受全球气候变暖，水循环产生变化，降雨时空分布不均等气候因素和传统城市建筑和硬化、植被覆盖率低或遭到破坏、排水设施规划建设管理落后、城市下垫面条件改变等影响，我国大中型城市的暴雨积涝灾害频发，造成巨大的经济损失和人员伤亡，严重威胁经济、社会的可持续发展。为了改善城市水文状况、调节区域水分循环，减轻城市化进程中的生态环境问题，本文开展海绵城市生态下垫面构建的理论与技术研究，提出了海绵城市生态下垫面的建设思路，构建了人与自然和谐相处的城市生态空间，旨在改善城市建筑屋面、地面、道路、桥梁以及排水等设施的设计思路、施工要求和管理水平。因此，本文研究对于城市生态系统功能的恢复重建、城市水循环利用和城市节水水平的提高等海绵城市建设，具有重要理论意义和应用价值。论文取得的主要研究成果如下：　　（1）针对城市建筑屋面、地面铺设、道路、桥梁以及排水等存在的问题，构建“降雨—下垫面—土壤—排水系统”相互协调的立体水资源涵养模式，提出了海绵城市屋面-硬化地面-机动车道-排水管网-河网水系五位一体控制和利用雨洪、增加入渗涵养水源的技术体系：屋面构建技术、水源涵养的城市硬化透水铺装技术、城市机动车道雨水的处理利用与清洁排放技术、下凹桥区雨水利用技术和城市河湖构建技术。　　（2）提出了适用于北方城市的雨养型绿化屋顶典型模式，建立了绿化屋顶单场次降雨径流机理模型、蒸散发模型、连续水量平衡模型，利用实测结果对模型参数进行了率定。通过不同条件下的模拟计算和分析，揭示了不同雨强、土壤厚度和类型对雨水滞蓄效果的影响规律；建立了绿化屋顶这种特殊下垫面的实际蒸散发量与潜在蒸散发量之间的定量关系，以及水量平衡和分配关系。　　（3）首次从源头→传输途中→末端环节、从单一工程→流域尺度，全方面地探讨了城市排水问题，构建了海绵城市生态排水系统的渗、蓄、用、滞、调、排相结合的海绵城市排水技术体系。　　（4）研究了透水地面铺装效果，给出了铺装层容水量、渗透系数、厚度等关键参数和计算公式，系统地提出了透水铺装设计流程及施工要求。选择了植物的种类、种植方式、滤料种类、粒径、级配和组合等，提高湿地系统的去除效果。　　（5）构建了覆盖城市主要道路形式的雨水利用与清洁排放体系，提出了相应的技术措施，包括在机动车主干路、停车场、广场绿化带上实施道牙开孔及与生物滞留结合的措施，在次干路、支路、小区道路上实施环保型雨水口及透水性硬路肩技术措施。　　（6）在海绵城市排水系统分析中，采用SWMM、GMS和MIKE11模型，模拟了市政雨水管线的雨水降雨产流、地下水位、洪峰流量过程，验证了模型的准确定和可靠性。　　（7）将海绵城市生态下垫面的研究成果，分别成功应用于北京市新近小区-颐北家苑、首都机场高速路滑行东桥区和北京市海淀区北坞村砂石坑地区等示范工程，验证了本文构建的海绵城市生态下垫面的理论与技术的合理性、有效性和可行性。