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Saint Venant于19世纪通过研究建立了圣维南方程，奠定了非恒定流的理论基础。后期水动力数学模型的发展过程大致分为3个阶段。
首先是20世纪50—60年代，水动力数学模型刚刚开始发展，多为关于水流运动规律的基础性研究工作，以一维数学模型的研究为主，简单的二维模型开始出现。1965年,Ziekiemicz和Cheung将有限元法用于势流问题的解决中。其次是在20世纪70年代二维模型得到进一步研究和推广，开始了对三维问题的研究。这十年间，莱恩德兹提出了半隐格式，巴特勒发展了一种全隐格式，瓦西里耶夫、普列斯曼、艾布特等也提出了各自的数值方法，丰富了水动力学模拟方面的研究。二维的应用性研究在这个时期也得到相应发展，可以用来解决实际问题。从水动力学的纯理论研究发展到对于泥沙运移、盐水入侵和污染物扩散问题的探讨，扩展了数值模拟的研究方向。然后从20世纪80年代至今，二维数学模型的研究和应用日趋完善，三维数学模型的研究迅速发展。
水质模型是指用于描述水体的水质要素在各种因素作用下随时间和空间的变化关系的数学模型，是水环境污染治理规划决策分析的重要工具。当发生突发性水污染事故后，污染物进入水体后，在迁移扩散过程中受到水流、水温、物理、化学、生物、气候等因素的影响，产生物理、化学、生物等方面的变化，从而引起污染物的稀释和降解。需要使用水质模型来描述水体的水质要素在各种因素作用下随时间和空间的变化关系，从而预测污染物时空变化过程和危害程度。从1925年出现的Streeter Phelps模型算起，到现在的90余年中，水质模型的研究内容与方法不断深化与完善，已出现了包括地表水地下水、非点源、饮用水、空气、多介质、生态等多种水质模型。
河渠中污染物的迁移转化是一种物理的、化学的和生物学的联合过程，相对湖泊水情形而言，维向要低。其中物理过程包括：污染物在水体中随水流的推移，与水体的混合，与悬浮颗粒如泥沙颗粒的吸附和解吸，随着颗粒的沉淀和再悬浮，随着底泥的输送及其传热、蒸发作用等。其中，重金属在水体中是以分子、离子、胶体和颗粒态存在，它随水—悬浮物—底泥而迁移到下游。
河流中水流特性与污染物迁移转化的研究随着人们对环境问题重视程度的增加发展迅速，从一维到三维、从简单到复杂。
Streeter Phelps于1925年首次建立水质模型，此后对水质模型的发展大致分为4个阶段。首先是1925—1965年间开发了较为简单的BOD—DO的双线性系统模型，将河流、河口问题视为一维问题解决。其次是1965—1970年间，计算机开始用在水质模型研究中，同时科学家也加深了对生化耗氧过程的认识，使得水质模型向6个线性系统发展，计算方法从一维到二维。接着在1970—1975年间，相互作用的非线性模型系统得到发展，研究涉及营养物质磷、氮循环系统，浮游动植物系统等。最后在1975年以后，研究涉及已经到有毒物质的相互作用，空间尺度发展到三维。
一维水质模型包括S P模型，其修正型Thomas模型、Dobbins Camp模型、O’Connor模型，串联反应器模型,BOD多河段矩阵模型,BOD—DO耦合矩阵模型等等。
实际上污染物在水中的迁移转化是一种物理的、化学的和生物学的综合复杂过程，目前为止已发展出很多综合水质模型:QUAL—Ⅰ模型和QUAL—Ⅱ模型，建立于20世纪70 年代，是最早的综合水质模型之一。后经多次修改和增强，相继推出了QUAL2E模型、QUAL2EUNCAS模型及QUAL2K模型。QUAL2E模型适合于混合的枝状河流系统;QUAL2K模型则把系统分为不相等的河段。WASP模型，由USE PA开发，可以模拟一维不稳定流等，用途广泛。自20世纪80年代该模型被提出以来，在国内外已经得到广泛应用。在国内，逄勇等曾进行了太湖藻类的动态模拟研究；廖振良等对WASP模型进行了二次开发，建立了苏州河水质模型；杨家宽等运用WASP6模型预测南水北调后襄樊段的水质。CEQUALRIV1一维水流与水质模拟模型，由美国陆军工程师水道试验站开发。该模型能够分析非恒定性严重的河川条件，如电站峰荷变化的尾水，还能够模拟分支河流系统。MIKE SHE模型是由DHI开发的一个模型系统，作为多个模型的系统，它包括降雨—径流变化过程、一个集成的地下水流量模型和与MIKEII以及其他MIKE模型的联系。此模型系统提供了极好的界面和一个综合的水质变化过程系列。SMS模型为地表水系统模型，由美国Brigham Young大学图形工程计算机图形实验室开发。与其他模型不同在于它不模拟降雨—径流过程，它在二维方向模拟河流、河口、海岸。在该系统中的主要包括水动力和泥沙模型（RMA2、RMA4、SED2D、HIVEL、FEWWMS、WSPRO等），仅含有限的水质变化过程。其他还有如MMS、HEC5Q、GENSCN、OTIS、QUASAR、BLTM、AQUATOX2、FESWMS、SNTEMP、SIMUCIV等国内外较长使用的水质模型。水质模型今后的发展将以GIS为平台，模拟结果趋于动态化、可视化，污染机理、模型的不确定性研究加强，参数估值准确度提高。
Demuren和Rodi,Jian Ye和McCorquodale应用有限体积法建立了二维水质模型， 模拟了污染物在连续弯道中的扩散规律;Sladkvich采用有限差分法对Haifa湾的污染物排放进行了数值模拟计算，成功建立了污染物扩散输移模型；美国密西西比大学Zhu Tingting建立了基于水深平均的二维水动力及水质模型，对浅水牛辄湖进行了模拟。
在我国，水动力学水质模型的研究起步较晚，但在学习、吸收国际先进经验的基础上发展较快，近年来国内学者叶守权等将确定性BOD—DO模型中的参数取为概率分布参数、灰色参数和模糊化后，建立了河流水质不确定性数学模型。雒文生等以确定性水质模型为基础，与随机过程模拟方法结合，建立了确定与随机耦合的水质不确定性预测方法，他们还将湍流、温度、生态相互耦合，建立了垂向二维水动力学生态综合模型，并在实际应用中获得比较满意的效果。庄魏对长江预警预报系统进行了研发，根据长江水体二维水流水质模拟的不同需求，针对连续排放点源模型、瞬时排放点源模型、非稳态数值解模型这三种水动力学水质模型，提出了在GIS平台下的集成方法，将水质模拟与地理信息系统集成。
渠道自动控制起源于20世纪30年代，起初由法国人研制了许多用于自动控制的水力设备，并提出了水力自动化的控制方法，将其用于实际灌渠运行当中。到20世纪50年代，美国国家内务部垦务局（U.S.Department of Interior,Bureau of Reclamation）开始有关渠系自动控制项目的研究，形成了一套比较完整的渠系运行控制理论，并开发了一系列实用的渠道自动化控制的算法，对提高渠系的输水效率起到了积极的作用。Liu F采用显式有限差分的格式实现了罐渠闸前常水位控制，对多个渠池进行数值仿真模拟，结果比较理想。Ruiz Carmona和Malaterre等对已有的研究成果进行分析总结，提出了将非线性的输水系统简化成为线性系统，但还没有在实际中得到应用。
国内渠道输水运行控制的研究开始的较晚，始于20世纪50年代，虽然发展迅速，但实际应用甚少。20世纪80年代之后，由于国内调水工程的实施和大中型灌区自动运行控制的要求，有些科研单位陆续开展了渠道自动化试行的研究。王念慎等人用现代控制理论构建了常水位和等体积实时控制模型，并进行了模型验证，得出了等水位控制比等体积控制简单，计算速度、精度高等优点。20世纪90年代，王长德运用水力动闸门的控制原理，解决了水利自动闸门运行不稳定问题。之后，王长德又针对闸门过流的过程，在假设闸门能任意速度进行调节，提出了P+PR与比威尔控制算法相结合的控制方式，并作了比较。近年来，国内学者尝试用现代控制理论、智能控制理论及模糊控制理论研究渠道运行系统。韩延成凭借对年调度的实践经验和优化控制理论，运用两阶段的输水控制方法对渠道进行数值模拟，结果证明该方法具有响应时间短、闸门调节次数少等优点。目前，许多学者对下游常水位运行方式开展大量的研究。姚雄等提出了流量主动补偿的前馈控制方法并与水位反馈控制相结合来改善闸渠道的响应特性，该模型没有考虑闸门开度变化对上下游渠道的影响，又由于在流量主动补偿阶段，需要各渠段上游流量变化都要超过下游流量变化，致使各渠段上游流量和闸门开度都有较大的超调，有待进一步的改进。丁志良、王长德等把基于蓄量补偿的前馈控制运用到闸前常水位运行的方式中，并采用PI反馈控制对中线部分渠段进行了仿真模拟，在一定程度上改善了渠道的响应和回复特性。黄会勇、刘子慧等根据渠道初始和稳定时候渠道的流量、水位、渠道的蓄量、渠道水位降幅限制和水位波动限制条件等，制定了基于蓄量补偿的前馈控制策略，该方法涵盖了南水北调中线工程调度运行中可能出现的各种运行工况。
目前，国内对外明渠的水动力学计算有了一些研究基础，但大部分研究集中在改进渠道的控制运行算法上。然而还有许多算法仍旧停留在理论研究阶段，未能运用到实际工程中，对于大规模复杂明渠系统的模拟分析和应用还不成熟，自动控制方式的研究也主要是应用在灌溉工程方面，还不能完全解决大规模调水渠道的整体集中自动控制的问题。另外，与国内外已建成的调水工程相比，南水北调中线工程规模巨大，线路更长，并且可利用的水头有限，沿线中可用于反调节的调蓄工程几乎没有，这些都是当前国内外没有遇到过的问题，其输水的困难程度远远超过目前世界上已建成调水工程。所以，必须从南水北调中线工程总干渠输水安全和稳定性出发，对其展开相应的运行控制的研究。
在水质预测预报模型的研究方面，欧美国家已经达到了很高水平，在国际上处于领先地位。在早期大量的基础研究数据的基础上，国外建立了一系列的水质预测预报模型，目前比较成熟的模型有以下几种。
（1）QUAL系列模型，美国环保局（USEPA）于1970年推出QUAL—Ⅰ水质综合模型,1973年开发出QUAL—Ⅱ模型，该模型能被用于研究污染物的瞬时排放对水质的影响，如有关污染源的事故性排放对水质的影响。
（2）BLTM （Branched Lagrangian Transport Model）即分支拉格朗日输移模型，由美国地质调查局（USGS）开发。它没有模拟水动力情况，水动力条件要由其他模型提供。这个模型包括QUAL—Ⅱ包含所有的水质变化过程，而且是时变的。
（3）OTIS （One—dimensional Transport with Instream Storage）即带有内部调蓄节点的一维输移模型,USGS开发的可用于对河流中溶解物质的输移进行模拟的一维水质模型。模型中的控制方程是对流扩散方程，并综合考虑了暂存、纵向入流、一阶衰减和吸附现象。
（4）WASP模型（Water Quality Analysis Simulation Program,水质分析模拟程序）是美国环保局提出的水质模型系统，可用于对河流、湖泊、河口、水库、海岸等不同环境污染决策系统中分析和预测由于自然和人为污染造成的各种水质状况，可以模拟水文动力学、河流一维不稳定流、湖库和河口三维不稳定流、常规污染物和有毒污染物在水中的迁移转化规律。
（5）QUASAR模型是由英国Whitehead建立的贝德福郡乌斯河水质模型发展而来的，该模型用含参数的一维质量守恒微分方程来描述枝状河流动态传质过程，可模拟的水质组分包括DO、BOD、硝氮、氨氮、pH值、水温和任一种守恒物质。该模型属于水质控制数学模型，其研究的目的是建立污染物排放量与河流水质问题的关系。
另外丹麦、德国、荷兰等也分别开发了比较有效的水质模型如由丹麦水动力研究所（DHI）开发的MIKE模型体系、荷兰开发的PROTEUS体系其水质模块（Water Quality）可以实现对江河水体的二维和三维水质模拟。
我国在水质预警模型方面也做了大量研究，并把地理信息系统（GIS）与水质模型有机结合，把人工神经网络（ANN）技术应用于水环境预测及评价方面，大大推动了水质预警模型的研究进展。
南京水利科学研究院河港所针对长江口开发了CJK3D模型，可以实现对江河水体的二维和三维水质模拟。重庆市环境科学研究院和重庆大学针对长江嘉陵江重庆段干流和城区江段，分别开发了一维和二维水质预测模型，取得了较好的模拟效果。侯国祥建立了一个适合于与自然河流中污染物排放的远区计算模型，并将其应用于长江汉江仙桃段、湘江衡阳段、三峡库区重庆江段及长江堵河段，取得了较好的结果。王惠中、薛鸿超等在Koutitas等建立的准三维数学模型的基础上，考虑垂向涡黏系数沿深度变化，对其计算模式进行修改，针对太湖环境保护问题建立了一个三维水质模型，对太湖水体的主要污染指标进行模拟和分析，并提出了控制太湖水污染的防治政策；郭永彬、王焰新等将OUAL2K模型用于汉江中下游的水质模拟。杨家宽、肖波等将WASP5模型运用于汉江襄樊段的水质模拟，都取得了较为满意的结果。
彭虹等结合了河流一维水质综合模型和GIS建立了汉江武汉段水质预警预报系统，系统考虑了污染物的迁移和生态转化过程，可以实现污染物迁移扩散的常规预报、水华预警预报及突发污染事件的模拟。李志勤通过直接求解三维污染物输移方程来研究水库中溢油等污染物的运动规律，利用研究结果开发了紫坪铺水库三维水质预警系统，并以之提出了该水利枢纽工程应急运行的具体建议。程聪、林卫青等重点研究了突发性溢油污染事故排放的有毒有害污染物在水体中的迁移扩散和转化规律，建立黄浦江溢油漂移和扩散数学模型，使黄浦江发生溢油突发性污染事故后，能迅速预测事故后果，确定最佳的处理方案。窦明等在重金属模型研究成果的基础上建立了一维河流重金属迁移转化模型，并通过2005年广东省北江镉污染事故实测资料进行验证表明该模型能够较准确地反映重金属随水流运动和变化的过程及遭遇不同潮位会引起污染事故影响范围的差异。
张万顺等在突发事故水体污染物数值模型相关研究的基础上，结合GIS工具，建立三峡库区万州段水污染突发事故管理系统，系统可以实时模拟突发水污染事故后的污染范围和污染等级；动态演示污染团的迁移转化过程，并对取水口等重点水域进行突发事故的定点监测，以图表的形式直观地表现出突发事故造成影响。朱齐艳依据三峡库区典型江段（万州段）的河道特征，构建了二维突发性事故应急系统的核心模型，该模型能够描述突发事故污染物所涉及的物理、化学和生物过程，特别针对突发性事故发生地点不确定的特点，模型可对岸边、中心事故排放等不同排放方式进行数值模式概化。王庆改、赵晓宏等应用MIKE 11的降雨径流模块、水动力模块和对流扩散模块，建立了汉江中下游的降雨—径流模型、水动力模型和对流—扩散模型，模拟了汉江中下游2003年水文条件下冬、夏季不同情况时的突发性水污染事故的污染物运移扩散过程，模型可模拟污染物的运移、扩散过程，预报突发水污染事件时汉江不同地点处污染物到达的时间和浓度增加值，辅助领导决策。刘冬华、刘茂等研究河流中污染物的输移扩散及其影响因素，引入死区预警模型及其解析解，模拟污染物在水体中的时空变化，进而预测污染物到达下游特定地点的浓度增加值及相应时间，尤其是对下游断面污染物最大浓度增加值及其出现时间的预测结果较好，能够较准确地模拟河流中污染物的输移扩散规律，为环境风险管理及突发性环境污染应急预案的制定提供科学依据。
鞠美勤在二维水动力、风场模型基础上，结合溢油本身特性变化建立二维溢油污染事故模拟模型。模型采用修正的FAY公式模拟溢油的扩展运动，采用油粒子模型模拟溢油漂移运动，并模拟溢油在扩展漂移过程中蒸发、乳化过程，以及以上风化过程对溢油黏度、密度等性质的影响，讨论了溢油在水体中的迁移转化规律，为河道突发性溢油污染事故预报和应急处理提供技术支持。蒋新新、李鸿等采用溢油扩延计算模式、油膜漂移分析计算方法和可溶性危险化学品一维瞬时扩散模型预测突发性污染事故对水体造成的影响。该预测模型预测水体中污染物的实时浓度，分析污染水团的轨迹变化，有广泛的应用价值。王祥、黄立文等以环境流体动力学模型EFDC为基础建立了三峡库区万州段水动力模型，并进行了典型水文条件下的水动力数值模拟。溢油模型能预测溢油在扩散漂移过程中组分、性质、状态的变化及最终归宿，为应急决策的制定、清除手段的选择及溢油损害评估提供依据。
国外虽然已经有很多成熟的水质模型软件，但现有水质模型和软件用于突发性水污染事故的水质模拟存在模型参数众多、参数率定困难、模型结构复杂、分析工作量大等问题，很难满足应急预警的需要。国内水质预警模型对预警过程中的机理性问题研究不足，基础不够，缺乏完善的有效定量计算方法，影响预警方法的建立。现有预警模型侧重于模拟溢油事故、重金属污染事故等，模拟指标有限，采用的数学模型结构较为单一，模拟所需时间长，未能够及时准确反应突发性污染物的迁移转化过程。
国内外许多学者在河渠水污染事件追踪溯源方面进行积极而努力的探索，并取得了一定的成果。就污染物迁移扩散模型参数识别而言，目前主要有理论公式法、经验公式法和示踪试验法等方法。然而，实际应用过程中无法通过理论公式法和经验公式法获得表征污染物迁移扩散模型参数的统一表达式，只有示踪试验法识别得到的参数值能准确地反映出污染物在水体中迁移转化特性。
纵观国内外有关河渠突发水污染追踪溯源研究，大多是围绕优化思想和不确定分析的思路展开，即分别是从确定性理论方法和不确定性理论方法对河渠突发水污染事件进行追踪溯源研究与讨论。
1.确定性理论方法
确定性理论方法包括传统优化方法和启发式优化方法，它是一种考察和衡量实际观测值与模型计算值之间匹配度的方法，这类方法的特点是在获取最优解的过程中涉及初始值的选取、全局收敛性或局部收敛性、收敛效率等方面。其中，传统优化方法一般采用目标函数的梯度信息来进行确定性搜索；启发式优化方法以仿生优化算法为主，它可以在目标函数不连续或不可微的情况下实现多可行解的并行、随机优化。
基于确定性理论方法的突发水污染追踪溯源研究是指求解过程中通过污染物迁移扩散模型模拟事件中污染物浓度分布，并建立以模拟结果与实测观测结果之间的误差平方和为目标函数的优化模型，之后利用确定性算法对优化模型的目标函数进行求解，通过迭代的方式寻求同实际观测值之间有最佳匹配度的计算结果。目前，在基于优化方法的河渠突发水污染追踪溯源研究中是以匹配度（目标函数）的优化为中心，利用不同优化算法实现对追踪溯源结果更新优化，偏向于不同方法的应用。
传统优化方法，如气—液—固体色谱法GLS （Gas Liquid Solid,Chromato graph）、共轭梯度法CGM （Conjugate Gradient Method）和变分同化方法VDAM（Variational Data Assimilation Method）等，在测量值和污染物迁移转化扩散模型的基础上构建对应的目标函数，之后以目标函数的梯度方向作为待求参数的迭代更新方向。但对于含有多个追踪溯源结果的情形，则难以通过目标函数来获取对应的梯度信息，进而导致上述优化理论方法在突发水污染追踪溯源研究中受到限制。
随着人工智能和计算机技术的飞速发展，产生了启发式方法，且这些方法在环境保护和防治过程中得到了广泛的应用。如王薇等利用SAA估计河流水质模型参数;Chau、刘国东等运用GAs率定了的水质扩散模型参数。
此外，进化策略（Evolutionary Strategy,ES）、ANNs和模糊优化方法等被成功应用于环境污染事件追踪溯源研究中。其中:ES是专门针对连续区间的优化方法，它能较好的用于污染事件追踪溯源研究中污染源项识别问题;ANNs是一种模仿结构及其功能的非线性信息处理系统，它具有强大的记忆、较强的稳健性以及大规模交互计算等能力；模糊优化方法可以很好地处理污染事件中追踪溯源研究被转化为比较模糊的优化情形。
综上所述，优化理论方法适用于数据有限的情形下河渠突发水污染追踪溯源研究，即在有限信息条件下，采用优化理论方法较为快速地率定污染物迁移扩散模型参数（纵向弥散系数、横向扩散系数或降解系数等）和确定污染源特性（污染源的位置、排放强度及排放时间等），从而为应急决策提供依据。包括GAs、BP网络、PSO和DEA等确定性理论方法虽然能在河渠突发水污染追踪溯源研究中得到广泛的应用，但是计算成本较大且存在一定的局限性，主要表现为通过上述方法只能给出追踪溯源的“点估计”，即一组最优解，然而就河渠突发水污染追踪溯源本身而言，“点估计”无法提供更多有关污染事件追踪溯源的信息，从而不能保证预测结果的可靠性与模型应用的精度。另外，为验证突发污染追踪溯源方法的有效性，许多学者通常用污染物迁移扩散模型的模拟值替代监测设备的观测值，而监测设备得到的观测值一般存在由事发现场、监测仪器设备、取样等引起测量误差，所以通过模拟模型得到污染物浓度不能准确地反映实际情况。因而从确定性理论方法着手进行河渠突发水污染事件追踪溯源研究，通常没有充分考虑污染物迁移扩散模型参数和观测数据的不确定性问题。
2.不确定性理论方法
水环境系统是由水体与人工系统组成的一个复杂性系统，影响和制约该系统的因素很多，因而该系统具有很强的不确定性。另外，河渠突发水污染事件中广泛存在随机现象，如事发时间和事发地点的随机性。因此，对河渠突发水污染事件进行追踪溯源研究往往是追寻所有可行解而非“最优解”或“点估计”，此时确定性理论方法就难以胜任。当前，随机方法是处理不确定问题较为普遍的方法之一，它是通过概率分布来描述客观事物的随机性，常用的有统计归纳法、最小相对熵（Minimum Relative Entropy,MRE）和贝叶斯推理（Bayesian Inference）等。
贝叶斯推理是一种以概率论为理论基础的能反映河渠突发水污染事件不确定性的方法，它在充分利用了似然函数和待求参数的先验信息基础上，求解待求参数的后验概率分布，再通过相应的抽样方法得到诸如污染物迁移扩散模型参数或污染源项各参数等待求参数的估计值，即该方法能给出水污染事件追踪溯源结果的分布函数。因此，基于贝叶斯推理的方法主要是对突发水污染事件的发生概率进行估计，它能得到追踪溯源结果的后验概率分布，而非单一解，同时能量化追踪溯源结果的不确定性，可以提供更多的关于突发水污染事件追踪溯源的信息。为有效获取突发水污染追踪溯源结果的估计值，需要贝叶斯推理与相关抽样方法结合，如马尔可夫链蒙特卡罗（Markov Chain Monte Carlo,MCMC）和随机蒙特卡罗（Monte Carlo,MC）等抽样方法。其中,MC方法是一种不管初始值是否远离真实值时均容易收敛到次优解的估计方法，因此该方法得到追踪溯源结果的准确率不高。通过将贝叶斯推理与MC方法或MCMC方法结合方式迭代得到的追踪溯源结果的分布函数，能够弥补MC方法的不足。
MCMC方法是通过随机游动得到的一条足够长的Markov链，这样才能保证抽样结果接近于追踪溯源结果的后验分布，即用Markov链的极限分布来表示追踪溯源结果的后验概率密度函数。因此,MCMC方法推广了贝叶斯推理在环境污染事件追踪溯源研究中的应用。曹小群等利用Bayesian—MCMC方法研究对流—扩散方程的污染源项识别问题，陈海洋等采用了Bayesian—MCMC方法研究二维河流污染源项识别问题，并将识别结果与基于GAs方法进行对比分析。然而,MCMC方法通常是经过几千甚至几万次迭代才能保证抽样结果与追踪溯源结果的后验分布接近，因此无法满足事件的突发水污染事件应急要求。因此，国内外部分学者尝试将MCMC方法和其他的方法进行结合来应对突发水污染事件追踪溯源的需要。如Keats、Yee等结合伴随方程和MCMC方法来确定待求参数的似然函数，数值研究结果表明该方法能显著提高追踪溯源的计算速度。
除了贝叶斯方法外，还有一些新的机遇概率统计理论的方法仍处于研究阶段，包括统计学方法和基于伴随方程的方向位置概率密度函数方法等。此外，一些人工智能算法也被引入到污染物溯源研究中。闽涛等利用遗传算法研究了一维多点源瞬时排放溯源问题；牟行洋采用微分进化方法对单点固定源和多点固定源识别问题进行了研究；袁利国等采用粒子群优化算法将源项识别问题转化为优化问题，对污染源进行了快速求解。
但是，事先设定追踪溯源结果的先验分布是不确定性追踪溯源方法运行的前提条件，并且需要对追踪溯源结果的后验概率分布进行大样本抽样。因此，从不确定性理论研究河渠突发水污染事件追踪溯源的难点是提高其计算效率。
自20世纪60年代以来，许多发达国家环境污染事件处于高发期，关于环境污染事故的防范和应急在国际上开始受到重视。由于突发水污染事件具有不确定性、处理的艰巨性以及应急主体的不明确性等特点，因此主要采用数值模拟和一些水质监测网站结合的方法预测污染物浓度变化情况。随着突发性污染事件控制重要性的增加，应急监测在机构、编制、机制及装备上也有了较大的提高。
在突发水污染事件应急处理技术上，国内外主要都是利用计算机、无线通信等现代化手段，通过计算机编程与GIS界面结合，构建突发性水污染事件的预警系统。其中国外的开发出一个称为“se ans”的软件包，可以为突发性水污染事件提供应急决策，还有一些学者把人工智能和模式识别技术用于溢油事件过程的模拟、应急计划的评估，能够对大型溢油事件应急处理设施的选择和人员的配备进行辅助决策；我国虽然突发性环境污染事件的防范和应急方面起步较慢，但是国内不少学者结合本地区具体情况，对突发性环境污染事件进行研究提出一些应对措施，如在VB集成环境下，用MapBasic语言、SQL语言以及DAO来实现MapInfo电子地图上的空间数据处理技术；综合应用一些高新技术成果，实现指挥中心对污染现场的远程指挥和信息快速传输；通过对系统设计、数据库设计、系统实施、系统功能等方面的介绍，给出了一种突发性环境污染事件预警、应急监测和处理方面软件开发的新方法。而目前的这些技术与方法，主要还是借助于软件建立了一些水质预警系统来识别污染源，追踪污染物的迁移过程，但是这些模型的建立需要大量的基础数据，同时模型运行需要大量的时间，缺乏突发性水污染事件应急调控技术和不能快速有效地做出解决的方案。
阮新建等采用现代控制理论研究了明渠自动控制设计方法，设计了多渠段多级闸门渠道系统最优控制器。丁志良等运用特征线法建立输水渠道一维非恒定流数学模型，模拟了在不同的闸门调节组合及渠道运行方式下，闸门调节速度对渠道水面线变化的影响。方神光等利用南水北调中线电子渠道模型，对比了时序控制和同步控制两种调度方式下干渠水流过渡过程。张成等以南水北调中线工程总干渠典型渠段为例，模拟分析了非正常工况下退水闸的退水作用。聂艳华在一维数学模型基础上建立应急反应模块，分别从事故闸关闭速率、陶岔渠首闸及闸前控制水位等方面对节制闸的运行调度进行模拟。
因此，为高效应对南水北调输水工程中突发水污染事件，突发水污染事件的应急调控技术需具有快速有效的处理，最大限度地减小污染范围和程度的功效，因此对突发水污染应急调控技术的研究是十分必要的。
20世纪70年代，关于环境污染事故的防范和应急在国际上开始受到重视。一些国际组织在环境污染事故应急的总体原则方法、实施机制和组织管理方面开展了专门研究，提出了系统的指导性成果。如：经济合作与发展组织（OECD）对各类环境污染事故情况组织了研究，并专门对化学品之类的环境污染事故的防治、应急处理准备和应急响应总结出版了指导性专著《OECD’s Guiding Principles for Chemical Accident Pre cention,Preparedness,and Response》，联合国环境署（UNEP）开发的指导环境污染事故防患于未然的工具等。
发达国家在环境污染事故防范与应急计划与方法方面已取得了很多发展。美国对各类环境污染事故的应急处理技术做了最为全面、详尽的研究，并针对各种典型情况形成了规范性的综合处理流程和技术文件。美国对其国内化学品类、石油泄漏等较常见的典型污染事故的防范、处理均推荐了专门的技术，并有一系列的相关的法律规范环境污染事故管理和应急响应行动。美国对与邻近国之间的跨国环境污染事故的应急处理也非常重视，与加拿大、墨西哥就污染事故的处理方法、管理方法、协同合作等方面进行了合作研究并达成了共识性的规范文件，如：《美墨关于应对内陆边界地区有害物质泄漏、火灾或爆炸聚合应急计划》。加拿大对环境污染事故的防范和应急技术的研究和应用也非常重视，其国家环境保护局有专门的应急计划，称之为“E2计划”并在各方面与美国合作。
在整个美国突发性重大环境事故应急决策系统框架中，最为重要的环节是对于污染事故危害的合理评估、选取合适的应急措施、措施有效性的评估，以及协调中央和地方政府的应急处理工作。这些工作依赖以下5个决策支持系统来完成：①环境污染事故应急决策系统；②环境污染事故应急数据库；③不同环境下不同污染事故危害传播模型；④地理信息系统；⑤专家系统。
欧盟的研究表明欧盟突发性重大环境污染事故从20世纪80年代呈下降趋势，但是，欧盟突发性重大环境污染事故应急决策系统的建设一直在加强中，其突发性重大环境污染事故应急决策系统（Seveso Plants Information Retrieval System,SPIRS）中最新的欧盟危险事故数据库（MARS4.0）在 2001 年开始使用，它主要包括两大内容：①欧盟危险事故数据库（MARS），包含欧洲主要危险品、危险工业的各个方面的详细信息；②相关的地理信息系统组件，基于GIS技术服务于重大环境污染事故应急决策的辅助系统。
我国的突发性环境污染事故的应急管理起步较晚,1984年4月国家环保局成立了海上污染损害应急措施方案调查组，开始了对海上突发性污染事故的调研工作,1988年，《海上污染损害应急措施方案》诞生，成为我国第一份突发性污染事故应急方案。2002年5月广西壮族自治区南宁市应急联动系统正式运行，成为我国最早的城市应急管理系统。2005年1月，温家宝总理主持召开国务院常务会议，原则通过了《国家突发公共事件总体应急预案》和25件专项预案、80件部门预案。2005年7月22—23日召开全国应急管理工作会议，标志着中国应急管理纳入了经常化、制度化、法制化的工作轨道。2006年国务院发布了《国家突发公共事件总体应急预案》，是国家应急预案体系的总纲，明确了各类突发公共事件分级分类和预案框架体系。但是，环境污染事故的防范与应急是一项长期而艰巨的任务，随着经济的发展以及日趋复杂的环境，也将我国带入了突发环境污染事件的高发期。
2011年10月，国务院发布了《关于加强环境保护重点工作的意见》，对环境应急管理工作提出了新的更高的要求，首次将环境应急管理纳入国家战略层面。当前，环境风险异常突出并且突发环境事件频发，党中央、国务院高度重视环境应急管理工作，《国家环境保护“十二五”规划》将防范环境风险纳入指导思想，并将环境应急能力建设作为重要内容。