水污染治理与流域生态补偿是科学研究和环境工程领域的一个前沿热点问题,其高效的数值模拟研究和生态补偿策略分析具有重要的理论价值和应用前景。基于当前流域污染治理的现状,本文在多个博弈情境下构建了基于排污权交易以及名誉影响因素下跨界污染治理的微分博弈模型,在最优策略的最终稳定均衡分析情景下构建了基于三支决策理论的流域生态补偿演化博弈模型,探究了各地区博弈者最优控制策略和最优策略的稳定性。第一章和第二章给出了论文所需的基本背景和文献综述。第三章利用微分博弈理论、最优控制理论研究了基于连续时间的流域跨界水污染控制问题,以污染排放量为控制变量,污染存量为状态变量,结合微分博弈理论、最优控制理论以及微分对策理论等构建流域跨界水污染治理的微分博弈模型,计算出最优污染排放水平以及最优排污权交易数量;结合相关参数分析得到合作情况下的最优排放水平低于非合作情况,且合作情况下的排污权交易数量高于非合作情况。第四章构建了基于名誉影响因素下的跨界污染微分博弈模型,运用最优控制理论比较分析了两地区在不合作、合作以及双向补偿三种情况下的最优污染物排放量、最优污染控制强度和最优补偿强度等变量的变化路径,以及在整个计划期内的社会福利总水平。研究发现,双向补偿情况下最优污染排放水平最低,合作情况下污染控制强度最高。第五章通过演化博弈理论分析了各地区（政府）在面对各种流域问题时的最终稳定均衡策略,并以制度经济学理论、环境经济学理论、演化博弈理论为指导,分析了各流域水污染危害及其主要成因。将三支决策理论应用于流域污染治理中,分析了生态效益、名誉边际效益和损失、机会成本、直接成本以及生态补偿费等不同指标对流域各地区的最优策略的最终稳定状态的影响。第六章对前面所做的研究进行详细总结,同时对本文研究内容的局限性做了说明并展望了下一步工作。