目前现有水质模型软件的应用大都需要完备的监测资料与实验数据支撑步骤复杂，对数据的数量和准确度要求较高，并且没有考虑真实自然系统的不确定性。随机微分方程是解决复杂非线性和不确定性问题的有效工具，其在水污染控制规划领域的应用研究在国内外尚处于起步阶段。在分析评述了现有流域水质模型存在的问题的基础上，本文构建了基于不确定性原理的二维随机水质模型及其原型系统，用于突发性水污染事故的河流污染带的模拟预测并取得了良好结果。　　基于不确定性原理构建了二维随机水质模型，假设河流中污染物浓度按几何布朗运动变化，由此引入一个非平稳随机过程，经过分析污染物的扩散过程，将真实系统概化为：河流中的传质扩散界面就是污染带等浓度线，河流中污染物扩散传质的绝对速度等于污染物随河流水体的移动速度与污染物传质速度的叠加，把污染带划分为包络线部分和传质椭圆部分，其中传质椭圆的长短半轴集中反映了污染物由于传质作用沿河流纵向和横向所移动的距离。通过综合运用系统分析方法、随机理论，建立了不同排污条件下河流污染带长度、宽度的随机泛函，并推导出相应的期望和方差函数表达式。利用相关实测数据采用确定性和不确定性方法分别对模型进行了参数率定，得到了横向与纵向传质系数的概率分布和最大频率；污染带长度和宽度的模拟验证的平均误差小于15％，表明模型可较准确模拟计算河流污染带。　　在上述随机水质模型研究结果基础上，基于环境系统分析和软件工程统一建模语言Unified Modeling Language(UML)，采用Matlab7.0 GUI编程开发了流域水质预测模型原型系统，实现了突发水污染事故污染带尺寸和目标断面浓度时间线的计算机预测与分析。该原型系统具有基本信息查询选择、前期污染走势快速预测、参数率定设置、污染带指标模拟计算、反演校正和显示分析等多种功能，构成了一个完整的应用体系。以2005年松花江硝基苯污染事件为背景，确立研究方法后进行了具体的应用分析，在较高的可信度下完成目标断面的浓度时间线预测以及达到目标断面以前污染带尺寸的预测，在得到了不错的效果，可为环境应急决策提供强有力的技术支持。