Die Leistungsfähigkeit von Regen- und Mischwasserkanälen ist je nach örtlicher Lage auf die schadlose Abführung von Regenereignissen mit Wiederkehrzeiten (oder Überstauhäufigkeiten) von einem bis zu zehn Jahren ausgelegt. Niederschlagsereignisse, die über diesen allgemein anerkannten Bemessungsansatz hinausgehen, sind daher mit öffentlichen Entwässerungsanlagen allein nicht zu beherrschen. Vielmehr ist damit zu rechnen, dass zusätzlich Abwasser aus der Kanalisation austreten und auf der Oberfläche abfließen kann, wenn die Kanalisation überlastet ist und es zu Rückstau in Kanälen kommt. Zur Reduzierung von Schäden bei solchen Ereignissen sind deswegen weitere Maßnahmen wie zum Beispiel die Ermittlung von Gefahrenbereichen und die Freihaltung von Notwasserwegen, nachhaltige Bauleitplanung und Flächennutzung, Eigenvorsorge (zum Beispiel Rückschlagsicherungen an Gebäuden, Versicherung) und eine umfassende öffentliche Risikokommunikation notwendig.

Beim Trennsystem werden Schmutz- und Regenwasser in getrennten Kanälen abgeführt. Das Schmutzwasser gelangt zur Kläranlage während das Regenwasser zum nächsten Gewässer oder zu einer Versickerungsanlage abgeleitet wird. Beim Mischsystem erfolgt eine gemeinsame Ableitung von Schmutz- und Regenwasser in einem Kanal zur Kläranlage. Der Anteil der Mischkanalisation beträgt in Bayern rund 2/3 der vorhandenen Kanäle. Bei starken Regenfällen werden in der Mischkanalisation große Wassermengen zur Kläranlage abgeleitet. Dies kann die Funktion der Kläranlage gefährden, da nur eine bestimmte Abwassermenge gereinigt werden kann. Größere Mischwassermengen werden daher in Regenbecken zwischengespeichert und mechanisch durch Absetzwirkung gereinigt. Nicht mehr aufnehmbares Mischwasser muss - stark verdünnt - in ein Gewässer entlastet werden. Sauberes Regenwasser sollte allerdings nur dann im öffentlichen Kanal abgeleitet werden, wenn eine Rückhaltung, Nutzung oder Versickerung auf den Grundstücken nicht möglich ist.

Üblicherweise weisen Abwasserkanäle ein Gefälle von 0,5 bis 2 % und eine Nennweite zwischen 200 mm (oder DN 250 nach den neueren technischen Regeln) und teilweise von mehreren Metern auf. Die Kanäle sind in der Regel als so genannte Freispiegelleitungen ausgeführt, so dass der Wasserstand im Rohr unter dem Rohrscheitel liegt. Die Kanäle sind nur in Ausnahmefällen komplett mit Abwässern gefüllt; etwa bei starken Regenereignissen bei Misch- oder Regenwasserkanalisation. In Sonderfällen, z. B. bei geringem Gefälle im Einzugsgebiet oder Transportleitungen, werden Unterdrucksysteme oder Druckleitungen verwendet. Ist das Rohrgefälle zu gering oder sind Steigungen zu überwinden, müssen zusätzliche Pumpenanlagen vorgesehen werden. Zwischen längeren Rohrabschnitten liegen Kontrollschächte. Die Leitungen haben im Vergleich zu Trinkwasserleitungen große Querschnitte. Hauptabwassersammler in Ballungsräumen können begeh- und teilweise sogar mit Booten befahrbar ausgeführt sein; so das Geest-Stammsiel bei den Hamburger Landungsbrücken. In manchen europäischen Ländern und Städten (z. B. Paris) wurden die begehbaren Kanäle auch zur Verlegung von Versorgungsleitungen (Wasser, Gas, Elektrizität) genutzt, was in Deutschland nicht üblich ist. Für entlegene Ansiedlungen, etwa bei abgelegenen Gehöften oder Wochenendhaussiedlungen, werden in Ausnahmefällen auch Druck- oder Vakuumentwässerungen oder, um lange Kanäle zu vermeiden, dezentrale Kleinkläranlagen angewandt. Früher wurden Kanäle häufig aus Ziegeln aufgemauert oder in Ton- oder Steinzeugrohren ausgeführt. Je nach Medium und Belastung der Rohre werden heute Kanäle in den verschiedensten Materialien wie Faserbeton, Gusseisen, Stahl, Steinzeug, Kunststoff oder Beton ausgeführt.

Auf privaten Grundstücken werden heutzutage meist Rohre mit der Nennweite DN 100 (Rohrdurchmesser 10 cm) bis DN 200 (20 cm) verwendet. Zur Hauskanalisation gehören Ausgüsse, Toiletten, Dachentlüftungen und hausinterne Gullys (die Entwässerungsgegenstände). Die Hauskanalisation wird in das öffentliche Kanalnetz entsorgt oder mündet in Abwasserreinigungsanlagen beziehungsweise abflusslosen Sammelgruben in der unmittelbaren Nähe des zu entwässernden Objektes. Die Entwässerungsgegenstände eines Hauses werden über Geruchsverschlüsse (Siphon) angeschlossen und zu den Fallrohren entwässert. Die Fallrohre münden in den Grundkanal, der das Abwasser zum Hausanschlussschacht leitet. Eventuell ist eine Abwasserhebeanlage für tiefliegende Geschosse erforderlich. Um Schäden durch Rückstau aus dem Kanalnetz und daraus resultierende Überflutungen zu vermeiden, sollten alle Entwässerungsgegenstände über der Rückstauebene (zumeist die Straßenoberkante, da bei Überlastung der Ortskanalisation das Abwasser über die Schächte austritt und daher der Wasserspiegel im Ortskanal nur bis dort ansteigen kann) angeordnet sein. Rückstausicherungen sind für Entwässerungsgegenstände unterhalb der Rückstauebene vorzusehen, sind jedoch nicht völlig zuverlässig, wenn diese nicht den einschlägigen Normen entsprechen. Da im Gebäude die Entwässerung nach dem Trennsystem zu erfolgen hat, darf die Fallleitung der Dachrinnen nicht auf die Grundleitung geschlossen werden. Dieses geschieht am besten im Revisionsschacht. Die Fallrohre sind über Dach zu entlüften, um ein Leersaugen von Geruchsverschlüssen zu verhindern sowie eine Abführung der Gerüche aus dem Kanalnetz zu ermöglichen. Aus diesem Grund sollten auch in Grundkanälen keine Geruchsverschlüsse vorgesehen sein.

Beim Hausanschlussschacht und im Entwässerungsnetz sollten Reinigungsöffnungen angeordnet werden. Als Material der Hauskanalisation wird zumeist Kunststoff, Grauguss oder Steinzeug eingesetzt. Die Materialwahl richtet sich nach der Aggressivität des Abwassers (bei Kleingewerbe), dem Rohrdurchmesser, der Verarbeitung und den Kosten.

Regenüberlaufbecken stellen eine Kombination von Regenüberlauf und Regenrückhaltebecken dar. Die beiden Bauteile, Becken und Überlauf, lassen sich getrennt oder in einem Bauwerk vereinigt ausführen. Diese Becken besitzen einen Beckenablauf und einen oder mehrere Überläufe. Die Regenabwässer werden grob geklärt dem Vorfluter zugeführt. Der Beckeninhalt mit den zurückgehaltenen, abgesetzten Stoffen wird der Kläranlage zugeführt. Dadurch werden die Spitzen der Abflussmengen gebrochen und die abzuführenden Wassermengen verkleinert.

Das Regenüberlaufbecken wirkt bis zum Anspringen des Überlaufes als Rückhaltebecken. Erst im gefüllten Zustand, bei Überlaufbetrieb, wird es zum durchflossenen Klärbecken. Regenüberlaufbecken können im Haupt- oder Nebenschluss betrieben werden.

Damit eine optimale Bewirtschaftung der Regenbecken erfolgen kann, werden die Regenüberlaufbecken heute im Nebenschluss gebaut. Im Hauptschluss betriebene Becken liegen im zur Kläranlage führenden Kanal. Diese wichtige Anordnung ist nur bei ausreichendem Gefälle möglich, da die Beckenentleerung ständig und nur mit natürlichem Gefälle in Richtung Kläranlage erfolgt. Die Beckenentleerung erfolgt erst nach Regenende mittels einer Pumpe. Bei genügenden Gefälleverhältnissen kann das Becken nach dem Regenende auch durch einen gesteuerten Schieber entleert werden.

Sie leiten mindestens den kritischen Mischwasserabfluss Qkrit zur Kläranlage weiter. Ergibt sich ein Mischverhältnis

mRÜ = (Qdr − Qt24) / Qt24 > 7,

so ist das Mischverhältnis von mRÜ = 7 für den RÜ zugrunde zu legen.

Liegt die mittlere CSB-Konzentration im Trockenwetterabfluss ct über 600 mg/l, so ist das Mischverhältnis m zu erhöhen, um stärkere Verdünnungen zu erzielen:

mRÜ ≥ (ct − 180) / 60.

Die Überläufe sind möglichst mit hochgezogenem Wehr auszubilden. Durchmesser eines Drosselrohres du > 0,2 m. Ein RÜ mit Bodenöffnung (Springüberlauf) ist bei schließendem Abfluss sinnvoll.

Ein RÜB sollte ein Mindestspeichervolumen haben: Vs_min = 3,60 + 3,84 qr in m³/ha.

Durchlaufbecken (DB) sollen Vs > 100 m³ aufweisen,

Fangbecken (FB) sollen Vs > 50 m³ haben.