历史上，北京城曾有因暴雨而发生水灾的记载，但明清时期，紫禁城内却很少遭受大的水患。这与紫禁城的排水系统有关，也体现了古代工匠们的勤劳和智慧。
紫禁城的地势呈现出以下的特点：北高南低，中间高两边低，西高东低。上述特征使得紫禁城内雨水的整体排水方向为：由北向南排，由中间向两边排，最后汇集在东南出口排出。
从具体排水方法来看，紫禁城的排水系统主要包括屋顶排水、地上排水和地下排水三个部分。其中，屋顶排水是指雨水降落到屋顶，再从屋顶排至地面；地上排水是指地表雨水流入明沟，再流入暗沟或内金水河；地下排水是指暗沟的雨水排入内金水河。最终，内金水河的雨水由紫禁城东南角（东华门附近）流出，汇入紫禁城城墙外的护城河（筒子河），最后流入通惠河。
屋顶设计有助迅速排水
紫禁城古建筑的屋顶都是坡屋顶，这使得雨水降落到屋顶后，均会顺着屋顶坡度由上向下排向地面。为达到良好的排水效果，并避免建筑屋檐下部的木构件遭受雨淋，紫禁城古建筑屋顶的坡面非平面，坡顶到坡底是由陡峭变缓和的一种曲面形式。这使得雨水降落到屋顶后，能够迅速往下排，且到坡底位置时，又能够向前方排出，达到“上尊而宇卑，则吐水疾而霤（liù）远”（《周礼·考工记》）的效果。其结果是：一方面，屋顶的雨水能够迅速排走；另一方面，屋顶的雨水向远处排，避免倒流屋檐下的立柱、门窗位置。
曲面瓦顶
为了使屋顶雨水有序往下排，瓦面做成一道道小沟状，称为“瓦垄”。瓦垄由板瓦与筒瓦（竹筒状的瓦）组成，板瓦为底瓦，筒瓦为盖瓦。筒瓦扣在两个相邻的板瓦上，上下筒瓦之间一节一节搭扣，上下板瓦之间一块块扣压（上瓦压下瓦），各个瓦件之间用灰泥抹实，以上做法既有利于排水，同时也利于防止瓦面的雨水渗入基层。瓦顶的最下端即屋檐上的第一块瓦，板瓦前伸做成三角尖状，称为“滴子”，其主要目的是让瓦垄的雨水汇集成一条直线下落。两块滴子之间由大圆饼状的筒瓦遮挡，该筒瓦被称为“猫头”，其主要目的是充分扣压在滴子端部，防止雨水渗入屋檐内。上述屋顶的坡度、瓦件的使用均有利于屋顶排水。
屋檐排水瓦
屋顶排水还有一种表现形式，即宫墙排水。游人到故宫参观时会注意到某些区域的宫墙上部，有突出墙面的瓦件，这就是宫墙排水。该瓦件主要是为了排出宫墙背面值房屋顶的雨水。这些值房多为太监值守所用，依靠宫墙而建，双坡屋顶，且屋面坡的底部与宫墙相接。因此，古代工匠在宫墙与屋顶的相交处最低点开设洞口，安放排水瓦，使得屋顶的雨水及时排到地面。
清宫老照片，溥仪站在与宫墙相接的房顶。
宫墙排水，排出屋顶与宫墙相交的雨水。
蚣蝮造就“千龙吐水”奇观
紫禁城的地面排水主要包括台基排水、广场地面排水、庭院地面排水以及城墙地面排水。如今大家熟知的“千龙吐水”现象就是属于台基排水。它们多半设置在太和殿、中和殿、保和殿等宫殿的台基上。
故宫太和殿前的“千龙吐水”奇观。
紫禁城的台基排水设施主要为龙头造型的排水兽。其双角后张，唇部上扬，獠牙尖耸，眼如铜铃，耳如长管，极具震慑之感。有人认为这是螭首，其实不然。东汉许慎《说文解字》载：“螭，若龙而黄，北方谓之地蝼，从虫，离声，或无角曰螭。”由此可知，“螭”属于没有角的龙，它常见于故宫古建筑屋顶的鸱吻上。
台基上龙头造型的排水神兽可称为“蚣蝮”。明人杨慎《升庵集》载：“六曰蚣蝮，性好水，故立于桥柱”，即龙生九子之老六为“蚣蝮”，这种龙喜欢吐水，一般立于石桥、石柱附近。古人认为，暴雨时节，洪水泛滥时，蚣蝮便将水吸入自己腹中，并及时排出，以消除水患。营建紫禁城的古代工匠巧妙地把蚣蝮形象运用到了台基排水系统中，使之发挥作用。
蚣蝮（头上有角）
蚣蝮的排水设计具有科学性：
首先，蚣蝮所处的高程有利于排水。蚣蝮位于台基望柱（望柱是指栏板之间的立柱）的底部，其嘴部的出水口是整个台基地面的最低点。古代工匠在铺墁台基地面时，会考虑排水需要，将地面铺墁成具有不易察觉的微小坡度形式，使得地面离建筑越远，其高程越低。在望柱底部，古代工匠安装蚣蝮，使其仅露出头部，且其尾部作为进水口，嘴部作为出水口，这样一来，雨水沿着排水坡度很快汇集到蚣蝮造型位置，并从蚣蝮尾部汇入，从嘴部排出。
其次，蚣蝮的“肚子”有利于临时存水。台基地面的雨水，通常流向栏板底部位置，并汇入蚣蝮尾部的进水口。暴雨时，雨水量较大，汇集在栏板底部位置的雨水较多，若存积时间过长，则雨水有可能渗入栏板与地面的接缝中，使得其中的土体松动，造成安全隐患。蚣蝮内部有较大的空间，具有“吸水”功能，能将栏板底部的雨水迅速汇入进水口，避免了雨水在栏板位置的积存。
再次，蚣蝮突出台基外的造型可以保护台基。古代工匠将蚣蝮造型凸出在台基侧壁以外，可以使得雨水向前、向远方排出，且能形成良好的排水效果。以前朝三大殿（太和殿、中和殿、保和殿）三层台基上的1142个蚣蝮为例，在雨季时节，这些排水兽造型不仅能发挥有效排水功能，而且还形成“千龙吐水”的奇观。
御路中间高两边低利于排水
故宫内的地面排水，以广场地面排水角度而言，其排水的整体方向为由北向南排、由西向东排。以太和殿广场为例，其正中有一条汉白玉铺砌的石材路面，南北向，由若干块大石板铺成。每块石板宽2.2米，截面为弧形，且中间比两边高0.03米；石板两侧有0.6米宽的条石。这种位于广场正中的石材路面称为“御路”，为古代皇帝通行广场的专用道路。
太和殿广场御路比其它区域地势要高，这使得广场的雨水首先由御路向东西两侧排，并达到广场东西侧端部。尔后，雨水顺着两侧的明沟由北向南排。雨水由明沟至广场南端后，通过一个铜钱形状的雨水口进入暗沟，该雨水口称为“钱眼”。暗沟的雨水由西向东，汇入东南角，进入了更深的涵洞。该涵洞向东，穿过太和殿东南端的庑房地下，直接排入文华殿区域的内金水河。
太和殿广场御路
从庭院排水角度而言，紫禁城院落的庭院地面相当于小的“广场”，其排水方法与宫殿广场类似，以建福宫花园的庭院排水为例说明。在庭院正中，有地势较高的铺砖地面，称为甬路，专供宫廷人员行走。甬路的截面亦为中间高、两边低，因而雨水由甬路正中流向两侧路面长条砖牙子，再顺着砖牙子流向庭院的非行走区域。这些区域的雨水，通过区域内的钱眼进入暗沟，而暗沟的水最终通向内金水河。
另外，庭院中各个建筑屋檐下或屋檐台基下都有散水（砖砌的小坡），使得屋檐下的雨水向庭院排，因而建筑底部亦不会存水。对于毗连的院落，其共用院墙底部一般开有洞口，以加速雨水的排出。
从城墙排水角度而言，紫禁城的城墙地面排水方向为从外向内排。城墙位于紫禁城四周，高10米、宽5.78米，由内墙、外墙及墙芯组成。
我国古代城墙的排水主要通过墙上的排水槽来实现，紫禁城的城墙的排水亦为此法：在内墙每隔10米左右的距离安装一个石质水槽，水槽宽约0.45米，凸出墙体约0.6米，雨水通过水槽排出墙体。为避免雨水顺着水槽底部边界回流到墙体侧面，石槽下方安装有铁皮，铁皮从石槽端部向外伸出0.15米左右，利于雨水向前、向远方排出。需要说明的是，紫禁城外墙无排水槽，其主要目的是利于保持城墙外表面庄严、壮观的效果。对于城墙地面而言，其外墙侧的高度比内墙侧高0.03米左右，利于雨水排向水槽。
城墙排水槽
地下排水离不开内金水河
紫禁城有着纵横交错的地下排水系统。其中，神武门内、宫墙北侧，有一条自西向东的排水道，它是紫禁城最北侧的排水道，内宽0.35米，深1.8米至2.9米，其上部铺设石板，且每隔一定距离的石板上有泄水的小孔。该下水道源于紫禁城的西北角，向东延伸到紫禁城东北角，其间，分别在建福宫、西六宫、东六宫、乾隆花园（珍宝馆）、十三排区域设置南向分支，以接纳紫禁城宫殿区域的雨水，并将其向南运送到内金水河。
民国三十年（1942），《京师城内河道沟渠图说》有这样的记载：“紫禁城内具有特殊之沟渠网，据言无论遭遇何等大雨，庭中绝无漫溢之患，对其布置构造，仍属不明。但自紫禁城之西北隅流入经过太和殿（门）前，而流出于紫禁城东南隅之金水河，无疑为一道干沟，即四周之濠，亦足以应付由城内排出之水”。
这段话也说明，内金水河在历史上的确发挥了重要的排水功能。
暴雨时期的内金水河
明清时期，对紫禁城排水系统的维护非常重视。明代负责此项工作的机构为二十四衙门的惜薪司，清代为内务府营造司。清代紫禁城内最后一次大规模的河道沟渠清理工程，于光绪十一年（1885）四月开工，工期历时二年，工程量包括清除内金水河2100米长河道的全部淤泥，修砌两岸河墙及15座桥梁，并将紫禁城内总长度约为8000米的所有大小沟渠淤泥清理，同时还修整了河帮、更换了沟盖等排水设施。
故宫博物院成立后，对紫禁城排水系统的维护和保养亦为重视，每年在汛期前会对屋顶的瓦件进行检查修补，对古雨水沟进行疏通、养护。如今，故宫在每年的春夏秋三季，也会进行三次清淤，以保证排水系统的有效运行。
纵观紫禁城的排水系统，其屋顶排水方式巧妙，地上明沟、地下暗沟，下水道的各条排水线路纵横交织，沟通各个宫殿庭院，形成一个庞大而完整的排水网络。它设计精良，再加上历年及时维护保养，使得紫禁城不仅很少遭受大的水患，而且至今能够完整地发挥功能。