水质综合评价和预测是进行水环境容量研究与实施流域水污染控制规划的重要基础。本论文首先对松花江哈尔滨段6个常规监测断面的水质进行聚类分析,结果表明:6个监测断面分为三个污染区域,其中朱顺屯、呼兰河内属低污染区域;阿什河口下、呼兰河口下、大顶子山属中污染区域;阿什河内属高污染区域。采用主成分分析法和聚类分析法建立了低、中、高三个污染区域的水质综合评价与预测的指标体系。分别采用模糊神经网络法和改进的灰色关联分析法对松花江哈尔滨段水质进行了综合评价;改进的灰色关联分析法评价结果表明:目前朱顺屯和阿什河口下断面水质较好,可以满足相应功能区的要求,而阿什河内断面污染较严重,全年多个月份属于五类水体。预计朱顺屯、呼兰河内、阿什河口下、大顶子山和呼兰河口下5个断面的水质均有好转趋势,而阿什河内断面水质将仍处于五类水体状态,不满足功能区要求。分别采用BP神经网络预测法和灰色GM模型预测法对松花江哈尔滨段水质进行了预测;结果表明:BP神经网络法更适于松花江哈尔滨段水质变化趋势预测。将2010年预测水质与2005年水质比较研究,得出:大坝建成后,由于水流速度减慢、流量变大、污染物降解时间长等原因,2010年水质好于2005年。采用二维段尾动态水环境容量模型,分别对松花江哈尔滨段各功能区段的理想水环境容量进行了研究,在此基础上,考虑到各个排污口、上游来水以及支流水质的影响,对实际水环境容量进行了核算,结果表明:朱顺屯-东江桥江段的化学需氧量和氨氮的理想水环境容量分别为45905t/a和4269t/a,实际水环境容量分别为47720t/a和2550t/a;东江桥-大顶子山江段的化学需氧量与氨氮的理想水环境容量分别为135990t/a和6651t/a,实际水环境容量分别为148167t/a和8954t/a。为水环境容量资源的合理利用提供了科学依据。最后,以朱顺屯-东江桥江段化学需氧量为例,运用人工神经网络和遗传算法耦合的方法,对排污口减排控制策略进行了研究。基于2009年的水质数据,若实现东江桥断面水质达到三类水体的要求,则何家沟排污口化学需氧量将需削减排放5471.1t/a,松北排污口将需削减452.3t/a。研究结果可为污染物排放总量的分配与削减控制提供科学方法。