微山湖与南阳、独山、昭阳等湖合称南四湖，为古泗水故道。由于黄河夺泗，泗水南流入淮受阻，于济宁、徐州一带洼地积滞成泽。元代末年，沿运(泗水)湖泊已初步形成。济宁南为孟阳湖(后称南阳湖)，沛、滕间为昭阳湖，再向南至张孤山为郗山、微山、吕孟、张庄4个小湖。明代初将以上六湖作为水柜，调节水量、确保漕运。明嘉靖四十五年(1566年)为避黄淤运，将运道东移，开了南阳新河(自南阳经夏镇到沛县留城，在徐州北接老运河)，河西仍为昭阳湖。河东因有独山居中，故名独山湖。明万历三十三年(1605年)南阳新河夏镇以下为避黄险向东移，完成新挖泇河。郗山、微山、吕孟、张庄4湖已成为上承南阳、昭阳、独山三湖来水总库，湖面不断扩大，即为微山湖。直至建国前没有大的变化。1958年，山东省横跨昭阳湖东西兴建二级坝枢纽工程(包括拦洪坝、溢流坝、节制闸及船闸)，将南四湖分为上、下两级湖。以后又在坝上兴建二、三、四节制闸，并扩大上下引河。
南四湖流域面积包括山东、江苏、河南、安徽4省32个县(市)的53条河道集水面积，共3.12万平方公里，其中湖面积1280平方公里，南北长125公里，东西宽6~25公里。在水位36米时，总库容50.7亿立方米。
微山湖是泗水水系防洪的重要工程。明、清之际，微山湖湖口即建有韩庄湖口双闸，泄南四湖涨水。清乾隆二十一年(1756年)开伊家河，引微山湖水入邳州运河，河头筑坝，以资蓄泄。以后微山湖的洪水出路，主要通过韩庄运河(包括伊家河)入运河。1957年大水，在微山湖最高水位36.28米时，湖西大堤全线漫溢。山东省于1957~1962年、1963~1966年、1972~1977年分三期拓浚韩庄运河。第三期工程因停缓建，未能按设计完成，在微山湖33.5米水位时，泄洪能力为1300立方米每秒(包括伊家河200立方米每秒)。并在1958年冬开始兴建韩庄枢纽工程，包括韩庄节制闸，伊家河节制闸、船闸。1977~1980年，山东又按微山湖水位33.5米下泄2500立方米每秒的规模，扩建了韩庄节制闸。
(一) 蔺 家 坝
蔺家坝位于微山湖南端铜山县张谷山与蔺山之间。清康熙五十八年(1719年)，徐州知州姜焯筑张谷山草坝，即蔺家坝，此坝是微山湖通不牢河的口门。乾隆四十六年(1781年)，黄河决口，洪水入南四湖，开启微山湖韩庄湖口双闸、伊家河坝、蔺家山坝，分道入运。乾隆四十八年，修蔺家山草坝，随泄洪济运需要而时开时堵。民国24年(1935年)，黄河于董庄决口，洪水注入微山湖;9月12日，湖水位由31.57米陡涨至37米，蔺家山坝冲决，洪水漫溢，滨湖铜、丰、沛三县受灾严重。
1957年，南四湖遭遇建国以来最大的洪水，韩庄枢纽尚未扩建，蔺家坝协助排洪。7月26日，蔺家坝口门宽由38米冲大到160米，28日向不牢河下泄流量达842立方米每秒，直接威胁徐州市区和煤矿的安全。中共徐州地委和徐州市委决定，全力抢做蔺家坝束水工程。到8月6日，口门宽缩为39.8米，下泄流量450立方米每秒，才保证了徐州市及矿区的防洪安全。1958年，不牢河成为京杭运河一段，为了蓄水灌溉及航运用水，6月开工兴建蔺家坝节制闸，1959年8月建成，共13孔，总净宽41.1米，闸底高程28.3米，按微山湖水位33.5米时泄洪500立方米每秒设计。蔺家坝节制闸以下至大王庙的不牢河长71.2公里，成为京杭运河的一段和地区排涝灌溉综合利用的河道。1971年和1984年治淮规划中，按微山湖水位33.5米排泄2500立方米每秒，确定扩大韩庄运河，蔺家坝闸不再排泄微山湖洪水入不牢河。
(二) 湖 西 大 堤
湖西大堤位于南四湖西岸。自南阳湖北端石佛村至微山湖南尾张谷山，全长130公里。其中江苏境内湖堤北起苏鲁两省交界处的姚楼河口，南至铜山县张谷山全长79公里，其中上级湖堤长21公里(包括山东省微山县境堤防12公里);下级湖堤长58公里，其中沛县40公里，铜山县18公里。湖西大堤是湖西地区的重要防洪屏障，保护湖西地区工矿、城镇和400多万亩农田的安全。
明宣德年间(1426~1435年)，平江伯陈瑄筑沛县昭阳湖长堤，为湖西筑堤之始。弘治年间(1488~1505年)和隆庆六年(1572年)，也曾修筑湖西土堤。清末至民国年间，湖西先后修筑了三道子埝。头道埝沿地面高程32米至32.5米修筑，二道埝沿地面高程32.5米至33米修筑，三道埝仅筑铜山县境内，沿地面高程34米修筑。民国24年(1935年)黄河在董庄决口，直注微山湖，原有湖埝无法防守，自丰县北部向东至沛县龙固折向东南至铜山张谷山，沿地面高程35~36米抢筑了全长80余公里的苏北大堤。
建国后，湖西大堤的修筑大致可分四个阶段。建国初至1957年春，由沛县、铜山两县组织劳力自力更生沿二道埝加固培厚，使大堤达到堤顶高程35.5~36.5米，顶宽4米。
1957年大水，湖西大堤全线漫溢。汛后，淮委编制的规划要求，要求湖西大堤按三百年一遇洪水位设计， 堤顶高程39.5米，顶宽8米，迎水面水下部分边坡1∶5，水上部分1∶3，背水面边坡1∶3，防御最高洪水位为37米。1958年春至1959年按淮委要求由沛县、铜山两县组织9.5万多民工分期施工，完成土方1729万立方米。一般堤顶高程为38.5米，顶宽6米，未完全达到设计标准。
1962年沿大堤开挖顺堤河，从沿河向南至张谷山，出土结合复堤完成土方465万立方米。
1972~1973年，经水电部批准，山东省搞“湖腰扩大”工程，开挖大屯闸以南至沿河口段深槽，长9.3公里，出土全部堆于沛县此段大堤以西，堆土区宽500米左右，堆土平整后高程在39.5米左右，大堤顶高程加复至39.5~40米，顶宽10米，计土方2232万立方米。
经过几次加固复堤后，到1987年省内各段堤防情况是:二级坝以上21公里，堤顶高程39~39.5米，顶宽8米左右;二级坝至沿河口长15公里，堤顶高程39.5米左右至40米，顶宽10米;沿河口至八段长26公里，堤顶高程39米，顶宽8米;八段以南堤防长17公里，顶高程38~38.5米，堤顶宽6米。已建湖西大堤尚未经受大的洪水考验。
(三) 中 运 河
明隆庆元年(1567年)完成湖东的“南阳新河”以后，隆庆三年黄河再决沛县，河道总督翁大立又提出开泇河，以避黄险，后因地多砂礓而停工。万历三十一年(1603年)，黄河又决苏家庄及曹县缕堤，万历三十二年开挖泇河，自夏镇李家庄出邳州直河口，长260余里尽避黄河之险，运道大通。但泇河以下仍为黄运合一。清代为继续实施“黄运分开”以避黄险的方针，乃于康熙时，在黄河遥缕两堤之间开挖中河，由龙岗岔路口至仲家庄。由于中河南逼黄河，难以筑堤，乃自桃源至清河，弃中河下段，改凿60里，名为新中河。至此上自韩庄，下至清口的中河(后称中运河)终于完成。
中运河北自邳县黄楼村(苏鲁省界)起，经泇口、滩上、运河镇、张楼，至新沂县窑湾附近入骆马湖，在宿迁县皂河闸出骆马湖。再由宿迁、刘老涧、泗阳至淮阴的杨庄，全长179.1公里。其中骆马湖(以民便河口为界)以上55公里，上通韩庄运河，主要承泄南四湖和邳苍地区洪水以及邳苍分洪道分泄的沂河洪水和两岸区间涝水入骆马湖。中运河自邳县大王庙到淮阴杨庄，又是京杭运河的一段。
建国前，中运河上段两堤堤距为200米左右，堤身高出地面约3米，河槽宽为50~120米，河底比降万分之一左右。在导沂整沭期间，开辟了华沂至骆马湖段的新沂河，并堵闭了沂河向城河分洪的芦口坝，减轻了中运河的防洪负担。当时确定骆马湖以上中运河安全泄洪500立方米每秒。1957年沂沭泗大水，中运河邳县运河镇最大流量达1660立方米每秒，远远超过中运河行洪能力，造成严重灾害。1957年汛后，经淮委批准，采取“筑堤束水防洪，挖河照顾排涝，结合航运”的原则，退建骆马湖以上中运河堤，陇海铁路运河桥亦相应扩大。从1957年冬开工，至1959年冬，历时两年，由邳县、睢宁、新沂等县先后动员7.7万人次，完成土方1079万立方米，国家投资521.7万元。退建后的两岸堤距，城河口以上1100~1300米，城河口以下1500~1800米;堤顶高程，城河口28米，运河镇26.8米，窑湾26.4米;堤顶宽6米，内外堤坡为1∶3。设计排洪流量为邳县铁路桥4041立方米每秒，猫窝4250立方米每秒。
1964年，水电部规划扩大韩庄运河，韩庄闸泄洪流量提高到微山湖33.5米，泄洪2000立方米每秒。为了适应这一规划，是年8月6日省人民委员会向国务院报送《中运河续办工程设计任务书》，要求进一步扩大骆马湖以上中运河，经水电部实地查勘后，于1965年1月和2月水电部和国家计委相继批复，提出“由于中运河整体规划还不成熟，设计任务书暂不审批，为解决当前防洪上急需处理的问题，在与长远规划不矛盾的原则下，同意进行部分堤防培修和险工险段护坡等”。续建工程由徐州专区组织邳县(今邳州市)、新沂、睢宁等县5万多民工，从1965年春，按照运河镇水位26.5米、行洪5000立方米每秒规模全面复堤，堤顶高程一律超过设计洪水位2米，顶宽8米，内坡1∶5，外坡1∶3。同时兴建块石护坡长30多公里，开挖邳洪河，建穿房亭河猫窝地下涵洞1座。这期工程从1965年开始，至1967年完成，累计完成土方943万立方米、石方19万立方米，投资1210万元。
1971年治淮规划小组向国务院提出规划，要求中运河自省界至二湾排洪能力扩大到7000立方米每秒。1974年沂沭河大水，8月14日最大流量3790立方米每秒，15日运河镇最高洪水位26.42米。1985年5月淮委又提出了《治淮规划建议》，要求“七五”期间江苏境内骆马湖以上中运河行洪能力扩大到6000立方米每秒。据此，江苏于1986年编报中运河近期扩大工程设计任务书，仅进行部分试挖工作。
骆马湖以下中运河，1950年6月兴建了皂河束水坝。1952年废坝建闸，设计流量500立方米每秒。同时进行了全线堤防加固。1959年10月，京杭运河苏北段施工，由徐州、淮阴两专区共动员民工22.1万人，先后完成了杨庄至泗阳、宿迁至皂河以上以及邳县河段的中运河河道拓宽疏浚，共完成土方3050万立方米。1958~1960年，兴建了泗阳船闸和节制闸，宿迁节制闸和船闸。1984年，交通部批准京杭运河淮阴至泗阳段航道疏浚工程初步设计，按二级航道标准，河道底宽60米，最小通航水深4米开挖拓浚，两岸堤顶高程在校核洪水位以上2米，堤顶宽不小于8米，边坡1∶3。淮阴市动员泗阳、泗洪、涟水、淮安、金湖、洪泽、淮阴等8个县10万民工，于11月15日开工，到12月27日完成。共完成土方526.8万立方米，护坡砌石15.1万立方米，并建成横跨京杭运河许渡大桥1座，皂河、泗阳、宿迁、淮阴、刘老涧等5座复线船闸。
1987年骆马湖以上中运河堤防(左堤61公里，右堤53.4公里)现状:一般堤顶超出设计洪水位2米，顶宽6~8米，迎水坡1∶5，背水坡1∶3。右堤从房亭河口至民便河船闸长14.5公里，堤后筑有戗台，顶宽10米，高程26米。两堤已做块石护坡14处，总长39公里，挡浪墙2处长2320米。河道自省界至不牢河入口处长14.2公里，河底高程20~19米，河底宽50~80米;不牢河入口处至邳县港长17公里，河底高程18.5~17.5米，河底宽80~100米;邳县港至民便河船闸长23.8公里，河底高程17.5~16米，河底宽约200米，个别河段150米，河道比降均为万分之一左右。此段中运河设计行洪标准为5000立方米每秒，除承担南四湖下泄洪水外，并承泄邳苍区间7200平方公里的涝水。大王庙以下已达到三级航道标准。
中运河经骆马湖区从民便河船闸至宿迁闸长34.6公里，其中，皂河闸至宿迁闸平时与骆马湖为二级水位，退守宿迁大控制后为一级水位。其右堤堤顶高程27.6~28.11米，顶宽8~10米，迎水坡1∶3，背水坡1∶3。
骆马湖宿迁闸以下中运河堤防(左堤89.5公里，右堤92.1公里)现状:堤顶高程22.86~19.5米，顶宽4~10米，迎水坡1∶2~1∶3，背水坡1∶3，个别堤段1∶2。河道从宿迁闸下至二河口，全长89.5公里，河底宽60米，河底高程宿迁闸下到刘老涧闸14~10米，刘老涧闸至泗阳闸10~7米，泗阳闸至二河口7~5米。此段中运河主要成为通航、输水、排涝河道，一般洪水不再行洪，其行洪能力接近1000立方米每秒。