元、明、清三朝，京杭运河贯通600年。河道虽通，但漕运却遇到诸多难题，其中至关重要的是水源不足和黄河泥沙淤塞两大难题。在此两大难题的困扰之下，京杭运河时断时续，漕船运运停停。数百年间，为确保这条运输大动脉的畅通，历朝历代均予以高度关注，并为之付出高昂的代价。为解决这两大难题，广大劳动人民进行了不屈不挠的斗争，以聪明才智和辛勤汗水，谱写了治水保运的辉煌诗篇。
元代的修浚治理
元代的修浚治理，济宁段运河集中在引水济运的工程上，主要有“四水济运”和修建闸坝。
“四水济运”，是指引“汉、泗、洸、府”四水汇集至济宁流入运河，以解决南北通航用水。
元初，汶上、任城等地已被元人攻占，为运送军饷支援在宿县一带作战的元军，当时济宁一个叫毕辅国的地方官，在宁阳堽城汶河左岸做一“斗门”（引水闸），又在兖州泗河右岸黑风口建“斗门”，通过洸河和府河汇流至济宁天井闸上，再南北分流济运。至此，历史上的“四水济运”模式正式构成（亦有称“五水济运”，系将泗水一条支流小沂河亦称一水）。郭守敬查勘运河河道时已了解此情况。济州河开通后，引四水到天井闸上分流，当年即通航。到元开会通河时，马之贞认为北到临清南至鲁桥250公里运河都需借四水济运才能解决水源，这是一个关键工程，所以开会通河的当年再次扩大和完善四水济运工程，先在汶河上建堽城坝（土、砂），又在旧斗门之东加建了东闸（即双虹悬门），以增加引汶水量；还改兖州金口坝为永久性石坝；将黑风口引水闸改建成三孔；在洸河上建吴泰、宫村两闸，在府河上建土娄、杏林两闸，还修了两个减水闸。以后堽城和金口等闸坝几经改建逐步完善，汶泗河水滚滚流向济宁。
济宁天井闸旧闸墙
四水引入运河后，启闭天井闸南北分流。以后建了任城闸，分流愈加方便。明时，宋礼、白英改南旺分水，但济宁分水并未废除，明成化九年（1474年）还重建堽城石坝。戴村和堽城两处同时引汶，共182年。明万历二十一年（1593年），戴村坝引汶工程完备，南旺、蜀山等“水柜”也已建立，从南旺南流的水源已足够通航，堽城引水才告结束。
京杭运河山东段地势高，设闸多，故俗称之为“闸河”，尤其是济宁处在运河“水脊”地段，建闸坝最多。元朝，在山东运河上共建29座供拦水过船用的船闸，还改建了济宁天井闸，在临清、沽头（沛县东）各建1座限制船舶长宽尺度的隘闸，一共建了32座。（之后明时又建了38座，清代建3座，日伪时期建石佛南大口门的1座，于山东运河之上总共建有船闸74座。其中有些闸因河道改线或闸位变动，在运行期间报废25座。清中后期，运河上实际利用的为49座。这49座闸共同构成山东“闸河”运输链，缺一不可。）其中，济宁元代建闸18座，明代建闸17座，清代及民国建闸3座，共计38座，比较有名的如安山闸、南旺上下闸、济宁天井闸、任城闸、南阳闸、夏镇闸、韩庄闸等，大都是重要枢纽。至于水口、斗门、坝等数量更多，现已无法精确统计。这些水口、斗门、坝，共同控制着运河水位、水量，以及周围农田和城市的防洪。
运河上的“闸”有两种。一种是供过船兼放水的“船闸”，建在正河上；另一种是供排泄运河洪水或供运河引水的闸，建在运河两边大堤上，叫做“斗门”“水口”等，也就是现在的进、排水闸，这种闸除运河两边外，在各“水柜”、引水河上都广泛使用。有的还将顶部封死变成涵洞，当宣泄量很大时，就筑成滚水石坝或临时的土坝。
建闸坝的技术，在北宋时期已有相当的发展。但因元开运河时宋室南渡已160多年，大批汉族士人和富户都一并南迁。元运河主要依靠郭守敬和马之贞两人，两人都是在金朝长大的北方汉人。此时南北对峙不可能交流治运技术，两人也未必见过北宋年间的船闸和“定平仪”。尽管郭守敬对山东运河走向的构设非常高明，马之贞也对当地山水比较熟悉，但两人并未全部掌握我国历史上已出现的治运最高技术。因此将整个运河按“因视水情，度势建闸”的思路都布置成单闸，大概是遇水浅就建一个闸，一边看一边建，并没有一个总的规划打算。虽然在济宁和东昌、临清等地出现了“上下闸”，但那是因单闸的汇水量不均所采取的补救措施，思想上并未上升到现代船闸概念。
元朝建闸总体布局上的缺陷，加上闸孔又过船又过水，致使济宁段乃至整个山东段运河运行时变得非常复杂，产生许多弊端。一是闸与闸之间距离不一，高差各异，影响上下闸段之间水深；二是大大增加了通航用水；三是为此导致设闸太多；四是动水过闸流急浪高，每闸都要几十个人拉一条船，既费力又危险。
运河的闸工结构技术，在钢铁和混凝土等现代建筑材料出现以前还是相当先进的。马之贞在开会通河时建了一些木结构闸，当年即被洪水冲毁。从第二年开始，可能得到汉族士人和匠人的指教逐步改为石闸。用条石砌筑闸坝，先在河的两岸各建一个5～7米长的闸墩，闸墩上、下都垒砌八字形“雁翅”（现在称为翼墙），闸墩上有石槽，木叠梁闸门置于石槽中，门宽6～8米的木叠梁制成方形，由闸夫转动绞轴升降。条石用石灰、细沙加糯米汁调制的砂浆砌筑，再加铁件联结。铁件分为“铁扣”“铁扒”和“铁销”三种，分别用于表层和内部的横向、层间等不同部位的联结。这种联结方法非常牢固，20世纪五六十年代拆除时都非常费力。闸的基础也是条石砌成的，基础都做成整体由4～6层条石重叠砌成。条石之下是密布的木桩基础，用的是楠木或柏木，直径15～25厘米，长3～5米。不光闸坝，连一些石堤下也使用了桩基，既增加了地基承载力，减少沉降，也挤密了地基土壤，增加渗透阻力，减少渗流，满足闸总体稳定性。这是我国劳动人民对建筑科学发展的一大贡献，桩基技术直到现在仍是处理某些重大建筑基础的有效手段。
柳林闸
火头湾闸
“雁翅”
铁扣
明代的修浚治理
明王朝在元代京杭运河的基础上，着重对运河某些重要运段，尤其是在山东运河上实施了科技含量极高的治运工程，如南旺分水枢纽工程、漕运新渠工程、泇河工程等。对运河的多次整治改造，围绕运河建立了一整套机构管理制度与漕运制度，使运道畅通，漕运大兴，沟通南北地区的大动脉——京杭大运河走向鼎盛。
位于汶上县南旺镇的分水枢纽工程，为明朝引汶济运的重点工程，由明永乐年间工部尚书宋礼采纳水利专家白英建议而建造，至今已有600年的历史，被后人誉为“可与都江堰相媲美的治水工程”。
明洪武二十四年（1391年），黄河在河南原武县决口，水漫东平湖，造成运河大部淤塞，济宁至临清段船不能通行。明永乐九年（1411年）济宁州同知（相当副知府，为正五品官）潘叔正上书朝廷，说旧会通河淤塞者有三分之一，竣而通之，并非只是缓解山东之民转输之劳，也是国家无穷之利。明成祖朱棣采纳了他的建议，命工部尚书宋礼、刑部侍郎金纯、都督同知周长疏浚会通河。宋礼征调济南、兖州、青州等地民工16.5万余人，将济宁至临清近200公里的会通河全面疏浚。河深一丈三尺，宽三丈二尺。其中汶上袁家口至寿张沙湾一段，废弃元代旧河，东移10公里另开新河，南北两端接旧河。重开会通河后，河道水源不足，宋礼虑有杀头之罪，日不能食，夜不能寐，乃“布衣微服，至汶上城东北，访白英于彩山之阳”。白英见其态度虔诚，便根据自己十多年时间掌握的汶上、东平、宁阳、兖州、泰安等20多个县州的地形水势，提出了“借水行舟、引汶济运、挖诸泉、修水柜”的建议。宋礼欣然采纳，并邀请白英共建这一工程。
南旺分水枢纽工程，包括建戴村坝、开凿小汶河、设置水柜和建闸与陡门等项。
建戴村坝。戴村坝，位于东平县刘家所至南城子村之间的大汶河内，初建为土坝，“长五里十三步”，约2883米（右岸老汇河口至左岸的小汶河口）。明万历元年（1573年）总理河道万恭在土坝南段垒石为滩，以防土坝冲刷。明万历十七年（1589年），总理河道潘季驯主持改石滩为砌石溢流坝。明万历二十一年（1593年），汶水大发，尚书舒应龙主持，又在此坝两端各接修一石坝。至此溢流石坝有三处，北名玲珑坝，中称乱石坝，南为滚水坝。此后，清朝又屡次加修和改建。中华人民共和国建立后也进行了三次大整修。目前，戴村坝长2218米，从南向北来说，南坝头上堤长501米，滚水三石坝长432.15米，窦公堤长949.85米，坎河口石坝长262.5米，北坝头土堤长72.5米。
开凿小汶河。小汶河原属汶河下游的一个岔流，分流口在现在汶上县的四汶集。这条河在后唐以来已逐渐淤塞，宋礼、白英引汶济运时，利用这些废河加以连通并引至南旺，名为小汶河。由于引汶口门上无建筑物控制，而汶河又是一条大河，所以小汶河分流水量很大。初时，没有大堤，洪水到处外溢形成水灾。直到明朝中后期才配套设置了防洪排洪工程，包括小汶河两岸的东西大堤及泄水斗门等。
建南旺分水口。南旺镇一带号称“水脊”，是运河全线的制高点。戴村坝截拦汶河水，经小汶河达南旺而流入运河。为调节入运之水的南北流量，便于此制高点建造了一个科学而合理的分水口，被后人称之为“龙王分水”。该分水的建造，先是在小汶河与运河交汇处的丁字口的对岸，筑砌了一道近300米的石护坡，以抵挡汶水的冲击。而后在河底部建造了一个鱼脊状的石拨，以石拨将汶水分流南北。改变石拨的形状、方向和位置即可调整南北分流比例。民间所传的“七分朝天子，三分下江南”便是当时分流的比例。后经考证，实际分流比例近于六比四，可见民间传说的分流比例是基本正确的。
设置水柜。《明史·河渠志》载：宋礼、白英议设水柜，“又于汶上、东平、济宁、沛县并湖地设水柜、陡门。在漕河西者曰水柜，东者曰陡门，柜以蓄泉，门以泄涨”。宋礼在重竣会通河时，利用安山洼建成了第一个水柜，后又修建南旺湖、蜀山湖、马踏湖三湖围堤，使之变成三个水柜。另把济宁城西一片洼地也辟为水柜，名为马场湖。这样在济宁以北就有马场、南旺、蜀山、马踏、安山五个水柜。
修建水闸，调节水量，便利舟楫。据《明实录》记载：“（永乐九年六月己卯）会通河成，河以汶、泗为源……自济宁至临清置闸十五，闸置官，立水则，以时启闭，舟行便之。”南旺分水口建成后，为节用水源，在其南北各相距2.5公里处，分别设置了十里闸和柳林闸，控制着南旺分水。当北水不足时开启十里闸，柳林闸严闭，开诸湖放水斗门，水随船北去。如南水紧缺，则闭十里闸，开柳林闸，放水南下。在对泥沙处理上，当时主要有两个措施：一是利用临河洼地沉沙，将引来的汶水通过沿岸所建斗门收入洼地、水柜，待沉淀澄清后再进入运河；二是对运河的疏浚和修筑两者同时进行，分大浚和小浚。大浚间隔二三年或五年不等，小浚为岁修，每年一次，时间在九至十月。南旺段凡有大浚，征夫上万。
此外，白英又主张在兖州、青州、济宁州三府境内挖泉300余处，分5派水系汇入运河，科学地解决了水运的水源问题。
南旺分水枢纽工程在建筑项目设置、结构、施工技术、选用建筑材料等方面都已达到相当高的水平。坝址选定科学合理，因为汶水从这里流入大清河，尔后注入东平湖，其间戴村一段，两岸夹山，河道稳定，距南旺比较近，是一个较理想的分水制高点，戴村坝斜插东北，与流水的中泓河槽大致成35°的夹角，引水角度非常有利。戴村坝初建时为土坝，并留取了河床更高的坎河入口处不筑坝（坎河是大汶河支流）作为溢洪道，以便大水时溢洪分流入海，到枯水时用刮水板作一沙坝，使汶河水都入南旺，妥善解决了拦汶、冲沙、溢洪、引水几者之间相互矛盾的问题。戴村坝后经历代整修，至今依然存在。小汶河从戴村坝到南旺直线距离只有38公里，而地表差达13米，在开挖小汶河中，白英以民众利益为重，充分利用部分原有河道，依地形高低弯弯曲曲地将汶水引至南旺，其大小弯有80多个，弯曲后河床总长度达70公里，较好地解决了河水冲刷河床和当地泥沙淤积河道的问题。在着重修建原南旺湖被分割为马踏、蜀山、南旺三湖的水柜中，白英抓住了“引、蓄、分、排”四个环节，实现了蓄泄得宜、运用有方。南旺分水枢纽工程在科学价值和工艺水平上，可以与李冰父子兴建的四川都江堰工程媲美，真可谓神妙绝伦、巧夺天工。对于白英分水南旺、置闸蓄泄的壮举，《敕封永济神开河治泉实迹》中写道：“此等胆识，后人断断不敢，实亦不能得水平如斯之准”，真是“创无前而建非常也”。京杭运河南旺枢纽工程即使在现代也不失为妙手杰作。民国初年全国水利局聘请的荷兰水利专家方维因赞叹“此种工作，当十四五世纪工程学胚胎时期，必视为绝大事业。彼古人之综其事，主其谋，而遂如许完善结果者，今我后人见之，焉得不敬而且崇也。”
“功莫大于治河，政莫重于漕运”，是明清两朝评价国务运行顺逆的标准。明朝工部尚书宋礼、水利专家白英疏浚运河，使其成为明清两代南北唯一的水路交通大动脉。宋礼“上体国忧、下悯民困，劳心集思，广询博采”，白英则“身处岩穴而心在天下，行在一时而及万世”。为纪念他们，朝廷封白英为“功漕神”，建祠于彩山村，赐祭田500多亩，子孙守祠奉祀，明万历二十五年（1597年）工部主事胡缵撰写了《白英老人祠记》，并有联“天下无二老，泉河第一功”。明正德年间建宋公祠、白公祠、分水龙王庙于南旺汶运交汇处的运河右岸。这是一组古雅恢宏的建筑群，共十余处院落，建筑物内有塑像、碑碣、画像等。清朝乾隆皇帝曾六次南巡，都在南旺分水口留下了诗篇，对宋礼、白英治水功绩倍加赞赏。
南旺分水示意图
白英治水石刻画
清代的修浚治理
清王朝定都北京后，为实现南粮北运，无论是从运河管理机构、水源、线路、治河工程，还是从漕运体制的各个方面来说，都是在明朝旧制的基础上进一步改进、发展，使大运河和漕运进入了一个全盛时期。实现南粮北运的京杭大运河，担负着每年数百万石漕粮运输任务，是清皇朝的一条名副其实的生命线，因而备受统治者重视。济宁作为“南控江淮，北接京畿”“处漕渠之中，襟带四方”“闭则为锁钥，启则为通关”的运河之都，朝廷更是不惜耗费巨资全力经营。清代把运河河道分段进行管理，运河各段皆有专名。自南而北，由杭州起，经嘉兴、苏州、无锡、常州至镇江，因在长江以南，称作江南运河。经运道咽喉——瓜洲、仪真（今仪征）渡口过江，到达扬州。自扬州起，运道合一，经高邮、高应以达淮安的河道称为里运河，长370里。淮安以西有明代陈所开浚的20里清江浦河道，由清口入淮，与黄河会。
自清口至邳州的泇口，以黄河为运道。自泇口至沛县的夏镇（今山东省微山县）为泇河260里，是明臣李化龙所开浚。自夏镇至山东鱼台的南阳镇（今属微山县），是明臣朱衡所开的夏镇新河。自济宁至临清，是会通河，系元代所开。自临清至天津为南运河（即卫河）。自天津至通州张家湾为北运河（即白河）。自张家湾八大清河至大通桥，便靠近京仓。其中，会通河、黄河运道、里运河是京杭运河中受自然条件影响最大的河道，也是投入力量最大、修筑工程最多的河道。因此处在会通河位置的济宁运河修浚工程也是很频繁的，且以维修为主，主要有排除淤积和修建闸坝等工程。
为了解决运道及其支流经常性的淤积问题，清顺治十年（1653年），“令南旺、临清岁一小浚，间岁一大浚”。乾隆时，为了解决通航和挖河停航的矛盾，确定在冰冻季节筑坝挑河，以南船抵台儿庄为启坝日期。为了解决挖河时的排水问题，每闸都挖有固定月河（引河），挖时扒开，月河排水；竣工则堵塞月河，蓄水通航。
元、明所建闸坝工程，失于维修，清代修复或重建了不少闸坝工程。康熙年间，对嘉祥利运闸、滕州修水闸、南旺湖十字河斗门和丁庙、顿庄、台儿庄、德胜、袁口等闸及戴村坝进行了维修。雍正年间，曾修独山、南阳、南旺等地湖堤及湖岸闸坝，增设分水口斗门等工程，并两次重修戴村坝。乾隆年间对闸坝进行了不少维修工作，如清乾隆二十三年（1758年）山东巡抚阿尔泰主持整治山东河道，在运河南段清理泥沙，构筑南旺、安山诸湖堤堰，加固曹州、单县黄河大堤200余里，堵住黄水泛滥。清嘉庆二十五年（1820年），“浚济宁运河，增建傅家祠单闸”。清道光二年（1822年），添筑戴村坝北官堤碎石坝4座。清道光十八年（1838年），于韩庄闸朱姬庄以南筑一拦河大坝，于临清闸外添筑9个草坝。次年，又加高了戴村坝。清道光二十三年（1843年）疏通运河山东段，清同治九年（1870年）、清光绪十三年（1887年）又修浚济宁运河河道。
嘉庆以后，河道淤积日甚（有的达10米），洪水排泄不畅，河患愈演愈烈，又屡遭黄河决溢之害。清咸丰五年（1855年），黄河改道北行，山东运河被截为两段。清朝廷除以海运代替部分运河功能外也曾努力维持运河通航，但是，由于西方资本主义国家入侵，人民起义遍及全国，腐朽的清朝廷已无力整治运河。随着海轮运输代替了运河运输，遂于清光绪二十七年（1901年）下令废河运。自此，运河只能在黄河南北分段进行民间运输，失去了京杭运河南北运输大动脉的作用和繁荣景象，清代山东运河的修浚治理也自然画上了句号。
中华人民共和国成立以来，济宁市人民政府带领人民重整大运河，进行了开凿梁济运河、微山湖区航道修浚、修建湖腰二级坝工程、修建运河三级航道、韩庄枢纽工程等一系列大规模的开发性保护。一个工程，就是一个飞动的字符，组成了古河新生的美文华章，京杭运河济宁区段重新焕发了青春，真正走上辉煌的历程，正成为一条有活力的河、一条有永久生命的河。
