经济、社会发展与资源、环境的矛盾日益突出,公众环境意识的提高,对水质及水环境提出了更高的要求,水资源及其环境问题已成为制约我国社会经济可持续发展的瓶颈因素。因此,开展水环境管理与污染控制规划是节约水资源,改善水环境,维持流域社会经济可持续发展的一项基本任务。由于水环境系统中存在的复杂性和不确定性,传统的管理规划方法和模型受到挑战。因此,本文的目的是针对流域水环境系统的复杂性和不确定性,引入不确定性优化方法进行流域水环境管理和污染控制规划研究。在本文中,针对流域水环境系统的不确定性和非线性问题,开发了基于模拟的区间二次优化模型用于香溪河水质管理；针对香溪河流域点源污染和农业面源污染问题,采用污染控制技术和不确定性优化方法,提出流域排污交易模型用于水环境污染控制规划。结果表明,不确定性优化方法用于水质管理可以得到多种政策情景和不同环境标准下的决策方案；排污交易模型适用于流域点源和面源污染控制,为决策者提供了不确定性条件下的排污交易模式,从而得到合理的经济发展和污染控制规划方案。