宋太原城有外城和子城两道城墙，但由于汾河屡在城外西北隅荒滩决口，重城系统未能有效解决水患。[12]156 天禧间（1017—1921）并州知州陈尧佐在汾河大坝以东套建环坝新堤五里，并引汾水灌注其中，作为汾河汛期的分洪缓冲地带，在城西形成一个由两道堤坝组成的双重防洪堤防体系，并在两堤之间形成分洪湖塘—柳溪。若汾河汛期涨水冲垮第一道堤坝，柳溪宽阔的水面可以降低洪峰的高度，减缓洪水对第二道堤坝的冲击力。柳溪建成后，为了加固这段新堤，陈氏又率城民植柳树万株于新堤之上，建杖华堂、彤霞阁于众柳之间，并在堤内汾河淤积的河滩之上种荷植藕，取名“芙蓉洲”，使城西的湿地荒滩，变成水光湖色、亭阁相映的风景佳处。
重城和双堤形成了完整的城市防洪障水系统，此后至金末，有关太原城遭受外来洪水的史料记载极少，可证障水系统之大作用。
明洪武九年（1376）太原城得以扩建，城墙包砖大大增强了抵御洪水的持久力，瓮城的修建也有利于阻止洪水来袭的速度。但元至明初，由于常年战乱，疏于管理，城外湖塘逐渐被汾河泥沙淤灌壅积，堤坝亦断壁残垣，一直未予整修，导致嘉靖末（ —1566）的洪水冲毁堤坝，长驱入城，昔日柳溪双堤毁灭殆尽。
洪灾之后，太原府尹召集官民重筑防洪堤坝，采取了防御和疏导相结合的做法：“乃自耙儿沟起抵教场南沿，流作石坝，并土坝初作时，水仍逼教场，城西旧教场，迤南撼镇武门外桥，居人夜坐屋上。于是召宁武崞县阳曲石工，取石于山，采椽于宁化，约丈有一入地，率半之中维薪楗稻藁，取东郭赤埴和以石块又加钩椽合三成一，相地之阞，每石坝率十累或俭不下八累，累皆从冲间作钩刃缝合锭形灰液而木纽之，又起大小坝头若干，前出数武以杀水怒，又自沙河南作新渠直导之西流，功成而水定。计石坝七道，长一百四十五丈，土坝九道，长一百五十六丈，新挑耙儿沟河渠一道，长四十三丈。”[5] [8]即：(www.xing528.com)
新堤改土为石，材料与技术都优于从前。先将大块石材契入泥土一丈深作为堤坝的骨架，再用木椽编制网架三层，之间填充以稻杆、黏性较好的红土和碎石块和成的泥浆，制成类似“预制墙体”的构件，称为“一累”，在石块两侧各堆砌十累（最少八累），用木棍横穿加强各累间的联系，缝隙用灰浆灌注，同时在坝上做大量突起的“小坝头”，分解洪水对坝身的冲击。在提高堤坝强度的同时，又于汾河之西新开沟渠，以疏导洪水流向汾西的空旷地带。
虽然明初扩建的城墙和中期新建的堤坝组成了比宋时更为强大的洪水防御系统，但由于官方的散漫无序，对防洪工程缺乏有效管理，任其在河水的冲击下自生自灭，日久便河道淤塞、堤坝残损，致使新堤建成仅十几年后，汾水决堤的灾害便时有发生，仅万历（1573—1620）后期汾河的大水拥城即达三次。
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