根据水流情况、边界条件和污染物质的不同，常采用分析计算、室内实验和现场观测等方法。分析计算，水流中物质浓度时空分布的分析计算常依据污染扩散、紊流扩散方程，该式是一个二阶偏微分，当水流及边界条件比较简单时，可求其解析解，实际问题中这种情况比较少。水环境中流动情况和边界条件经常是很复杂的，多数情况必须釆用数值计算求解。数值计算中有有限差分法、有限单元法和有限体积法，并已较普遍应用。对宽度和深度都比较小的河渠，一般采用一维水流一水质模型计算断面平均的水流情况和浓度沿纵向的变化。对大江大河及水深较浅的湖泊、水库及河口海湾，一般采用二维模型、计算垂向平均的水流情况及浓度在水平上的分布。对深水域中的排放近区，一般需采用三维模型计算空间各点的水流情况和浓度分布。由对深水域中的排放近区，一般需采用三维模型计算空间各点的水流情况和浓度分布。由于三维计算要求的初始及边界条件比较高，且计算工作量较大，应用还比较少。对恒定流动中的稳定排放，一般釆用稳态模型。对非恒定流动（如感潮河段）中的排放和恒定流动中的不稳定排放（如发生污染事故），需采用动态模型计算污染物浓度随时间的变化。