基于分水岭所包围的集水区域，采取有效措施来提高流域水资源利用效率，维持、改善或恢复水环境与水生态系统组成和功能的完整性，制定社会经济与流域环境相协调的发展方案，促进部门与地区之间的合作。流域环境规划可以保证水环境和水生态系统的相对完整性，全面反映水环境与社会经济的内部关联，实现对流域系统中资源的全面协调管理。

20世纪80年代，美国提出从流域生态系统整体功能出发，依据水文特征和规律，以流域为尺度开展水污染控制。此后各国纷纷建立了流域环境规划制度，确定了权责分明的管理体系以及规划的导则与编制指南，以流域环境规划作为水污染防治的依据，例如美国国家环境保护局（USEPA）制定的《流域规划制定指南》、英国的《21世纪泰晤士河流规划导则》。在中国，环境保护主管部门先后发布了淮河、海河、辽河、巢湖、滇池、黄河上游等重点流域的“十五”“十一五”“十二五”水污染防治规划。结合各流域地理条件和社会经济发展水平等多方面因素，提出水污染防治目标和各断面的水质要求，为地方的水污染防治工作指明了方向，也促进了中国的水污染防治与管理从过去以行政区划为实施单元的模式向以流域为尺度的管理和控制转变。

流域环境规划工作程序包括以下几个步骤：①明确流域主要环境问题。对流域的水文、水质状况进行监测，调查用水现状和污染物排放情况（包括排污口位置、排放方式和排放量等），列出污染源清单。②确定规划目标。基于环境保护的要求，考虑社会经济发展状况和不同的用水需求，进行水体功能区的划分，确定各水体功能区的环境质量标准。③选择规划方法。通常采用流域模拟模型和数学规划的方法，流域模拟模型可以用来预测流域系统内部要素对外界驱动因素的响应关系；数学规划可以在水质约束和技术约束条件下，寻求最优的污染控制方案。④制定规划方案。以水质改善为导向，设计产业结构调整、清洁生产、点源污染控制、面源污染控制、陆地和河流生态修复、水环境管理等方面的措施和方案，并进行费用效益分析与可行性分析，确保流域规划目标的实现。⑤规划实施与适应性反馈。将流域规划进行逐层分解和细化，落实到具体的责任部门分别执行，并对规划的实施进展进行监督、评估与适应性反馈，保障流域环境规划按时、保质完成。