湖泊水资源作为我国珍贵的淡水资源之一,它的可持续发展对我国社会发展有重大意义。但近年来由于粗放式的经济发展方式,使得我国很多湖泊的结构和功能受到了严重的破坏,湖泊水污染和富营养化问题十分严重。而湖泊污染中数跨界水污染问题尤为突出,由跨界水污染引起的纠纷事件更是层出不穷。对于不同的区域,由于管理机制各有差异,当发生跨界污染时,溯源面临取证困难,无法跨界执法等问题,由于涉及到多方利益,甚至出现政企合谋等现象。因此,建立湖泊联防联控综合管理机制显得尤为重要。本文研究内容来源于国家自然科学基金(基金号:71673188),针对湖泊跨界水污染联防联控问题,在国内外已有的研究成果的基础上,结合博弈理论和随机规划优化理论,提出基于博弈理论的跨界水污染联防联控策略。首先,中央政府根据湖泊各个区域的企业上报的原始污染物产生量,考虑环境容量约束和各个区域与当地企业的经济发展目标,建立跨界湖泊水污染物削减模型,给出各区域企业污染物最优削减量参考值。其次,针对区域之间合作治理湖泊产生的污染物治理成本分配问题,即合作博弈联盟成本分配。本文采用最小核心法,Shapley值法,和SCRB法三种成本分配方案,并对分配结果的公平性、分配结果对合作联盟的稳定性影响进行分析。最终选用公平性和稳定性更高的Shapley值法。基于Shapley值法并未分析合作联盟中个体承担的风险值,本文提出基于风险因子的修正算法。最后,为了监督企业是否严格按照优化后污染物削减量进行排放,即为防止区域政府和企业合谋向湖泊中多排放污染物以达到区域利益最大化,建立湖泊跨界水污染联防联控综合治理机制。针对合谋多排污的情况下,在给定的污染物削减量的基础上,建立政企合谋防范模型,防止区域政府和当地企业合谋多排放污染物,针对污染物超标倍数给予合谋者适当的惩罚值。本文建立的模型和采用的方法,均通过太湖流域实例验证其有效性。结果显示污染物原始排放量基数越大,应承担的削减量越大;采用公平性和稳定性高的成本分配方法有利于湖泊流域合作联盟的形成;合谋时污染物超标倍数越大,合谋者的惩罚值越大。本文研究不仅解决了区域间污染物的优化削减问题和成本分配问题,还有效预防了流域政企合谋多排的腐败问题。