而降低了自身發(fā)電效益，博弈方2可在作物生長(zhǎng)季利用上游泄水來(lái)灌溉農(nóng)作物而獲得灌溉效益，或者在作物非生長(zhǎng)季通過(guò)上游減少冬季泄水而獲得防洪效益，故在該博弈中雙方收益高低關(guān)系為H1L2。
假設(shè)3博弈方1對(duì)博弈方2增加(或減少)釋放水量時(shí)都會(huì)降低自身收益，因此博弈方2選擇“合作”時(shí)將意味著其對(duì)博弈方1進(jìn)行補(bǔ)償(用c表示)，該補(bǔ)償形式可以是貨幣、能源或其他無(wú)形利益等；反之，則不進(jìn)行補(bǔ)償。
假設(shè)4在跨界水博弈中，僅考慮主要利益相關(guān)者(即阿姆河和錫爾河流域上游國(guó)家和下游國(guó)家政府)的作用，暫不考慮流域氣候、水文等自然因素和次要利益相關(guān)者(各國(guó)內(nèi)部各行業(yè))或外部勢(shì)力的影響。
假設(shè)5博弈方1選擇“合作”策略的比例為x，博弈方2選擇“合作”策略的比例為y，則相應(yīng)選擇“背叛”策略的比例分別為1-x、1-y，其中x,y∈[0,1]。
根據(jù)上述假設(shè)，兩個(gè)博弈主體的得益矩陣如表1所示。
3.2 無(wú)第三方懲罰機(jī)制下的合作策略
3.2.1觸發(fā)策略
在觸發(fā)策略中，某一博弈方首先試探合作，若對(duì)方也選擇合作，則下一階段繼續(xù)合作，一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)方背叛，則在接下來(lái)的階段將選擇永遠(yuǎn)不合作作為對(duì)背叛方的懲罰。
a.情形一：博弈雙方均采用觸發(fā)策略，第一階段都選擇合作且之后階段一直選擇合作策略，則雙方各自收益分別用U1E和U2E表示：
(1)
(2)
b.情形二：某一博弈方采用觸發(fā)策略，另一方最初選擇背叛策略。
若博弈方2采用觸發(fā)策略(第一階段選擇合作)，博弈方1第一階段選擇背叛策略且之后階段為應(yīng)對(duì)對(duì)方的觸發(fā)策略而一直選擇背叛，則博弈方1的收益為
(3)
同理，若博弈方1采用觸發(fā)策略(第一階段選擇合作)，博弈方2第一階段選擇背叛策略且之后階段均選擇背叛，則博弈方2的收益為
(4)
3.2.2針?shù)h相對(duì)策略
在針?shù)h相對(duì)策略中，博弈方的態(tài)度相對(duì)寬容，某一博弈方首先選擇合作，之后將根據(jù)對(duì)方態(tài)度來(lái)選擇策略，即復(fù)制對(duì)方前一階段的策略。
a.情形三：若博弈雙方均采用針?shù)h相對(duì)策略，第一階段先選擇合作且之后階段一直選擇合作策略，則雙方收益同情形一。
b.情形四：某一博弈方采用針?shù)h相對(duì)策略，另一方選擇先背叛后合作。
若博弈方2采用針?shù)h相對(duì)策略(第一階段選擇合作)，博弈方1第一階段選擇背叛策略、第二階段及之后階段均選擇合作策略，則博弈方1的收益為
(5)
同理，若博弈方1采用針?shù)h相對(duì)策略(第一階段選擇合作)，博弈方2第一階段選擇背叛策略、第二階段及之后階段均選擇合作策略，則博弈方2的收益為
(6)
c.情形五：某一博弈方采用針?shù)h相對(duì)策略，另一方投機(jī)地選擇不合作。
若博弈方2采用針?shù)h相對(duì)策略(第一階段選擇合作)，博弈方1第一階段選擇背叛策略、第二階段選擇合作策略、之后階段投機(jī)地選擇一次不合作，如此循環(huán)，則博弈方1的收益為
(7)
同理，若博弈方1采用針?shù)h相對(duì)策略(第一階段選擇合作)，博弈方2第一階段選擇背叛策略、第二階段選擇合作策略、之后階段投機(jī)地選擇一次不合作，則博弈方2的收益為
(8)
綜合上述“觸發(fā)策略”和“針?shù)h相對(duì)策略”下的各種情景，發(fā)現(xiàn)：無(wú)限次重復(fù)博弈為實(shí)現(xiàn)囚徒困境中的合作提供了可能。流域各國(guó)在其自發(fā)的策略選擇下，無(wú)論是采用觸發(fā)策略還是針?shù)h相對(duì)策略都能有效威脅/懲罰背叛方行為，從而促使雙方走向合作。若博弈雙方擁有足夠的耐心、博弈時(shí)間足夠長(zhǎng)，將可能出現(xiàn)(合作,合作)的帕累托最優(yōu)結(jié)果。若博弈雙方的耐心程度低于閾值，僅靠博弈方自發(fā)的策略選擇來(lái)懲罰對(duì)方很可能無(wú)法最終達(dá)成合作。因此有必要引入第三方的懲罰機(jī)制對(duì)雙方的博弈過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)。以下將對(duì)第三方懲罰機(jī)制如何對(duì)博弈得益結(jié)果及雙方耐心程度產(chǎn)生影響進(jìn)行分析。
3.3 引入第三方懲罰機(jī)制下的博弈策略
假設(shè)存在一個(gè)第三方調(diào)解機(jī)構(gòu)(如流域委員會(huì))，通過(guò)設(shè)置懲罰機(jī)制來(lái)規(guī)范博弈雙方行為，對(duì)背叛方進(jìn)行懲罰(用a表示)，該懲罰形式可以是實(shí)質(zhì)性(如貨幣)或者抽象性(如名聲)。上下游國(guó)家得益矩陣調(diào)整如表2所示。
3.3.1觸發(fā)策略
引入懲罰機(jī)制后，在觸發(fā)策略中情形二的雙方收益調(diào)整如下：
(9)
(10)
3.2.2針?shù)h相對(duì)策略
4 參數(shù)分析與結(jié)果討論
4.1 參數(shù)分析
為了更直觀反映懲罰a的變化對(duì)耐心程度δ的影響，以下將對(duì)無(wú)限次重復(fù)博弈的結(jié)果進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證。假設(shè)上下游國(guó)家從流域的直接獲益值分別為水力發(fā)電收益和灌溉收益，并且根據(jù)目前咸海流域上游國(guó)家的已建大型水電站及下游國(guó)家的農(nóng)業(yè)發(fā)展情況，可初步測(cè)算上下游國(guó)家的收益。已知努列克大壩和托克托古爾大壩每年發(fā)電量分別約為112億kW·h[38]和44億kW·h[39]，則上游兩國(guó)(塔、吉)的年發(fā)電收益至少約為21億美元；下游三國(guó)(哈、土、烏)在2020年的主要農(nóng)作物小麥、棉花和水稻產(chǎn)量分別約為2 170萬(wàn)t、400萬(wàn)t和100萬(wàn)t[40]，則其灌溉收益(主要反映為農(nóng)作物收益)至少約為56億美元。依此考慮各參數(shù)間的相對(duì)大小，并設(shè)置H1、L1、H2、L2、c、a等參數(shù)值(表3)。通過(guò)上述各個(gè)博弈情景模型，可計(jì)算得到δ閾值，結(jié)果如表3所示。
表3 參數(shù)設(shè)置及不同策略情境下的δ閾值
由表3可以看出：①無(wú)第三方懲罰機(jī)制情境下，博弈雙方的耐心程度閾值相對(duì)較高；②在其他條件不變的情況下，引入懲罰機(jī)制后博弈雙方的耐心程度閾值降低，促使雙方更容易傾向于選擇合作策略；③在引入第三方懲罰機(jī)制情境中，博弈方采用觸發(fā)策略時(shí)的耐心程度閾值均高于其采用針?shù)h相對(duì)策略時(shí)的耐心程度閾值；④懲罰項(xiàng)a越大，博弈雙方的耐心程度閾值越小，越容易實(shí)現(xiàn)帕累托最優(yōu)結(jié)果，雙方合作保持穩(wěn)定。因此，當(dāng)博弈某一方或雙方的合作意愿偏弱但是卻看重未來(lái)長(zhǎng)期利益時(shí)，較大的懲罰力度能夠促使博弈雙方達(dá)成合作策略。
4.2 關(guān)于第三方懲罰機(jī)制的討論
在咸海流域的跨界水資源管理的歷程中，曾在蘇聯(lián)時(shí)期成立了中亞國(guó)家間水利協(xié)調(diào)委員會(huì)以及阿姆河水利聯(lián)合體和錫爾河水利聯(lián)合體，對(duì)當(dāng)時(shí)的中亞國(guó)家間跨界水合作發(fā)揮了重要作用，但是這些機(jī)構(gòu)對(duì)流域各國(guó)并不具強(qiáng)制約束力，不能保障相關(guān)分水協(xié)議的有效執(zhí)行。另外，在相關(guān)分水協(xié)議中雖然設(shè)置了補(bǔ)償項(xiàng)但是卻沒(méi)有考慮懲罰項(xiàng)，即下游因獲得上游放水滿足其灌溉需求而需要對(duì)上游進(jìn)行能源或經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，但是當(dāng)上游或下游為了自身利益而背信棄義時(shí)，便直接導(dǎo)致合作失效。因而，唯有積極有效的流域機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)和強(qiáng)有力的保障機(jī)制才能有助于流域國(guó)家間合作。
無(wú)限次重復(fù)博弈為跨界流域囚徒困境提供了有效出路，針?shù)h相對(duì)策略相對(duì)于觸發(fā)策略而言，可給予適當(dāng)寬容，推動(dòng)合作良好發(fā)展；懲罰項(xiàng)和耐心程度項(xiàng)為跨界流域上下游博弈雙方的有效合作提供了重要保障和約束作用，懲罰項(xiàng)可限制各方背叛的意圖、耐心程度項(xiàng)可提供長(zhǎng)期穩(wěn)定合作的基礎(chǔ)，有利于形成上下游國(guó)家間持久的合作策略。張家寶[41]認(rèn)為懲罰力度足夠大將有助于參與人履行承諾選擇合作，Yu等[30]認(rèn)為在適當(dāng)?shù)闹贫葯C(jī)制下耐心和增量收益將有助于利益相關(guān)者采取合作均衡策略，這里的“懲罰力度與履行承諾、制度機(jī)制與耐心”觀點(diǎn)剛好印證和支撐了本文觀點(diǎn)。
作為跨界流域，上下游國(guó)家都應(yīng)當(dāng)從全流域視角出發(fā)，遵循流域的整體性和相互命運(yùn)的攸關(guān)性。充分考慮長(zhǎng)期利益而非僅顧眼前利益，挖掘相互間依托流域共享水資源的共同利益并充分尊重各自合理訴求，在博弈過(guò)程中擁有一定耐心，是流域國(guó)家間實(shí)現(xiàn)合作共贏的基礎(chǔ)前提；第三方機(jī)構(gòu)(如流域委員會(huì))協(xié)調(diào)和監(jiān)督作用的高效發(fā)揮，將為促成上下游國(guó)家間的跨界水資源合作及其持續(xù)穩(wěn)定提供保障和約束。比如，對(duì)于阿姆河流域上游塔國(guó)和下游烏國(guó)之間圍繞羅貢水電站建設(shè)引起的發(fā)電-灌溉矛盾，若上下游國(guó)家能夠在收益共享[42](上游水利工程的調(diào)度運(yùn)行方式及其保證下游烏國(guó)的灌溉效益和流域的生態(tài)利益等)與成本分擔(dān)(羅貢水電站的建設(shè)成本及塔國(guó)的冬季發(fā)電利益)之間達(dá)成共識(shí)，則有助于促進(jìn)合作；若雙方不能達(dá)成一致、缺乏耐心且缺少第三方機(jī)構(gòu)約束，則將不足以提供合作機(jī)會(huì)，塔烏兩國(guó)可能各行其道，皆選擇不合作策略，即塔國(guó)繼續(xù)推動(dòng)建設(shè)羅貢水電站，而烏國(guó)仍舊加以阻攔。
因此，跨界流域多主體間達(dá)成有效合作的重要前提是，博弈雙方均具備較大的耐心，或存在一定的懲罰機(jī)制能夠約束雙方行為；在合作過(guò)程中，若外部環(huán)境發(fā)生變化，除了上下游國(guó)家調(diào)整自身耐心，還可以通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)改變懲罰力度以保持上下游國(guó)家穩(wěn)定合作。
4.3 關(guān)于跨界水資源博弈模型與策略選擇的討論
河湖水系的自然地理特點(diǎn)決定了河流發(fā)源于高山地區(qū)，并依流域地勢(shì)高低自上而下流經(jīng)平原地區(qū)，最終匯集至流域出口或注入尾閭湖泊。根據(jù)資源的地理分布特點(diǎn)，流域上游地區(qū)具有水力發(fā)電的地理優(yōu)勢(shì)，水資源相對(duì)充沛但土地資源往往相對(duì)貧乏；下游通常具有土地資源優(yōu)勢(shì)，但其用水常常受到上游來(lái)水的約束。從流域不同地區(qū)的水資源賦存條件以及上下游不同主體的涉水利益訴求來(lái)看，各個(gè)流域基本上都存在這種空間分異特征。因此，本文雖然是研究基于咸海流域具體問(wèn)題，但是構(gòu)建的上下游博弈模型對(duì)于其他上下游型跨界流域的水資源博弈問(wèn)題研究而言亦具有適用性。
對(duì)于不同的跨界流域，其所涉及的具體水問(wèn)題不完全一樣，不同國(guó)家對(duì)流域內(nèi)水資源的依賴程度亦存在差異，因而不同流域的不同國(guó)家在進(jìn)行水資源策略選擇時(shí)可能存在差別。但是由于流域上下游自然地理特征及受其影響的上下游用水訴求特性，決定了上下游不同主體在水資源博弈策略選擇時(shí)又具有一定共性。因而，本文針對(duì)咸海流域典型案例所探討的上下游博弈情境及不同情景下的合作策略與約束條件等，對(duì)于其他跨界流域的多主體間博弈分析，特別是上下游型跨界流域的不同主體水資源博弈策略選擇具有重要參考價(jià)值和借鑒意義。
5 結(jié) 論
跨界流域水資源的時(shí)空分布不均及上下游國(guó)家間相異的水資源需求，加劇了各國(guó)對(duì)流域有限水資源的爭(zhēng)奪，并在一定程度上加速了流域生態(tài)系統(tǒng)惡化并阻礙著各國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和區(qū)域穩(wěn)定。以中亞地區(qū)咸海流域長(zhǎng)期以來(lái)面對(duì)的跨界水合作困境為例，通過(guò)模擬和分析不同博弈策略下的無(wú)限次重復(fù)博弈，探尋實(shí)現(xiàn)中亞五國(guó)跨界水資源合作的路徑。
a.長(zhǎng)期以來(lái)，咸海流域上下游國(guó)家對(duì)跨界水資源開(kāi)發(fā)利用的共同利益缺乏共識(shí)而陷入“囚徒困境”，個(gè)體利益最大化策略使得博弈雙方最初從流域的直接得益不足以提供合作機(jī)會(huì)，上下游雙方均采取背叛策略是該博弈的納什均衡。在一次性或有限次重復(fù)博弈中，上下游雙方僅聚焦眼前利益、互不相信使得合作無(wú)法達(dá)成。
b.在無(wú)限次重復(fù)博弈中，雙方不再局限于短期利益而重視未來(lái)利益，建立長(zhǎng)期合作關(guān)系才有可能破解囚徒困境。不論博弈方采用觸發(fā)策略還是針?shù)h相對(duì)策略，都會(huì)自發(fā)地在下一輪對(duì)不合作方進(jìn)行懲罰，有助于相互間建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系，但其前提是雙方都需具備較大的耐心。
c.耐心程度是影響雙方選擇合作策略的重要因素，懲罰是開(kāi)展持續(xù)合作的重要保障因素。引入第三方機(jī)構(gòu)的懲罰機(jī)制可降低背叛者得益，并降低上下游國(guó)家的耐心程度閾值，其中針?shù)h相對(duì)策略下的耐心程度閾值較低，更容易促進(jìn)雙方選擇合作策略。只要博弈無(wú)限次發(fā)生，雙方看重未來(lái)得益并具有較大的耐心，在一定的懲罰機(jī)制約束下將能夠促使上下游雙方提升互信、推動(dòng)合作平穩(wěn)發(fā)展。
d.建立承諾和互信并打擊背叛者對(duì)于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期合作至關(guān)重要。通過(guò)簽署協(xié)議和建立具有權(quán)威性的流域機(jī)構(gòu)對(duì)雙方行為進(jìn)行約束，明確合作和背叛的好處與代價(jià)，從而促使上下游國(guó)家從互相背叛趨向互相忠誠(chéng)，可導(dǎo)向一個(gè)良好的合作結(jié)果，促進(jìn)流域國(guó)家間更穩(wěn)定更長(zhǎng)久的跨界水資源合作。
對(duì)于上下游型跨界流域的水資源博弈問(wèn)題，本文僅從上游和下游這一對(duì)突出矛盾體出發(fā)進(jìn)行研究，尚未深入討論咸海流域下游國(guó)家之間的水資源博弈及策略選擇問(wèn)題，對(duì)于跨界流域水資源合作研究而言可能具有一定局限性。對(duì)于涉及兩個(gè)以上國(guó)家的上下游型跨界流域，上游國(guó)家間或下游國(guó)家間亦可能存在水資源博弈及其他資源因素影響跨界流域水合作的開(kāi)展，未來(lái)研究將增加更多情景和影響因素進(jìn)一步深入開(kāi)展跨界流域的多主體涉水博弈研究。
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郭利丹，吳玥葶，黃 峰，井沛然，王浩軒
(1.河海大學(xué)商學(xué)院, 江蘇 南京 211100； 2.河海大學(xué)國(guó)際河流研究中心, 江蘇 南京 211100；3.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院, 江蘇 南京 210098； 4. 武漢大學(xué)水利水電學(xué)院, 湖北 武漢 430072)
國(guó)際跨界水資源在全球氣候變化和淡水資源日益緊張的趨勢(shì)下逐漸成為流域各國(guó)高度重視的戰(zhàn)略資源，在各國(guó)競(jìng)相展開(kāi)對(duì)跨界河流開(kāi)發(fā)利用的過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)或多或少的涉水利益沖突。在此背景下，跨界流域水資源成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界關(guān)注的重要議題，涉及氣候變化[1]與合作開(kāi)發(fā)[2]、流域組織[3]與合作治理[4]、國(guó)際水法[5]與水外交[6]、利益沖突[7]與命運(yùn)共同體[8]等方面。對(duì)于邊界河流和跨界河流這兩類重要的國(guó)際河流，后者更容易產(chǎn)生跨界水沖突或陷入治理困境，因?yàn)樯舷掠螄?guó)家在流域中所處地理位置不同影響著各國(guó)對(duì)流域水資源的可獲得性，并且各自的涉水利益訴求側(cè)重點(diǎn)及其對(duì)跨界水資源的依賴程度也存在差異，上游國(guó)家主要進(jìn)行水能水資源開(kāi)發(fā)，下游國(guó)家則多側(cè)重維持或擴(kuò)大已有開(kāi)發(fā)利用權(quán)益(如灌溉等)及水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等[9]。流域國(guó)家在追求自身利益最大化的過(guò)程中，由于缺乏約束和利益平衡規(guī)則必然引起利益失衡[10]。如何破解日益嚴(yán)峻的跨界水合作困境，成為上下型跨界流域國(guó)家在應(yīng)對(duì)全球氣候變化及淡水資源緊張形勢(shì)下的一項(xiàng)緊迫課題。
咸海流域地處中亞腹地，面臨嚴(yán)重的氣候干旱、水資源短缺、生態(tài)環(huán)境脆弱等問(wèn)題，加之獨(dú)特的地理位置和地緣政治環(huán)境，是世界上跨界河流最密集且用水競(jìng)爭(zhēng)最為激烈和復(fù)雜的地區(qū)之一，具有典型代表性。長(zhǎng)期以來(lái)，咸海流域陷入了水資源與能源交織、水分配與訴求不一的復(fù)雜治理局面；日益嚴(yán)峻的跨界水資源和生態(tài)危機(jī)，不僅影響中亞五國(guó)(塔吉克斯坦、吉爾吉斯斯坦、哈薩克斯坦、土庫(kù)曼斯坦、烏茲別克斯坦，以下分別簡(jiǎn)稱為塔國(guó)、吉國(guó)、哈國(guó)、土國(guó)、烏國(guó))的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，更影響著區(qū)域穩(wěn)定和國(guó)家間合作；中亞跨界水問(wèn)題的現(xiàn)狀及其走向亦關(guān)乎“一帶一路”建設(shè)進(jìn)程[11-13]。近年來(lái)，在氣候變化和人類活動(dòng)雙重驅(qū)動(dòng)下，中亞五國(guó)間的水資源矛盾愈演愈烈，咸海流域跨界水問(wèn)題成為國(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。Kuzmina等[14]、Chen等[15]對(duì)氣候變化疊加人類活動(dòng)影響下的咸海流域水文過(guò)程和水資源變化進(jìn)行了分析；鄧銘江等[16]、楊勝天等[17]、姚海嬌等[18]、郭利丹等[12]分別從水資源開(kāi)發(fā)利用、水問(wèn)題及生態(tài)危機(jī)等方面進(jìn)行研究，認(rèn)為不合理的水資源利用方式加劇了土壤鹽漬化和土地退化，復(fù)雜的地緣政治加劇了中亞跨界河流管理的難度；Lee等[19]認(rèn)為中亞地區(qū)大量的低效率用水不僅使咸海流域環(huán)境惡化，而且制約其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)；王璇璇等[20]認(rèn)為中亞水資源開(kāi)發(fā)整體處于中級(jí)階段，未來(lái)應(yīng)由廣度向深度拓展；李立凡等[21]從跨界水合作治理方面，探討中亞五國(guó)的合作歷程及咸海水資源治理的措施和方向；于宏源等[22]和施海洋等[23]則從“水-能-糧”和“水-能-糧-生”紐帶關(guān)系角度對(duì)中亞跨界水問(wèn)題治理、水資源利用及影響等進(jìn)行研究。
鑒于咸海流域長(zhǎng)期以來(lái)的生態(tài)危機(jī)治理難題及流域國(guó)家間復(fù)雜水沖突實(shí)踐，博弈論不失為一種理順復(fù)雜跨界水問(wèn)題并探討其未來(lái)出路的有效方法。博弈論主要用于研究主體行為決策以及策略均衡問(wèn)題，可較好地模擬主體間沖突從而得出可行的解決方案或建議[24]。已有學(xué)者嘗試將博弈論方法用于探討跨界水問(wèn)題，如陳軍飛等[25]和華堅(jiān)等[26]分別構(gòu)建了三階段流域水量協(xié)調(diào)分配博弈模型和上下游型水資源分配動(dòng)態(tài)博弈模型，分析水資源分配沖突因素；姚海嬌等[27]和鐘勇[28]分別認(rèn)為協(xié)調(diào)博弈和互惠理論可使咸海水資源問(wèn)題走出“囚徒困境”。相較于一次性博弈中主體缺乏對(duì)未來(lái)的期望，僅為追求自身當(dāng)前利益，重復(fù)博弈更能夠反映主體間的長(zhǎng)期合作和競(jìng)爭(zhēng)，且由于存在未來(lái)利益，主體的行為選擇和博弈結(jié)果更加復(fù)雜，為擺脫囚徒困境提供可能。Ansink等[29]使用無(wú)限次重復(fù)博弈模型評(píng)估了跨界河流共享協(xié)議的可持續(xù)性，Yu等[30]應(yīng)用重復(fù)博弈模型解釋了瀾滄江-湄公河流域從沖突到合作的國(guó)家主體行為演化過(guò)程；鄭曉利等[31]和羅冬林等[32]分別運(yùn)用重復(fù)博弈理論研究了大型水利工程中信用風(fēng)險(xiǎn)的形成機(jī)理和跨域性環(huán)境治理中信任穩(wěn)定性的影響因素?，F(xiàn)有相關(guān)研究為跨界流域多主體間的合作策略探討提供了參考。
綜上，探索上下游型跨界流域水合作策略以破解治理困境，是跨界河流領(lǐng)域應(yīng)對(duì)全球氣候變化及淡水資源緊張形勢(shì)的一項(xiàng)重要而緊迫的研究課題。對(duì)于備受國(guó)際社會(huì)關(guān)注的中亞咸海流域，當(dāng)前有關(guān)跨界水問(wèn)題的研究主要是從氣候、水文、水資源、生態(tài)等方面進(jìn)行自然規(guī)律方面的分析，或者從區(qū)域?qū)用鎸?duì)水問(wèn)題、水合作、水管理等進(jìn)行宏觀性綜述，而該流域多元主體間復(fù)雜水問(wèn)題的演化機(jī)理及合作策略方面尚缺乏深入剖析和探討。因此，本文以咸海流域跨界水問(wèn)題為研究對(duì)象，基于上下游國(guó)家的水資源訴求與利益分歧和流域水治理困境，運(yùn)用博弈論對(duì)觸發(fā)策略和針?shù)h相對(duì)策略下的無(wú)限次重復(fù)博弈模型進(jìn)行對(duì)比分析，并研究懲罰機(jī)制對(duì)上下游國(guó)家博弈的影響，尋找化解中亞跨界水治理困境的對(duì)策和途徑，為促進(jìn)咸海流域國(guó)家間跨界水合作提供參考，為探索上下游型跨界流域水資源治理的合作路徑提供借鑒。
1 研究區(qū)概況
咸海流域地貌呈現(xiàn)南高北低，東部和東南部為天山和帕米爾高原，西部和西北部為廣袤的沙漠和圖蘭低地，徑流形成區(qū)和耗散區(qū)分布明顯(圖1)。上游國(guó)家塔國(guó)和吉國(guó)位于徑流形成區(qū)，下游國(guó)家哈國(guó)、土國(guó)和烏國(guó)位于徑流耗散區(qū)，五國(guó)近80%的人口居住在咸海流域。咸海主要依靠阿姆河、錫爾河補(bǔ)給，其中阿姆河全長(zhǎng)2 540 km，流經(jīng)塔、吉、烏、土四國(guó)；錫爾河全長(zhǎng)3 019 km，流經(jīng)吉、烏、塔、哈四國(guó)。
1960年以來(lái)，咸海流域大規(guī)模的土地利用和水利開(kāi)發(fā)不僅導(dǎo)致咸海的水位降低、水域分裂、水質(zhì)下降、礦化度上升，而且威脅著周邊生態(tài)系統(tǒng)，生物物種和數(shù)量銳減，大片土地鹽堿化、沙漠化，并危及居民生命健康。20世紀(jì)80年代的咸海生態(tài)危機(jī)成為全球最嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，雖然北咸海在工程措施下水量持續(xù)增加，但是南咸海的水量與咸海整體仍然持續(xù)減少[33]。當(dāng)今，在全球氣候變化背景下，中亞五國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所依賴的咸海流域水資源面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
2 咸海流域跨界水問(wèn)題分析
2.1 中亞五國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用訴求
咸海流域地處干旱半干旱地區(qū)，自然資源的空間分布和各國(guó)的利用程度均存在較大差異[34]，蘇聯(lián)解體后擁有獨(dú)立主權(quán)的中亞五國(guó)在尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展中面臨的首要問(wèn)題是資源問(wèn)題[35]。隨著各國(guó)加劇對(duì)有限水資源的競(jìng)爭(zhēng)，水資源供需矛盾越來(lái)越突出，比如在跨界水資源分配、跨界輸水設(shè)施維護(hù)等方面曾引發(fā)了一系列矛盾和糾紛。對(duì)于地處咸海流域上游的塔、吉兩國(guó)，主要訴求為水力發(fā)電：兩國(guó)的礦產(chǎn)資源和能源資源十分缺乏，但水資源與水力發(fā)電潛力豐富；兩國(guó)都將跨界水能資源作為發(fā)展水電的重要來(lái)源，使用大型調(diào)節(jié)水庫(kù)儲(chǔ)存夏季來(lái)水用于冬季發(fā)電以改善能源不足問(wèn)題；并提出下游國(guó)家應(yīng)當(dāng)在水利設(shè)施運(yùn)營(yíng)和維護(hù)方面給予一定經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償并按協(xié)議規(guī)定提供能源作為用水交換。對(duì)于地處咸海流域下游的哈、土、烏三國(guó)，主要訴求為灌溉用水：三國(guó)都是咸海流域的主要用水戶，但是灌溉用水卻極為短缺，因此強(qiáng)烈反對(duì)上游國(guó)家修建水電工程，強(qiáng)調(diào)各國(guó)均享有用水的權(quán)利，主張上游應(yīng)當(dāng)保證下游的灌溉用水需求；同時(shí)表示上游要對(duì)其冬季泄水引發(fā)的下游洪澇災(zāi)害以及夏季蓄水導(dǎo)致的下游灌溉缺水給予一定補(bǔ)償，并認(rèn)為石油、天然氣等能源開(kāi)采成本較高，應(yīng)當(dāng)以市場(chǎng)價(jià)格提供給上游國(guó)家。
總而言之，中亞國(guó)家間的涉水利益訴求不盡一致，上下游的跨界水資源問(wèn)題與能源問(wèn)題相互交織，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式與區(qū)域資源稟賦不匹配，再加上蘇聯(lián)時(shí)期用水政策的歷史影響及獨(dú)立國(guó)家間利益協(xié)調(diào)機(jī)制的失靈，導(dǎo)致咸海流域跨界水資源治理問(wèn)題日益復(fù)雜化。
2.2 跨界水問(wèn)題的囚徒困境
“囚徒困境”描述的是博弈中的兩個(gè)囚徒(均為理性個(gè)體)都有兩種策略可選擇：合作和背叛，各博弈方的目標(biāo)均為實(shí)現(xiàn)自身的最大利益，其得益不僅取決于自身策略的選擇，同時(shí)也取決于對(duì)方的策略選擇；但雙方信息不對(duì)稱，一方在做選擇時(shí)無(wú)法得知另一方選擇的策略，且都不相信或指望對(duì)方有合作精神[36]。雙方背叛是“囚徒困境”的唯一納什均衡，卻不是帕累托最優(yōu)狀態(tài)。
面對(duì)咸海流域水資源問(wèn)題引發(fā)的一系列糾紛和應(yīng)對(duì)咸海危機(jī)的共同挑戰(zhàn)，中亞五國(guó)都有強(qiáng)烈的合作意愿。但是，自獨(dú)立后的30年來(lái)，中亞地區(qū)的跨界水資源分配和水能交換問(wèn)題依然相互交織且不可協(xié)調(diào)。特別是對(duì)于上游國(guó)家與下游國(guó)家這一對(duì)最為突出的矛盾主體，各自從本國(guó)利益出發(fā)，彼此間缺乏信任，盡管上下游國(guó)家之間及下游國(guó)家之間簽訂有系列分水協(xié)議[37]，但是雙方的直接得益并不足以提供合作的機(jī)會(huì)，而導(dǎo)致各方在用水問(wèn)題上長(zhǎng)期處于“理論妥協(xié)、現(xiàn)實(shí)對(duì)抗”的狀態(tài)[18]，上下游國(guó)家間水-能沖突即處于“囚徒困境”之中。因此，非常有必要針對(duì)上下游主要矛盾，探討咸海流域跨界水合作的可能途徑。
3 咸海流域跨界水資源博弈及合作策略分析
3.1 跨界水問(wèn)題的博弈模型假設(shè)
根據(jù)咸海流域的上下游國(guó)家間水資源供需關(guān)系，作出以下假設(shè)：
假設(shè)1將咸海流域的5個(gè)國(guó)家劃分為2個(gè)主要博弈方：根據(jù)流域內(nèi)水文地理特征將位于徑流形成區(qū)的上游國(guó)家(塔國(guó)、吉國(guó))作為博弈方1，將位于徑流耗散區(qū)的下游國(guó)家(烏國(guó)、哈國(guó)、土國(guó))作為博弈方2，博弈雙方均有合作(記為C)和背叛(記為D)兩種可選擇的策略。對(duì)于阿姆河和錫爾河，所涉及的流域國(guó)家不同，可分別針對(duì)各自流域具體情況進(jìn)行區(qū)分，此處僅簡(jiǎn)化分為上游和下游博弈方。
假設(shè)2處于河流上游的博弈方1擁有水庫(kù)并控制下游來(lái)水，其是否合作將決定著雙方收益。因此在博弈方1選擇“合作”時(shí)(即在博弈方2需水時(shí)期釋放其所需水量，或在博弈方2不需水時(shí)減少泄水量)，雙方將分別從流域中直接獲益H1和H2；博弈方1選擇“背叛”時(shí)，雙方將分別從流域中直接獲益L1和L2。因博弈方1選擇“合作”時(shí)將根據(jù)下游需求來(lái)釋放(或減少)泄水量而降低了自身發(fā)電效益，博弈方2可在作物生長(zhǎng)季利用上游泄水來(lái)灌溉農(nóng)作物而獲得灌溉效益，或者在作物非生長(zhǎng)季通過(guò)上游減少冬季泄水而獲得防洪效益，故在該博弈中雙方收益高低關(guān)系為H1
假設(shè)3博弈方1對(duì)博弈方2增加(或減少)釋放水量時(shí)都會(huì)降低自身收益，因此博弈方2選擇“合作”時(shí)將意味著其對(duì)博弈方1進(jìn)行補(bǔ)償(用c表示)，該補(bǔ)償形式可以是貨幣、能源或其他無(wú)形利益等；反之，則不進(jìn)行補(bǔ)償。
假設(shè)4在跨界水博弈中，僅考慮主要利益相關(guān)者(即阿姆河和錫爾河流域上游國(guó)家和下游國(guó)家政府)的作用，暫不考慮流域氣候、水文等自然因素和次要利益相關(guān)者(各國(guó)內(nèi)部各行業(yè))或外部勢(shì)力的影響。
假設(shè)5博弈方1選擇“合作”策略的比例為x，博弈方2選擇“合作”策略的比例為y，則相應(yīng)選擇“背叛”策略的比例分別為1-x、1-y，其中x,y∈[0,1]。
根據(jù)上述假設(shè)，兩個(gè)博弈主體的得益矩陣如表1所示。
3.2 無(wú)第三方懲罰機(jī)制下的合作策略
3.2.1觸發(fā)策略
在觸發(fā)策略中，某一博弈方首先試探合作，若對(duì)方也選擇合作，則下一階段繼續(xù)合作，一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)方背叛，則在接下來(lái)的階段將選擇永遠(yuǎn)不合作作為對(duì)背叛方的懲罰。
a.情形一：博弈雙方均采用觸發(fā)策略，第一階段都選擇合作且之后階段一直選擇合作策略，則雙方各自收益分別用U1E和U2E表示：
(1)
(2)
b.情形二：某一博弈方采用觸發(fā)策略，另一方最初選擇背叛策略。
若博弈方2采用觸發(fā)策略(第一階段選擇合作)，博弈方1第一階段選擇背叛策略且之后階段為應(yīng)對(duì)對(duì)方的觸發(fā)策略而一直選擇背叛，則博弈方1的收益為
(3)
同理，若博弈方1采用觸發(fā)策略(第一階段選擇合作)，博弈方2第一階段選擇背叛策略且之后階段均選擇背叛，則博弈方2的收益為
(4)
3.2.2針?shù)h相對(duì)策略
在針?shù)h相對(duì)策略中，博弈方的態(tài)度相對(duì)寬容，某一博弈方首先選擇合作，之后將根據(jù)對(duì)方態(tài)度來(lái)選擇策略，即復(fù)制對(duì)方前一階段的策略。
a.情形三：若博弈雙方均采用針?shù)h相對(duì)策略，第一階段先選擇合作且之后階段一直選擇合作策略，則雙方收益同情形一。
b.情形四：某一博弈方采用針?shù)h相對(duì)策略，另一方選擇先背叛后合作。
若博弈方2采用針?shù)h相對(duì)策略(第一階段選擇合作)，博弈方1第一階段選擇背叛策略、第二階段及之后階段均選擇合作策略，則博弈方1的收益為
(5)
同理，若博弈方1采用針?shù)h相對(duì)策略(第一階段選擇合作)，博弈方2第一階段選擇背叛策略、第二階段及之后階段均選擇合作策略，則博弈方2的收益為
(6)
c.情形五：某一博弈方采用針?shù)h相對(duì)策略，另一方投機(jī)地選擇不合作。
若博弈方2采用針?shù)h相對(duì)策略(第一階段選擇合作)，博弈方1第一階段選擇背叛策略、第二階段選擇合作策略、之后階段投機(jī)地選擇一次不合作，如此循環(huán)，則博弈方1的收益為
(7)
同理，若博弈方1采用針?shù)h相對(duì)策略(第一階段選擇合作)，博弈方2第一階段選擇背叛策略、第二階段選擇合作策略、之后階段投機(jī)地選擇一次不合作，則博弈方2的收益為
(8)
綜合上述“觸發(fā)策略”和“針?shù)h相對(duì)策略”下的各種情景，發(fā)現(xiàn)：無(wú)限次重復(fù)博弈為實(shí)現(xiàn)囚徒困境中的合作提供了可能。流域各國(guó)在其自發(fā)的策略選擇下，無(wú)論是采用觸發(fā)策略還是針?shù)h相對(duì)策略都能有效威脅/懲罰背叛方行為，從而促使雙方走向合作。若博弈雙方擁有足夠的耐心、博弈時(shí)間足夠長(zhǎng)，將可能出現(xiàn)(合作,合作)的帕累托最優(yōu)結(jié)果。若博弈雙方的耐心程度低于閾值，僅靠博弈方自發(fā)的策略選擇來(lái)懲罰對(duì)方很可能無(wú)法最終達(dá)成合作。因此有必要引入第三方的懲罰機(jī)制對(duì)雙方的博弈過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)。以下將對(duì)第三方懲罰機(jī)制如何對(duì)博弈得益結(jié)果及雙方耐心程度產(chǎn)生影響進(jìn)行分析。
3.3 引入第三方懲罰機(jī)制下的博弈策略
假設(shè)存在一個(gè)第三方調(diào)解機(jī)構(gòu)(如流域委員會(huì))，通過(guò)設(shè)置懲罰機(jī)制來(lái)規(guī)范博弈雙方行為，對(duì)背叛方進(jìn)行懲罰(用a表示)，該懲罰形式可以是實(shí)質(zhì)性(如貨幣)或者抽象性(如名聲)。上下游國(guó)家得益矩陣調(diào)整如表2所示。
3.3.1觸發(fā)策略
引入懲罰機(jī)制后，在觸發(fā)策略中情形二的雙方收益調(diào)整如下：
(9)
(10)
3.2.2針?shù)h相對(duì)策略
4 參數(shù)分析與結(jié)果討論
4.1 參數(shù)分析
為了更直觀反映懲罰a的變化對(duì)耐心程度δ的影響，以下將對(duì)無(wú)限次重復(fù)博弈的結(jié)果進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證。假設(shè)上下游國(guó)家從流域的直接獲益值分別為水力發(fā)電收益和灌溉收益，并且根據(jù)目前咸海流域上游國(guó)家的已建大型水電站及下游國(guó)家的農(nóng)業(yè)發(fā)展情況，可初步測(cè)算上下游國(guó)家的收益。已知努列克大壩和托克托古爾大壩每年發(fā)電量分別約為112億kW·h[38]和44億kW·h[39]，則上游兩國(guó)(塔、吉)的年發(fā)電收益至少約為21億美元；下游三國(guó)(哈、土、烏)在2020年的主要農(nóng)作物小麥、棉花和水稻產(chǎn)量分別約為2 170萬(wàn)t、400萬(wàn)t和100萬(wàn)t[40]，則其灌溉收益(主要反映為農(nóng)作物收益)至少約為56億美元。依此考慮各參數(shù)間的相對(duì)大小，并設(shè)置H1、L1、H2、L2、c、a等參數(shù)值(表3)。通過(guò)上述各個(gè)博弈情景模型，可計(jì)算得到δ閾值，結(jié)果如表3所示。
表3 參數(shù)設(shè)置及不同策略情境下的δ閾值
由表3可以看出：①無(wú)第三方懲罰機(jī)制情境下，博弈雙方的耐心程度閾值相對(duì)較高；②在其他條件不變的情況下，引入懲罰機(jī)制后博弈雙方的耐心程度閾值降低，促使雙方更容易傾向于選擇合作策略；③在引入第三方懲罰機(jī)制情境中，博弈方采用觸發(fā)策略時(shí)的耐心程度閾值均高于其采用針?shù)h相對(duì)策略時(shí)的耐心程度閾值；④懲罰項(xiàng)a越大，博弈雙方的耐心程度閾值越小，越容易實(shí)現(xiàn)帕累托最優(yōu)結(jié)果，雙方合作保持穩(wěn)定。因此，當(dāng)博弈某一方或雙方的合作意愿偏弱但是卻看重未來(lái)長(zhǎng)期利益時(shí)，較大的懲罰力度能夠促使博弈雙方達(dá)成合作策略。
4.2 關(guān)于第三方懲罰機(jī)制的討論
在咸海流域的跨界水資源管理的歷程中，曾在蘇聯(lián)時(shí)期成立了中亞國(guó)家間水利協(xié)調(diào)委員會(huì)以及阿姆河水利聯(lián)合體和錫爾河水利聯(lián)合體，對(duì)當(dāng)時(shí)的中亞國(guó)家間跨界水合作發(fā)揮了重要作用，但是這些機(jī)構(gòu)對(duì)流域各國(guó)并不具強(qiáng)制約束力，不能保障相關(guān)分水協(xié)議的有效執(zhí)行。另外，在相關(guān)分水協(xié)議中雖然設(shè)置了補(bǔ)償項(xiàng)但是卻沒(méi)有考慮懲罰項(xiàng)，即下游因獲得上游放水滿足其灌溉需求而需要對(duì)上游進(jìn)行能源或經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，但是當(dāng)上游或下游為了自身利益而背信棄義時(shí)，便直接導(dǎo)致合作失效。因而，唯有積極有效的流域機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)和強(qiáng)有力的保障機(jī)制才能有助于流域國(guó)家間合作。
無(wú)限次重復(fù)博弈為跨界流域囚徒困境提供了有效出路，針?shù)h相對(duì)策略相對(duì)于觸發(fā)策略而言，可給予適當(dāng)寬容，推動(dòng)合作良好發(fā)展；懲罰項(xiàng)和耐心程度項(xiàng)為跨界流域上下游博弈雙方的有效合作提供了重要保障和約束作用，懲罰項(xiàng)可限制各方背叛的意圖、耐心程度項(xiàng)可提供長(zhǎng)期穩(wěn)定合作的基礎(chǔ)，有利于形成上下游國(guó)家間持久的合作策略。張家寶[41]認(rèn)為懲罰力度足夠大將有助于參與人履行承諾選擇合作，Yu等[30]認(rèn)為在適當(dāng)?shù)闹贫葯C(jī)制下耐心和增量收益將有助于利益相關(guān)者采取合作均衡策略，這里的“懲罰力度與履行承諾、制度機(jī)制與耐心”觀點(diǎn)剛好印證和支撐了本文觀點(diǎn)。
作為跨界流域，上下游國(guó)家都應(yīng)當(dāng)從全流域視角出發(fā)，遵循流域的整體性和相互命運(yùn)的攸關(guān)性。充分考慮長(zhǎng)期利益而非僅顧眼前利益，挖掘相互間依托流域共享水資源的共同利益并充分尊重各自合理訴求，在博弈過(guò)程中擁有一定耐心，是流域國(guó)家間實(shí)現(xiàn)合作共贏的基礎(chǔ)前提；第三方機(jī)構(gòu)(如流域委員會(huì))協(xié)調(diào)和監(jiān)督作用的高效發(fā)揮，將為促成上下游國(guó)家間的跨界水資源合作及其持續(xù)穩(wěn)定提供保障和約束。比如，對(duì)于阿姆河流域上游塔國(guó)和下游烏國(guó)之間圍繞羅貢水電站建設(shè)引起的發(fā)電-灌溉矛盾，若上下游國(guó)家能夠在收益共享[42](上游水利工程的調(diào)度運(yùn)行方式及其保證下游烏國(guó)的灌溉效益和流域的生態(tài)利益等)與成本分擔(dān)(羅貢水電站的建設(shè)成本及塔國(guó)的冬季發(fā)電利益)之間達(dá)成共識(shí)，則有助于促進(jìn)合作；若雙方不能達(dá)成一致、缺乏耐心且缺少第三方機(jī)構(gòu)約束，則將不足以提供合作機(jī)會(huì)，塔烏兩國(guó)可能各行其道，皆選擇不合作策略，即塔國(guó)繼續(xù)推動(dòng)建設(shè)羅貢水電站，而烏國(guó)仍舊加以阻攔。
因此，跨界流域多主體間達(dá)成有效合作的重要前提是，博弈雙方均具備較大的耐心，或存在一定的懲罰機(jī)制能夠約束雙方行為；在合作過(guò)程中，若外部環(huán)境發(fā)生變化，除了上下游國(guó)家調(diào)整自身耐心，還可以通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)改變懲罰力度以保持上下游國(guó)家穩(wěn)定合作。
4.3 關(guān)于跨界水資源博弈模型與策略選擇的討論
河湖水系的自然地理特點(diǎn)決定了河流發(fā)源于高山地區(qū)，并依流域地勢(shì)高低自上而下流經(jīng)平原地區(qū)，最終匯集至流域出口或注入尾閭湖泊。根據(jù)資源的地理分布特點(diǎn)，流域上游地區(qū)具有水力發(fā)電的地理優(yōu)勢(shì)，水資源相對(duì)充沛但土地資源往往相對(duì)貧乏；下游通常具有土地資源優(yōu)勢(shì)，但其用水常常受到上游來(lái)水的約束。從流域不同地區(qū)的水資源賦存條件以及上下游不同主體的涉水利益訴求來(lái)看，各個(gè)流域基本上都存在這種空間分異特征。因此，本文雖然是研究基于咸海流域具體問(wèn)題，但是構(gòu)建的上下游博弈模型對(duì)于其他上下游型跨界流域的水資源博弈問(wèn)題研究而言亦具有適用性。
對(duì)于不同的跨界流域，其所涉及的具體水問(wèn)題不完全一樣，不同國(guó)家對(duì)流域內(nèi)水資源的依賴程度亦存在差異，因而不同流域的不同國(guó)家在進(jìn)行水資源策略選擇時(shí)可能存在差別。但是由于流域上下游自然地理特征及受其影響的上下游用水訴求特性，決定了上下游不同主體在水資源博弈策略選擇時(shí)又具有一定共性。因而，本文針對(duì)咸海流域典型案例所探討的上下游博弈情境及不同情景下的合作策略與約束條件等，對(duì)于其他跨界流域的多主體間博弈分析，特別是上下游型跨界流域的不同主體水資源博弈策略選擇具有重要參考價(jià)值和借鑒意義。
5 結(jié) 論
跨界流域水資源的時(shí)空分布不均及上下游國(guó)家間相異的水資源需求，加劇了各國(guó)對(duì)流域有限水資源的爭(zhēng)奪，并在一定程度上加速了流域生態(tài)系統(tǒng)惡化并阻礙著各國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和區(qū)域穩(wěn)定。以中亞地區(qū)咸海流域長(zhǎng)期以來(lái)面對(duì)的跨界水合作困境為例，通過(guò)模擬和分析不同博弈策略下的無(wú)限次重復(fù)博弈，探尋實(shí)現(xiàn)中亞五國(guó)跨界水資源合作的路徑。
a.長(zhǎng)期以來(lái)，咸海流域上下游國(guó)家對(duì)跨界水資源開(kāi)發(fā)利用的共同利益缺乏共識(shí)而陷入“囚徒困境”，個(gè)體利益最大化策略使得博弈雙方最初從流域的直接得益不足以提供合作機(jī)會(huì)，上下游雙方均采取背叛策略是該博弈的納什均衡。在一次性或有限次重復(fù)博弈中，上下游雙方僅聚焦眼前利益、互不相信使得合作無(wú)法達(dá)成。
b.在無(wú)限次重復(fù)博弈中，雙方不再局限于短期利益而重視未來(lái)利益，建立長(zhǎng)期合作關(guān)系才有可能破解囚徒困境。不論博弈方采用觸發(fā)策略還是針?shù)h相對(duì)策略，都會(huì)自發(fā)地在下一輪對(duì)不合作方進(jìn)行懲罰，有助于相互間建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系，但其前提是雙方都需具備較大的耐心。
c.耐心程度是影響雙方選擇合作策略的重要因素，懲罰是開(kāi)展持續(xù)合作的重要保障因素。引入第三方機(jī)構(gòu)的懲罰機(jī)制可降低背叛者得益，并降低上下游國(guó)家的耐心程度閾值，其中針?shù)h相對(duì)策略下的耐心程度閾值較低，更容易促進(jìn)雙方選擇合作策略。只要博弈無(wú)限次發(fā)生，雙方看重未來(lái)得益并具有較大的耐心，在一定的懲罰機(jī)制約束下將能夠促使上下游雙方提升互信、推動(dòng)合作平穩(wěn)發(fā)展。
d.建立承諾和互信并打擊背叛者對(duì)于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期合作至關(guān)重要。通過(guò)簽署協(xié)議和建立具有權(quán)威性的流域機(jī)構(gòu)對(duì)雙方行為進(jìn)行約束，明確合作和背叛的好處與代價(jià)，從而促使上下游國(guó)家從互相背叛趨向互相忠誠(chéng)，可導(dǎo)向一個(gè)良好的合作結(jié)果，促進(jìn)流域國(guó)家間更穩(wěn)定更長(zhǎng)久的跨界水資源合作。
對(duì)于上下游型跨界流域的水資源博弈問(wèn)題，本文僅從上游和下游這一對(duì)突出矛盾體出發(fā)進(jìn)行研究，尚未深入討論咸海流域下游國(guó)家之間的水資源博弈及策略選擇問(wèn)題，對(duì)于跨界流域水資源合作研究而言可能具有一定局限性。對(duì)于涉及兩個(gè)以上國(guó)家的上下游型跨界流域，上游國(guó)家間或下游國(guó)家間亦可能存在水資源博弈及其他資源因素影響跨界流域水合作的開(kāi)展，未來(lái)研究將增加更多情景和影響因素進(jìn)一步深入開(kāi)展跨界流域的多主體涉水博弈研究。
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