基于复杂自适应理论的水环境管理智能体一般均衡决策系统构建

Environment policy analysis model is a key basis for water environment policy making. Traditional water environment policy analysis model has the drawbacks of low performance in dynamic game, absence of real-time intervene in operation and poor visual effect, which hinders its advanced usage. Combining the advantages of complex adaptive theory and economic system general equilibrium theory, this research applies multi-agent system modeling and Repast simulation platform to construct a general equilibrium decision system for water environment policy simulation. The content and innovation points of this research consist: 1). analysis of interactive game behavior and dynamic evolutional process under policies’ effect using ‘if-then’ predicates and evolutionary game theory; 2). building agent-based general equilibrium model for water environment management that attempts to solve dynamic non-linear model using multi layer embedded genetic algorithm; 3). establishing agent-based general equilibrium decision system of water environment management to simulate the effectiveness, as well as social and environmental impact, of water environment management policy in pollution charges and emission trading. This research aims to provide an effective policy analysis tool for policy maker, which is of importance to establish a reasonable water environment policy combination mechanism both in theoretical and practical levels.

环境政策分析模型是水环境政策制定的重要决策依据，传统水环境政策分析模型存在动态博弈行为表现不足、在实际操作中无法实时干预和可视化效果差的缺点，已经成为阻碍其进一步应用的瓶颈。本研究结合复杂自适应理论和经济系统一般均衡理论各自的优势，运用多智能体系统建模技术，构建用于水环境政策模拟的智能体一般均衡动态决策系统。本研究的主要内容及创新点包括：（1）通过“刺激—反应”辨别式和进化博弈论分析政策效应下经济主体的交互博弈行为以及系统的动态演化过程；（2）建立水环境管理智能体一般均衡模型，尝试采用分层嵌套遗传算法求解动态非线性模型；（3）运用多智能系统仿真平台构建水环境管理智能体一般均衡决策系统，模拟排污收费和排污权交易等水环境管理政策的有效性和对社会经济环境的影响。本研究旨为政策制定者提供一种更为有效的政策分析工具，对建立合理的水环境政策组合机制具有重要的理论和实践意义。

为了减少碳排放，提高能源和水资源的利用效率，中国一直在实施一系列国家或区域的水和能源政策。能源生产对水的高需求使我们关注能源和水政策对这两种关键资源的耦合效应。因此，考虑到中国能源与水资源的高度相互依赖，有必要建立统一的系统评价框架。本研究构建了中国水资源-能源耦合系统的递归动态可计算一般均衡(CGE)模型，分析了能源税和水费政策下对社会经济-资源环境复杂系统的耦合效应，以期为中国的综合资源决策提供参考。 . 模拟结果表明，水费政策对节水有一定的促进作用，但在现行水费水平下，节水效果有限。在此基础上征收能源税能更有效地提高其节水效率。此外，水费也可以促进中国节能减排目标的实现，更高的能源税和水费可以达到更大的节能减排效果。最后，研究结果表明，如果没有其他环境政策的补充，仅依靠现有的水费和能源税政策是无法实现节能节水目标的。解决能源和水约束的关键是提高每年的水和能源利用效率，这将使中国能够实现2030碳减排目标和“十四五”节水目标。因此，在节能减排和改善能源消费结构的同时，实现节水节能的协同效应，这对于制定有效的环境政策战略至关重要。本研究对加强我国水资源和能源管理，实现社会经济可持续发展具有重要的指导意义，对相关领域的理论研究也有较高的学术价值。