污染物在河流中的迁移转化是一种物理的、化学的和生物学的联合过程。这些过程既与污染物本身的特性有关，也与外界的许多条件密切联系。

对于一般的污染物（包括无机的和有机的）的溶解状态或胶体状颗粒来说，它们与河水的混合作用和混合程度是十分重要的过程。因为当废水排入河道后，废水中的污染物在水体中与河水相混的同时，污染物本身得到了分散和稀释，这种过程起着“自净作用”。混合作用主要由河水的推流平移（advection）、湍流扩散或紊流扩散（turbulence diffusion）和弥散或离散（dispersion）所决定的。

河流推流平移运动是指流体的一种时均变化现象。其通量为

式中　Fx、Fy、Fz——x、y、z坐标方向的平流通量，[ML-2T-1]；

、、——河流某点在x、y、z坐标方向上的时均速度分量，[LT-1]；

——河流某点（x、y、z）污染物的时均浓度，[ML-3]。

湍流扩散是湍流流动的重要特征。湍流扩散是指湍流流场中由污染物浓度梯度所引起的污染物在水体中的分散现象。它是任意点污染物在湍流流场中随机脉动的结果。其大小可用湍流扩散系数Dx、Dy、Dz来表征。湍流扩散的通量，可采用类似表达分子扩散通量的费克扩散公式表达：

Ix=-Dx(∂c/∂x)(www.daowen.com)

式中　Ix、Iy、Iz——x、y、z坐标方向的湍流扩散通量，[ML-2T-1]；

Dx、Dy、Dz——x、y、z坐标方向上的湍流扩散系数，[ML-3]。

弥散或离散现象是由于横断面上各点的实际流速不相等而引起的污染物分散现象。流速分布的不均匀则是由于河底和河岸的阻力所引起的，也即形成所谓的剪切流动。由于河流横断面上的竖向和横向分布的不均匀，引起污染物分散输送，加速污染物在纵向上混合，形成纵向弥散。其表达式为

式中　Ex——纵向弥散系数，[L2T-1]，表征纵向弥散作用的大小；

U*、C*——与断面平均值相比的偏差量。

上述三种作用，使污染物排入水体后呈现竖向混合、横向混合、纵向混合三个区域，对于较大规模的河流或河网区域，沿河流流动方向上（x方向），各横断面之间河水断面平均浓度偏差要比横断面上各点的河水浓度偏差大得多，从而只需考虑河流纵向各断面平均浓度的变动就可以了，即可简化为一维水力、水质变量所研究的问题。