西湖作为一个城市内陆浅水湖泊，是自然环境中的一部分，它并非一个独立的个体存在，而是与周边环境有着千丝万缕的关系。一方面，它的补充水源受上游土壤环境和人为活动的污染问题，同时，它的泄水又对下游的周边地理产生较大的影响，因此湖泊并不是一个独立存在的自然体。特别到了近现代，各种自然、人文环境已经紧密联系在一起，成为一个错综复杂的环境综合体。因此，对于西湖的治理，也已不再仅仅是对湖底淤泥的清理以及湖泊本身的治理，而应扩大到污水截流、上游清源、引水入湖、环湖绿化等一系列多方面的综合治理。
新中国成立以来，经过几次大规模的疏浚，历史上一直困扰人们的西湖底泥淤积问题已得到了有效的解决。然而，淤积问题解决后，湖水的富营养化现象又成为影响西湖环境最大的问题。西湖位于杭州市区，这是一个千余年来久经高度开放的地区，人口密集，工农业、商业发达，这成为西湖湖水富营养化的一个宏观背景。水质富营养化是一个世界性的治理难题。所谓富营养化，是指大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体的氮、磷等营养物质，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧下降，水色浑浊，水质恶化的现象。它会导致水体的透明度下降，影响水体的生态环境，并最终影响湖泊的继续生存。西湖的地理特征为三面环山一面城，这种相对比较封闭的地理环境，使各种污染容易蓄积起来，不易发散，特别容易发生富营养化现象。因此，西湖的治理，历来是一个需要持续不断进行的工程。
不过在我国古代，长期以来以农耕生产为主，排污不多，相对来说对环境的污染较少，因此即使经常发生湖底淤积、湖水变浅的现象，但水体也能常年保持清澈，湖底水草、游鱼，清晰可见。但是从民国时期开始，随着社会的发展，西湖临近市区的东南部，人烟开始日益稠密，旅馆、饭店、住宅、别墅相继兴建，沿湖所有的生活污水都未加处理，直接排入西湖。湖滨三公园、一公园码头和涌金门沿湖一带，常年作为居民生活的洗涮场所，这一现象一直延续至20世纪50年代初，日久天长，使附近的水质变得混浊灰暗。即使在1931杭州自来水厂建立并开始供水，沿湖的旅馆、饭店、别墅不再饮用西湖水，但环湖众多居民仍以西湖为洗涤用水之主要水源。
与此同时，环湖地带还发展了很多工业企业，同时又在西湖西南部丘陵地带，新建了十多座休养院、疗养院，这些工业企业的工业废水以及疗养机构、环湖宾馆所产生的大量的生活污水直接排入湖内，更是雪上加霜，加剧了西湖水体的污染程度。
由于多年没有对西湖水质问题引起足够的重视，各种保护措施不力，西湖的水质逐年下降，湖中水草丛生，水体自净能力较低，水质极不稳定。根据1955年的调查分析，湖水的透明度一般在0.4米以下，属于透明度非常低的湖泊。1958年5月，由于红藻疯长，导致西湖湖水变红，除岳湖和小南湖外，大部分湖面变色发红，波及面积达五百余亩，占整个湖面的三分之二左右。对这一突然发生的现象，当时的解释是因为西湖第一次大规模疏浚后，湖中原有的水生物、植物被清除，使西湖水体生态系统失去平衡，底泥中的营养物质大量释放，引起藻类恶性繁殖所致。因此当时曾组织投放5.5万公斤螺蛳，几千公斤河蚌，局部湖面还试放明矾和硫酸铜，以抑制藻类繁殖。但由于湖面广、水体大，见效缓慢。后来在洪水季节，采取先排放发红的湖水，再蓄积雨水的方法处理，湖水才逐渐转变呈黄绿色。
根据有关记载，1978年西湖水体透明度为0.36米，其中北里湖一带透明度最低，最低值仅0.17米，水体中含氮、磷元素升高，成为富营养化湖泊。1979年春，由于行驶湖中柴油机船的污染，使湖面出现成片的油膜，又加上沿湖各单位燃烧锅炉飘落的炉灶烟尘，使沿湖滨一带水面，形成一条宽二十多米，长约二公里的黑带。当时采取了逐步用电瓶游船替代柴油机游船，加强管理沿湖锅炉，消烟除尘等措施，黑带现象遂逐渐消失。
1981年3月，由于水花束丝藻的泛滥，西湖水体局部由绿色变成棕红色，然后又变为褐色，出现西湖历史上从未有过的“黑水”，并由局部逐渐扩展至整个外湖湖面。同时小南湖的西南岸、苏堤南端东侧一带湖面，漂浮起大片白色泡沫，堆聚不散，并发出藻类腥气。后来经杭州市政府和有关专家论证后，采取措施，利用赤山埠自来水厂取水设备，引进钱塘江水注入西湖，才使水体逐渐好转，由褐色变成暗黄绿色。然而，到了第二年的4月，湖中水花束丝藻又达到繁殖高峰，水体再次呈棕黑色，又扩大至整个西湖。自来水厂再次从钱塘江引水入湖，使湖水又恢复到黄绿色。
1982、1983年，西湖又数度出现“赤潮”、“黑潮”现象，淤积严重，平均水深降至0.55米，蓄水量降至307万立方米，透明度小于0.25米，水体发腥发臭，呈现非常明显的富营养化特征，使西湖的景观受到极大破坏。
造成西湖水质出现富营养化现象的原因是多方面的，总结起来，大概可分成两大类：一是湖体内部自身的污染，主要是湖底淤泥自身释放出来的一些有机物质的污染。二是来自于外部的污染，譬如化肥使用的残留和人类生产生活的污水污染了上游溪涧；环湖工业、生活、园林污水的排放入湖；落叶、降尘、游客游玩时产生的垃圾等湖面污染。因此对西湖的综合治理，包括对外部污染源的治理和内部污染的治理两个方面。对外部污染的治理，主要包括环湖截污，防止工业、生活、农田、园林污水径流入湖，引水入湖，打捞湖面垃圾，改用直流电机游船以防止船油污染等方面。对内部污染源的治理，则主要包括底泥疏浚、湖中植物、藻类等的调整、鱼类的养殖等方面。
针对西湖水域屡屡遭到污染危害的严峻局面，单纯的湖泥疏浚，已不能从根本上解决问题，必须进行全方位的综合性的治理，从源头、周边环境、引水、泄水、绿化等各个环节进行全面的整治，才能使西湖的环境和水质有较大的起色。从1981年成立杭州市西湖水域管理处后，西湖水域的综合保护和整治，全面进入了现代化、系统化、科学化的依法行政的新阶段。事实上，在第二次大规模疏浚以后，西湖的治理就已不单局限于对湖底淤泥的清理，而转变为底泥疏浚、上流清源、污水截流、引水入湖、环湖绿化、湖岸护墈等多方面综合性的治理。西湖的治理，已经演化为一个全方面进行的综合整治过程。
一、环湖截污
千百年来，西湖是杭州城乡人民饮用与农田灌溉的主要水源，同时也是一个著名的风景旅游湖泊，因此历朝历代以来，在疏浚西湖的同时，人们都非常重视西湖的污染防治。在古时候，人们已经意识到，保护西湖水质，必须截遏污染源对湖水的侵害，为此采取了不少的措施。如历代官方颁布的禁止“秽污湖水”的公告就常常见诸史籍记载。
南宋乾道五年（1169），临安知府周淙在整治西湖时，就下令禁止向西湖和城内河道抛弃粪土、垃圾，禁止在西湖中浣衣洗马，以免秽污湖水，违者严惩。一百年后的咸淳年间（1265—1274），内臣陈敏贤、刘公正占据湖边的水池，濯秽洗马，盖造屋宇，无所不施，经御史鲍度弹劾，也终于将其罢黜官职。而咸淳六年（1270）临安知府潜说友令人设置的澄水闸，就发挥着逢暴雨时阻截山水“泥滓侵浊西湖”的功能。
到了当代，对于湖水污染的防治，当然是更为急迫的问题。早在1979年，杭州市园林管理局就与杭州市革命委员会环境保护办公室一起，对西湖流域27平方公里范围进行了调查，查出西湖流域范围内共有休养所、疗养院、旅馆、招待所、菜馆、机关、学校、医院、工厂、商店等126个单位，常住人口三万多人，每天排放污水近万吨，其中四千多吨直接排入西湖。此外，又有农田施放的有机磷农药和氮肥等，除植物吸收和自然降解外，也随雨水流入西湖。这些生活、工业污水及农药化肥，影响西湖水质，成为西湖主要污染源。
从1975年开始，杭州市园林文物管理局与杭州市环保、城建部门就采取了一系列措施，以杜绝对湖水的进一步污染，试图改善西湖的水质。
首先是加强对污染源的管理，限期搬迁对西湖产生较严重污染的工厂单位与沿湖住宅，同时检查、督促沿湖单位把污水纳入环湖埋设之污水截流管道。从1980年至1985年，从西湖风景名胜区中共迁出或停产工业企业29家，基本消除了西湖周边的工业废水污染。同时全面整修湖墈，取消了部分埠头，禁止沿湖居民在西湖洗衣、淘米、游泳、倾倒垃圾。
其次是建设环湖截污管道。西湖环湖污水截流工程于1978年开始筹建，1981年建成并发挥效益，总投资人民币一百五十余万元，由国家列入环境保护建设计划拨款兴建。到1992年，在环湖地带的地下埋设截断污水管道，分南、西、北三线，总长度达17公里，同时配套建设污水泵站十余座。南线自净慈寺前的万工池北开始，经长桥、清波门、涌金门，接入浣纱河下水道，全长3295米，沿线设净慈寺、长桥、清波3座污水泵站。西线自花港观鱼开始，经丁家山、卧龙桥，接入曙光路污水泵站，全长3225米，沿线设花港观鱼、丁家山、卧龙桥3座污水泵站。北线分为3条：一条从石莲亭117医院开始，经洪春桥接入曙光路水泵站；一条从北山路新新饭站开始，有葛岭污水泵站；一条自孤山平湖秋月开始，有楼外楼菜馆污水泵站。后两条污水管道都在西泠桥北面汇合，后经杭州香格里拉饭店、岳庙，接入曙光路污水泵站。三条污水管道的污水，最终全在曙光路污水泵站汇合，导入当时的杭州大学（今浙大西溪校区）污水总管泵站，合计总长度为7100米。湖滨路一带污水，分别排入浣纱河下水道。
此外，与环湖污水截流配套者，先后有玉皇山麓海军疗养院、中国丝绸博物馆至长桥污水泵站支线；花家山宾馆至花港污水泵站支线；三台山工人疗养院至卧龙桥污水管道支线；里东山弄住宅区至曙光路污水管道支线；栖霞岭住宅区岳坟污水管道支线；汪庄污水泵站至净慈寺泵站支线；刘庄污水泵站至丁家山泵站支线。8条污水支线构成西湖流域至下水道系统，扩大西湖污水截流范围。
在布设截污管道的同时，规定凡产生污水的任何单位，都必须将污水直接排入截污管道排放，不得排入西湖中。如此，沿湖各单位排出的废水都纳入总排污管道，不再流入西湖。通过以上措施，湖水的透明度有了一定的提高，藻类数量也有所减少，西湖水质得到了一定的改善。
1994年8月，杭州市规划局和市规划设计院会同市环保局、市园文局、市政设施管理处联合编制完成了《西湖流域范围截污工程规划》，再次对西湖流域截污范围10.78平方公里内的污染源和排污量进行了全面调查和预测，提出了西湖流域截污工程规划方案和措施，对改善西湖水质与风景区环境起到了重要作用。与此同时，西湖水质综合保护与治理的多项科研和交流也有条不紊地扎实展开，并不断取得成果。
二、上游清源
结合环湖截污工程，相关部门同时又进行了对湖水上游溪涧的清源工作。湖水的补给水源，是直接影响湖水质量的重要因素，因此在治理湖体污染的同时，有必要对上游溪涧进行清源工作，即对流入西湖的几条天然溪流进行疏通和清理，改善沿溪的生态环境，确保湖水源头的溪流水质。
西湖水域的天然水源除常年降水外，主要的补充水源是上游的四条溪流，包括长桥溪、赤山涧、龙泓涧和金沙涧。1950年后，西湖山区大面积封山，植树造林，使水土流失现象得到改善，有利于西湖水源的净化。但是由于历史的原因，上游的几条溪流，尤其是长桥溪，是入湖污染最严重的溪流，它的上游分两支，分别流经玉皇山和阔石板农居点，流域内居民区和林田地混杂，周围环境复杂，居民较多。玉皇山路旁的十多家餐饮店任由油污、泔水渗流到溪流里，导致溪水因生活污水等的排放而长期受到污染，其流入西湖的水常年为地表水劣Ⅴ类水质，对西湖水质的影响很大。另外，四条入湖溪流的上游均有多个厕所、粪缸、垃圾箱、畜牧点、钓鱼塘等，每逢雨季，大量营养物质随雨水流入西湖，造成水质严重富营养化。
多年来，西湖上游地带景点、居住点混杂在一起，既有自然村落，又有部队和其他企事业单位，管理关系混乱，综合整治规划滞后，基础设施不到位、不配套，加以近年来外来人口一直有增无减，造成了溪流两岸10米距离内污染源点多、面广、量大的严峻局面。