基于和諧目標(biāo)優(yōu)化的流域初始排污權(quán)分配方法

王艷艷,竇 明,李桂秋,于 璐

(鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院,河南鄭州 450001)

基于和諧目標(biāo)優(yōu)化的流域初始排污權(quán)分配方法

王艷艷,竇 明,李桂秋,于 璐

(鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院,河南鄭州 450001)

為解決區(qū)域間因初始排污權(quán)分配不合理而引起的矛盾,將和諧論量化方法引入到流域初始排污權(quán)分配研究中,提出了基于和諧目標(biāo)優(yōu)化的流域初始排污權(quán)分配方法。該方法在確定和諧分配原則的基礎(chǔ)上,選取具體表征指標(biāo)構(gòu)建了流域排污權(quán)和諧評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,應(yīng)用層次分析法對(duì)流域初始排污權(quán)進(jìn)行初次分配,并運(yùn)用和諧方程對(duì)其進(jìn)行和諧評(píng)估,以流域和諧度最大為目標(biāo)建立優(yōu)化調(diào)控模型,采用Matlab fmincon函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)初始排污權(quán)的優(yōu)化分配。將該方法應(yīng)用于沙潁河流域行政區(qū)間的初始排污權(quán)分配,從區(qū)域和諧的角度得到了初始排污權(quán)分配優(yōu)化方案,經(jīng)對(duì)比分析,優(yōu)化方案更符合各個(gè)區(qū)域的水功能區(qū)納污能力和排污現(xiàn)狀,表明基于和諧目標(biāo)優(yōu)化的初始排污權(quán)分配方法具有較好的合理性和科學(xué)性。

流域;初始排污權(quán);和諧論;和諧目標(biāo)優(yōu)化;排污權(quán)和諧分配;沙潁河

近年來(lái)的排污權(quán)交易實(shí)踐表明,排污權(quán)的合理分配會(huì)對(duì)排污權(quán)交易制度的有效運(yùn)行及納污負(fù)荷總量控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生重大影響,故流域初始排污權(quán)分配是限制納污總量控制制度建設(shè)的首要問(wèn)題。近年來(lái),國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)初始排污權(quán)分配開(kāi)展了廣泛的研究,鄒偉進(jìn)等[1-3]]對(duì)流域初始排污權(quán)分配的內(nèi)涵進(jìn)行了界定;張穎等[4]總結(jié)了國(guó)內(nèi)外排污權(quán)初始分方案為基礎(chǔ)的群體決策方法,并給出了污染物總量分配的群體決策分配模型;趙云峰等[7]運(yùn)用層次分析法,在保證公平性的基礎(chǔ)上,確定了遼河流域化學(xué)需氧量和氨氮排污權(quán)的初始分配值;尚靜石[8]在考慮處理費(fèi)用最小的條件下,建立了動(dòng)態(tài)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型,給出了初始排污權(quán)分配的方案;王媛等[9]建立了以基尼系數(shù)最小化為目標(biāo)的規(guī)劃模型,制定了基于公平性的水污染物總量的區(qū)域初始分配方案。以上方法的提出,為流域初始排污權(quán)的分配開(kāi)辟了新的思路,但很少有從區(qū)域間和諧共處的視角對(duì)流域初始排污權(quán)分配進(jìn)行的研究,而運(yùn)用和諧論方法能有效解讀初始分配中的各種不和諧因素,為區(qū)域間的排污權(quán)分配提供新的思路和方法。為此,本文提出一種基于和諧目標(biāo)優(yōu)化的流域初始排污權(quán)分配方法,并將其應(yīng)用于沙潁河流域,得到了沙潁河流域8個(gè)行政區(qū)的初始排污權(quán)優(yōu)化分配方案,可供該流域有效合理分配水體納污能力、緩解水環(huán)境壓力提供參考。

本文研究基于水生態(tài)文明建設(shè)和流域自然資源產(chǎn)權(quán)理論,結(jié)合左其亭教授《和諧論:理論·方法·應(yīng)用》[10]中的和諧理論和量化方法,給出了流域初始排污權(quán)優(yōu)化分配的步驟,即在確定流域初始排污權(quán)和諧分配原則的基礎(chǔ)上,選取具體指標(biāo)以描述各原則下的和諧狀態(tài);應(yīng)用層次分析法對(duì)流域初始排污權(quán)進(jìn)行初次分配,并運(yùn)用和諧方程、加權(quán)法、準(zhǔn)則集成法對(duì)其進(jìn)行和諧評(píng)估;以流域和諧度最大為目標(biāo)建立優(yōu)化調(diào)控模型,采用Matlab fmincon函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)初始排污權(quán)的優(yōu)化分配(即二次分配),最終優(yōu)選出流域和諧度最大的排污權(quán)分配方案。

1 基于和諧分配理念的流域排污權(quán)分配原則

對(duì)于一個(gè)流域來(lái)說(shuō),由于其上下游之間的不均衡發(fā)展和水資源稟賦差異較大,會(huì)引起排污和用水行為的不協(xié)調(diào),進(jìn)而引起流域?qū)嶋H排污負(fù)荷量超過(guò)納污能力的情況發(fā)生。在尋求解決水污染問(wèn)題的途徑時(shí),合理分配流域不同地區(qū)的排污權(quán)、有效控制污染物入河總量是行之有效的辦法。我國(guó)目前尚未建立規(guī)范的排污權(quán)交易制度,致使初始排污權(quán)界定不明確,各地區(qū)因排污權(quán)使用問(wèn)題而引發(fā)的糾紛事件也呈上升趨勢(shì),流域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境發(fā)展呈現(xiàn)不和諧狀態(tài)。流域初始排污權(quán)的和諧分配就是在嚴(yán)格水功能區(qū)排污限制的基礎(chǔ)上,協(xié)調(diào)平衡各種不和諧因素,改善水環(huán)境質(zhì)量,提高資源的配置效率,保障區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,使流域呈現(xiàn)總體和諧的狀態(tài)。

排污權(quán)初始分配是一個(gè)涉及人與自然多方面關(guān)系協(xié)調(diào)的問(wèn)題,有必要從人水和諧的角度來(lái)對(duì)其進(jìn)行和諧分配。依據(jù)人水和諧的理念,綜合考慮流域的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多種因素,選取公平性原則、尊重現(xiàn)狀原則、高效性原則和可持續(xù)性原則作為流域初始排污權(quán)和諧分配的原則,以此來(lái)衡量區(qū)域間初始排污權(quán)分配的和諧關(guān)系。其中,公平性原則從資源的本身屬性和人們的需求角度詮釋了資源與人類的和諧關(guān)系;尊重現(xiàn)狀原則從河流的納污能力和排污總量的角度詮釋了排污和納污的和諧關(guān)系;高效性原則從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和資源利用效率的角度詮釋了經(jīng)濟(jì)和排污的和諧關(guān)系;可持續(xù)原則從污水處理能力的角度詮釋了當(dāng)代與未來(lái)的和諧關(guān)系,歸根結(jié)底反映的是人與人之間的和諧,當(dāng)代人與當(dāng)代人之間的和諧,當(dāng)代人與未來(lái)人之間的和諧。只有人與人之間和諧相處,人與自然才能和諧發(fā)展,才能實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置,提高水資源的利用效率,保證水資源的可持續(xù)利用。

2 流域初始排污權(quán)分配的和諧評(píng)價(jià)指標(biāo)

為確保流域初始排污權(quán)分配具備可操作性,需要選取相應(yīng)的指標(biāo)來(lái)描述各分配原則的和諧狀態(tài)。

a.公平性原則。選取人口密度、土地面積、水資源總量3個(gè)具體指標(biāo)進(jìn)行衡量,以反映分配的公平性。人口密度能反映當(dāng)?shù)厣钆盼矍闆r,直接影響流域的排污量;土地面積能在一定程度上反映人類的活動(dòng)情況和污染負(fù)荷的排放情況;水資源總量能反映當(dāng)?shù)厮Y源的分布情況和水體納污能力,體現(xiàn)了排污權(quán)分配的天然公平性。

b.尊重現(xiàn)狀原則。選取水功能區(qū)納污能力、排污總量、水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率3個(gè)具體指標(biāo)進(jìn)行衡量。水功能區(qū)納污能力體現(xiàn)了水功能區(qū)容納某種污染物的水平,排污總量反映了流域排污現(xiàn)狀,水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率則側(cè)面反映了排污現(xiàn)狀。由于排污現(xiàn)狀已被排污企業(yè)和用戶接受,不切實(shí)際的排污權(quán)分配會(huì)導(dǎo)致初始排污權(quán)分配的失敗,不利于資源的優(yōu)化配置,因此在排污權(quán)的初始分配過(guò)程中要尊重排污現(xiàn)狀,避免排污權(quán)分配的隨意性。

c.高效性原則。選取國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、萬(wàn)元產(chǎn)值排污量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)進(jìn)行衡量。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值反映了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平,而萬(wàn)元產(chǎn)值排污量反映了資源的利用效率。

d.可持續(xù)原則。選取工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放率、污水處理能力指標(biāo)進(jìn)行衡量,體現(xiàn)了當(dāng)?shù)氐闹挝鬯??；谖覈?guó)嚴(yán)重的水污染現(xiàn)狀,須在加大水處理力度的基礎(chǔ)上保證水環(huán)境的健康持續(xù)發(fā)展。

根據(jù)和諧目標(biāo)、和諧原則以及選取的具體表征指標(biāo),建立流域初始排污權(quán)分配的和諧評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示,其中流域初始排污權(quán)分配總和諧度即為和諧目標(biāo),4項(xiàng)分配原則即為和諧規(guī)則,具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)即為和諧因素,流域內(nèi)參與排污權(quán)分配的各個(gè)行政區(qū)即為和諧參與者,和諧論五要素貫穿于流域初始排污權(quán)分配的過(guò)程中,詮釋了排污權(quán)分配所蘊(yùn)含的和諧本質(zhì)。

圖1 流域初始排污權(quán)和諧評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 排污權(quán)分配和諧度計(jì)算

在對(duì)各具體表征指標(biāo)進(jìn)行定量化描述時(shí),采用和諧論中的和諧度計(jì)算方程[11]來(lái)進(jìn)行量化:

式中:H為單因素和諧度,H越接近1,表明該指標(biāo)的和諧度越大;a為統(tǒng)一度;b為分歧度(一般認(rèn)為a+b=1,即不存在既不統(tǒng)一也不分歧的情況);β、γ分別為和諧系數(shù)和不和諧系數(shù)(取值范圍均為[0, 1],具體的計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[12])。

流域初始排污權(quán)和諧分配問(wèn)題需要考慮多方面的因素,因此可以按照加權(quán)法以及多準(zhǔn)則集成方法進(jìn)行計(jì)算。將初始排污權(quán)分配的總和諧度記為H總,計(jì)算公式為

式中:HDj為第j個(gè)排污權(quán)分配主體的和諧度;HFj、 HRj、HEj、HSj分別為第j個(gè)排污權(quán)分配主體對(duì)應(yīng)各原則下的和諧度;Hmj、Hnj、Hpj、Hqj分別為第j個(gè)排污權(quán)分配主體對(duì)應(yīng)的各個(gè)原則下各個(gè)具體指標(biāo)的和諧度;WF、WR、WE、WS及Wm、Wn、Wp、Wq分別為公平性原則、尊重現(xiàn)狀原則、高效性原則、可持續(xù)性原則對(duì)應(yīng)的權(quán)重及各個(gè)原則下各個(gè)具體指標(biāo)的權(quán)重;Wj為第j個(gè)排污權(quán)分配主體的分配權(quán)重;y為排污權(quán)分配主體數(shù)量。如果計(jì)算得到的H＞1,則取H=1,若計(jì)算得到的H＜0,則取H=0。

根據(jù)和諧度的大小,將和諧程度分為7個(gè)等級(jí)[10],如表1所示。

表1 和諧等級(jí)劃分

4 基于Matlab fmincon函數(shù)的和諧目標(biāo)優(yōu)化模型

由于運(yùn)用層次分析法計(jì)算出來(lái)的權(quán)重可能與當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況不太相符,和諧評(píng)估的結(jié)果不盡如人意,為整體提高各個(gè)區(qū)域的和諧度,有必要對(duì)初始分配方案進(jìn)行微調(diào),以使流域的總體和諧度得到提升,使經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。下面通過(guò)優(yōu)化模型的構(gòu)建,采用Matlab fmincon函數(shù)識(shí)別出優(yōu)化方案,保證初始排污權(quán)的分配更加合理。

將流域初始排污權(quán)分配總體和諧度最大(即目標(biāo)函數(shù)值H總達(dá)到最大值)作為和諧目標(biāo),建立如下優(yōu)化模型:

式中:ρj為每個(gè)排污權(quán)主體分配的某種污染物的限制排放量;ρ0為流域某種污染物的限制排放總量; Qj為每個(gè)排污權(quán)分配主體的水功能區(qū)納污能力。為保障水體的可持續(xù)利用,需保證分配給各個(gè)排污主體的污染物排放總量不高于流域污染物的限制排放量。在通常情況下將所有分配主體的污染物排放量均削減到水功能區(qū)納污能力以下是不現(xiàn)實(shí)的,因此認(rèn)為污染物排放量不大于當(dāng)?shù)厮δ軈^(qū)納污能力時(shí),污染物排放是和諧的,當(dāng)污染物排放量大于水功能區(qū)納污能力時(shí),和諧度降低,當(dāng)污染物排放量達(dá)到或超過(guò)1.2Qj時(shí),認(rèn)為此時(shí)污染物的排放不和諧。

考慮到該優(yōu)化模型的求解屬于非線性約束優(yōu)化問(wèn)題,可以采用Matlab優(yōu)化工具箱中的fmincon函數(shù)求解。fmincon函數(shù)具有簡(jiǎn)潔的表達(dá)方式,易于編程,可以直接調(diào)用Matlab工具箱中的函數(shù)對(duì)非常復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。雖然fmincon函數(shù)具備簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好的特點(diǎn),但初值的選取對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響比較大,因此給定的合理初值對(duì)最優(yōu)解的識(shí)別就起到至關(guān)重要的作用。本優(yōu)化模型的初值是依據(jù)層次分析法,在綜合考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面影響的基礎(chǔ)上計(jì)算出來(lái)的,具有一定的合理性,比較接近較優(yōu)解,故采用fmincon函數(shù)能在其附近尋找出目標(biāo)函數(shù)的局部較優(yōu)解,并將該局部較優(yōu)解近似作為優(yōu)化模型的較優(yōu)解。

5 實(shí)例應(yīng)用

沙潁河流域是我國(guó)淮河最大的一條支流,發(fā)源于河南省伏牛山區(qū),流經(jīng)豫、皖兩省的平頂山、漯河、許昌、周口、阜陽(yáng)等8市,全長(zhǎng)620 km,流域面積39880 km2,約為淮河流域面積的1/7。沙潁河在為淮河干流帶來(lái)充沛水量的同時(shí),也帶來(lái)了60%以上的污染物。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,源源不斷的生活污水和工業(yè)廢水將原本魚蝦肥美的沙潁河變得面目全非,水質(zhì)越來(lái)越差。

5.1 沙潁河流域排污權(quán)的確定

根據(jù)淮河流域的水功能區(qū)規(guī)劃成果,運(yùn)用淮河流域水資源三級(jí)分區(qū)套行政區(qū)的分區(qū)結(jié)果,將作為主要支流的沙潁河流域的洛陽(yáng)市、鄭州市、開(kāi)封市、許昌市、平頂山市、漯河市、周口市、阜陽(yáng)市8個(gè)地級(jí)行政區(qū)作為排污權(quán)分配的主體,選取污染物中較易獲取資料的COD作為排污權(quán)分配的客體。由于排污權(quán)比較抽象,采用限制排污總量進(jìn)行衡量,以使分配具有可操作性。根據(jù)《淮河流域納污能力及限制排污總量研究》[13]的成果:沙潁河流域的排污權(quán)(即限制排污總量)為82810 t/a(COD)。限制排污總量計(jì)算時(shí)的水文數(shù)據(jù)采用90%保證率下的最枯月平均流量,為保持水文數(shù)據(jù)的一致性,在對(duì)水資源總量、水功能區(qū)達(dá)標(biāo)率等其他評(píng)價(jià)指標(biāo)取值時(shí),所選用的水文數(shù)據(jù)也采用近似頻率下枯水年的來(lái)水條件。

5.2 基于和諧方程的排污權(quán)初次分配

運(yùn)用層次分析法,通過(guò)構(gòu)造比較矩陣,采用Matlab編程,由上至下計(jì)算出相鄰兩層之間的排序值,再計(jì)算B、C和D層對(duì)目標(biāo)A層(其中,A、B、C、D層分別表示圖1自上而下的4層)的總排序權(quán)值如下:WB=(0.302 1,0.632 5,0.065 3,0.141 4); WC=(0.2020,0.026 6,0.073 4,0.178 9,0.407 0, 0.046 7,0.016 3,0.049,0.106 1,0.035 4);WD= (0.080 2,0.183 5,0.103,0.083,0.120 4,0.121 8, 0.1518,0.1564)。將決策層D的總排序權(quán)值乘以流域的限制排污總量即得各個(gè)排污權(quán)分配主體的排污權(quán)分配方案,即流域洛陽(yáng)、鄭州、開(kāi)封、許昌、平頂山、漯河、周口、阜陽(yáng)8個(gè)行政區(qū)的初始排污權(quán)分別為6639 t/a、15194 t/a、8532 t/a、6869 t/a、9968 t/a、10085 t/a、12573 t/a、12950 t/a。然后運(yùn)用單指標(biāo)和諧方程、加權(quán)以及多準(zhǔn)則集成的方法,由下至上計(jì)算各個(gè)排污主體各原則下具體指標(biāo)的單指標(biāo)和諧度,再由加權(quán)法和多準(zhǔn)則集成法計(jì)算各個(gè)排污主體的和諧度(表2),最后應(yīng)用加權(quán)法計(jì)算流域總和諧度為0.6340,達(dá)到較和諧的狀態(tài)。

表2 沙潁河流域和諧評(píng)估結(jié)果

從分配原則上看,尊重現(xiàn)狀原則的排序權(quán)值最大,為0.6325,其次是公平性原則,權(quán)重為0.302 1。這應(yīng)該與沙潁河流域嚴(yán)重的污染現(xiàn)狀有關(guān),盡管削減排污量、還河流水環(huán)境容量空間很重要,但是考慮到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性和當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不合理性、污水處理效率低等原因,流域初始排污權(quán)分配首要考慮的問(wèn)題還應(yīng)該是各個(gè)排污權(quán)主體的排污現(xiàn)狀。從具體指標(biāo)上看,人口密度所占的比重最大,為0.2020,這表明人口密度分布集中的區(qū)域?qū)λw的排污較多,是合理的。從分配方案來(lái)看,鄭州市的排污權(quán)分配權(quán)重最大,占0.183 5,這和鄭州市是河南省省會(huì)有很大的關(guān)系,人口密度大,需兼顧經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展,因此需要支配較多的排污權(quán)以協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的發(fā)展。

雖然排污權(quán)的初次分配使流域的總和諧度達(dá)到了0.6325,但是計(jì)算結(jié)果不盡合理,如洛陽(yáng)市的現(xiàn)狀排污量是2434 t/a,水功能區(qū)的納污能力為2434 t/a,但是流域初始分配的排污量卻為6 639 t/a,不切合實(shí)際,因此需要對(duì)流域初始排污權(quán)的分配進(jìn)行微調(diào),以使流域的排污權(quán)分配方案更加合理。

5.3 基于和諧目標(biāo)優(yōu)化的排污權(quán)二次分配

由表2可以看出:經(jīng)過(guò)優(yōu)化分配,流域的總和諧度由0.6340提升到0.708 5,僅僅是有了稍微的提高,并沒(méi)有顯著的提高,但是洛陽(yáng)市、開(kāi)封市排污權(quán)分配的和諧度有了較大的提升,本質(zhì)上是將原先分配給洛陽(yáng)市、開(kāi)封市的排污權(quán)部分調(diào)整到其他區(qū)域,使得這兩個(gè)地級(jí)行政區(qū)的排污分配更加合理,區(qū)域的和諧度均增加。

表3為流域各個(gè)排污主體的排污總量、水功能區(qū)納污能力、初次排污權(quán)分配以及二次排污權(quán)分配結(jié)果。

表3 沙潁河流域排污總量、納污能力與排污權(quán)分配結(jié)果對(duì)比t

由表3可以看出:就各個(gè)地級(jí)行政單元的排污總量和水功能區(qū)納污能力相比較,除洛陽(yáng)市的現(xiàn)狀排污量與水體納污能力相適應(yīng)外,其余地級(jí)行政區(qū)的現(xiàn)狀排污量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)?shù)氐乃δ軈^(qū)的納污能力,其中開(kāi)封市的現(xiàn)狀排污超過(guò)水功能區(qū)納污能力的7倍,嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厮h(huán)境的健康,周口市的污染情況也比較嚴(yán)重,現(xiàn)狀排污超過(guò)水功能區(qū)納污能力的4倍;綜合考慮各個(gè)因素,排污權(quán)分配調(diào)整比較大的是洛陽(yáng)市,其次是開(kāi)封市和阜陽(yáng)市,鄭州市的調(diào)整幅度也比較大,其余行政區(qū)的排污權(quán)分配調(diào)整很小,均處在水功能區(qū)納污能力附近,這與當(dāng)?shù)貒?yán)重的污染現(xiàn)狀有關(guān)系。洛陽(yáng)市的初次分配不盡合理,達(dá) 6639 t/a,而當(dāng)?shù)氐呐盼郜F(xiàn)狀僅有2 434 t/a,而二次分配的排污權(quán)為2222 t/a,考慮到了當(dāng)?shù)氐呐盼郜F(xiàn)狀以及水功能區(qū)納污能力,在可接受范圍內(nèi)適當(dāng)降低排污權(quán)分配的指標(biāo)是比較合理的;鄭州市作為河南省省會(huì),人口密集,經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快,在大量排污的情況下需要給予額外的排污權(quán)以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,進(jìn)而帶動(dòng)周邊城市的發(fā)展。經(jīng)分析可以發(fā)現(xiàn):排污權(quán)二次分配的結(jié)果更加合理,這主要是因?yàn)槎畏峙渲乜紤]了各個(gè)行政區(qū)的水功能區(qū)納污能力情況。

綜上所述,運(yùn)用fmincon函數(shù)求解優(yōu)化模型得出的局部較優(yōu)解可以作為該優(yōu)化模型的較優(yōu)解,相對(duì)于初始分配,考慮了當(dāng)?shù)氐呐盼郜F(xiàn)狀和水功能區(qū)的納污能力,更具有可操作性,更加符合實(shí)際需求。

6 結(jié) 語(yǔ)

流域排污權(quán)初始分配是我國(guó)推行自然資源產(chǎn)權(quán)交易制度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文提出了一套流域初始排污權(quán)和諧評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并構(gòu)建了基于Matlab fmincon函數(shù)的和諧目標(biāo)優(yōu)化模型,以沙潁河流域?yàn)槔龑?duì)轄區(qū)內(nèi)各行政區(qū)分配的初始排污權(quán)進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化。計(jì)算結(jié)果表明,基于和諧目標(biāo)優(yōu)化的流域初始排污權(quán)分配方法能提高流域內(nèi)排污權(quán)分配的合理性和科學(xué)性,提升流域整體和諧度,促使流域和諧健康發(fā)展。但是本次計(jì)算的排污權(quán)分配方案是靜態(tài)的,可能會(huì)造成豐水年水資源的浪費(fèi),因此有必要在以后的研究中采用不確定性理論對(duì)初始排污權(quán)分配進(jìn)行深入的研究。

[1]鄒偉進(jìn),朱冬元,龔佳勇.排污權(quán)初始分配的一種改進(jìn)模式[J].經(jīng)濟(jì)理論與經(jīng)濟(jì)管理,2009(7):39-44.(ZUO Weijin,ZHU Dongyuan,GONG Jiayong.One improved model of emission rights initial allocation[J].Economic Theory and Business Management,2009(7):39-44.(in Chinese))

[2]趙文會(huì).初始排污權(quán)分配的若干問(wèn)題研究[D].上海:上海理工大學(xué),2006.

[3]吳丹,吳芳.流域初始排污權(quán)配置機(jī)制及方法研究[J].水利水電科技進(jìn)展,2011,31(6):85-90.(WU Dan,WU Fang.Advances in allocation mechanism and methods of initial emission permits in basins[J].Advances in Science and Technology ofWater Resources,2011,31(6):85-90. (in Chinese))

[4]張穎,王勇.我國(guó)排污權(quán)初始分配的研究[J].綠色經(jīng)濟(jì),2005(8):50-52.(ZHANG Ying,WANG Yong.A study on the initial emission permits allocation in China [J].Green Economy,2005(8):50-52.(in Chinese))[5]吳亞瓊,趙勇,吳相林,等.初始排污權(quán)分配的協(xié)商仲裁機(jī)制[J].系統(tǒng)工程,2003,21(5):70-73.(WU Yaqiong, ZHAO Yong,WU Xianglin,et al.The bargaining and arbitration mechanisms of the allocation of the initial emission permits[J].Systems Engineering,2003,21(5): 70-73.(in Chinese))

[6]張志耀,張海明.污染物排放總量分配的群體決策方法研究[J].系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué),2001,21(4):473-479. (ZHANG Zhiyao,Zhang Haiming.Study on group decision method in allocation of pollutant discharge total[J]. Journal of Systems Science and Mathematical Sciences, 2001,21(4):473-479.(in Chinese))

[7]趙云峰,徐大偉,候鐵珊,等.基于AHP的遼河流域排污權(quán)初始分配值測(cè)算[J].統(tǒng)計(jì)與決策,2013(2):50-53. (ZHAO Yunfeng,XU Dawei,HOU Tieshan,et al.The calculation of liaohe watershed emissions permits initial allocation based on AHP method[J].Statistics& Decision,2013(2):50-53.(in Chinese))

[8]尚靜石.動(dòng)態(tài)規(guī)劃在河流初始排污權(quán)分配中的應(yīng)用[J].東北水利水電,2006(5):9-10.(SHANG Jingshi. Application of dynamic planning in river primary bolow down right allocation[J].Water Resources&Hydropower of Northeast China,2006,(5):9-10.(in Chinese))

[9]王媛,牛志廣,王偉.基尼系數(shù)法在水污染物總量區(qū)域分配中的應(yīng)用[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2008,18 (3):177-180.(WANG Yuan,NIU Zhiguang,WANG Wei.Application of gini coefficient in total waste load district allocation for surface water[J].China Population, Resources and Environment,2008,18(3):177-180.(in Chinese))

[10]左其亭.和諧論:理論·方法·應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2012.

[11]左其亭.人水關(guān)系的和諧論研究[J].中國(guó)科學(xué)院院刊, 2012,27(4):469-477.(ZUO Qiting.Research on the harmony theory method of human-water relationship[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences,2012,27(4): 469-477.(in Chinese))

[12]左其亭.和諧論及其應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題討論[J].南水北調(diào)與水利科技,2009,7(5):101-104.(ZUO Qiting.Key problems and its application of harmony theory[J].South to North Water Transfers and Water Science& Technology,2009,7(5):101-104.(in Chinese))

[13]汪斌.淮河流域納污能力及限制排污總量研究[R].蚌埠:淮河水利委員會(huì),2006.

The allocation methods of watershed initial em issions perm its based on harmonious objectives optim ization

WANG Yanyan,DOU Ming,LIGuiqiu,YU Lu(College ofWater Conservancy and Environment,Zhengzhou University, Zhengzhou 450001,China)

In order to solve the contradiction caused by the unreasonable allocation of initial emissions permits among different regions,the quantitativemethods ofharmony theory were introduced to the research,and the allocationmethods of watershed initial emissions permits based on harmonious objectives optimization were put forward.On the basis of harmonious distribution principles,harmony evaluation index system of watershed emissions permits was built with the specific characterization indicators.And the method of analytic hierarchy process was applied to get the first allocation weight,then harmony equation for each index was established to assess the harmony condition ofwatershed initial emissions allocation combing with theweight.Finally,the optimization controlmodelwas established with the goal of themaximum of harmonious degree,and with Matlab fmincon function,authors realized the optimization allocation of initial emission permits.Also,authors took the Shaying River as an example,applied the abovemethods to the process of initial emission permits allocation,and got the optimization scheme from the perspective of regional harmony.Through comparison and analysis,it is concluded that the optimization scheme is more conform to the present emissions situation and pollutant carrying capacity in regional water function areas,which means the methods applied in the paper are more rational and scientific.

watershed;initial emissions permits;harmony theory;harmonious objectives optimization;the harmonious allocation of emissions permits;Shaying River配的模式,并基于免費(fèi)分配和有償分配相組合的模式對(duì)我國(guó)初始排污權(quán)進(jìn)行了新的設(shè)計(jì);吳亞瓊等[5]從現(xiàn)存信息的不完全性和不對(duì)稱性角度,采用博弈論方法研究了初始排污權(quán)分配的協(xié)商仲裁機(jī)制,并對(duì)結(jié)果的經(jīng)濟(jì)效率和公平性進(jìn)行了討論;張志耀等[6]提出了基于經(jīng)濟(jì)最優(yōu)、合理公平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展連續(xù)性原則的污染物排污權(quán)分配方案,研究了以這些

TV213.4;F407.9

A

1006-7647(2015)02-0012-05

10.3880/j.issn.1006 7647.2015.02.003

2013-12-18 編輯:熊水斌)

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金(12&ZD215);國(guó)家自然科學(xué)基金(U1304509);河南省高?？萍紕?chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃(13IRTSTHN030)

王艷艷(1990—),女,河南駐馬店人,碩士研究生,主要從事水文及水資源研究。E-mail:yanyan20090520122@163.com

竇明(1975—),男,山東桓臺(tái)人,教授,博士,主要從事水資源與水環(huán)境研究。E-mail:dou_ming@163.com