本文针对天津市地表水系统特点、水污染现状,以地表水水质安全为主要研究内容,通过地表水质安全系统结构分析,确定了水质安全的主要影响因素,并针对危及饮用水源安全、城市水环境安全的两大要素——水库藻类爆发与城市雨水径流污染,建立了水库水质预警模型、汛期市政排水污染控制规划,以期达到提高供水安全、水环境安全的目的。首先,分析了饮用水源、城市水环境的水污染现状及其主要影响因素,应用水安全理论,构建了地表水水质安全系统。引入脆性理论,就影响水质安全的主要因子进行脆性分析,并进一步分析了饮用水源、城市水环境、社会、经济各子系统之间的脆性联系,为城市水污染治理与控制规划奠定基础。其次,在分析于桥水库藻类爆发变化规律的基础上,应用突变理论,建立了以总磷、温度为控制变量的藻类爆发尖点突变模型;进一步采用主成分分析法,构建了组合变量的尖点突变预警模型,经检验,模型具有较好的预警准确度,能够对藻类爆发进行突变预警。再次,针对城市景观河在汛期市政排水后水体污染特征,应用水环境容量、水体自净及系统优化的理论方法,以市区一条景观河为研究对象,建立了汛期降雨排污后景观河流水质模型,将削减排污口污染物与生态处理措施有机结合,建立了生态工程与环境工程相结合的汛期雨污水污染控制多目标规划数学模型并求解。综上,本文提出的地表水体水质安全、水库水质污染预警及城市水环境污染控制的方法,可为水污染预警、控制提供理论依据,以保证水质安全。