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《武汉大学》 2010年
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大型湖泊水库的环境管理模式研究

黄彬彬  
【摘要】:20世纪70年代以来,随着经济粗放式的快速发展,我国各大湖泊和重要水域的环境污染日趋严重,已经严重影响到区域经济的可持续性发展。点源污染和面源污染是造成流域水体污染的主要原因,但是由于点(面)源污染的不同特征,如不易监测性,导致点(面)源污染环境管理方式不能通用。因此,如何针对点(面)源污染的不同特征,设计出不同的管理模式,显得尤为关键。本文主要针对湖泊环境容量的确定、污染的最优削减量、点源污染的市场化管理方式——排污权交易以及面源污染的激励管理机制设计进行了研究,这些研究和探讨对我国环境管理的实践具有重要的理论意义和现实意义。 本文主要对以下几个方面的内容进行了探讨: 环境容量的确定是构建区域环境管理体系中的基础。论文利用系统动力学的方法建立湖泊生态系统内各生态元素之间的系统动力学模型,讨论了湖泊中各生态元素的变化对湖泊环境容量大小的影响,并利用算例计算某湖泊在满足国家一级水质标准下能够容纳的无机N的数量,为国家制定环境标准和排放标准提供依据。 管理者知道当前该地区的污染量A和达到环境目标时的污染量B,此时,在环境管理目标从A到B的过程之中必然有一个最优路径的选择,于是我们利用最优控制理论来描述湖库流域污染存量连续变化特性,建立了污染削减量的最优控制模型,用最大值原理给出了污染存量最优控制的必要条件,分析了不同条件下水库流域污染最优控制策略和具体表示形式。 针对点源污染,单一的命令控制型的管理方式已无法对当前环境进行有效的管理,必须辅之以市场化的管理手段,论文讨论了总量控制下的排污权交易制度。排污权交易制度的顺利实施,首先要解决的一个关键问题是如何实现初始排污权的合理、有效分配,于是,我们同时考虑效率、公平和污染企业生产的连续性,满足环境资源的可持续利用,建立了排污权初始分配多目标决策模型。 实现排污权有效的初始分配之后,各企业或者投资机构等个体在拥有初始排污权的同时,由于一些因素(如治污技术的改进),必然会出现一些供需不平衡现象,通过交易市场实现排污权所有者之间的排污权转让与交易,将成为排污权优化配置的主要手段。另外,排污权交易对交易企业有激励作用,能够促进环境污染的治理工作。所以论文构建了排污权交易市场结构的框架,并在此框架之上设计了一个满足激励相容的双边拍卖交易机制,并通过算例验证了该交易机制的有效性和实用性。 非点源污染与点源污染不同,主要是指溶解的或固体污染物从非特定的地点,在降水和径流冲刷作用下,通过径流过程而汇入受纳水体而引起的水体的污染。由于非点源污染的不易监测性、分散性、不确定性、滞后性等特性导致针对点源污染能起到很好的治理效果的手段(如排污权交易)对非点源污染的管理不再适用。生态补偿是当前生态经济学界、政府环保部门甚至社会大众关注的热点问题之一,可将其运用到面源污染管理中。论文提出了生态补偿的内涵,对生态补偿主客体的确定、生态补偿的方式与途径做了总结,然后利用博弈论相关知识,对生态补偿项目中主客体之间的博弈行为进行了分析,建立补偿主体和客体之间的静态和动态的博弈分析模型,从理论上探究传统补偿项目达不到预期效果的原因。 在传统的补偿模型中,由于补偿客体的策略性行为选择,导致补偿效果不理想。所以论文以委托——代理理论为基础,建立了不完全信息下的非点源污染管理激励基本模型,基于激励理论之上的机制设计可以用来揭示生产者的私人信息。政府规制者获取生产者的私人信息的成本是支付给农户信息租金。应用机制设计研究了信息租金产生的根源:环境管理者与被规制农户之间的信息不对称性。为了减少信息租金,本节后面对基本模型进行了改进,建立了带审核手段的政府激励模型,但是,审核需要成本。所以政府在进行管理时,要对各种规制策略的成本进行比较,以最经济的规制手段获得有效的规制效果。 论文的第八章对全文的研究工作进行了总结,概述了本论文的研究内容,指出了进一步需要深入研究的问题。 论文的主要创新点如下: (1)利用最优控制理论描述了区域污染削减量与社会总福利之间关系的模型,精确地描述了区域环境中污染物的连续动态变化过程。采用最大值原理得到了简化模型的最优控制必要条件,通过对其解析求解,最终得到了最优控制路径,并对其特性进行了分析。针对某算例,将我们的结果与动态规划的结果进行了对比,验证了方法的有效性。 (2)针对有多个排污权出售方和购买方参加的排污权交易市场,设计出一个激励相容的双边拍卖机制。此机制除了能保证排污权交易市场的实时出清,实现社会的最小治污成本外,还能激励理性的企业披露自己的真实治污成本信息。该机制使排污权流向对单位排污权估价最高的厂商,从而达到全局经济优化,实现稀缺资源的有效配置。最后通过算例表明了该机制的有效性和实用性。 (3)对生态补偿项目中主客体之间的博弈行为进行了分析,建立补偿主体和客体之间的静态和动态的博弈分析模型,从理论上探究补偿项目达不到预期效果的原因。通过建立模型分析了博弈双方在完全信息下的占优策略选择,得到在占优策略下补偿的大小以及相应的环境质量;然后建立了不完全信息下的两阶段动态博弈模型,分析了两个区域的策略选择以及不完全信息如何影响补偿的大小和环境质量。 (4)建立了完全信息下的非点源污染管理模型,当政府掌握了农户的生产类型的充分信息后,就可以对农户进行有效的规制,达到环境管理者的管理目标。然后对不完全信息下的非点源污染管理激励机制进行设计,通过对所建立的模型求解,得到了在不完全信息下的政府激励的措施,从而达到揭示被规制生产者私人信息的目的。并设计了带审核手段的政府激励模型来减少信息租金。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X321

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