近年来,我国城市化进程加快,大量建筑物与不透水面积取代了原先天然透水面积,致使城市环境恶化,水资源短缺,内涝灾害频发。因此,国家正在积极倡导建设海绵城市,利用具有积存、渗透与净化功能的海绵设施去消除内涝隐患、改善生态环境,有效利用雨水资源。而海绵城市建设的起端内容是建筑小区海绵城市建设,如何合理优化设计建筑小区海绵城市对于海绵化建设至关重要。为合理设计建筑小区海绵技术措施,降低年费用,提高径流污染削减率,本文对建筑小区海绵城市优化设计进行研究。针对海绵设施与雨水管渠特点,本文以年费用最小、径流污染削减率最大为目标函数,以外排径流系数、各类海绵设施规模、雨水管渠设计参数和径流污染控制等为约束条件,应用非线性规划建立建筑小区海绵城市双层耦合模型。模型的求解方法采用粒子群优化算法,在求解过程中利用约束法将多目标转化单目标,并利用MATLAB对模型进行编程计算。以合肥市某区域海绵城市建设为例,根据小区汇水面积、水力学公式和推理公式,拟定海绵化建设前排水方案;并根据各类地块面积,结合相关规范和标准,拟定优化前建筑小区海绵城市设计原方案。利用模型对原方案进行单个小区海绵城市优化计算和总体海绵城市优化计算,选出最优海绵化方案,并得到最优方案的年费用、径流污染削减率和外排径流系数。根据实例计算结果可知,建筑小区海绵城市设计能有效减小外排径流系数,增大径流污染削减率;总体海绵城市优化方案优于单个小区海绵城市优化方案,且比原方案相比,年费用降低5.10%,径流污染削减率提高14.13%,综合效益明显提升。通过实例证明建筑小区海绵城市设计在水环境、水安全等方面具有重要价值,且双层耦合优化模型应用于建筑小区海绵城市设计,能有效降低年费用,提高径流污染削减率,使海绵城市设计与建设更加合理。