南四湖的堤防建设，始于明代。
明宣德四年(1429年)修筑刁(昭)阳湖长堤。弘治十六年(1503年)，“筑金沟堤五里，昭阳湖堤三十里”。嘉靖十四年(1535年)，“刘天和役夫十四万，大浚鲁桥至徐州二百里运河之淤塞。夏秋，浚沛县鸡鸣台口，筑横堤，遏昭阳湖水入运河，以济沽头诸闸”。嘉靖四十四年(1565年)，工部尚书朱衡主持，在漕运新渠北岸临独山湖“筑石堤三十里，留水口十八处”，临南阳湖顺河筑堤，建马家三孔桥，满家三孔桥两座，减水入南阳湖，夏村南沿新渠“筑马家桥堤三万五千一百八十丈，石堤三十里，遏出飞云桥之水，尽趋秦沟”。万历三十二年(1604年)，李化龙开 河，沿微山湖北岸，“筑护湖口闸石堤一道，长十八里，向北接朱姬庄纤道，以障湖水”。
清康熙三十年(1691年)，鱼台县知县马得祯在南阳西南修筑一条大堤，并建长桥，南临昭阳湖，北靠南阳湖，后人称马公堤或马公桥。同治十二年(1873年)，黄河决溢，漫牛头河，入南阳湖，顺运河而下，四湖连成一片，南四湖所筑堤防，大部圮于水。
“1935年，黄河溃决，铜山区行政督察专员邵汉员修筑防水长堤(后称苏北大堤)，自丰县北境起，循沛县北境，经龙 ，折而东南，沿昭阳、微山湖西岸，迄张谷山附近止，全长一百六十余里”。
建国后，陆续修筑起湖西堤、湖东堤和湖东生产埝。
湖西堤 北起石佛村，南至蔺家坝，全长131.7公里。其中，石佛村至刘香庄段，长54.4公里，属山东；刘香庄至江苏铜沛县界，长58.5公里，属沛县(其中有微山县的插花段)；铜沛县界至蔺家坝，长18.8公里，属铜山县。
1950年春，湖西专署调集金乡、嘉祥、鱼台、单县、巨野、成武、复程7县民工10余万人，开始修筑石佛村至刘香庄段，因麦收将届，暂停工。1951年春复工，麦收前竣工，共完成土方307.2万立方米，用工日156.03万个，国家投资10.77万元。
1953年7月8日，沛县调集民工开始修筑程子庙至铜山县界段，长43.6公里。因逢雨季，只筑成1米高的小堤，完成土方37.7万立方米。
1954年6月中旬，徐州专署调集民工继续施工，设计工程标准，由北而南，堤顶高程由36.6米，渐变至35.5米，顶宽3米，迎水坡1∶3，背水坡1∶2。7月上旬结工，完成土方53万立方米，用工日24万个，国家投资9万元。
1955年6月13日，再调集民工培修加固。堤顶高程全部筑至36.5米，顶宽4米，完成土方48.8万立方米，用工日31.7万个，国家投资27万元。同时，江苏省铜山县也数次兴工修筑铜沛县界至蔺家坝段。至此，南四湖西堤基本定型。
1957年，南四湖区遭受百年不遇的水灾，湖西堤溃决漫溢，损坏过半。
1958年，国家确定开挖京杭大运河，结合修复湖西堤。
山东段，由济宁专署治淮工程指挥部设计，按300年一遇防洪修筑，堤顶高程39.5米，顶宽6米。堤线按33.5米等高线，裁湾调整。南阳湖西岸段，向西退堤0.5～1公里；昭阳湖西岸段，沿原堤修筑。3月20日，济宁专署调集微山、滋阳、泗水、济宁、滕县、嘉祥6县民工12.15万人兴工，6月底结工，完成土方473.3万立方米，国家投资136.4万元。
江苏省段，由治淮委员会勘测设计，堤顶高程39.5米，顶宽8米，迎、背水坡皆为1∶3。堤西挖一道排水顺堤河，留滩面50米，河底高程29.7～30.5米，河底宽21米；堤东留滩面80米，弃土一律西放，筑成湖西大堤。全部工程逐年实施。
1958年3月，沛县调集4万民工，全线开工，4月暂结工，完成土方751万立方米，国家投资162万元。
1959年春，沛县调集民工2.8万人，继续修筑挖工庄河口至大沙河口段，长24公里，完成土方235万立方米，国家投资21万元。1962年，调集民工0.2万人，修筑杨官屯河口至水围子段，长1.9公里，完成土方2.4万立方米，国家投资1.4万元。1963年3月，培修加固丰乐村至侯谷堆段。7月，培修加固挖工庄河口至二级坝段。1974年、1976年，沛县两次疏浚顺堤河，弃土全部培修湖西堤。至此，沛县6次兴工，挖河筑堤，共调集民工20余万人次，完成土方500余万立方米，用工日200余万个，国家投资300余万元。
1958年4月5日，铜山县也调集民工1.27万人开工，将原堤东移0.5～1.5公里，因逢雨季停工。1959年6月5日，又调集民工0.76万人复工，8月16日竣工，完成土方660.6立方米。
1962～1972年，铜山县先后四次疏挖顺堤河，弃土培筑湖西堤。
表10-5 1990年湖西堤工程现状表
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│起止 │里程(公里)│堤顶高程(米)│堤顶宽(米)│边坡 │
│ │ │ │ ├───────┬──────┤
│ │ │ │ │临湖坡 │背湖坡 │
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│老运河～梁济运河 │4.4 │38.7～39.1 │4～6 │1∶4～1∶5 │1∶3～1∶4 │
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│梁济运河～洙赵新河│14.8 │38.7～39.4 │4～9 │1∶7～1∶8 │1∶3～1∶4 │
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│洙赵新河～万福河 │4.1 │38.6～39.4 │3～6 │1∶7～1∶12 │1∶3～1∶6 │
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│万福河～东鱼河 │24.3 │38.8～39.9 │3～6 │1∶6～1∶8 │1∶3～1∶6 │
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│东鱼河～姚楼河 │3.8 │39.0～ │3～6 │1∶6～1∶8 │1∶3～1∶4 │
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│姚楼河～大沙河 │8.4 │38.6～39.0 │4～8 │1∶4～1∶7 │1∶3～1∶4 │
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│大沙河～杨屯河 │8.2 │38.6～39.2 │4～5 │1∶3～1∶4 │1∶3～1∶4 │
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│杨屯河～沿河 │18.9 │38.4～40.0 │3～4 │1∶2～1∶7 │1∶4～1∶3 │
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│沿河～鹿口河 │8.8 │39.0～39.8 │8～14 │1∶2～1∶6 │1∶3～1∶4 │
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│鹿口河～铜沛县界 │17.0 │38.8～39.4 │5～12 │1∶3～1∶10 │1∶3～1∶8 │
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│铜沛县界～张谷山 │18.0 │38.0～38.8 │4～8 │1∶4～1∶10 │1∶3～1∶8 │
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│张谷山～蔺家坝 │0.8 │38.0～38.5 │6～ │1∶3.5～1∶4.0│1∶2.5～1∶3│
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湖东堤和湖东生产埝 湖东堤。1958年3月，微山县调集民工1万人，修筑石佛村至青山段堤防，长31公里。设计堤顶高程鲁桥以南段37米，鲁桥以北段37.5米，顶宽3米，内外边坡均为1∶2。5月底竣工，完成土方96万立方米。
1963年11月15日，济宁专署调集汶上、嘉祥两县民工1万人，继续培修加固辛闸至师庄段，长8公里。设计标准：堤顶高程38.6米，顶宽4米，临水坡1∶3，背水坡1∶2.5。12月底竣工，完成土方26.5万立方米，用工日19.8万个，国家投资26.6万元。
1964年6月15日，马坡公社出民工8400人，培修加固枣林西250米，九孔桥北1500米。7月2日竣工，完成土方1.3万立方米，用工日1.1万个，国家投资1.57万元。完成工程标准：堤顶高程37.5米，顶宽4米，临水坡1∶3，背水坡1∶2。
1966年7月10日，鲁桥、两城公社出民工4000人，培修加固枣林至青山段，长7公里。8月10日竣工，完成土方10万立方米，用工日9.6万个。
1968年6月，微山县组织马坡、两城、鲁桥民工1350人，开始对湖东堤进行砌石护坡，至1973年5月，先后调集民工6000余人次，砌石护坡13191米，完成土方11.3万立方米，砌石43835立方米，用工日16.93万个，国家投资117.8万元。
表10-6 1990年湖东堤工程现状表
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│起止 │里程(公里)│堤顶高程(米)│堤顶宽(米)│边坡 │
│ │ │ │ ├──────┬───────┤
│ │ │ │ │临湖坡 │背湖坡 │
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│石佛～府河 │1.2 │37.8～38.3 │2.5 │1∶3.3 │1∶2.2～1∶3.5│
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│府河～泗河 │12.1 │38.0～38.6 │4～6 │1∶2.5～1∶3│1∶2～1∶2.5 │
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│泗河～新挑河 │14.1 │37.5～38.5 │4～6 │1∶3 │1∶2.5 │
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│新挑河～白马河│2.3 │37.5～37.7 │1～8 │1∶2～1∶2.9│1∶2～1∶3.6 │
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│白马河～青山 │1.3 │37.5～37.7 │3.3～4 │1∶2～1∶2.9│1∶2～1∶3.6 │
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湖东生产埝 1950～1953年，湖西堤基本定型，迫使湖水东侵，扩大了湖东的土地受灾面积。
1954年，微山县湖东部分乡镇，自动组织群众，开始修筑断续的生产围埝。初步设计，埝顶高程35米，底宽6米，顶宽4米，需完成土方40万立方米，用工日17.2万个。至1956年，仅完成总工程量的65%。1964年，上级湖蓄水后，群众为了防水，又修筑了部分互不相连的生产埝。1965～1967年，二级坝至韩庄段，沿湖群众也修筑了一些走向弯曲，互不衔接的生产埝。
1966年，济宁专署调集微山、滕县、邹县民工，将界河至二级坝段的生产埝，连接起来，加高培厚，形成弯曲相连的生产堤。界河至赵庄段，长23公里，由邹、滕两县施工。8月开工，10月底竣工，完成土方177万立方米，用工日90.5万个。赵庄至二级坝段，长12公里，由微山县施工。7月10日，调集民工3.7万人开工，8月10日竣工，完成土方106万立方米，用工日51万个。完成工程标准：堤顶高程37.5～38.5米，临水坡1∶3.5～1∶4，背水坡1∶2～1∶3。之后，微山县又数次调集民工将互不衔接的生产埝，逐渐修筑成走向弯曲的生产堤。
1990年，湖东生产堤各段状况：
界河至满口段，长20公里，堤线沿33.5～34米高程修筑，堤顶高程36.7～37.8米，顶宽2～3米，临水坡1∶3～1∶4，背水坡1∶2。
满口至城 河口段，长7公里，堤线沿33.3米高程修筑。堤顶高程36.9～37.7米，顶宽1.8～3.3米，临湖坡1∶4，背湖坡1∶2～1∶3。
城 河口至二级坝段，长8公里，沿老运河西堤修筑。堤顶高程37～38.5米，顶宽2.5～4.3米，临湖坡1∶2～1∶3，背湖坡1∶2。
二级坝至高庄段，长4公里，全段弯弯曲曲，缺口甚多。堤顶高程34～35.5米，临水坡1∶3～1∶4，背水坡1∶2～1∶3。
高庄至新薛河口段，长17公里，1971年，开挖闸下东股引河，弃土向东排放，堤顶高程筑至34～35米，阻拦了湖水东浸。
新薛河口至郗山湾段，长10余公里。1977～1978年，塘湖、彭口闸、昭阳、夏镇公社，开挖养鱼池，弃土筑堤，堤顶高程达36.5～36.8米，顶宽8～9米。
郗山湾至韩庄段，长14公里，以老运河东堤为湖堤，堤顶高程35.6～35.9米，堤顶宽2.5～3米。
湖东生产堤，防洪保护农田面积462平方公里，耕地48.3万亩。