對于一個城市來說，保證生活的便利、城市的清潔，排水系統就必不可少。城市里人煙集中，建筑林立，每日產生的生活污水，來自大自然的雨水、雪水，倘若不能及時排放，城市就可能變成澤國。
因此，即便在古代，完善的排水機制也是一個城市繁榮與否、舒適與否的重要標志。那么，北京這個千年古城的排水系統如何呢？
北京古城最早的歷史可以追溯到3000年前的西周，遺址在房山琉璃河，在東城墻北部發現了一處卵石砌成的排水溝，溝底西高東低，是城內向城外排水的通道。在城址內部的宮殿區，還發現了陶質繩紋水管。水管一頭粗一頭細，以便相互連接。
漢代的古城遺址，北京發現的有20多座，但是尚沒有明確的排水系統發現，但在同時代其他地方的遺址有排水系統發現，可以推測北京亦有。遼代的古城已經湮沒在歷史中，但在門頭溝區龍泉務的窯址中，出現了寬近40厘米、用來排水的陶水管。這種陶水管的一端有擋頭，目的是為了增加水管的耐用性。
金代，北京第一次成為都城，公園1153年，金朝皇帝海陵王完顏亮正式遷都于北京，并動用了120萬人建設這座城市。跟進現代的發掘，在右安門發現了大型的水涵洞，也被稱為水關，就是城墻下供河水進出的水道。水關遺址主要由城墻下過水涵洞底部的地面石、洞內兩廂殘石壁、進出水口兩側的四擺手及水關之上的城墻夯土組成。全長43.4米，過水涵洞長21.35米，底部過水面距現地表5.6米。
水關是木石結構的建筑，建造這一工程用了約1800根1至2米的木樁、530立方米的成材石料、2500個鐵銀錠榫。它的底部建筑結構是現存中國古代都城水關遺址中體量最大的。北宋的《營造法式》專有一章述及水關的做法。金中都水關同其“卷輦水窗”的規定一致，是研究古代排水設施的重要實例。
元大都并非是繼承前代城市，而是建立新城，因此也有全新的排水系統。1970年，考古工作者在今西四十字路口北側地下，發現了元代南北主干大街的排水渠。它是用青石條砌筑的明渠，寬1米、深1.65米。在通過平則門大街路口（今阜內大街）頂部覆蓋石條，渠內石壁上發現有“致和元年（1328年）五月，石匠劉三”鑿刻的字跡。這一題記可能是元代的工匠——劉三在修復石渠中留下的。這條水渠在元大都城建成之后經過修建完善。在元大都的東、西城垣北段和北垣西段發掘了三處水涵洞，是向城外排泄污水的設施。
在元大都的基礎上改擴建而成的明清北京城，放棄城北部分城區，后又拓展南城，加建外郭，最終形成“凸”字形格局。在排水系統上，它保留和疏浚了元大都的排水溝渠。增設了一些新的排水渠道，最主要的是內城沿東西城墻內側各開明溝一條、外城三里河以東從大石橋至廣渠門內的明溝以及崇文門東南橫貫東西的花市街明溝。
作為明清王朝的政治中心，北京城的排水設施當然也不例外地具有區域和等級之別。內城尤其是東部城區，多是官倉和達官貴人的宅邸，這里修建有完善的下水道，通往排水主干渠。一般居民區的排水設施則相對較差。
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