北京在元代時城內已設有排水系統，明代以降街道溝渠分布全城。但到1949年，北京市排水管道（溝渠）雖然長221公里，但只有22公里通暢。下圖為北平市內外城污水溝渠初期建設系統圖和1912年朝陽門內大街路旁的排水溝。
（北平市內外城污水溝渠初期建設系統圖）
（1912年朝陽門內大街路旁的排水溝）
故宮排水系統的設計者，大多數人公認的是蒯（kuǎi）祥。
他是中國明代建筑匠師。生于明惠宗朱允炆建文元年，卒于明憲宗朱見深成化十二年。今江蘇吳縣人 。蒯祥的父親蒯富，有高超的技藝，被明王朝選入京師，當了總管建筑皇宮的“木工首”。蒯祥自幼隨父學藝，蒯富告老還鄉后，兒子已在木工技藝和營造設計上成名，并繼承父業，出任“木工首”，后任工部侍郎。曾參加或主持多項重大的皇室工程，景泰七年(1456）任工部左侍郎。負責建造 的主要工程有北京皇宮（1417）、皇宮前三殿。
紫禁城的“總設計師”是明初著名匠師蒯祥。蒯祥是蘇州香山漁帆村人，生于1398年，卒于1481年。北京紫禁城是蒯祥帶領他的團隊“香山幫匠人”以及全國各地能工巧匠們集體營造的。蒯祥充當了“魯班”的角色，是總設計師。
對于蒯祥的建筑造詣，當時就有極高評價，同行嘆其技藝如鬼斧神工，而在京城“違其教者，輒不稱旨”，皇帝也“每每以蒯魯班稱之”。 明史及有關建筑專著評介，認為蒯祥在建筑學上的創造達到爐火純青的程度。他精通尺度計算，每項工程施工前都作了精確的計算，竣工之后，位置、距離、大小尺寸、與設計圖分毫不差，其幾何原理掌握得相當好，榫鉚技巧在建筑藝術上有獨到之處。
營建北京宮殿是一個浩大的工程，而且是在全國征召能工巧匠，技藝高超者不獨蒯祥一人，在營建的過程中曾先后涌現出許多的著名工匠。例如工于設計的蔡信，瓦工出身的楊青（官至工部侍郎），還有與蒯祥同時代的著名雕刻石匠陸祥等很多人。
故宮建成至今已近600年，在這近600年的時間中，有過千余次特大暴雨，卻見不到有過因積水而栓塞的記載，這估計能讓現代中國的城市建筑設計師無地自容。北京城北高南低，故宮的設計暗合了這個特點，故宮的北門神武門地平標高46.05 米，南門午門地平標高44.28 米，差約2米。這約2米的高度使得故宮的積水由北向南流。其主要建筑前三殿、后三宮，東西六宮等等院落都有南北向的雨道，順其地勢，雨水能夠直接從中間向兩邊排水。
故宮的房屋以及水井臺都建在高出的臺基上，臺基不僅使得宮殿更為雄偉，也使得地面的水沒有進入房屋和污染飲用水的可能性。特別是三大殿的臺基，足足有8米多高！面積超過2萬平米的臺基也會積蓄大量的雨水，設計師便把臺基設計成中間高，四周低的樣子，臺基的水自然也能快速排出。臺基四 周欄桿的底部，都還設有用來排水的洞，每根望柱下還有一個精雕細琢的“螭首”，也是用來輔助雨天排 水的孔道。每逢雨天，雨水從 1142個排水孔噴出，呈現“千龍噴水”景觀，逐層下落，流到院內。
故宮的設計師在城內設計并挖掘了一條內金水河，故宮西北角樓偏東的南河幫上，有一石砌券洞，這便是內金水河流入宮內的進水口，進水口設有控水閘，可以控制水位高低，遇汛則可以關閉。故宮的地上地下都布滿了或明或暗、縱橫交織的排水系統，使得這擁有數以百計的院落在雨季時雨水能夠通暢排出。
故宮各個庭院內的明溝和暗溝的水， 縱橫交錯的溝道的支線和干線通過北高南低的地勢瀉入內金水河流出。故宮城墻外環繞著一條護城河，河水與故宮里的金水河相通。金水河的水，借故宮的地勢流入護城河。
大面積鋪設透水地面是如今世界上大多數發達國家的城市采用的防洪措施，中國的工匠在600年前就將這一措施用在了故宮的設計上。故宮的室外場地多用與土壤相通的磚石鋪設而成，這些磚石之間的縫隙大。一旦下雨，磚石之間的隙縫便可將雨水直接吸收入地。
明、清兩朝還規定，每縫春季，都得有專人對宮內的溝渠進行疏通。 如乾隆六十年（1795年）掏修溝渠用“舊樣磚二百三十五個，清白灰四千五百六十斤，石匠二百三十工半，瓦匠七十一工拆夫八名，清理夫四名，刨夫五百七十九名半，平墊夫四十七名，運夫一千七百五十六名，總共夫二千伍佰二十六名半”
由于朝廷重視，維護及時，因此溝渠始終保持暢通。到了光緒年間，紫禁城的許多溝渠坍塌淤塞，清政府不得不動用大量人力財力進行疏通。清代紫禁城的最后一次維修溝渠便是這一次，這場維修攻城進行了3年，于光緒十一年（1885 年）四月，直到光緒十三年七月才完成。據記載，這次的維修工程耗費白銀超過 22 萬兩。這次的維修不僅掏挖了金水河 2100 米長的河道的淤泥，還將紫禁城內總長度約
8000米的所有大小溝渠全部挑挖了一遍。
正是這完善的排水系統和完善的后續維護 , 才使得這擁有 90 多個院落、共計 72 萬平方米面積的紫禁城600年從未發生過“雨患” 。
古代排水管道和今天的在形制上基本沒有區別，都是圓柱形的管道。區別在于古代的排水系統并不以陶制的圓柱形排水管為主，而是磚石砌成的巨型排水涵洞為主。
古代的大城市當中，排水也是一個重要的問題。早早就被城市和國家的建設者所重視。所以很多城市建設依山傍水不只是為了尋求環境的優美，更是為了取水和排水方面的便利。戰國時人在《管子》書中就曾經提及：“凡立國都，非于大山之下，必于廣川之上；高毋近旱，而水用足；下毋近水，而溝防省。”
而彼時的城市排水主要有明渠暗溝兩個方面，明渠指的就是地上的溝渠，主要以護城河為主，還包括眾多貫穿于城市中的網狀的人工渠道，比如長安城內的龍首渠等。暗溝就是埋藏在地下的排水管道。
漢代的長安城遺址中已經可以發現中國人早期修筑的城市排水系統，其特點是主要利用已有的地理形勢，對雨水進行疏導。并且將明渠和人工開鑿的暗溝聯系起來組成一個有機整體。而人工開鑿的暗溝就是我們今天的地下排水系統。落在大街上的雨水由道路流向明渠，不進入地下排水系統。明渠排水系統在漢唐時代就以及趨于完善。而當雨量過大明渠排水不暢時，就要通過暗溝來分散明渠的排水壓力。暗溝這一系統到宋代時候開始完善，明清時期的北京城地下排水系統已經達到完善。
雖然古代已有完備的排水系統，但是比起今天的現代化的排水系統還是由很多不足之處。史書上對古代都城往往有被大雨淹沒的記載。
擁有六百年歷史的故宮，始終保持著一個記錄，就是一次也沒有被大雨淹過。而故宮之所以能做到這一點，主要與它強大的排水系統有關，具體分析如下：
一.故宮的特殊地勢，是其排水系統的重要基礎。故宮于明永樂十八年建成，占地面積達72萬平方米，如此龐大的建筑規模令人嘆為觀止。而正是因為過于宏偉，在建造之初，關于故宮各方面的安全防護，都要被提前考慮在內，包括水災火災的預防。
首先是故宮的選址和地勢比較有講究，建筑故宮的工匠們，利用北京城西北高東南低的特點，巧妙的將故宮整體南北水平面的高度，相差了兩米之多。并且故宮的建筑物通常都是中間高四周低，底部具有高達八米的三層臺基。這樣做的好處就是，下雨時水就會往低處流走，流向紫禁城的護城河內，不會造成大面積的積水。
此外，據說在打造故宮地基時，工匠們就將基土牢牢夯實，為的就是能夠較大程度的吸收由地面滲透下來的雨水。能在建造的時候，就提前想到后期可能發生的安全隱患，并采取相應的解決方法，由此可見古代工匠們的用心良苦和偉大智慧。
二.金水河、地磚和龍吐水等設計，共同構成了故宮強大的排水系統。除了地勢排水外，故宮的其它多處建筑和細節設計，都體現了故宮排水系統的玄妙和強大。其一是排水主力軍金水河，金水河環繞故宮內外，約有兩千多米長，不僅美好了故宮的環境，在下雨時也發揮著重要作用。下雨時地面的水，基本上都會流入護城河中。且金水河外部的水，在流向故宮內部河流的地方有一個控水閘，當有洪水發生時，就會自動關閉，以免對宮內造成傷害。
其二是故宮地面地磚的材料和形狀，在故宮地面上鋪設的地磚，是一種透水性好，遇水后反而會變得更強硬的青磚，有較強的抗雨水腐蝕性。青磚的形狀采用的上寬下窄的梯形，具有能夠快速排水的優點。其三是龍吐水設計，和大大小小的排水管道。
據統計，故宮共設置了一千多個龍吐水，雨水在被它們排出后，再通過地勢特點流入護城河中。還有眾多用陶土或石塊做成的排水管道，有三孔、五孔和十五孔等類型，分別放置和掩埋在故宮不同的區域中。也就是地上和地下，明里暗里的不同建筑設計，共同支撐著故宮的排水系統。
三.關于排水設施的問責機制，也是故宮不積水的重要原因。另一方面，除了硬件設施的配備和加強外，古代特別的問責機制，也助力了故宮排水系統的強大。據有關史料記載，故宮的許多建筑物上都有建造者的名字，甚至是地面上的每一塊青磚。目的是在某處建筑出現質量或者其它問題時，能夠找到建造者問責，并給予相應的懲罰。在這種壓力下，想必每個工匠都會很用心，不敢太馬虎。總之，故宮的排水系統，是古代勞動人民匠心和智慧的體現。
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