工程技术防灾主要是指政府采取整治河流、兴修农田水利灌溉工程等措施减少水旱灾害的发生，减轻水旱灾害的危害。中国历代政府都十分重视兴修水利，明代政府也不例外，并把兴修水利作为防灾减灾的一项重要措施。
（一）整治河流
明代河流决溢灾害相当严重，其中尤以黄河、淮河和大运河最为严重，政府对其整治力度相当大。
1.对黄河的治理
历史上黄河下游河道变迁的范围，南宋以前主流基本在今黄河河道以北摆动。南宋建炎二年（1128年）冬，为阻止金兵南进，东京留守杜充决开黄河南堤，自泗入淮，黄河主流河道南徙，开始了长达700余年泛淮夺淮入海的流势。之后，由于治理不力，黄河在黄淮平原横冲直撞，大致以荥泽为顶点向东在今黄河和颍水之间呈扇形泛滥，灾患累及豫东南、鲁西南、皖北和苏北广大地区，大片的沃野被流沙掩埋，土地普遍盐碱化，湖泊河流淤塞堙废，积水无出路，又造成一系列新的湖泊，使原来这里发达的农业经济一落千丈。明代政府因此对黄河进行了多次大规模的治理，其治黄大致可以分为明初的“南北分流”，弘治以后的“北堵南分”，及明后期的“筑堤束水，独流入海”三个阶段。
朱元璋建立明政权后，采取了一系列重农措施以恢复黄淮地区的农业生产，也对黄河进行了局部治理。当时黄河下游一带荒芜残破，时有决溢发生，黄河主流不定，处于漫流状态。朱元璋从保护民力出发，采用“护旧堤”之法，在洪武八年（1375年）、十七年（1384年）、二十三年（1390年）、二十四年（1391年）分别将开封、归德、阳武等决口堵塞，未兴建大工。永乐至成化时，黄河下游仍处于南北漫流状态，治黄工作只在局部地区修防，如永乐四年（1406年），修阳武黄河决岸。永乐八年（1410年），河决开封，命宋礼主持治河，发民丁10万修治，并开黄河分支，自祥符县鱼王口开河，至中滦以下接黄河故道。宣德六年（1431年），疏浚从祥符至仪封黄陵冈“淤道四百五十里”。这些修防工程，在一定范围内收到一些效果，但不能从根本上稳定河势，黄河处于迁徙不定的状态。
明代前期由于财力和经验所限，治黄效果并不明显，中后期开始大规模治理黄河，涌现出众多出色的治河专家。其中第一个是徐有贞。徐有贞，原名珵，正统十四年（1449年）土木之变后，他曾向景泰帝提议迁都，兵部侍郎于谦等对他进行严加斥责，他因此改名为有贞。他虽然在抵抗外敌上表现地相当软弱，但“为人短小精悍，多智数，喜功名。凡天官、地理、兵法、水利、阴阳方术之书，无不谙究”，在治河上贡献很大。正统十三年（1448年）秋，黄河在新乡八树口决口，漫曹、濮，抵东昌，冲张秋，溃寿张沙湾，大运河的航道也遭到严重破坏。当时，工部侍郎王永和、工部尚书石璞等先后修治，景泰三年（1452年）五月，筑成沙湾石堤。“六月，大雨浃旬，复决沙湾北岸，掣运河之水以东，近河地皆没”。此后黄河屡修屡决，于是朝臣共推徐有贞前往专治。他到沙湾后，调查了地形水势，提出了治河三策，一为置水闸门，二为开分水河，三为挑深运河。景泰皇帝批准了他的方案，于是他“大集民夫，躬亲督率，治渠建闸”。他所开的水渠“起张秋以接河、沁。河流之旁出不顺者，为九堰障之。更筑大堰，楗以水门，阅五百五十五日而工成。名其渠曰‘广济’”，所置的水闸名曰“通源”。至此，沙湾河决才告修毕。景泰七年（1456年）秋，畿辅、山东大雨，诸水并溢，堤岸多被冲决，只有徐有贞所筑的堤岸安然无恙。于是徐有贞接着又“旧堤决口，自临清抵济宁，各置减水闸，水患悉平”。
弘治年间（1488～1505年）著名的治河者是刘大夏。弘治六年（1493年）春，黄河在张秋戴家庙决口，并且“掣漕河与汶水合而北行”，形势十分危急，吏部尚书王恕等推举刘大夏前往治理。刘大夏经过调查后提出，为了堵住决口，首先应当治理决口的上游。他首先组织民夫疏浚仪封黄陵冈南贾鲁旧河四十余里，引河水由曹出徐，以减小水势；又疏浚荥泽孙家渡口，又凿新河七十里，引导黄河水南行，经中牟、颍川入淮河；再疏浚开封祥符四府营淤河，引导黄河水由陈留至归德，而后进入淮河。在治理好上游之后，刘大夏又组织大量民夫终于在弘治七年（1494年）十二月塞住了张秋决口。
明代黄河在进入河南以后，经常改道，其入海通道主要有三条。一为北路，从封丘荆隆口东北经曹州、濮阳、沙湾、张秋，合大清河入海；二为中路，由开封东经徐州、邳县、宿迁、清河，会淮入海；三为南路，走阳武、中牟一带南下，入涡河，经亳县，会淮入海。因为治理黄河与治理大运河，保持漕运通畅关系密切，这三条通道中只有中路对治理大运河最为有利，明代的治河者大部分都想尽办法让黄河走中路，刘大夏也非常注意这一点。他在塞住了张秋决口之后，在弘治八年（1495年）正月，又组织了筑塞黄陵冈及荆隆等七口的工程。黄陵冈位于张秋的上流，广九十余丈，荆隆等口又位于黄陵冈的上流，广四百三十余丈。黄河走到这里，宽漫奔放，“皆喉襟重地。诸口既塞，於是上流河势复归兰阳、考城，分流迳徐州、归德、宿迁，南入运河，会淮水，东注於海，南流故道以复。而大名府之长堤，起胙城，历滑县、长垣、东明、曹州、曹县抵虞城，凡三百六十里。其西南荆隆等口新堤起于家店，历铜瓦厢、东桥抵宋集，凡百六十里。大小二堤相翼，而石坝俱培筑坚厚，溃决之患於是息矣”。经过这一番治理之后，黄河北决自张秋冲毁运河的危险大大减少了。
明代治理黄河最为著名的是后期的潘季驯，他一生共治理过四次黄河。第一次在嘉靖四十四年（1565年），第二次在隆庆四年（1570年），第三次在万历六年（1578年），第四次在万历十六年（1588年），这四次中以第三次成就最大。当时“河复决崔镇，宿、沛、清、桃两岸多坏，黄河日淤垫，淮水为河所迫，徙而南”。情况非常危急，潘季驯主持此次河务。他详细观察了水势，最后得出结论：“故道久湮，虽浚复，其深广必不能如今河，议筑崔镇以塞决口，筑遥堤以防溃决”。又：“淮清河浊，淮弱河强，河水一斗，沙居其六，伏秋则居其八，非极湍急，必至停滞。当藉淮之清以刷河之浊，筑高堰束淮入清口，以敌河之强，使二水并流，则海口自浚”。针对这种情况，他总结出六条治河办法：“曰塞决口以挽正河，曰筑堤防以杜溃决，曰复闸坝以防外河，曰创滚水坝以固堤岸，曰止浚海工程以省糜费，曰寝开老黄河之议以仍利涉”。他的这六条办法付诸实施后，自万历六年夏至第二年十月，该工程共“筑高家堰堤六十余里，归仁集堤四十余里，柳浦湾堤东西七十余里，塞崔镇等决口百三十，筑徐、睢、邳、宿、桃、清两岸遥堤五万六千余丈，砀、丰大坝各一道，徐、沛、丰、砀缕堤百四十余里，建崔镇、徐升、季泰、三义减水石坝四座，迁通济闸於甘罗城南，淮、扬间堤坝无不修筑”。此后数年再没有大的河患。
潘季驯还很注意总结治河经验，他于万历七年（1579年）著成《河防一览》，全书共九卷八十余篇，此外他还编著有《总理河漕奏疏》十四卷，这些著作反映了他的治河原则及思想。他的治河基本原则概括起来就是“束水攻沙”，即“缮治堤防，俾无旁决，则水由地中，沙随水去，即导河之策也”。用比较通俗的话讲，就是让河水在规定的河道里快速流动，从而带走泥沙。他的这一治河原则科学性很强，因为黄河水泥沙含量相当大，水流地慢的话就会造成淤积，这就是黄河下游特别是郑州以下形成地上悬河的原因。在潘季驯“束水攻沙”的治河原则中，河堤的修建是其中非常重要的一环，为此他提出了很多办法，主要的有三个：“筑缕堤以束其流”，“治遥堤以宽其势”，“修滚水坝以泄其怒”。缕堤筑于接近河滨的地段，这是平时用来约束河水使之奔流于河床之中的。洪水到来之时，由于流量太大，河床往往不能容纳，为此必须在离河二三里外另筑一堤，以防洪水泛溢，这就是遥堤所起的作用。而滚水坝则是选择地势低洼且地基坚实的地段，用石头铸成，当洪水涨到一定高度时，洪水会通过减水坝宣泄一部分，贮水于低洼地带，避免河床里水量过多，实际上是起到了分洪、泄洪的作用。由于滚水坝是石头做成的，非常坚固，因此不会有被冲毁的危险。对于修筑缕堤、遥堤所用的泥土，潘季驯也非常注意，他提出要用富有粘性的土壤，不要杂以浮沙，要注意有足够的高度和厚度，所需之土必须在远处挖取，不可挖及堤基、动摇基础，必须注重工程质量。堤坝筑成以后，还要注意日常的维修和度汛防守，他在前代的基础之上，总结自己的经验，提出了一套系统的堤坝修守制度，包括铺夫（堤坝修守专业队伍）制度、堤坝每年加固制度、四防二守制度（四防：昼防、夜防、风防、雨防；二守：官守、民守）、岁办物料制度和防汛报警制度等。
潘季驯的治理实践和理论，集中反映了明代治河工程技术的最高水平，此外，嘉靖时吴江人吴山曾撰写《治河通考》一书，对历代治河进行了总结。嘉靖时麻城人刘天河撰写的《问水集》一书中提出了许多科学的见解和看法，是一部重要的河工专著。万历年间万恭撰写《治水筌蹄》也是一部重要的河工专著，该书首先提出“束水攻沙”的建议，对潘季驯系统的束水攻沙治河的形成产生了有益的影响。
总起来说，明代对于黄河的治理已经达到一个相当科学的高度，这对后代特别是我们今天的黄河防汛具有特别重要的意义。
2.对淮河的治理
12世纪以前，淮河流域水系稳定，洪水成灾的记载并不多，南宋高宗建炎二年（1128年），东京留守杜充为了阻止金兵南下，竟然决开黄河，使其“自泗入淮。”这一人为的原因，揭开了黄河南侵夺淮，造成淮河流域灾害不断的苦难一页。此后，黄河河势不断南移，至金章宗明昌五年（1194年），黄河“决阳武故堤，灌封丘而东”，洪水奔流封丘，经长垣、曹县以南，商丘、砀山以北至徐州冲入泗水，从淮阴注入淮河。淮河在明代流至清口（今江苏淮阴市）与黄河交汇，而后转向东北流经安东，至云梯关入海。明代淮河水患发生的地区多集中在中、下游地区，即今安徽、江苏及豫东南境内。有明一代277年的历史中，据本书明代灾害年表的记载，淮河流域水患成灾约90余次，其中，以万历时期最为突出，而明政府对淮河的治理，也集中在这一时期。
淮水为患，危害深重，已如前述，但长期以来，明统治者却总认为淮河“无巨害也”，“淮无事”，置之于不顾，直到万历三年（1575年），黄河、淮河交相漫涨，南直隶、山东、河南三省相连地区，一片汪洋，且危及明祖陵，才引起了明统治者的重视。同时，万历三年的水患也表明了明代廷原采用的“北堵南疏，抑河南行，以保漕运”治水方针的失败。此后，明代廷不得不正视黄、淮、运的复杂关系，不得不考虑到把治淮、保陵与治黄、保运结合起来。为了治理淮河、黄河水患，明代廷设计了多种方案，其中较具代表性的为潘季驯所采用的“蓄清刷黄”和杨一魁、张企程所采用的“分黄导淮”这两种。
潘季驯于万历六年（1578年）督众治河。当时，河工告急，朝中众臣议论纷纷，争执不休，却又拿不出具体可行的治水方案。潘季驯亲赴黄淮入海口实地勘察，又“历虞城、夏邑、商丘相度地势”。所到之地，他采访故老，亲察灾情，既集中了朝内的各种意见，又总结了前人的治河经验，最后提出了治理黄、淮、运水患的总方针是：“筑堤障河，束水归潜；筑堰障淮，逼淮注黄。以清刷浊，沙随水去”。他认为：“（黄、淮）合则流急，急则荡涤而河深；分则流缓，缓则停滞而沙积。上流既急，则海口自辟而无待于开”。基于这一分析，潘季驯提出其治水的具体措施为：“惟修复陈瑄故迹，高筑南北两堤，以断两河之内灌，则淮、扬昏垫可免。坚塞桃源以下崔镇口决，则全河可归故道。黄、淮既无旁决，并驱入海，则沙随水刷，海口自复，此以水治水之法也”。高家堰（即高堰）是永乐年间（1403～1424年）平江伯陈瑄总管漕运时为了使“淮不东侵”，而修筑的洪泽湖大堤，由于年久失修，已经倾圮，减弱了抗洪能力。潘季驯决定发挥高家堰在治理黄淮水患中的作用，他认为：“高堰，淮、扬之门户，而黄、淮之关键也。欲导河以入海，必籍淮以刷沙。淮水南决，则浊流停滞，清口亦湮，河必决溢。上流水行平地，而邳、徐、凤、泗皆为巨浸。是淮病而黄病，黄病而漕亦病，相因之势也”。要实现蓄清刷黄，使众水归海，就须对高家堰加高、加厚、加长、加固，使高堰屏障淮水直出清口以刷黄。潘季驯将修筑高堰作为整个治理工程的首要工程，万历六年（1578年）九月首先动工修筑。为了保证高堰大坝的质量，潘季驯采用“密布桩入地，深浪不能撼；桩内置版，版内置土，土则至自远，皆坚实者”的方法，务求坚固。万历七年（1579年）十月，高家堰大堤完工。完工后的高家堰，全长60余里，基厚十五丈，面厚五丈，高一丈五尺。为了使淮水能全出清口以冲刷黄水，又修筑了马厂坡遥堤746丈，作为淮河与洪泽湖的屏障，以避免淮水旁溢，为强束黄河之水归漕，潘季驯督工修筑堵塞了崔镇等地的大小130个决口，并在河道两岸修筑遥堤56000余丈。为了避免泥沙淤积，潘季驯督工修筑缕堤140余里，以束水冲沙。同时，还修建了减水坝四座，用以分泄洪水，增强大堤的抗洪能力。整个工程历时两年余。经过这次治理，黄河水无所分，全河往泗水故道至清口，淮河以高家堰为屏障，出清口，以全河之力敌黄；然后黄、淮合流，经云梯关入海。清口以下下游河道的泥沙受到淮水的冲刷，入海较为通畅。当时，“两河归正，沙刷水深，海口大辟，田庐尽复，流移归业，禾黍颇登”。此后，“高堰初筑，清口方畅，流连数年，河道无大患”。在这次治理中，潘季驯科学地分析了淮河水患与黄河水患以及与漕运的关系，改变以往采用的“北堵南疏”的消极作法，将治淮、治黄及保运三者联系起来，力求既能兴利，又能除害，收到了显著的效果。
万历十九年（1591年），淮河再次发生特大水灾，淹没泗州，危及祖陵。朝廷内外官员议论纷纷，都认为要消弭淮河水患，只能导淮。面对导淮的种种主张，潘季驯以“祖陵王气不可轻泄”为理由，坚持“合则流急，急则荡涤而河深；分则流缓，缓则停滞而沙积”的主张，不同意导淮，并坚信泗州积水为是由于大雨造成的，过一段时间必会自然消退，但直至万历二十年（1592年），祖陵积水未消，于是潘季驯理屈词穷，只好告病致仕，分黄导淮的建议渐占上风。
杨一魁接任工部尚书，主持治理河道当时，明代廷最为担忧的是祖陵被淮河洪水淹没。为纾祖陵“眉睫之急”，朝议派礼科给事中张企程前往泗州等地查勘后会同杨一魁商定治水措施。张企程经查勘后，认为淮河水患危及祖陵的原因是“当事狃于目前，清口既淤，又筑高堰以遏之，堤张福以束之，障全淮之水与黄角胜，不虞其势不敌也。追后赘石加筑，湮塞越坚，举七十二溪之水汇于泗者，仅留数丈一口出之，出者十一，停者十九。河身日益高，流日壅，淮日益不得出，而潴蓄日益深，安得不倒流旁溢为泗陵患乎”。关于是否决开高家堰以纵淮水，张企程认为：“屏翰淮、扬、殆不可少”。在既要顾及淮、扬的运道、民生，又要纾祖陵的洪水之患的情况下，张企程认为治理方法应是“疏淮以安陵，分黄以导淮。”其具体措施为：“于其（高堰）南五十里开周家桥注草子湖，大加开浚，一由金家湾入芒稻河注入江，一由子婴沟入广洋湖达之海，则淮水上流半有宣泄矣。于其北十五里开武家墩，注永济河，由窑湾闸出口直达径河，从射阳湖入海，则淮水下流半有归宿矣”。即在高家堰南北开通周家桥、武家墩两条淮水东行通道，导引部分淮水入海。此外，张企程与杨一魁共同议定“分杀黄流以纵淮，分疏海口以导淮”的综合治理方案。方案经朝廷批准后，杨一魁等随即征调丁夫20万，于万历二十四年（1596年）年初开工，开挖了桃源黄坝新河，从黄家嘴至安东五港、灌口，长300余里，分泄黄河水入海，以抑黄强，有利于水势较弱的淮水畅出清口。又在清口辟淤沙7里，以引导被“门限沙”淤堵的淮流出清口会黄。同时，还按原方案在武家墩、高良涧、周家桥修建石闸，从三道分泄淮水入海，经过治理，潴蓄在凤、泗的淮河洪水找到了出口，“长淮纵出，将张福二口冲深一二丈，宽百余丈，而泗州堤下淮河之水顿落一丈，湖波变为桑田，民有平土可居”，收到了“泗陵水患平，而淮、扬安矣”的治理效果。
明代虽然对淮河进行了大规模的治理，但在当时的历史条件下不可能完全根除淮河及黄河的水患。
首先，对淮河水患及与之涉及黄河水患的治理是一项很复杂的系统工程，特别是黄河中上游的水土保持工作是治理的关键。囿于历史条件，潘季驯只能采用“束水攻沙”，“蓄清刷黄”的方法来冲刷下游的泥沙。但由于中上游泥沙源源而来，含量又大，仅靠缕堤增加流速和蓄积淮河水来冲刷泥沙，是根本不可能将泥沙全部输送入海的。
其次，杨一魁等人的“分黄导淮”的治水方案，虽然解决了泗州明祖陵的眉睫之急，却仍无法解决黄河泥沙的淤积对淮水所造成的严重影响这一问题。黄坝新河竣工发挥分黄作用不久，滔滔洪流仍然直奔清口，影响淮河直出清口，分黄工程业已失去了作用。由于黄坝新河的开掘，使黄河夺灌河口入海，从而打乱了苏北水系，给苏北人民带来了灾难。杨一魁也承认：“疏河由黄家坝下五港，建滚水坝由铁线沟入海，小有害于海州”。这充分表明，明朝廷不管是采用“北堵南疏”也好，“蓄清刷黄”也好，抑或是“分黄导淮”也好，其治水的根本目的，是保运、护陵。而对广大人民所遭受的水灾之苦，则不是他们所主要考虑的。
3.对大运河的治理
大运河是明代南北重要的交通线，由于黄河水患的严重，大运河也深受其害，明代政府自始至终都比较关注大运河的治理工作。
在明代前期治理运河的突出人物是宋礼和陈瑄。宋礼的功劳在治理会通河。会通河是山东境内的大运河，开凿于元朝。但这里地势较高，水源较少，加之引水线路不是最佳方案，所以河道窄，水浅，不能通行吨位较大的船只，终元之世，作用不大。明代建立不久后，由于受黄河决口的影响，大运河又进一步被淤塞。明成祖建都北京后，需要将大批南粮北运，只能采用河海兼运之法。但海运路途遥远而且容易受自然天气的影响，一旦碰到恶劣天气损失就很大，如正统八年（1443年）七月，“漕运右参将都指挥汤节奏：浙江绍兴、台州二卫漕船被风浪损坏，漂流粮米一千六百一十五石”。而“河运则由江、淮达阳武，发山西、河南丁夫，陆輓百七十里入卫河，历八递运所，民苦其劳”。因此，根据当时济宁州同知潘叔正的建议，明成祖于永乐九年（1411年）任命工部尚书宋礼主持重开会通河。
宋礼的这次重开会通河，并不是仅仅限于疏浚旧有河道，重要的是找到了最佳的引水线路。元朝开的会通河是将泗水和卫水连接起来，所用的水源为汶水和附近的泉水，引水口在位于宁阳北面的堽城，通过在堽城拦汶水筑堰壅水入洸河，沿途汇宁阳诸泉水，最后流至济宁会源闸，进入运河。这些进入运河的水，自会源闸南北分流，北至临清入卫河，南至鲁桥入泗水。其中自济宁向北至临清的水流，途中要经过地势比济宁较高的南旺（今山东汶上县西南），所以其流不畅，元朝会通河之所以作用不大，原因就在于此。宋礼在这次治理过程中，经过调查研究，从汶上老人白英那里得知了南旺地势居高的地形状况，以及引汶至南旺后南北分流的最佳引水线路。宋礼采取了白英的意见从而解决了元朝会通河水量较少这一根本难题。《明史·宋礼传》对于此事是这样记载的：“礼以会通之源，必资汶水。乃用汶上老人白英策，筑堽城及戴村坝，横亘五里，遏汶流，使无南入洸而北归海。汇诸泉之水，尽出汶上，至南旺，中分之为二道，南流接徐、沛者十之四，北流达临清者十之六。南旺地势高，决其水，南北皆注，所谓水脊也。因相地置闸，以时蓄泄。自分水北至临清，地降九十尺，置闸十有七，而达于卫；南至沽头，地降百十有六尺，置闸二十有一，而达于淮”。其中的戴村，在堽城之西，在今山东汶上县北。从《明史》的记载来看，宋礼的这次治理运河，除解决会通河的引水路线问题外，对其中的水闸设置也有周密的安排。
宋礼之后，陈瑄紧接着对大运河进行了又一次的治理，他着重修治济宁至长江北岸这一地段，主要工程是开凿清江浦、整治吕梁和百步二洪、开辟泰州白塔河航线等。
开凿清江浦是解决运河穿淮的问题。当时，南来船只到达淮安后，要卸下货物，用辘轳绞拉通过城北的堤坝，才能进入淮河，重新装上货物，并且接着还须在淮河中逆水行驶数十里，才能出淮河，通过清江浦，进入徐州与淮安间的运河，非常费时、费力，船、货也要蒙受损失。永乐十三年（1415年），陈瑄“用故老言，自淮安城西管家湖，凿渠二十里，为清江浦，导湖水入淮，筑四闸以时宣泄。又缘湖十里筑堤引舟，由是漕舟直达于河，省费不訾”。
徐州与淮安间的运河，本为泗水的河道，黄河南徙时，也常常以之作为入淮的重要通道之一，因此这段运河是借黄行运，被称为“河漕”。这段运河除因黄河的迁徙不常而受影响外，突出的困难是徐州城东南二里的百步洪（也叫徐州洪），五十里的吕梁洪。这是两个险要河段，其中怪石暗礁极多，而且水流湍急，行船十分危险。对于这两个险要河段，历代都极为注意整治，但难于彻底。明代自永乐之后，大运河的运输任务不断加重，因此对这两个险段急需进一步治理。陈瑄在治理大运河时也十分注意这个问题，他“以吕梁洪险恶，于西别凿一渠，置二闸，蓄水通漕”，又“凿吕梁、百步二洪石以平水势”。陈瑄对这二洪的治理虽然不能根除这个问题，但对当时通航条件的改善是具有十分重大的作用的。
开辟泰州白塔河航线是为了江南船只过江。明初长江北岸的运河入口共有三个：一是仪真运口，是湖广、江西及上游其他地区来船的进运河之路；二是瓜洲渡口，是江南运河北上的船只过江后进运河的通道；三为白塔河口，是江南苏、松、常诸地及浙江诸处通过孟渎过江的船只过江后开向运河的线路。陈瑄对这三个入口都曾整治过，而其中开辟白塔河航线最为重要，因为这个航线的开辟，使自孟渎过江的船只，不用再沿江溯流至瓜洲，航行条件大大改善。
明代前期，由于宋礼和陈瑄的积极治理，大运河空前通畅，史称“自是漕运直达通州，而海陆运俱废”。
明代中后期治理大运河的工程，主要是开凿南阳新河和开凿泇河运河。开凿南阳新河是对会通河南段的一次改造。南阳是山东鱼台县境内的一个镇子，会通河从此通过到徐州北的茶城口，与黄河相会。明中叶以前，会通河由南阳镇起沿着昭阳湖的西岸经沛县西北而南下。这里地势很低并且靠近黄河，这样就存在两个隐患，一是黄河极易在单、丰、沛一带决口，一旦出现水患，黄河水就会冲坏运河的河堤，二是黄河带来的泥沙容易在此堆积，壅塞运河的河道。有鉴于此明代政府决定开凿南阳新河。嘉靖六年（1527年），黄河水溢入运河，沛县以北被壅塞了数十里，吴江人盛应期被任命为右都御史前往治理，他提议“于昭阳湖东，北进江家口，南出留城口，开浚百四十余里，较疏旧河力省而利永”。他的这个提议开始实施后，原计划需要六个月，但进行四个月后就因故中止了。嘉靖四十四年（1565年）秋，黄河在沛县飞云桥决口，河水向东注入昭阳湖，运河河道被淤塞百余里，朱衡受命以工部尚书兼右副都御史，总理河漕。他到决口处调查研究，发现“旧渠已成陆。而故都御史盛应期所开新河，自南阳以南东至夏村，又东南至留城，故址尚在。其地高，河决至昭阳湖止，不能复东，可以通运，乃定议开新河，筑堤吕孟湖以防溃决”。但潘季驯对此持有异议，经过一番争论，朝廷决定按照朱衡的意见办理，第二年，新河开凿成功，各种船只都得以顺利通航。隆庆元年（1567年），“山水骤溢，决新河，坏漕数百艘。给事中吴时来言：‘新河受东、兖以南费、峄、邹、滕之水。以一堤捍群流，岂能不溃？宜分之以杀其势。’衡乃开支河四，泄其水入赤山湖”。至此，南阳新河的开凿工程最后完成。新河与旧河相比，向东移了三十里，旧河自留城向北，中经沛县等地而至南阳镇，新河则自留城向北，经由夏镇（今山东微山）等地到南阳镇，与旧河合。南阳新河的开凿成功，使此段运河航行通畅了很多。
泇河运河的开凿是为了避开徐州以下借黄行运的河漕。河漕由于黄河之故十分容易决溢，特别是百步、吕梁二洪更是难以彻底治理的隐患。开凿泇河运河的提议在隆庆至万历年间，始于翁大立，继之以傅希挚，最后由李化龙、曹时聘领导完成。泇河运河自夏镇向南经韩庄（今山东枣庄峄城区西南六十里左右）、台庄，到邳州直河口入黄河，长二百余里，代替了原来自夏镇经徐州到达直河口的长三百三十里的黄河运道。此后，黄河只有邳州直河口以下至淮安的一段作为河漕，绕过了百步、吕梁二洪，各种运船航行起来安全多了。
明代对大运河的治理，在合理引用水源、选择正确的河道位置以避开险滩、改善航运条件等方面，都做出了很大的成绩，反映了当时治运工程技术的成就。除此之外，当时的人们还对治理运河的实践进行总结，为后世留下了宝贵的遗产。弘治年间（1488～1505年），王琼撰写的八卷本《漕河图志》是现存最早的京杭运河专志。嘉靖年间（1522～1566年），吴仲撰写的《通惠河志》，则是关于通惠河改建情况的专著。万历年间（1573～1620年），谢肇淛著有《北河纪》，这是记载山东至天津段京杭运河的专著。此外还有嘉靖末年游季勋等著的《新河成疏》，记载了开凿南阳新河工程的情况。万历年间李化龙撰写的《治河奏疏》，对开凿泇河运河的工程加以记载，也都是明代关于大运河的重要著作。
（二）兴修农田水利灌溉工程
明代自开国之初就十分重视兴修农田水利灌溉工程，明太祖曾下令：“所在有司，民以水利条上者，即陈奏。越二十七年，特谕工部，陂塘湖堰可蓄泄以备旱潦者，皆因其地势修治之。乃分遣国子生及人材，遍诣天下，督修水利”。以后明代历任皇帝均对此十分重视，从北直隶到华南沿海，从河西走廊到华东地区，从辽东边疆到云贵地区，全国掀起了一个兴修水利的高潮，下面分地区做一简要叙述。
江南地区不仅是明初的政治中心更是经济命脉之地，这一地区江湖浦港交错，地势很低，历来是水灾多发之地，一旦水利失修便会造成严重后果。因此这一地区是明代政府进行水利兴修的重点区域。
以太湖为中心的太湖流域是江南地区的中心地带，为我国经济发展的重要区域。太湖，古称震泽，承纳发源于浙江天目山的苕溪（分东西苕溪）和发源于苏南的茅山的荆溪的来水，现在通过太浦河、吴淞江、黄浦江、胥江、望虞河、梁溪河、京杭大运河等河道入江归海，具有独立的太湖水系。而古时太湖洪流出海，有所谓三江，即娄江、东江、吴淞江。由于太湖地区中间低洼周围稍高，似是个碟形洼地，水利的主要问题是太湖出水的顺利解决。明代此地区的大型水利工程都是围绕这个问题进行的，其中比较重要的有永乐年间的夏原吉、正统年间的周忱、天顺年间的崔恭、弘治年间的徐贯、正德至嘉靖年间的李充嗣、隆庆时的海瑞、万历初的林应训等人的治水。
永乐元年（1403年），工部尚书夏元吉奉命治理太湖水利。他主张先治吴淞江：“吴淞江延袤二百五十余里，广一百五十余丈，西接太湖，东通大海。前代屡疏导之。然当潮汐之冲，沙泥淤积，屡浚屡塞，不能经久。自江之长桥至夏驾浦，约一百二十余里，虽云通流，多有浅狭之处。自夏驾浦抵上海县南跄浦口，一百三十余里，潮汐壅障，茭芦丛生，已成平陆。”于是，他主张“浚吴淞江南北两岸安亭等浦港，以引太湖诸水入刘家、白茆二港，使直注江海”，并“相度地势，各置石闸，以时启闭”。
他的主张得到肯定，很快开工，到永乐二年（1404年）完工，主要完成了以下工程：疏浚吴淞江的从吴江长桥至夏驾浦长120余里。疏浚刘家港。开浚昆山县夏驾浦，掣吴淞江水北达刘家港。开浚上海范家浜至南跄浦口。黄浦原为吴淞江支流，明初黄浦江下游壅塞，夏原吉认为难于疏浚，而上海浦东旁有范家浜，大略是从今外白渡桥至复兴岛的河浦。夏原吉把这一段开阔到30余丈。于是，范家浜下游就上接黄浦江，直接导淀泖的水经黄浦入海。黄浦江下游经此次改道由范家浜入海后，逐渐深广，形成为今天宽阔的黄浦江，成了太湖下游最主要的出水河道，而原来主要河道吴淞江反倒成为黄浦江的支流。疏浚了白茆河、福山塘和耿泾，导昆承湖、阳城湖水入长江，以分太湖水势。为了分阳城湖水入白茆，不使湖水独从七浦入海，夏原吉还在湖水与七浦交会处，做斜堰工程，逼水分流注入白茆。
正统五年（1440年）至十一年（1446年），巡抚周忱主持太湖水利的治理。他治水的时间很长，工程也遍布各地，但最重要的就是正统六年（1441年）浚治吴淞江。当时嘉定、昆山之间的吴淞江，已是“直流百余里，东接大海，西接太湖，滋生草蔓，民因开垦成田，江水壅塞，不能通流”。周忱亲自立表于江心，督民挑修，使水得以疏泄。周忱又详定了堤水岸式，修筑低圩岸塍。周忱的治水富有成效，受到后人的赞扬。明后来的内阁首辅申时行说：“余尝闻父老言周文襄抚吴时，缮治津梁道途以数十百计，所在廪庾皆满，间以抵无年之灾，熙熙乎成周之盛世”。
天顺二年（1458年），由于吴淞江下游水患严重，明廷派巡抚崔恭治水。崔恭认为吴淞江道虽经疏浚，仍然容易淤积，不如从新地开挖简易。所开吴淞江起自大盈浦，东至吴淞江巡司，计二万二千丈。自此，吴淞江下游已分成新旧两支。据《同治上海县志》记载，旧江也称作虬江。嘉靖四十三年（1564）沈启作《吴江水考》，从其中的“吴淞江全图”可以看出，当时虬江已成为吴淞江的支流，而崔恭开的新江已为正流。
弘治四年至十年，吴中连年大水。明廷委派工部侍郎徐贯和巡抚都御史何鉴共同治水，疏吴淞江并白茆河，这次治理以开浚白茆河的工程量最大，但由于施工时间短，工程质量不一，港口没有建闸，很快又淤塞如故。
正德十六年（1521年），嘉靖元年（1522年）巡抚兼工部尚书李充嗣治水，工部郎中林文沛、水利郎中颜如协助。在正德年间，白茆河和吴淞江都淤塞严重。李充嗣开凿从夏驾口到吴淞江旧江口的河段，又凿白茆河从常熟双庙到东仓的河段，及其他一些工程，在嘉靖元年完工此次工程花费巨大，但是治理效果很好，杨枢在其著作《淞故述》评价说：“十余年虽雨浃旬而无大患”。
隆庆三年（1569年），江南又被水患，巡抚佥都御史海瑞主持江南治水。海瑞认为疏导吴淞江是排除江南水患的关键，亲至吴淞江水道查勘，认为吴淞下游水道“潮泥日积，通道填淤”，急需开浚，上报后批准开工。在松江同知黄成乐、上海县令张顶协助下，于隆庆四年正月动工，不到两个月就开挖了14337丈，原江面阔30丈，这次开挖15丈，底宽7丈5尺，深1丈5尺。经过这次施工，吴淞江下游现在的河线确立。海瑞主持的这次治水，虽然时间不长，但成效十分显著。这次治河是明代对太湖水利体系的最后大规模治理，兴百年之利，分毫无取于民，而水道畅通却维持了80年之久。海瑞的治水得到人们普遍的赞扬，即使是对海瑞颇有成见的大地主何良俊在其著作《四友斋丛说》中也对此做了高度评价：“前年海刚峰来巡抚，遂一力开吴淞江，隆庆四、五年皆有大水，不至病农，即开吴淞江之力也。非海公肯担当，安能了此大事！”
万历初年，在首辅张居正的支持下，林应训开浚了前面海瑞浚治的上一部分，其实就是吴淞江的中段，共长9529丈，宽20余丈。万历六年（1578年）林应训又开浚了白茆河中段45里，开广12丈。这基本上是明代政府对太湖流域的最后一次修治了。
江南地区塘浦泾渎遍布，贯通塘浦泾渎，是江南水利建设的重要经验。明人金藻曾经说：“山水下于太湖，湖水分为三江，如古井田之有浍也。水漫则泄沟水以入江；水涸则引江水以入沟。此仍古人之水利”。嘉靖年间，巡抚御史吕光洵论及开通塘浦的重要意义：“东吴水利在上流者以百计，而其大者六七所；在下流者亦以百计，而其大者十余所；治之之法，当先要害，先导太湖之水入阳城，昆承等湖，又开吴淞江等浦，泄淀山之水注入江、注于海。又令县官分督各都图道田间之水，悉入于小浦，导小浦之水悉入于大浦，使流者皆有所归，而潴者比有所泄，则下流之地可治，而涝无所忧矣。”因此，明代治水的官员在治理大江大河的时候，对江南的许多塘浦都进行了修治。江南一带的著名塘浦，有至和塘、夏驾浦、七鸦浦、盐铁塘、福山塘、三丈浦、许浦、横沥浦等，都得到了修治。
在夏原吉治理吴淞江时，就对昆山夏驾浦进行了开凿，掣吴淞江接浦，汇于刘家河。宣德年间（1426～1435年），巡抚周忱非常重视圩田的水利建设。他将夏原吉的方法发展为堤水岸式，即堤“岸高六尺，基阔八尺，面阔四尺，谓之‘羊坡岸’。其内有丈许尺深，于大岸稍低处植苎，谓之‘抵水’；环围植以茭芦，谓之‘护岸’；其遇边湖边荡，秋以石块，谓之‘挡浪’。又于圩外一、二丈许，列栅作埂，植茭杨树，谓之‘外护’”。周忱利用这种方法加固圩田堤岸，社会效益良好。清人钱泳在其著作《履园丛话》中称赞此方法是：“旱则抽水以入，涝则车水以出。”特别是他征集民工在尚湖北面筑堤，阻止江水涌入，四周开渠道排泄湖水，开辟农田37000余亩。圩区内分级控制工程有界岸、抵水岸、分区岸堤和小圩岸等，被称作芙蓉圩。芙蓉圩是明代圩岸的典型。成化十年（1474年），巡先都御史毕亨又修浚夏驾浦至嘉定县西庄家港。嘉靖初，李充嗣从夏驾浦口浚通至吴淞江口。管一德在《邑侯耿公重浚横沥湖漕等河碑记》中记录万历三十二年（1604年），耿橘浚治福山塘，“周察士民，士民称便利焉。又逾年，而政通人和。因经始其事，先采舆论，物土宜；次计徒庸，酌财用；次乘龙大，克时日。暨乃课土功，责成事，而西则奚浦、三丈浦，其功甚巨，官给以千金；于东则李墓、贵泾盐铁、湖漕、横沥浦，其工稍较省，则照民田起民夫，而稍市商贾之力。百废俱举，河并浚。”耿橘完成的工程是明代水利建设史的创举，因为在工程中，他采取的是开河筑举相结合的综合治理方式，确立了有田者出资，无钱者出力的原则，将工程费分开清算，开挖干河者为官三民七，开支河者则由民间全部负担。另外，还制订了佃户支领工食票、招抚流亡人口、支给牛种、免除杂等制度，取得了非常好的效益。
江南东部沿海地区自古就是海潮灾害频繁的地区，此地区的先人们在长期与海潮灾害的斗争中摸索出修筑海塘来抵御海潮的办法。通常从常熟到金山的一段，长250公里，历史上称为江南海塘，或称江苏海塘；从平湖到杭州的一段，长约150公里，为浙西海塘。海塘的防御重点是浙西海塘的海盐和盐官一带。
海塘修筑的历史很长，史载汉代已开始修筑钱塘江海塘。唐代开元前已建成以土塘为主的海塘。《新唐书·地理志》记载唐开元元年（713年）重筑盐官捍海塘，长124里。又据清雍正《江南通志》记载：“唐开元元年筑捍海塘，起杭州盐官，抵吴淞江，长一百三十里”。宋元时已在杭州建成某些石塘。明代是海塘建筑史上有突出成绩的时代，浙西海塘是修筑的重点，钱塘江海塘是其中比较典型的。
钱塘江海塘，相传起始于东汉时期华信修筑的防海大塘，唐代以前均为土塘。五代吴越王钱镠创建竹笼装石护土为塘，宋代出现了以石叠砌，石土“相为胶固”的石塘和用桩、笆、板、木组合而成的石仓。明成化十三年（1477年），浙江按察副使杨暄认为以前的“塘石皆叠砌，势陡孑”，“潮激之生怒，易溃也”。乃仿王安石在鄞县所筑塘型，改直立式为斜坡式的“陂陀塘”，即在土坡上垫块石，再用条石顺坡势平砌。坡面平砌条石不耐冲吸，先后全毁。弘治元年（1488年），海盐知县谭秀复改为叠砌型式而“略仿陂陀意”，即将临潮面纵叠条石逐层向内“渐收”，以消杀潮势。内侧则用石横叠，石后填土。弘治十二年（1499年），海盐知县王玺又对石料的砌筑改为每层纵横交错，上下叠压。
嘉靖二十一年（1542年），金事黄光升吸取上述各种结构型式的优点，创建成“五纵五横鱼鳞石塘”，是海塘结构一大改进，成为明清以来海盐、平湖以至海宁、仁和一带海塘的基本型式。黄光升总结前人经验，认识到海盐海塘之病，一在“塘根浮浅”，二在“外疏中空”，其创建的鱼鳞石塘，有几个主要特点：①尽去塘基浮土，见实土方始钉桩，待桩、土沉实后再砌置塘石，提高了塘基的承载能力；②用2尺见方、长6尺大条石五纵五横起筑，以一纵二横结顶，每两层渐缩而上成阶梯形，俾顺潮势，从而提高塘身的稳定性；③石料琢凿方平，使石料之间紧贴密缝。砌筑石塘时要求：“层表里必互纵横作丁字形”，“层相架必跨缝而置作品字形”，“层中横必稍昂作幞头形”，使砌石左右、上下、内外均各错缝制压，增强塘身整体性，削弱潮浪对附土的冲吸淘刷能力。万历十五年（1587年）又扩大了桩基，并将盖面石改为内外皆纵，以顺水势，后世因称之为“双盖鱼鳞石塘”。
江南海塘也经过多次大规模的修整，值得一提的是，永乐、成化年间的修筑。永乐二年（1404年），海水涨溢，户部尚书夏原吉曾责成水官督修华亭海塘。成化八年（1472年），以海塘年久坍陷，巡抚毕亨命松江知府白行中，督修华亭、嘉定、上海捍海土塘，西起青龙港，东至华家角，长七千八百五十丈。崇祯七年（1634年），松江知府方岳贡，华亭知县张调鼎，修建成阙石塘，共289丈。崇祯十三年（1640年），又续建石塘228丈。
海塘的建设为江南地区经济的发展竖起了坚实屏障。这一带地区濒江临海，地理位置特殊，是海潮灾害频繁的地区。特别是闻名于世的钱塘江潮，后推前阻，奔腾澎湃，惊涛拍岸，其壮观程度天下无比，它的潮力达到了每小时20公里。海潮对江岸的侵蚀本来就十分严重，如遇上台风，造成的灾害更加严重。而这一时期频繁的修筑海塘，有效地防御了潮灾。明代的海塘修筑技术，也在不断的实践中取得了不少进步，主要是能够根据不同的地质情况，设计不同的型式，以适应不同情况。明代海塘的修筑为后人积累了丰厚的经验。
北直隶地区包括现今的北京、天津、河北，是明代中后期的统治中心，因此明代政府十分重视该地区的农田水利建设。各地因地制宜，修建了许多符具有本地特色的水利工程。
京东和天津滨海地区临近京城，未开发的荒洼盐碱地较多，明代政府对该地区的农田水利建设颇为用力。明代前期漕运尚畅通，基本依靠漕粮和开中纳粟供给京师和北边驻军。明代后期，治黄保漕尤为艰巨，治理工程收效不大，一些有识之士遂提出在京畿从事水利营田，就地发展农业生产的建议，徐贞明是其中最有影响的代表人物。徐贞明在万历三年（1575年）任工科给事中时，上疏论华北水利，朝廷以“役大费繁”，未采纳其建议。次年徐贞明又著《潞水客谈》一书，再次阐明自己的见解，列举了华北兴修水利的14条好处，具体是：“西北之地，旱则赤地千里，潦则洪流万顷，惟雨旸时若，庶乐岁无饥，此可常恃哉？惟水利兴而后旱潦有备，利一。中人治生，必有常稔之田，以国家之全盛，独待哺于东南，岂计之得哉？水利兴则余粮栖亩皆仓庾之积，利二。东南转输，其费数倍。若西北有一石之入，则东南省数石之输，久则蠲租之诏可下，东南民力庶几稍苏，利三。西北无沟洫，故河水横流，而民居多没。修复水田，则可分河流，杀水患，利四。西北地平旷，寇骑得以长驱。若沟洫尽举，则田野皆金汤，利五。游民轻去乡土，易于为乱。水利兴则业农者依田里，而游民有所归，利六。招南人以耕西北之田，则民均而田亦均，利七。东南多漏役之民，西北罹重徭之苦，以南赋繁而役减，北赋省而徭重也。使田垦而民聚，则赋增而北徭可减，利八。沿边诸镇有积贮，转输不烦，利九。天下浮户依富家为佃客者何限，募之为农而简之为兵，屯政无不举矣，利十。塞上之卒，土著者少。屯政举则兵自足，可以省远募之费，苏班戍之劳，停摄勾之苦，利十一。宗禄浩繁，势将难继。今自中尉以下，量禄之田，使自食其土，为长子孙计，则宗禄可减，利十二。修复水利，则仿古井田，可限民名田。而自昔养民之政渐可举行，利十三。民与地均，可仿古比闾族党之制，而教化渐兴，风俗自美，利十四也”。
徐贞明传针对这些好处提出了兴修水利的规划性意见，“于上流疏渠浚沟，引之灌田，以杀水势；下流多开支河，以泄横流；其淀之最下者，留以潴水；稍高者，皆如南人筑圩之制。则水利兴，水患亦除矣”。其兴修水利的步骤，拟首先在“负山控海”的京东地区施行，然后推广至畿辅及北方地区。他的见解得到顺天巡抚张国彦、副使顾养谦、御史苏瓒、给事中王敬民等人的赞同和推荐。万历十三年（1585年），徐贞明被任命为尚宝少卿，主持畿辅地区的治水垦田。他先到京东永平（治今卢龙县）踏勘调查地势、水源情况，召募南人指导兴垦水田，翌年垦得水田39000余亩。
万历二十九年（1601）为防倭寇入侵，天津登莱海防巡抚汪应蛟在天津的葛沽、白塘口等处令防海军丁屯种，引海河潮水灌溉，翌年，垦田五千余亩，其中水稻二千余亩，余种杂粮，秋后收稻谷六千余石，杂粮四、五千石，初步得到成效。当时天津东部滨海一带还未得到开发。汪应蛟采用了闽浙围垦海涂的方法，在屯区内布置：“一面临河，三面开渠与河沟通，深广各一丈五尺，四面筑堤以防水涝，高厚各七尺，又中间沟渠之制条分缕析”。形成一座座堤岸高厚的大围，围口设闸控制。这种工程布置可以挡潮拒碱，引潮灌溉，洗碱排涝，降低地下水。汪应蛟主持屯垦时修筑的围田，以“葛沽以北，白塘东”的十字围最为著名。屯垦的其他地方还有何家圈、双港、辛庄、羊马头、大人庄、咸水沽、泥沽等。万历三十一年（1603年），孙玮继续在此地开垦，开成熟地105顷2亩。当时天津驻防军月饷6万，原来征于民间，这时由于当地收获颇丰就以所获稻谷、杂粮充津防额饷，遂免向民加派。
天启二年（1622年），董应举任为太仆卿兼河南道御史，经理天津至山海关屯务，他将辽东流民1.3万余户安置于顺天、永平、河间、保定等府屯田，共购买民田12万多亩，合闲荒田共18万亩，“广募耕者，畀工廪、田器、牛种，浚渠筑防，教之艺稻，农舍、仓麻、仓廨、场圃、舟车毕具，费二万六千，而所收黍麦谷五万五千余石”。同时期巡按直隶御史左光斗亦在天津屯田，于何家圈一带开水田4千亩。具体经营屯田水利的为通判卢观象，他还‘“开寇家口以南田三千余亩”。崇祯十二年（1639年）天津巡抚李继贞又在天津经营屯田，“白塘、葛沽数十里间，田大熟”。
此外，私人经营天津水利垦田，种植水稻的也不乏其人。天启时兵马司吏目郭世安旅寄天津，捐七百金之资募地丁自垦水田七百亩。徐光启从万历四十一年（1613年）至天启元年（1621年）先后四次到天津一带经营水利营田，买荒田数千亩，其中一部分种植水稻，并从事水稻栽培试验工作。明代在京东和天津地区从事水利营田的规模虽然不大，且时断时续，但成效比较明显。
太行山和燕山山麓平原地区位于滏阳河，滹沱河，唐河，巨马河，永定河的上、中游，易于筑坝开渠，引取河流及其支流之水灌溉农田。而且地下水开发条件优越，潜水埋藏丰富，水质优良，一般埋藏较浅，常以泉水的形式涌出地表。明代该区引泉凿井发展较快。由于地面比降大，排水良好，灌溉不易产生土地盐碱化。洪武年间（1368～1398年）磁州知州包宗达主持开凿五爪渠，水源引自溢水，“溉原田千百余顷，以种水稻”。之后由于洪水泛滥，渠道淤塞，万历年间（1573～1620年）知州孙健、牛维赤又先后开南北两支渠，溉稻田200余顷。嘉靖初，广平府知府高汝行、永年知县朱泰曾建惠民等闸，引滏阳河水灌溉郡城西南之地，使原来荒芜地悉成良田。嘉靖中瞿成知广平府，“凿长渠三百里，引（滏）水为四闸，灌田数千顷”。万历中徐磷在任县东北30里建永济闸，又建子闸数座，引溢阳河水溉田。
滹沱河及其支流冶河明清时灌溉水利也有发展。明永乐九年（1411年）浚定襄故渠63里，引滹沱河水灌田600余顷。唐河流域一带灌溉水利较为发达。明清时修复和扩建了引唐河的广利渠。广利渠在唐县西南，金泰和六年（1206年）县令刘弁开，引唐河水灌田数千亩，后废。明万历二十七年（1599年）复开浚，渠长70里，历唐县35村，完县3村，溉田200余顷。
太行山和燕山山麓平原泉水出露多，明代时引泉灌溉发达。顺德府（治今邢台市）有百泉水，源于邢台城东南5里，东入南和县境，又东北经任县，最后汇于胡芦河。明代时百泉河上下已修建许多堰闸。邢台县东南七里有永泽闸，明万历十八年（1590年）建。又东一里，有小龙泉堰，亦万历中建。永泽闸南三里有百泉闸，嘉靖年间知府刘应节建。再向东依次有盛流闸、黑龙潭闸、明沙泉闸、晋祠闸、武家庄闸、关家湾闸、永立闸、东汪闸、大贤闸，到南和县又有10多座闸，都是明代所建。邢台“故不知艺稻”，明嘉靖时知县何岑“教民艺稻，就百泉诸水灌田数百顷，遂为永利”。邢台西北有野狐、达活、紫金等泉。嘉靖、万历间，顺次修建了小汪闸等7座闸。万历三十年（1602年）“邢台达活、野狐二泉流为牛尾河，百泉注为灃河，建二十一闸二堤，灌田五百余顷”。真定府真定县西北30里有大鸣、小鸣诸泉。宣德初，知县李守义引以溉田，后淤塞。万历四年（1576年），知县周应中“浚大鸣泉引水东南，溉稻田百余顷，民享其利”。万历三十年（1602年）真定知府郭勉又“浚大鸣、小鸣泉四十余穴，溉田千顷”。
中部平原地势平缓，洼池、湖淀分布广泛，自然灾害频仍，多春旱秋涝。低洼地区水无去路，形成了“一水一麦”种植制度。“水退地淤，民就种麦甫豆，水泛而麦已登场，其所获殆加倍焉”。在东淀、西淀、南泊、北泊、永定河下游、南运河与溢阳河和子牙河之间的地区，常采用此种种植制度。在低洼地区，明代，通过治水筑围，发展水田，种植水稻。如处于淀泊地带的雄县、霸州、文安等地明代大都种有水稻。
西北山间盆地有桑干河及其支流洋河穿过，泉水十分丰富，因此这一地区灌溉水利得到发展。隆庆元年（1567年），嵇巅任保安州知州，教民于桑干河沿河隙地淤田种稻。林则徐在《畿辅水利议·历代开治水田成效考》一文中记录万历四十六年（1618年），兵备道胡思仲疏浚保安西二渠，开田十万余亩，“杭稻兼利，比于江南”。胡思仲还在怀安县“浚惠民渠，引洋河之水溉民田数万顷”。
除江南和北直隶地区外，其他地区的农田水利在明代也得到极大发展。这里做一简要论述。
河南地区自古就是重要的农业区，明代，豫北和南阳的水利建设在这一地区比较突出。豫北地区主要指河南省黄河以北地区，即当时的彰德、卫辉、怀庆三府辖地。该区西北部为太行山，主要地形为山地和山前丘陵，中间夹有几个小盆地，耕地主要分布在小盆地和沟谷丘陵地区。其南濒临黄河，为平原地带，是本区耕种指数较高的地带。沿黄河一带有背河洼地和河滩地，常随着黄河的变迁而变化，很不稳定。区内平原和山地之比大致为3：1，是河南省重要的农作区。本区主要河流有漳河、卫河、洹河、丹河、沁河等，是发展农田水利灌溉事业的基础。明代，豫北地区的大型水利灌溉工程主要有丹、沁河水利工程。丹、沁河水利工程是豫北地区古老的水利工程之一，早在汉、魏时期就有灌溉之利，隋、唐、宋、元各代均有修复，百姓获利甚巨。到了明代，又对该工程多次修复，使之发挥了更大的效益。第一次是弘治六年（1493年），河南巡抚徐洛委托参政朱宣主持对元代开凿的灌渠疏浚修复，因地制宜，宜泄疏通并举，又设里闸口，随时关闭，周围田地均得灌溉。嘉靖年间（1522～1566年），河内县令胡玉玑又进行修浚，并将所修河道命名为利丰河。隆庆二年（1568年）怀庆（今河南沁阳县）知府纪诫再次对之进行修浚，又更其名为通济河。万历二十八年（1600年），河内县令袁应泰组织百姓沿仿口之上凿山开洞，修筑广济渠。万历四十三年（1615年）河内知县胡霑恩又于渠上建闸，分水灌溉，永杜争端。这是明代丹、沁水利工程修治之大概状况。以万历二十八年的修复最为有名。当时豫北旱情严重，当时袁应泰任河内县令，在旱情进行广泛调查后，他认为农业无法抵御旱灾的原因是昔日水利工程的湮废，而昔日水利工程的湮废又是因为原有水渠是土渠，容易湮塞。要使百姓永享灌溉之利，必须变土渠为石渠。于是，他和济源县令史记言发动两县一万多名百姓，沿枋口之上，自太行山麓凿洞引水，修成一条流经济源、孟县、河内、温县、武陟等五县，蜿蜒一百五十余里长的大渠，称作广济渠。渠内具备涵洞、暗闸等。主渠之外，又修二十四堰，曰永益、永利、长丰、天富、永福、广福、和丰、广丰、大丰、大有、太平、广有、永济、广阜、新兴、广隆、万盈、常济、兴隆、兴福、宏福、万亿、大济、永通，共长七百余里。并制定了严格的用水制度，二十四堰互相制约，使灌区内的农田都能获利。当时工程是异常艰巨的，据明人高世芳所撰《凿山创河记》记载，工程开始后，“坏山为穴，工卧而凿之，渐下而蹲，渐下而俯”，当遇到“横山而卧，形若大屋”的巨石时，力士用大锤无能为力，袁应泰就组织群众“先以之烈火，继之以利锤，锤而火之，火复锤之”，采用这种锤烧结合的办法去攻坚。当地百姓对此工程也非常热情，袁应泰本人记载当时的情况说，百姓纷纷“感激戮力，裹粮从事，有三年山上不千告竣，誓不旋踵者；有面目燻黑，指坠肤裂，或感病力疾犹无懈志者；有家有丧变及水灾盗患义不反顾者；有捐资犒匠争先成功者。三年如一日，众人成一心”。广济渠的修筑，为发展河内地区的农业生产作出了新的贡献。使过去“只播菽谷”的沁河流域出现了围水环流、遍种水稻，“亩收二钟有奇”的喜人景象。南阳地区水利工程主要是修复疏浚大量的前代遗迹，主要有邓州的黄家堰、下默河堰、楚堰、黑龙堰、塘堵堰；内乡县的郑渠堰、东俞公堰、西俞公堰、默河堰；新野县的沙堰、黑龙堰；镇平县的西河堰、上石堰、下石堰、辣林堰、楝林堰；南阳县的上石堰、马渡港、聚宝盆、泉水堰等。
关中地区历来为各朝经济中心，前代修建了很多大型的水利工程，如秦汉及唐时修建的郑国渠、成国渠、三白渠等。明代本地区修建的水利工程主要以小型为主，有以下几种类型。
（1）小流域的水利开发
关中地区河流众多，除了泾、渭二水之外，还有分布着许多小河流，西安府附近号称有“八水绕长安”，这些小河流在明代得到了较为广泛的开发利用，收到了显著的效果。富平县引水灌溉就是一个典型。富平县境内的主要河流为漆沮水（又名石川河）。漆水与沮水合流进入富平，水量丰富，给富平县的农田灌溉提供了极其有利的条件。万历年间（1573～1620年），知县刘况在富平倡兴水利，为富平县的水利建设作出了很大的贡献。据后人研究统计，明代富平县新修和经过整修的灌溉渠道多达29个，而这些渠道皆源自漆沮水并集中分布在河之两岸。这些渠道少则浇灌三五里，多则浇灌二三十里，润泽田禾，地力因之大增。漆沮水的充分利用，使明代县境西部地区较大面积的土地变成了“水旱无恐”的保收田，从而也使富平县成为当时关中地区重视兴修小型水利而获益的典型县。
（2）引泉灌溉
关中地区南临秦岭，背靠北山山脉，渭河从中穿流而过，是一个典型的河谷平原，地下水资源丰富，为我国古代最早利用泉水灌溉的地区之一，相传周朝先祖公刘曾带领族人开渠引泉，灌田于邰（今陕西杨陵附近）。虽然明以前引泉入渠就在关中地区早已存在，但相对于郑、白等大型水利工程，却并不占重要地位。从明代起，由于引泾等大型工程的引水功能严重衰退，泉水的开发利用开始逐渐受到重视。明成化年间（1465～1487年），就曾多次开凿大小龙山泉源，作为引泾灌溉的重要补充。成化十八年（1482年）修成的广惠渠溉田八千余顷，其水源就有相当部分引自龙山之泉。
（3）凿井以灌
井灌明代以前在关中地区多用于园林菜地等的补充用水，大田农作物井灌则是在明代开始的。明代时富平、蒲城井利颇盛，民国版《续陕西通志稿》卷195《风俗一》记载“流曲、美原等乡有掘泉深至六丈外，以资汲灌者，甚或用砖包砌，工费三四十金，用辘轳四架而灌者，故每值旱荒时，二邑流离死亡者独少。”
（4）挖池蓄水
关中地区历来降雨不均，雨季多集中于初秋，其余则干旱少雨，地气苦旱，所以关中人民就地取材，未雨绸缪，大量挖掘涝池，收集雨水，以备农业用水，甚至牲畜和其他生活用水，等等。所谓“涝池”即人工开挖的池塘，《农政全书》记载：“筑土者，忤筑其底，椎泥者，以椎椎底，作孔胶泥实之，皆令无漏也”。明代关中地区基本上做到了村村有涝池，关中沿北山各县的土原地带，大的村子旁边都修筑有涝池，面积大约从二亩至五亩不等，深达丈余。当时为了修筑一个涝池，必须全村动员，投入很大的人力物力，除挖掘土方外，关键的是要用大量胶泥铺底和涂抹四周，以防水的渗漏。但由于事关大家的民生问题，因此不论是地主还是贫民一般都会积极参与。
明代西北地区的水利也得到很大发展。宁夏地处西北，远离海洋，干旱少雨。明代徐贞明总结这一地区自然特点：“夫雨旸在天，而时其蓄池，以待旱潦者，人也。乃西北之地，旱则赤地千里，潦则洪流万顷。唯寄命于天以幸其雨旸时若，庶几乐岁无饥耳，此可以常恃哉？唯水利兴而后早潦有备”。因此宁夏兴修水利必须开渠引黄河水，明代也不例外。弘治十三年（1500年）巡抚都御史王询奏请“于灵州金积山河口，开渠灌田，给军民佃种”。这条渠就是金积渠。另外，这一时期还改造、修浚许多以往的旧有渠道，主要有汉伯渠、石空渠、美利渠、汉延渠、唐来渠、中济渠、七星渠等。甘肃地区的水利在明代也有一定发展。如兰州地区紧邻黄河，水利主要也是以引黄灌溉为主，引阿干河工程也发挥了重要的作用。另外，处于河西走廊的张掖、武威在明代时处于水利的大发展时期，修建了许多水利工程。
长江中游地区（湖北、湖南、江西等省）多丘陵山地，又临江靠湖，境内多小型湖泊陂塘，明代这一地区的水利建设主要有3种类型。
（1）修复古代的水利工程
本地区自魏晋南北朝时期大量北方人民南迁开始，不断得到开发，在发展农业的同时修建了很多水利工程，如抚州的述陂、博陂、茭陂、千金陂，宜春的李渠，泰和的槎滩陂等，都是灌溉万亩以上的大型水利工程。但由于年久失修，许多水利设施遭到了毁坏。明代这些大型水利工程大都得到了很好的修复。宜春李渠，明代先后进行过五次疏浚，其中弘治十三年（1500年）知府朱华在修渠时还“砌仰山石路，浚袁城五井”。再如崇仁梓陂，本由唐初抚州刺史周法猛所修，圳长四十余里，灌田六万余亩，年久岁湮，永乐间本县庠生王椽“请于当事，凡上下五六里，水道不通之处，请以己田易，乃由石背凿石闸渠，沿金湖达山泉旧址至临川境，名曰石背新陂”。其他如位于泰和县的槎滩陂、宜黄县的永丰陂、南昌府的章江堤、九江府的甘棠堤、临川县的千金陂等大型水利工程，也都基本得到修复，而且灌溉规模较前扩大。
（2）修筑陂塘
这一地区多丘陵山地，又临江靠湖，境内多小型湖泊，明代，长江中游地区修筑了大量的陂塘用以灌溉农田。洪武三十年（1397年）安仁王溥凿官陂，灌田500余亩；永乐六年（1408年），萍乡知县何正在县筑敛陂，灌田3000余亩；成化十二年（1476年），奉新县从善乡民余鼎汉率众修乌石陂，“灌田万余亩”。据不完全统计，建昌府在明正德年间有陂塘445处；永丰县在嘉靖年间有陂塘752处；九江府在嘉靖年间有陂塘77处，灌田219.91顷。
（3）在临江靠湖地区修建圩堤以保护农田
在临江靠湖地区，为了不让雨季水淹农田，明代这一地区修筑了大量的圩堤。弘治年间（1488～1505年），南昌知府祝瀚发粟700余石修筑南昌大有圩，该堤“西起石亭庄，东抵牛尾岭，延袤四十里，北障大浸入鄱湖，而南垦平田数万亩”；嘉靖年间（1522～1566年），知府谯孟龙在南昌府城西南修筑谯堤，“障民居五千余家，田数万亩”；万历年间（1573～1620年），知县李徵仪在清江筑赵家园堤，护田万顷。
华南地区（包括福建、广东、广西）在明代水利事业也发展相当迅速，本地区有着漫长的海岸线，又多山，河流较多且水流湍急，历代都比较重视水利建设。明代本地区的水利事业主要有下面几种类型。
（1）对前代的著名水利工程进行修复
灵渠是本地区历史上最著名的水利工程，它沟通了长江水系与珠江水系，是岭北、岭南的唯一水上通道，交通地位极为重要。灵渠由秦朝所修建，建渠之初衷是为了运送军饷，以开展统一岭南的战争。灵渠建成之后，不仅成了交通枢纽，而且对于灌溉事业，也是一项大工程。所以自秦以后，历朝都有修葺，使其畅通无阻，也使农田得到灌溉。明代也不例外，先后对灵渠进行了6次大规模的修治，。
（2）在沿海地区修筑海塘
本地区由于海岸线漫长，且是台风的主要过境地，一旦台风来临，十分容易形成海潮驾风，海水倒灌，危害沿海地区的民田，历来沿海地区十分重视海塘的修建，明代华南沿海地区也是如此。海康、遂溪二县地处雷州东南，面海而常迎东南季风带来的海潮和大台风带来的灾害。明代，两县曾经合作，用半年时间，出37400多民工筑成大堤，使海潮决堤造成巨大的损失的事件不再发生。堤成，“上潴泉水使不得出，下遏斥卤使不得入”。
（3）在山区及河流湍急的地区修筑陂、塘、堰、坝
本地区的地方志关于修筑陂、塘、堰、坝的记载相当之多。如据《广西通志》记载，明代广西各州县共筑陂塘175座，陂塘可灌田亩7800多顷。阳朔县神陂“可灌田千余顷”，河池州的蒋村陂“灌田千余顷”，平乐县的壕陂、陇陂“灌田千余顷”，宣化县的铜鼓陂可以灌溉1600顷、义宁县的古育塘灌田600余顷，等等。
其他地区，如云南、贵州等在明代水利事业也获得了相当大的发展，在防御水旱自然灾害方面起到了重要的作用，极大地推动了当地的经济发展。
