针对城市内涝灾害防治、雨水径流污染控制、污水资源化及能源回收、水资源高效利用等突出城市水环境问题，开展（1）城市雨水综合控制利用与污染控制方法、理论与关键技术。具体包括场地源头雨水控制利用设施的综合水文效应调控机理、源头减排-排水管渠-排涝除险系统空间耦合作用下洪涝调控机理，源头-管网/调蓄池-污水处理厂/站-河道多层级雨水径流污染削减调控成套化技术与装备。（2）城市污水深度处理及资源能源回收关键技术。具体包括：研发城市污水高效脱氮及其形态定向转化关键控制技术，研发城市污水碳源高效利用及减排关键技术，开发剩余污泥减量及能源回收关键技术。（3）城市高效节水理论及评价体系构建。针对全国不同地区用水习惯和不能类型建筑用水特点，开展基于用户感知反馈调节的多元节水理论与技术研究，涵盖从源头到龙头的全流程节水器具及高安全输送设备研发。