现阶段,我国水环境状况堪忧,问题诸多,如水资源时空分布不均、污染问题严重等,亟需得到有效治理。从实际情况来看,我国水污染治理以总量控制为主要手段,在一定程度上有效遏制住了水质恶化趋势,但是还远远达不到环境质量改善的总目标。而对于污染物总量控制而言,合理科学的初始分配方案直接影响到水污染治理工作的有效性。因此,对污染物总量分配方式的探讨一直是我国环境问题的研究重点,也是迫切需要得到解决的难题。然而,以往研究大多从国家层面对污染物总量分配进行研究,但省域层面的分配策略更能影响到整个国家的环境改善状况,因此本文选取湖北省水环境为研究背景,对水污染物总量分配方式进行深入探讨,并针对初始分配方案中的不足提出相应的优化路径建议。首先,本文通过收集并分析环境监测报告数据,结果表明目前湖北省水环境存在较多问题,如人均可用水资源缺乏、水域面积大范围减少、水质进一步恶化等。而官方报告显示,湖北省等比例削减的初始分配方案落实情况较好,实现总量控制总目标。对比之后,本文初步认为湖北省初始分配方案存在不合理之处,难以改善水环境质量。并通过初始方案评价进一步验证初步设想,结果发现初始分配方案的排放效率低下,对于缓解经济增长和环境质量改善之间的冲突未能起到积极作用。因此,从可持续发展目标来看,对湖北省初始分配方案进行优化是非常有必要的。其次,探讨了初始分配方案优化过程中各区域之间的利益冲突问题,刻画了各区域策略调整的动态过程。已有研究大多直接探讨经济效益最大化、效率最大化或者公平系数最高的分配方法,未能结合实际考虑各区域之间的利益冲突问题。事实上,水污染物总量一定时,某区域的分配量增加便意味着其余区域的分配量减少,而污染物分配量又直接与经济社会效益相挂钩,因此有必要对分配过程存在的利益冲突进行分析,从而进一步提高方案的可操作性。基于此,本文在有限理性假设下刻画出各下级区域策略动态调整的过程,建立初始分配方案优化的演化博弈模型。结果发现,削减量增加区域的效益系数、削减成本系数和沟通成本系数,能明显影响到最终的演化稳定策略。最后,探讨了湖北省水污染物总量分配的优化方案。本文将博弈思想引入数据包络分析模型中,并结合单目标规划方法构建出兼顾公平和效率原则的优化模型,最终求解得出优化分配方案,旨在不影响各区域经济发展的同时,尽可能提升水污染物的排放效率。针对方案实施过程中可能存在的问题,本文提出相应的政策建议,以期为湖北省水污染物总量分配方案的实施提供理论支撑。