改革开放以来,我国的国民经济一直保持着持续、稳定、高速发展,经济建设取得了前所未有的成就。2010年我国GDP总量超越日本,成为全球第二大经济体。2017年全年经济总量超过80万亿元。巨大的经济发展是以生态环境成本为代价的。水环境污染问题已经成为引发地区和社会矛盾的诱因,对社会公共安全造成了极其不利的影响。流域跨界水污染治理已经变成了政府基础民生问题,关系到每一个公民的切身利益。本研究在国内外相关领域学者研究的基础上,借鉴已有的先进经验和理论方法,对流域跨界污染投资策略展开探讨和分析。运用微分博弈理论和动态规划的方法研究了三种不同模式下的四种污染治理投资决策问题。建立经济数学模型,推导和求解出各种模式均衡状态下的最优解。通过算例模拟计算得到独立投资决策模式、生态补偿机制投资模式、异地单独投资决策模式和联合投资决策模式下的最优污染物排放量、污染治理投资水平、收益函数、污染物存量轨迹和利润函数,并对不同情况下的污染治理投资决策状态进行对比分析,得出:1.与独立投资决策、生态补偿机制投资决策和异地单独投资决策模式相比,联合投资决策模式下的最优排污率下降2.6%。2.在污染治理投资力度方面,联合投资决策模式下的投资水平远高于其他情况。与独立投资决策相比,联合投资决策下的投资水平提高39.53%;与生态补偿机制投资模式相比,联合投资水平提高97.95%;与异地单独投资模式相比,联合投资水平提高了34.03%。3.在短期内,四种投资模式下的水体污染物存量随着时间的变化逐渐增加,且增加的速率各不相同。在长期中,流域中污染物的存量趋于稳定状态。与其他三种模式相比,联合投资决策模式能够更快的减少污染物的存量并能够在长期中达到一个较低的存量状态。4.在短期内,独立投资模式、生态补偿机制投资模式和异地单独投资模式下的流域地区产业利润均高于联合投资模式。但在长期中,随着时间的变化,四种投资模式下的流域地区产业利润均趋向于稳定状态,联合投资决策模式下的地区长期利润明显高于其他三种情况。研究发现,联合投资决策是一种合理有效的减排和污染治理模式。在水污染严重的流域成立联合决策部门或机构,制定联合污染治理投资计划,形成一套科学合理的排污和污染治理投资策略,实现减排和治污的双重目的。