为了保护水资源、防止水污染，根据规划水平年的水域水质保护目标，把水环境同社会经济发展作为一个整体，运用模拟和优化方法，制定综合防治水污染措施方案。
水污染的综合防治规划是根据污染源、污染物和受纳水体及其相互作用以及可能采取的措施来进行工作的。例如流域水污染综合防治规划，就是统筹安排工业污染源控制、城市给水与污水控制、污水处理系统控制等因素之间的防治措施。以河流为例，水污染综合防治的内容可分为相互关联、相互制约的三个层次。
(1)流域规划。是对整个流域范围内的干流、支流、湖泊水系，作出统一而协调的水质管理规划。
(2)区域规划。是对河流流域范围内主要的点污染源、非点污染源作出的水质规划，其中城市污水和工业废水处理是规划的重点。
(3)水质控制设施规划。是区域水质管理规划的组成部分。
在以上三个层次的水质规划中，主要内容包括：①流域或区域范围内的资源开发，人口、经济等规划与水污染防治规划的平衡(如土地利用与整治、工农业发展与布局、水资源开发利用与保护等)；②水环境管理(如权力机关为了处理社会发展与水环境的关系，依据法律和有关条例，采取行政、经济、技术等手段防治水污染)。
一般分为提出规划目标、建立模型、模拟优化和评价决策等四个程序。
(1)提出规划目标。通过环境背景特征调查、污染负荷调查与评价、水质的现状调查与评价、污染负荷预测、水体功能区划等，提出水质目标。
(2)建立模型。运用物理模型、电模型和数学模型，根据与规划水平年相一致的污染负荷及其相应的水域水文资料，模拟水体的水质状况。当研究的水体系统内，质点的水力、水质要素只在一个方向有梯度变化时，用一维水质模型，在两个方向有梯度变化时，用二维水质模型。只有在特殊的情况下才采用三维水质模型。
(3)模拟优化。制定规划方案时可用下列两种方法进行优化选择：①最优规划法，按研究的深度和要求有以下几种处理方案：将各个小区污水处理厂的规模固定，在水质条件约束下，调整各厂处理效率，求出整个区域内污水排放口处理费用最小的优化处理方案；不考虑污水处理效率的变化，研究各小区污水合并处理的可能性，寻求污水处理厂最佳位置与容量，并考虑每座污水处理厂的最佳位置和最佳容量组合，使全区域的总费用最小的优化处理方案；考虑污水处理厂最佳位置与容量，并考虑每座污水处理厂的最佳处理效率，在总费用最低的条件下，既充分发挥其经济效益又合理利用水体的启净能力的区域最优化处理方案。②模拟规划祛，进行污水输送与处理设施的规划研究时，结合城市(或工业区)的发展与市政建设的现状及规划，作出污水处理系统的各种可行方案，然后根据各方案中污水排放与水体之间的关系进行水质模拟，检验规划方案的可行性，比较选择方案。
(4)评价决策。综合考虑政治、经济、社会、环境、资源等各个方面，并反复协调各方面的矛盾，作出科学决策，选择可行的方案。
