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水环境是一个充满不确定性的复杂系统，目前人们普遍利用确定性的水质数学模型对其进行研究。确定性的水质模型通常简化或者忽略了河流水文和水质复杂变动的实际情况，只对变化的确定性趋势进行模拟，这在很大程度上影响了模型的客观性、准确性和科学性。若要更加准确、真实地反映水环境系统中的各种现象，不确定性水质数学模型的研究与应用是十分必要的，但长期以来这方面的工作还仅局限于河道均匀情况下的一维稳态问题。本研究通过将确定性水质数学模型、随机模拟方法相结合的方式构建了一种适用于复杂天然河流的随机水质数学模型，突破了已有模型的局限性，并将其应用于某天然江段进行实例研究。结果表明：该模型的模拟结果不仅可以反映水质变化的确定性趋势，同时也能反映水质的波动状况。
通过理论和实例计算分析，将随机水质模型和确定性水质模型进行对比，得出结论：随机水质模型在模型参数确定、应用范围及模拟精度方面，与确定性水质模型相比均具有优势。