3.2.2.1 加入中央政府的必要性与基本假设

（1）加入中央政府的必要性

如果洮河的上、下游产权界定是清晰的,水权市场化程度比较高,那么自由的市场交易就能解决“囚徒困境”难题。但从现实的境况来看,河流上、下游产权难以界定,或者说界定的成本比较高,即使产权能够清晰地界定,市场化程度也不是很高,从经济学的视角来看,中央政府的干预就必不可少。一方面,从中央政府的角度来看,如果能够促使上游地方政府采取保护环境的策略,不仅使下游地方政府能够获得收益,更对未来国家全局性可持续发展有重大意义；另一方面,中央政府作为共同的上级政府,不仅具有约束下级地方政府的行政权力,还有激励地方政府的经济能力。

若从整个社会获得最大效益的角度出发,如果上游地方政府为了保护水环境而付出一定的成本,并且成本可以明确地计量,那么,国家也应该对上游地方政府进行生态补偿c1,并且对下游地方政府进行约束,提高上游地方政府保护水环境的积极性。

当中央政府提供补偿,下游地方政府采取补偿策略时,上游地方政府采取保护策略时的收益变为B1+B2+c-C+c1,且当B2 ＜C 时,只要B2+c1＞C,即中央政府给予的生态补偿与上游地方政府采取保护策略获得的额外收益大于保护的成本时,上游地方政府会采取保护的策略而不管下游地方政府会不会补偿。

下游地方政府的生态补偿一般会发生在当上游的水质达标,下游需要更好的水质时,此时,若B2 ＜C,上游地方政府就会同下游地方政府进行协商,且只有当c＞C-B2-c1,即补偿费用能够弥补上游地方政府因采取保护策略而花费的成本与获得额外收益的差额时,上游地方政府才有采取保护策略的可能。同样,下游地方政府在采取策略时要考虑补偿金额与从上游获得的正的外部性的大小,只有在补偿金额不大于它获得的外部收益时,即c≤b1时,它才会接受这个金额,否则下游地方政府没有采取补偿策略的动机。

中央政府的补偿额度,在下游地方政府的补偿金额满足c≤b1时,确保c＞CB2-c1。

据上分析,要推动上、下游地方政府共同参与河流的生态补偿和水环境保护工作,仅仅依靠上、下游地方政府之间的自觉,是无法实现帕累托最优的稳定的均衡解的,必须有共同的上级政府即中央政府的介入。中央政府通过制定基于经济和行政手段的激励约束机制,促使{保护,补偿}策略成为上、下游地方政府稳定的均衡策略,实现环境的可持续发展。

（2）基本假设

洮河上游地区属于经济发展落后的地区,生态地位非常重要,一方面要发展地方经济,大力引进外资,这势必又造成水资源环境恶化；另一方面,要保护环境就必须限制发展,投入更多的资源进行环境保护,如此,经济发展水平则难以提高,陷入恶性循环。

考虑到上游进行环境保护的策略,对下游来说产生了正的外部性,在遵循“谁利用谁补偿,谁受益谁付费”的原则下,应努力实现对水流域生态功能的保护给予适当价值的补偿。下游地区从上游保护水环境中获得的收益仅仅是总收益的一部分,不能弥补上游地区保护环境的总成本。中央政府作为上级政府,要有全局意识,上游地方政府采取保护水环境策略时,中央政府应该进行补偿,而且补偿数额至少为保护成本与下游补偿之间的差额。

为了促成上、下游之间达成帕累托最优的均衡,中央政府作为共同的上级政府,必须对上、下游地方政府进行监管,如果上游地方政府采取不保护策略,中央政府进行惩罚,如果下游地方政府采取不补偿的策略,中央政府也要进行惩罚。

假设在博弈进行之前,中央政府对上游地方政府进行了补偿,然后中央政府开始行动,中央政府有两个选择策略——{监管,不监管}。当上游地方政府观察到中央政府的行动策略以后开始行动,上游地方政府有两个选择策略——{保护,不保护}；最后下游地方政府看到中央政府和上游地方政府的策略选择以后开始行动,下游地方政府也有两个选择策略——{补偿,不补偿}。这是一个完全信息动态博弈。

3.2.2.2 变量设定

当上游地方政府采取不保护策略时,它的收益为B1（不包括下游地方政府的补偿以及中央政府的补偿,下同）；当上游地方政府采取保护策略时,它的收益为B2；C 为上游地方政府为了保护水环境而发生的成本,包括直接成本和机会成本；c 为下游地方政府对上游地方政府的生态补偿；c1为中央政府对上游地方政府的补偿；当上游地方政府采取不保护策略时,下游地方政府获得的收益为b1；当上游地方政府采取保护策略时,下游地方政府获得的外部收益为b2。中央政府的期望收益为I,中央政府的监管成本为t,当上游地方政府采取不保护策略时,中央政府予以惩罚,惩罚为w1,并且w1＜c1,在上游地方政府采取保护策略,而下游地方政府采取不补偿策略时,中央政府予以惩罚,惩罚为w2,并且w2＞c。当上游地方政府采取不保护策略时,在导致河流受到污染的情况时,中央政府遭受了很大的损失,假定损失为S,并且S远远大于监管的成本t。

3.2.2.3 动态博弈模型构建(www.daowen.com)

在中央政府予以上游地方政府补偿的条件下,给定中央政府采取监管的策略,当上游地方政府采取保护策略、下游地方政府采取补偿策略时,中央政府获得的收益为I-t；上游地方政府获得的收益为B1+B2+c+c1-C；下游地方政府的获得的收益为b1+b2-c；下游地方政府采取不补偿策略时,中央政府的收益为I-t+w2,上游地方政府的收益为B1+B2+c1-C,下游地方政府的收益为b1+b2-w2。

在中央政府予以上游地方政府补偿的条件下,给定中央政府采取监管的策略,上游地方政府采取不保护策略的情况下,当下游地方政府采取补偿策略时,上游地方政府因没有履行协议而遭受中央政府的惩罚w1,中央政府由于上游没有保护水环境遭受很大的损失,假定损失为S,所以中央政府的收益为I+w1-t-S；上游地方政府获得的收益为B1+c+c1-w1,下游地方政府获得的收益为b1-c；当下游地方政府采取不补偿策略时,中央政府的收益仍为I+w1-t-S,上游地方政府的收益为B1+c1-w1,下游地方政府获得的收益为b1。

在中央政府予以上游地方政府补偿的条件下,给定中央政府采取不监管的策略,当上游地方政府采取保护策略、下游地方政府采取补偿策略时,中央政府获得的收益为I；上游地方政府获得的收益为B1+B2+c+c1-C；下游地方政府的收益为b1+b2-c；下游地方政府采取不补偿策略时,中央政府的收益为I,上游地方政府的收益为B1+B2+c1-C,下游地方政府的收益为b1+b2。

在中央政府予以上游地方政府补偿的条件下,给定中央政府采取不监管的策略,上游地方政府采取不保护策略的情况下,当下游地方政府采取补偿策略时,中央政府由于上游地方政府没有保护水环境遭受很大的损失S,中央政府获得的收益为I-S,上游地方政府获得的收益为B1+c+c1,下游地方政府获得的收益为b1-c。当下游政府采取不补偿策略时,中央政府的收益为I-S,上游地方政府的收益为B1+c1,下游地方政府获得的收益为b1。

3.2.2.4 动态博弈的子博弈精炼——纳什均衡

加入中央政府后的三方完全信息动态博弈结果如图3.1 所示。由于该博弈为完全信息动态博弈,所以运用逆向归纳法求解该博弈的子博弈精炼——纳什均衡。

图3.1　加入中央政府后的三方完全信息动态博弈

3.2.2.5 结果分析及其讨论

先从博弈的第三阶段即下游地方政府进行分析,在给定中央政府监管,上游地方政府选择保护策略的情况下,下游地方政府选择补偿策略获得的收益为b1+b2-c,选择不补偿策略获得的收益为b1+b2-w2,显然b1+b2-c＞b1+b2-w2,所以下游地方政府的最优策略为补偿策略；在上游地方政府选择不保护策略的情况下,下游地方政府选择补偿策略获得的收益为b1-c,选择不补偿策略获得的收益为b1,由于b1-c＜b1,所以下游地方政府的最优策略为不补偿。

在给定中央政府不监管,上游地方政府选择保护策略的情况下,下游地方政府选择补偿策略获得的收益为b1+b2-c,下游地方政府选择不补偿策略获得的收益为b1+b2,显然b1+b2-c＜b1+b2,所以下游地方政府的最优选择是不补偿策略；在上游地方政府选择不保护策略的情况下,下游地方政府选择补偿策略获得的收益为b1-c,下游地方政府选择不补偿策略获得的收益为b1,由于b1-c＜b1,所以下游地方政府的最优策略为不补偿。

因为上游地方政府会预测到下游地方政府的策略选择,所以在博弈的第二阶段,在中央政府监管的情况下,上游地方政府选择保护策略的时候获得的收益为B1+B2+c+c1-C,上游地方政府选择不保护策略的时候获得的收益为B1+c1-w1,由于B1+B2+c+c1-C＞B1+c1-w1,所以上游地方政府的最优策略为保护；在中央政府不监管的情况下,上游地方政府选择保护策略时获得的收益为B1+B2+c1-C,上游地方政府选择不保护策略时获得的收益为B1+c1,由于B1+B2+c1-C ＜B1+c1,所以上游地方政府的最优策略为不保护。

在博弈的第一阶段,中央政府会预测到上、下游地方政府的策略选择,当中央政府选择监管时获得的收益为I-t,当中央政府选择不监管时获得的收益为I-S,由于I-t＞I-S,所以中央政府的最优策略为监管。

该博弈的子博弈精炼——纳什均衡为{监管,（保护,不保护）,（补偿,不补偿,不补偿,不补偿）},所以博弈的均衡路径为中央政府选择监管策略,上游地方政府选择保护策略,下游地方政府选择补偿策略。

得出结论：在引洮工程生态补偿过程中,通过模型论证,在非完全理性的角度下仅仅依靠上、下游地方政府的自觉是无法实现跨区域生态利益整体最优的,必须依托于中央政府的介入并进行干预。在中央政府和下游地方政府在共同补偿上游地方政府的情况下,各利益相关者都可以实现自己利益的最大化,并使社会整体效益达到最大。