迄今所知中国最早的排水系统，是一组距今4000多年前、埋于地下的陶质排水管道。它们出土于河南淮阳平粮台龙山时代城址。在中国古代，夯土城墙的功能之一，就是防洪。值得注意的是，这处中原国家形成期的城址，是同时代的城址中布局最为方正规矩的一座。而此后，（长）方形几乎成为中国历史上城市建设规划的一个根本思想和原则。它的南北两门大体居中，已颇有中轴线的味道。南门门道两侧还有门卫房。城内的建筑也颇为讲究，规格较高。有学者推测这应是一处贵族专用的“门禁社区”，因而应属雏形的城市或都邑。城址南门中间的路土下铺设有三组陶排水管，剖面呈倒“品”字形，水管节节相套，两端有高差，便于向城外排水。这应该是迄今所知中国最早的有规划的公共排水设施。

可见，在古代中国，排水系统一开始就与社会复杂化、文明的生活方式、城市和国家挂上了钩。已有的研究表明，中国古代城市的主流是“政治性城市”。张光直先生即指出，“中国初期的城市，不是经济起飞的产物，而是政治领域中的工具。”因而，都邑成为中国古代城市的典型代表。作为政治性城市的早期都邑，规划性成为最重要的特征之一，而排水系统又在其中得到了相当的重视。

河南偃师二里头，是迄今所知中国最早的王朝都城遗址。这是一处经缜密规划、布局严整的大型都邑，其存在时间约距今3800年至3500年。在早期宫殿建筑之间的通道下，发现了长逾百米的木结构排水暗渠。晚期宫城中大型宫殿建筑的院内，又发现了石板砌成的地下排水沟和陶排水管组成的地下排水设施，二者的铺设都是为了向院外排水。由于这类先进的排水系统仅发现于宫殿区，可知它并未走进大众生活，仍为当时的权力阶层所垄断。

稍晚的河南偃师商城，一般认为是商王朝的都邑级城址。这里发现了规模更大、更为考究的排水设施。这一设施由宫城内的池苑，经东城墙上的一座城门通向城外的城壕。排水暗道铺设于门道路土下，水道宽2米，原水腔高度约1.5—1.8米，系用石板三面围砌，上面横铺粗大木料。两侧壁采用木石混合结构，垒砌的石块间夹木柱以加固。整个排水道全长800余米，高差明显。在与这一排水道相对的西城门下，又有由西城壕引水入城并通向宫城内池苑的引水渠，组成发达而完备的给排水循环系统。

在商王朝的都城郑州商城、安阳殷墟，西周王朝的都城陕西丰镐遗址、周原遗址，以及北京房山琉璃河燕国都城遗址等地，都发现有排水管道、沟渠等排水设施。

春秋战国时期，列国分立、兼并战争频繁的政治军事形势和社会经济的长足进步，都促进了城市的进一步发展。与城市经济的发展相对应，夏商西周三代以宫殿区为重、偏于松散的城市居住形态开始瓦解，较严格的民居规划与管理体制开始出现。“筑城以卫君，造郭以守民”，居民区从分散状态逐渐集中于郭城之内，郭城内有更明确的功能分区。与此同时，统一的、惠及全城的给排水系统逐渐形成。山东临淄齐国故城、曲阜鲁国故城、河北易县燕下都、邯郸赵国故城、湖北江陵楚都纪南城等都发现有较完备的排水设施。

史载战国时期“临淄之中七万户……临淄之途，车毂击，人肩摩，连衽成帷，举袂成幕，挥汗成雨，家敦而富，志高而扬”。据推算其人口已超过30万人，富庶繁荣程度在诸侯国都城中名列前茅。其城市规划建设，也代表了当时的先进水平。齐都临淄城建于淄河和系水两条河流之间，由大、小两城组成。其南、北墙外有城壕，东、西两面则以两条河流为天然城壕。城内有全城性的排水系统，宫殿区所在的小城和居民点、手工业作坊集中的大城都发现有排水道。小城内宫殿区的排水设施尤其讲究，建筑的周围发现有卵石铺成的斜坡散水，地下排水管道由断面呈三角形或圆形的陶质水管组成，可使院内积水流出院外，汇入城市排水系统。临淄全城已发现三大排水系统。其中连通小城、纵贯大城西部的排水明渠长逾千米甚至数千米，宽达20米。由于城西北部是全城最低洼处，因而在北墙西部和西墙北部设置了两个排水道口，这里是大型排水渠的终点。

最精妙壮观的排水设施，是建于大城西墙北部城墙下的石砌涵洞。涵洞东西长43米，南北宽7米至10.5米，深3米左右，用天然巨型青石砌垒而成，分为进水道、过水道和出水道三部分。位于西墙内外侧的进、出水道呈外窄内宽的喇叭口形，上面分三层砌筑15个方形水孔。中间的过水道穿过城墙，与进、出水道口相接。过水道和出水道内部石块交错排列，每个小孔不直通，水可通过石隙流过，人却不能通过，因而具有排水御敌的双重功效。

肇始于距今2000余年秦汉时期的帝国时代，历代王朝都城的建设都增强了规划性，以广大的京畿地区为背景，都城总体规划取开放之势，利用所处自然环境，建设周密完善的城市水系，从而综合解决城市给排水和交通等问题。

西汉长安城的城市排水系统由城壕和排水明渠、暗渠组成。除了宽大的城壕外，在郊外开挖的昆明池等池苑，具有调洪蓄水的作用。以其为中心，通过人工渠道串联长安附近的天然河流，形成完整的给排水网络。其中明渠自西向东横贯全城，长达9公里。由城壕和明渠组成的排水干渠总长达35公里。长安城内的排水主要依靠街道两侧的路沟。这些路沟与城内的大型排水渠相连，或直接流入城壕，再汇入附近的河流。这些路沟和水渠在经过城墙时都构筑了涵道。一般以砖石砌筑，宽可达2米，上部为拱形的券顶。城中宫殿、官署等建筑的排水设施主要有渗水井和排水管道。陶质管道剖面多呈五角形，也有呈圆形者，在排水量较大的地方还设置双排管道。

隋唐长安城在建城前经周密调查和精心设计，其后不断修建扩充，成为当时首屈一指的国际化大都市。对于这样一座总面积达83平方公里、人口逾百万的特大城市而言，排水系统对于整个城市的正常运转具有重要的意义。此时的中国古代城市已发展到了封闭式的里坊制阶段。隋唐长安城南北11条、东西14条大街，将全城划分为110个坊。排水系统就遍布于由“街”、“坊”组成的棋盘格状的都市中。建筑周围常见砖铺散水、渗水井和排水管道。与汉长安城一样，隋唐长安城大部分街道的两侧都修有水沟，有土筑和砖砌两种，均为明沟。明沟外侧设人行道。大路路面中间高、两边低，便于及时排除雨水。城门下则建有排水涵洞。永安渠、清明渠和龙首渠在流经城内的里坊和池苑后，注入渭河和浐河，除供应城市用水外，也起到了分洪的作用。

作为全国性的政治中心，隋唐长安城给排水系统的设计布局优先考虑了城内贵族人群的需求，宫室禁地中的排水设施也最为讲究。如大明宫太液池岸发现的排水渠道内设置有横向砖壁，雨水在经过时可将较大的杂物拦截下来。西内苑发现的排水暗渠为砖石结构，为防止渠道淤塞，分段安装了多道铁质闸门，第一道闸门先由铁条构成直棂窗，拦阻较大的垃圾杂物，第二道闸门布满细小的菱形镂孔，可以滤出较小的杂物。闸门拆卸自如，方便疏通。这可以说是初级的水处理装置了。

北宋都城汴梁（现河南开封）有着发达的水系，四条穿城而过的河道连通三重城壕以及城内外的湖池。市内的排水系统，是在干道两侧用石条砌筑宽约1米的明渠，废水通过城墙下构筑的涵洞流向城壕。据记载，城内有排水沟200余条，开封府安排专人巡逻，严禁居民倒垃圾入沟，以防堵塞。

中国古代都城规划，发展到北宋时期，已从封闭式的里坊制转变为开放式的街巷制。但北宋汴梁是在唐代汴州的基础上发展起来的。从城市规划的角度而言，属于新旧合一的城市。随着都城人口的膨胀和商业的繁荣，以往封闭的管理体制给城市生活带来的不便日益彰显，各种“侵街”之举层出不穷。与唐朝都城长安宽阔的街道相比，北宋汴梁的街道狭促了许多。按规定，主要街道大约宽30米，道路两旁还有排水沟和绿化树木。街道两边林立的店铺，因招徕顾客和商业经营的需求，常常侵占道路、排水沟和绿化带。这类社会转型期特有的状况，给城市规划管理提出了新的课题，而这一新的问题在新旧合一的城市中很难得到圆满的解决。

历史把机遇留给了元大都的设计和建设者。元大都的选址避开了仍保存唐代街坊形式的金中都，平地起建，全面谋划，成为开放式街巷制城市规划的典范。就排水系统而言，其规划设计与排水设施的铺设和城市的整体规划与建设同步。其城市建设充分利用自然环境，因地制宜，最终成为中国古代城市建设史上的一座里程碑。

元大都城内的河湖水系分为两个系统，一是由高粱河、海子（积水潭）、通惠河构成的漕运系统；一是由金水河、太液池构成的宫苑用水系统。大都城的建设中，不仅充分利用自然河流开渠引水，而且修建了完善的排水系统，明渠与暗沟相结合。依北高南低的地势，大都城的南北主干道两侧，都有排水干渠，沟渠两旁还有东西向的暗沟，引胡同内的雨水排入干渠。在今西四附近的地下，曾发现石条砌筑的明渠，渠宽1米，深1.65米。在通过平则门内大街（今阜成门内大街）时，顶部覆以石条。

在大都城东、西城墙的北段和北城墙西段发现3处向城外泄水的涵洞。涵洞的底部和两壁以石板铺砌，接缝处勾抹白灰，并平打了很多铁锭。涵洞顶部用砖起券呈拱形，中部装置着一排铁栅栏。整个涵洞的做法，与《营造法式》所记“卷辇水窗”的工艺完全一致。

在元大都的基础上改扩建而成的明清北京城，放弃城北部分城区，后又展拓南城，加建外郭，最终形成“凸”字形格局。城市中心也由元代的城北积水潭一带逐渐转向城南。除南移和扩展宫城、皇城外，此时还开挖南海，扩大了原太液池的水面。但总体上看，其坊巷布局、市坊结合的城市格局，基本上继承元代旧制，没有太大的变革。在排水系统上，它保留和疏浚了元大都的排水沟渠。后继的清王朝仍以北京为京师，城市布局一仍其旧，除个别局部调整，在西郊兴建皇家苑囿外，总体上并无多少变化。此时增设了一些新的排水渠道，最主要的是内城沿东西城墙内侧各开明沟一条、外城三里河以东从大石桥至广渠门内的明沟，以及崇文门东南横贯东西的花市街明沟。作为明清王朝的政治中心，北京城的排水设施当然也不例外地具有区域和等级之别。内城尤其是东部城区，多是官仓和达官贵人的宅邸，这里修建有完善的下水道，通往排水主干渠。一般居民区的排水设施则相对较差。

据估算，明清北京城内的河道密度为每平方公里1.07公里，全城水系总容量超过1935万立方米，每平方米蓄水容量为0.32立方米，分别是唐长安城的2.4倍、3.3倍和4.5倍。一般认为，这应是北京城罕有洪涝灾害的主要原因。

可以说，元大都和明清北京城在排水系统上的设计建设，是积淀千年的中国古代都城排水智慧的高度结晶。