污水排放权配置原则
污水排放权的配置对区域经济发展、社会稳定以及生态环境保护具有重大影响。2019年召开的“中国循环经济发展论坛”上，报告显示目前我国水污染负荷过大，远超水环境容量，南方丰水地区水质性缺水问题突出，北方水资源短缺且水量性缺水严重，生态用水严重不足。报告还展示了COD容量为17万吨的辽河流域，实际排放量高达92万吨；氨氮容量为4.08万吨，实际排放量却高达7.5万吨。环保部门公布的调查数据显示，2017年，全国十大水系、62个主要湖泊分别有35%和42%的淡水水质达不到饮用水要求，严重影响人们的健康、生产和生活。随着城市化进程的加快以及经济的快速增长，中国的水污染问题愈加严重，区域污水排放问题严重地影响了地区生态系统的稳步发展以及人类社会的可持续性进程。区域水污染问题的有效解决除了依赖国家制定的相关污水排放及治理政策，更多地还取决于流域各城市区域在该流域保护与环境治理下的合作与相互协调作用。目前，中国有很多城市流域由于区域污水排放过量和排污权配置不均等问题，严重威胁了区域发展以及社会安全。因此，污水排放权配置的关键问题之一是如何在各城市间尽可能地实现公平与合理配置。
现如今，水环境问题已经成为了环境保护领域的一个热点、难点问题（余会文，2018）。2017年全国水质监测显示，1940个地表水水质断面（点位）中，Ⅳ（四）、Ⅴ（五）类水占23.8%，劣Ⅴ（五）类水占8.3%，无法饮用且不能直接接触的地表水占到了30%。《“十三五”生态环境保护规划》制定实施以来，流域相关企业对污染排放与管控的环境理念逐渐增强，但从长期政策实施情况来看，流域污水管控问题的有效治理单靠政府和企业的努力是不够的，特别是在排污权管理者对污水排放许可（WEPs，wastewater emission permits）的配置、地方排污权使用、区域污水排放执行等问题上处理不当导致污水排放问题依然严峻存在（闫新宇，唐千惠，2018）。
区域城市的污水排放水平能够反映该区域整体经济发展水平与水资源利用水平等（Zhao，2008），除此之外，区域城市的排污权配置能够反映该区域城市的水权配置水平，在一定程度上，污水排放权配置问题与水资源配置问题是相互制约与相互影响的，以往有很多研究展示了水权配置过程是如何受区域污水排放水平影响的。如Ge et al.（2018）以耦合协调为优化目标，以总用水量、总污染物排放量和用水效率为约束条件，建立了流域初始水权分配的调整决策模型；Hu et al.（2010）通过考虑流域污水排放量，利用综合系统仿真和智能计算技术，建立了基于初始水权的允许取水量总量控制目标的新模型；Ge et al.（2016）建立了一个多目标省级初始排污权分配模型并根据奖优罚劣的激励机制，提出了一个以省级初始排污量为激励函数的初始水权分配模型；Zeng et al.（2019）为了优化两个城市间的合理用水和污染物排放量，最大限度地提高净总效益，降低供水和排污成本，开发了一个同时考虑水质和水量的水资源分配模型；Fu et al.（2018）在考虑不同污染排放浓度许可的基础上，提出了一个多目标水资源优化配置模型。由此可见，合理的排污权配置方案也是流域区域发展关注的核心问题之一。
流域沿岸城市在跨城市河流污水排放权配置方面面临的主要挑战是在生态环境保护政策背景要求下，排污权的配置涉及参与合作的合作方之间的收益分配等问题，很难就区域城市合作达成协商一致意见。在各区域城市因地理位置差异和社会经济发展水平等因素，各城市对排污权的需求量是不同的，并且流域沿岸各城市不一定能够对分配的污水排放权进行有效利用，站在流域管理者视角来谈，即排污权的配置效率也是整条流域所面临的问题。
首先，Brechet et al.（2013）展示了污水排放许可（WEPs）是一种可以通过量化流域污水排放情况来监测并且控制污水排放量的有效方法。除此之外，已有研究也给出了很多排污权配置方法。大多是通过利用不同工具方法提出并权衡多个目标函数来体现污水排放权配置的公平性与有效性的。Sun et al.（2009）通过使用基尼系数来分配目标排放许可证，可以为决策者，尤其是发展中国家的决策者提供一个侧重于平衡公平和效率的环境管理见解；Huang et al.（2014））以排污者的公平性、效率和生产连续性为目标函数建立了一个污水排放权再分配模型；Dai et al.（2015）使用区间数学规划（IMP）、mλ测度和模糊机会约束规划3种工具构成广义区间模糊机会约束规划（GIFCP）方法生成一系列不同风险水平下的最优污水分配模式，并对系统成本和违反约束风险进行了适当的权衡；Yuan et al.（2017）将人口、土地面积、环境接收能力和国内生产总值四方面因素纳入多指标基尼系数，并通过检验与平衡综合使用加权基尼系数和不平等系数的综合运用，为区域和城市排污许可证的公平分配提供新的见解。为了在收益群体分配决策的基础上展示最佳污染水平与高经济效益间的一种权衡，Alan R and Peter.（2010））探讨了基于奖惩制度以及成本分担和合作减排的两个模型来进行解释。
甚至还有研究者为解决水资源配置与水污染权配置提出双层优化和双层多目标模型规划的思路与见解。Xu et al.（2017）在模糊随机环境下提出了双层优化污染配置规划模型；Chen et al.（2017））在双层协同优化模型基础上，确定了环境的最佳污染排放标准，最大化流域区域当局的经济效益；Yao et al.（2016）根据区域当局公平性、分区最大效益利用上下层博弈决策方法提出的双层多目标优化模型，为流域污水排放提供了一些流域管理建议；
这些研究中大多都伴随着博弈理论尤其是合作博弈理论思想的出现，容易理解的是，合作博弈方法可以为流域利益相关者实现水资源的公平、合理和可持续利用提供合适的分析框架（Just&Netanyahu，1998）。在排污权配置环境中，通常涉及单流域或多流域河流多城市区域参与者，在公共资源配置过程中，流域管理者行为以及参与者行为都会对该资源配置过程产生直接有效的影响。因此，在该配置研究中涌现了大量与博弈理论紧密联系的研究。Jiang and Petra.（2016）在合作博弈理论的基础上将成本分配方案应用于流域污水处理问题上，并利用稳定性准则给出了Nash-Harsanyi方案，并提供了最优分配方法。为了制定流域参与区域间联合水污染控制方案，Huang et al.（2018）通过模糊联盟间的合作博弈来重新分配地区污染排放权，以增加区域总生产价值，并采用模糊Shapley方法将合作获得的利益分配给不同联盟的参与者；Ariel et al.（1997）还采用不同的合作博弈配置方法比较了流域各区域的水污染成本在区域环境中的绩效；Reshmina et al.（2017）使用合作博弈理论框架来研究一种创新的水污染问题管理办法，更好地引导了水污染负荷的最大减少；Corentin et al.（2016）基于合作博弈论中的经济理性概念定义成本分配方案，使水资源系统适应气候变化的潜在影响，为流域内利益相关者找到公平合理的成本分配策略奠定了基础；Shi et al.（2016））利用博弈论模拟模型，分析流域区域对于减少排放水污染物的成本效益，并考虑了核仁、弱核仁、Shapley和可分离成本剩余效益（SCRB）4种分配原则的稳定性和公平性。
当然，也还有许多基于其他工具与方法对排污权配置提供思路与建议的方案，Huang et al.（2018））利用信息熵改进的比例分配方法在区域空间分辨率上考虑GDP、人口、水资源和排放历史的差异，该方法表明，在分配废水排放许可时，将排放历史作为一个因素来考虑，可以改善经济利益的公平分配；Sun et al.（2013）基于信息熵和最大熵方法将GDP、人口、水环境容量和水资源量4个指标组成的多准则体系引入到流域污水排放许可分配研究中来；Hamed et al.（2012）采用新的作物水生产函数的线性形式，对共享河流农业区的水资源以及污水排放许可证进行合理分配。
从排污权的长期优化配置研究过程发现，流域内排污权的配置通常会伴随着流域污水排放参与者之间排污权的交易行为的出现。因为在一定程度上，依靠市场力量可以对资源分配的外部性问题进行有效解决，这也证实了Qiu et al.（2019）提出的通过市场机制解决外部性问题可以为实现资源的最优配置提供新的思路与方法。Maryam and Reza.（2018）便通过研究河流沿岸农业区取水和排污许可证的实时交易，使用非线性多目标优化模型并根据农业用水者的耕地比例，将所有可用的许可证公平合理地重新分配给农业用水者；在基本交易行为基础上，Ning and Chang.（2007）提出一个综合模拟和优化分析框架，调整了整个流域范围内配置许可证的交易结构，并为决策者提供了大量具有成本效益、技术导向、风险导向和基于社区角度的管理战略。
综合以上分析，排污权配置方案中的多目标权衡和排污权交易行为等都是为了进一步实现配置的公平性与有效性。虽然已有文献已经对流域排污权配置原则以及模型等方面进行了研究，但是很少有人在交易环境下关注空间地理位置累积效应进行污水排放权的优化配置。在降低污染排放、合理管控污染排放许可数Liu et al.（2019）的环境管理政策制约条件下，有效、公平地进行污水排放权的优化配置变得尤为重要。本研究为了让流域上下游城市区域的排污权配置更加合理公平，我们考虑了流域上下游城市的空间地理位置差异，制定了上下游城市排污补偿标准，同时将生态环境可持续发展条件下的一系列约束条件作为模型约束，以实现流域整体经济效益与配置效率最大化。在秉持流域区域内参与城市互利公平的原则基础上，流域经济效益、排污权配置效率以及地理位置累积效应决定了排污权使用的优先性。故本文的关键问题在于提出一个合理、有效公平的排污权配置方案。