Sông Nhuệ - Đáy là thủy vực duy nhất tiếp nhận toàn bộ lượng nước thải từ các khu vực nội và ngoại thành của thành phố Hà Nội. Phần lớn lượng nước thải chưa được xử lý, đã và đang gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước lưu vực sông. Bài báo này tập trung vào việc nghiên cứu ứng dụng các mô hình toán (MIKE NAM, MIKE 11 HD và MIKE 11 Ecolab) nhằm mô phỏng và đánh giá diễn biến chất lượng nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Kết quả nghiên cứu cho thấy các mô hình toán được thiết lập có độ tin cậy cao và phù hợp cho lưu vực nghiên cứu. Kết quả đánh giá biến động dòng chảy theo kịch bản RCP 4.5 giai đoạn đầu thế kỷ cho thấy trong thời kỳ mùa kiệt trên lưu vực có lượng dòng chảy trung bình lớn hơn so với thời kỳ cơ sở khoảng 5,3%. Trong thời kỳ mùa lũ lượng dòng chảy là nhỏ hơn so với thời kì cơ sở và có khả năng giảm khoảng 8,5%. Tính trung bình cả năm cho khu vực này thì lượng dòng chảy năm được dự báo là sẽ có xu hướng giảm dần. Bên cạnh đó, chất lượng nước được dự báo sẽ cải thiện rõ rệt. Tuy nhiên tại một số vị trí trên sông Nhuệ thì nồng độ ô nhiễm vẫn sẽ duy trì ở mức cao.