城市化是我国经济社会发展的引擎,但在快速城市化过程中,城市管理滞后带来水资源短缺、城市内涝以及水污染等诸多城市水问题,成为制约经济社会高质量发展的瓶颈之一。城市水问题的成因复杂,其中水污染问题涉及城市下垫面、经济社会活动、排水系统结构、污染物特征和河湖水系结构等诸多因素,是城市水问题研究的重点和难点。在当前城市日益严峻的水污染形势下,水环境的综合治理是保障经济社会发展、重建生态文明的必要举措,治理措施的制定必须基于水污染成因的详细分析以及对污染来源及传播过程的深入了解。武汉市东沙水系是典型的复杂城市水网,其水系结构和水文连通状态受到自然因素和人为调控的双重影响,水污染的产生和运移规律较为复杂。本研究对东沙水系的主要湖泊和河流进行水质监测,分析其水质指标时空分布规律和水污染状况,采用水化学和稳定同位素耦合分析方法从水文连通的角度揭示水污染产生和运移规律,并使用多元统计方法探究水环境的关键影响因素。此外,针对污染严重的典型河渠罗家港进行SWMM水文水质模拟,探究不同治理情景下的水环境演变趋势。本文旨在探明东沙水系的污染特征及污染物的产生和运移规律,识别水污染成因及关键影响因素,探究东沙水系罗家港的水环境治理措施的效果,为水污染控制提供科学指导,从而为城市复杂水网的水环境分析与治理提供参考。本文的主要研究成果如下:（1）2019年4月至2020年1月的水质监测表明,东沙水系的水污染严重,主要超标的指标有TN、NH3-N、TP和DO,其劣V类水样占比分别为82.3%、24.4%、17.3%和10.5%。采样期间水污染程度逐渐加重,春季、夏季、秋季和冬季的劣V类水样占比分别为20.6%,32.4%,35.3%和41.2%。长江和青山港的水质较好,其它河湖均存在一定程度的污染,其中,罗家港、楚河、沙湖和东湖港的污染状况尤为严重。（2）氢氧稳定同位素的监测结果将东沙水系的同位素分为两类:第一类为长江、青山港、东湖港和罗家港,其氢氧稳定同位素更为贫化,是以降水水源为主的河相;第二类为楚河、沙湖和东湖,其氢氧稳定同位素更为富集,呈受蒸发影响较大的湖相。氢氧稳定同位素与水化学的耦合分析基于水文连通性的角度阐述了东沙水系的污染来源及传播过程:青山港因从长江引水获得了较好的水质;东湖港的水质季节差异来自于闸门开闭带来的水源变化,其水源在夏季由水质较好的青山港主导,在冬季主要由水质较差的东杨港主导;罗家港的严重污染情况受到了沙湖港入流的影响,且二者的水污染可能源自周边城区的污水排放及面源污染;东湖、楚河和沙湖的夏季污染可能是受到面源污染的影响;楚河秋冬季节的污染可能源自局部排放的生活污水;沙湖的污染可能源自生活污水排放以及内源污染。（3）主成分分析结果表明,长江、青山港、东湖港和罗家港的水质数据有三个主成分,按贡献率大小依次是生活污水排放因子、面源污染因子和工业污染因子;楚河、沙湖和东湖的水质数据有三个主成分,按贡献率大小依次是面源污染因子、生活污水排放因子和气象因子。采用冗余分析识别土地利用类型对水质的影响,结果表明7种土地利用类型中硬质铺装对水质的影响最大,在夏季和冬季的贡献率超过60%,说明硬质铺装的面源污染是东沙水系水污染的重要来源。（4）建立罗家港汇水区的SWMM水文水质模型,选择重现期为0.25年、1年和5年的降雨条件,设置东湖引水、污水处理、底泥疏浚和LID控制4个措施以及组合措施,模拟罗家港水质的响应过程。结果表明罗家港出口节点处的污染物峰值浓度削减效果为:组合工况＞LID控制＞东湖引水＞污水处理＞底泥疏浚,污染物总量削减效果为:LID控制＞组合工况＞污水处理＞底泥疏浚＞东湖引水。LID措施对于径流量和污染均有较强的削减作用,且减污作用随着雨强的增大而增加。模拟结果说明面源污染是罗家港污染的主要原因,应注重面源污染的控制,大力推广LID设施建设。