我国水体重金属污染给区域环境造成了一定危害，也给人体健康和生态安全带来了潜在威胁。目前，我国制定区域污废水重金属排放总量控制目标的方法采用目标总量管理模式，忽略了水体水质和底泥质量的约束性；如果考虑上述约束，又缺乏相应的技术手段支撑。为此，本研究基于不同的总量控制理念，构建了三种区域污废水重金属排放总量控制目标的制定方法。同时，为解决重金属容量总量管理缺乏技术工具的问题，本论文开发了河流重金属迁移转化的一维分相模型，以支持容量总量的定量计算。本研究基于自上而下的控制理念，将《重金属污染综合防治“十二五”规划》（以下简称《规划》）中的要求直接从国家级移植到区域层面，形成了确定总量控制目标的方法一。在考虑《规划》实施的基础上，结合区域水体中重金属浓度，即水质响应情况来确定总量控制要求，构建了在一定程度上兼顾总量与水环境质量关系的方法二。方法三则针对重金属作为《污水综合排放标准》中的第一类污染物的特殊性，综合考虑排放口总量限制、水环境容量限制和底泥容量限制三个约束条件，并通过建立河流一维分相模型，在模拟基础上获得目标值，从而将容量总量管理理念应用于重金属控制。以云南省红河州为典型案例，2010年该州河流存在较重的铅污染，一定的砷污染和轻微的镉污染。依据排放总量贡献、排放总量与经济总量协调、减排压力等原则，筛选出其应当重点防控的重金属类型为铅、砷和镉，并利用不同方法为三种重金属制定总量控制目标。方法一确定的控制目标，要求铅、砷和镉在2010年基础上分别削减20%、86%和95%。由于红河州环境效率水平较低，砷、镉削减任务落实存在很大难度，控制目标难免流于形式，且大量削减对水质改善的意义不清晰。方法二提出的目标要求削减比例为30%、45%和15%，在大力提升涉重行业环境效率水平的前提下，可实现水质重金属达标率提高与行业经济发展的双重目标。该方法在不具备数学建模条件的情形下可用于估算基于水质改善要求的排放总量控制目标，较为简单实用。方法三利用所建立的一维分相河流重金属模型计算获得的目标要求削减比例为72%、37%、32%。相比水质，底泥质量要求更加制约总量控制目标值的大小。该方法综合考虑了重金属企业排放口达标、水质达标和泥质达标三重要求，计算得到的目标值可作为容量总量管理的依据。