河流污染是一个全国性问题，对水体进行科学的预测、评价及分析，进而进行有效的控制和管理，对保证社会与自然的和谐、人类的可持续发展具有重要的意义。海河是贯穿天津市区的一条重要的河流，它的环境和水质问题不仅直接影响到天津人民的生活，而且还对天津的长远的发展有着不可忽视的作用。近几年，由于污染加剧及水量逐年减少，海河水体污染严重，水质恶化，对天津市的可持续发展战略带来了严重的负面影响。本文以天津市区三岔口到二道闸段海河干流为研究对象，综合运用多学科理论和方法，成功实现了海河水环境质量的预测、模拟和评价，并在此基础上讨论了海河水环境容量的特点。 本文运用完全混合式模型模拟受闸门控制下海河天津市区段水质。在汛期模拟中，为提高模型精度，反映沿程的水质变化，本文将海河分为三个区段分别考虑，并且根据海河河流线性流动的假设确定区段的段间流量，最终在MATLAB中编写程序求出水质变化系数，确定了水质模型。同时，本文运用模糊综合评价法和自组织数据地图(Self-Organizing Maps，SOM)法对海河水环境进行评价。本文合理地运用自组织数据地图技术强大的可视化功能将海河水质的数据分析、数据归类和评价结果直观地显示出来，并且在对以往数据评价的基础上对新的数据进行了归类和评价。最后，本文在分析了海河水环境容量现状的基础上以引滦河水为例说明了引水改善海河水环境容量的计算方法，分别计算出汛期前引水量与到达汛期时海河获得的水环境容量的关系，以及汛期后引水时的最经济引水量。基于此，本文根据不同的情况提出了增大海河水环境容量利用效率和改善海河整体水环境质量的一些建议。