跨区域流域生态补偿是当前学术界和政府单位研究实践的热点之一，不同领域的学者从不同角度为生态补偿研究作出了巨大的贡献，在已有研究成果的指导下，流域生态补偿在实践中取得了一定的进步。但由于生态补偿诸如补偿标准等核心问题未能有效解决，上、下游政府间仍就补偿问题存在不同意见，实践中仍然捉襟见肘。本文立足于已有的研究理论，通过一定的定性和定量分析，试图从社会福利的角度研究流域内区域福利最大化时上、下游对水资源保护投入的表现，以及当流域整体福利最大化时上、下游各自的表现,，以此寻求理论上的帕累托最优，即上、下游各自效用函数关于上游地区生态保护投入的边际价值曲线相交点。出于经济人假设，引入博弈论相关理论将理论上的帕累托最优修正为实践中的最优，通过对上游补贴和对下游进行征税的方式消除上、下游为各自利益而作弊，从而确立生态补偿模型。实证中本文以全国首个跨区域生态补偿试点新安江流域为研究对象，根据安徽省和浙江省历史发展状况及对上游水资源保护的投入表现，确立上、下游各自的效用函数形式。通过近十年来的历史数据模拟出最终的效用函数模型。根据对效用函数的相关计算，得出安徽省区域最优水资源保护投入量及整个流域的最优投入量。通过对浙江省征税，对安徽省补贴，并要求边际征税率等于边际受损率，以防止在实际操作中下游地区采取策略性行为，最终达到全流域内帕累托最优的目的，文章继而对生态补偿的保障机制进行相关探索。最后提出对策建议，把流域间产业合作作为补偿重点，多种补偿方式共存，为整个流域社会经济共同发展献计献策。