传统沥青和水泥路面几乎不透水，雨水只能沿地表流走。透水铺装则采用多孔结构，如透水混凝土、透水砖、碎石网格等，使雨水直接渗入地下。其核心原理是依靠材料内部的连通孔隙形成渗水通道，同时表层过滤掉较大颗粒物。以透水混凝土为例，它由粗骨料、水泥和少量细骨料拌合而成，孔隙率可达15%至25%，透水系数通常在1×10⁻²厘米/秒以上。这样不仅补充地下水，还能降低地表温度，减轻热岛效应。不过，透水铺装需定期清扫，防止孔隙被泥沙堵塞，否则会逐渐失效。
雨水花园是浅凹式绿地，种植耐湿耐旱的植物，专门接收屋顶或路面径流。当雨水流入，土壤和植物根系共同作用：物理过滤截留悬浮物，植物吸收氮磷等营养盐，微生物降解有机污染物。研究显示，设计良好的雨水花园可去除径流中60%以上的总悬浮物和40%以上的总氮。它还能延缓洪峰，因为下凹结构暂时蓄水，再缓慢下渗或蒸发。常见植物包括鸢尾、狼尾草、千屈菜等，既美观又耐涝。在住宅小区或停车场周边设置雨水花园，成本远低于扩建管网。
径流控制是海绵城市的核心目标。传统模式追求雨水尽快排出，导致下游洪峰叠加；海绵城市则通过“渗、滞、蓄、净、用、排”组合措施，把径流总量和峰值削减下来。例如，绿色屋顶可截留30%至50%的降雨，透水铺装和雨水花园进一步下渗和蓄存。剩余雨水进入调蓄池或人工湿地，再缓慢排入河道。美国波特兰、德国弗莱堡等城市已有成熟实践，国内深圳、武汉等地的海绵试点也表明，改造后内涝点显著减少。科学原理在于延长汇流时间、增加下垫面入渗能力，从而让水文循环更接近自然状态。
海绵城市不是单一技术，而是一套尊重自然、模拟自然的水循环管理系统。透水铺装、雨水花园与径流控制相互配合，既缓解内涝，又补充地下水、净化水质。市政建设引入这一理念，意味着从对抗雨水转向与雨水共生，让城市在气候变化面前更具韧性。
