近年来,城市水安全与水环境问题已经成为制约我国经济可持续发展的重要因素。为了缓解上述问题带来的影响,一种基于低影响开发技术的新型雨洪管理概念——“海绵城市”,开始在中国应运而生。在决策阶段,低影响开发(Low Impact Development,LID)设施及其组合系统的选用与科学布局是建设海绵城市的关键。然而,我国幅员辽阔,不同地区的经济社会发展、水文地质条件和自然地理环境千差万别。因此,如何因地制宜、科学合理地对研究区域进行海绵城市改造,是生态城市建设的重要议题。本研究首先通过实地调研与相关政策法规的整理,构建了以成本效益、内涝防治和污染削减为优化目标,调蓄容积和设施规模为约束条件的雨水调控多目标优化模型,从而为建筑小区内LID设施的规模优化与合理布局提供理论依据。其次,介绍了多目标优化问题的基本理论与求解方法,并在异同比较和优劣势分析的基础上,尝试选用复合加权的多目标粒子群算法对优化模型进行求解,实现了算法寻优与水力模拟的同步运行,确保设计方案的经济性、安全性和可靠性。最后,将研究成果应用到嘉兴市新城区某已开发建设的海绵设施改造示范小区中,同时根据不同项目的改造需求,合理分配各目标函数的权重大小,为决策者提供了三种偏好的优化改造方案(成本导向、水量导向和水质导向),并与传统手段的规划方案进行比较,发现优化模型在规划效率、经济性、水质水量削减率和LID设施布局优化等方面都具有显著优势,可为今后建筑小区海绵城市方案设计提供技术支持。