为了响应生态文明建设,贯彻人与自然和谐共生的基本方略,我国生活污水处理厂的出水水质标准日益严格,水厂的出水水质要求从一级B提升至一级A,甚至部分地区提出出水水质要达到地表III类水。这样严格的要求,虽然充分体现尊重、保护自然的理念,却忽视了自然生态系统的服务功能和高标准下的产生的经济问题。近年来城市内涝频发,全国海绵城市建设如火如荼,然而当前却缺少同时考虑这两种问题的研究。本研究提出充分利用生态系统,以灰绿结合为手段,改变对灰色系统的过度依赖,将水环境污染问题与雨洪管理问题统筹考虑,以山地城市湖北省十堰市为研究平台,进行灰绿协同措施应对暴雨和水质的效果研究,并从经济的角度论证灰绿协同方案的可行性。以暴雨洪水管理模型（storm water management model,SWMM）为主,以地理信息系统（Geographic Information System,GIS）为辅,构建了十堰市的现状SWMM模型,并解析了山地城市径流规律:山地的河道两岸通常是地势相对平缓地区,建筑密集,地表不透水性高,且地势低,容易形成径流。管道溢流情况:山地的坡度大,管道的设计坡度大,流速快,相对平原地区,不易发生溢流。水质变化规律:季风性气候使雨水分配不均,且山地蓄水难,水质随季节性波动大,雨季水质较好,旱季时污水占河水比例高,水质受排污标准的影响较大。为了将灰绿协同措施融入现有的SWMM模型,选取了四种常见的措施（生态河、污水回用、低影响开发设施和污水处理厂排放标准）展开研究。模拟了四种措施在晴天和降雨条件下,对监测断面水质的影响和对地表径流、河水洪峰、污染物峰值的影响。结果表明四种措施发挥作用的途径不同,效果与流域相关。最后为了证实灰绿协同方案的经济优越性,利用十堰市的建设资料,统计归纳四种灰绿协同措施的建设和运行成本,以监测断面水质为约束,比较不同建设方案的成本。结果表明,以流域为划分依据,运用灰绿协同的方案,与现状相比,在二十年的运行时间内,可以节约17亿资金,并足以用于建设低影响开发设施控制雨水径流。本研究采用的灰绿协同方案建设城市水循环系统,可以推广到海绵城市的建设评估系统,也可以为从业人员在建模初期提供方法指引,研究结果可以为灰绿协同建设海绵城市可行性提供理论依据和模型支持。