综合水质模型是随着人们对水污染的认识不断提高和大容量计算机的出现而发展起来的。1925年美国学者H，W．斯特里特和E．B．费尔普斯建立的生化需氧量（BOD）和溶解氧（DO）的耦合方程式，其源与汇项只考虑了大气与水中的氧交换项和BOD总的耗氧，未区分出碳化阶段生化需氧量（CBOD）和硝化阶段生化需氧量（NBOD）。此后，发现BOD应分为CBOD和NBOD，水质方程组的个数就由2个增至3个，在源与汇项中分别考虑CBOD与NBOD的耗氧。随着认识的深入，又发现NBOD应分为氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮等3项，水质方程组个数便增至5个。20世纪60年代末又发现，水质模型计算的结果与实测值仍有较大误差。究其原因，是未考虑植物对营养物质的吸收和太阳照射下的藻类光合作用产氧。于是，又计入了浮游植物和浮游动物的氧平衡，水质方程组个数也由5个增至7个，源与汇项中增加了藻类光合作用产氧率和呼吸耗氧率。随后发现浮游植物的生长，不仅与3种含氮物质有关，而且与磷的含量有很大关系。因此，又计入有机磷和磷酸盐这两种物质，水质方程组个数增至9个 。
