北京在华北大平原的北端，三面有重山环绕，中间形成一个小平原，叫做“北京小平原”，因为其形势犹如海湾，所以又叫做“北京湾”。北京城址距离西山最近，正当古代永定河洪积冲积扇的背脊，地形由西山山麓向东南逐渐倾斜，同时京西山地又是华北降水量最多的中心地区之一，因此北京地下水的储量相当丰富。但城市近郊，除有少数泉流分布外，更无天然大河或湖泊可资利用。因此在北京都市发展的过程中，随着实际需要的增加，地上水源成为关键问题。最初是为了灌溉用水，曾不得不开凿人工渠道，从永定河引水东下，但效果难持久。10世纪初叶以后，当北京逐步发展为一个全国性的政治中心，最初是辽朝于太宗会同元年(938)在这里建立陪都南京，但是并没有把南京作为真正的统治中心。到了公元1153年金海陵王才真正在这里建都，改称中都。北京建都之后，历金、元、明、清四朝，城址虽有迁移，对于增辟水源却存在着共同的要求。首先是为了营建宫苑、要保障生活和园林用水，更重要的是为了运输漕粮物资，开凿运河，沟通河湖水渠，不得不寻求水源。这一切都是为了满足一个封建国家的统治中心的要求，而农田的灌溉反而降到次要的地位。历代北京都城的建设者，也曾多方设计，开发水源，在企图打破自然条件的这一限制上，表现了高度的智慧与技术，但仍然没有得到最有效的解决。