运河的水源大多来自周围的自然河流，由于地形或水位差等原因，导致运河水量不足、水位过低是十分普遍的现象。我国古代为使运河能储水，以保持必要的水位，有利于舟船的航行，往往在水位落差较大的河段上，采取修建堰埭的工程措施进行补救。堰埭，是一种低矮的拦水坝，横卧在河道上，堰面比较光滑，堰顶成弧形，前后两侧成斜坡。舟船过堰时，利用人力或畜力，将舟船牵挽过堰，如重载的漕船过堰，则须先卸下所载货物，挽空船过堰埭后，再将货物装回船中。如此折腾，既浪费人力、时间，又损耗粮食、货物，而且船体在堰埭上反复摩擦和碰撞，极易毁坏。由于堰埭的弊病多，人们就不断进行研究、探索，以寻求既能提高运河水位，又使舟船平稳航行的通航设施，宋代在这方面取得了卓越的成就。早在宋初雍熙年间（984～987年），时任淮南转运使的水利专家乔维岳，在他刚开通的沙河运河（位于今江苏淮安与淮阴之间的淮河南岸）上，创置了我国历史上也是世界历史上最早的船闸，既解决了当时楚扬运河的航运困难，又为人工运河的进一步渠化开辟了广阔前景。据《宋史》卷三百〇七《乔维岳传》记载：
乔维岳为淮南转运使……自建安（注：即真州）北至淮澨，总五堰，运舟所至，十经上下，其重载者皆卸粮而过，舟时坏失粮……维岳始命创二斗门于西河（注：即沙河运河）第三堰。二门相距逾五十步，覆以厦屋，设悬门积水，俟潮平乃泄之。建横桥，岸上筑土累石，以牢其址。自是弊尽革，而运舟往来无滞矣。
宋初，太祖曾在扬州西南的长江边，设建安军于迎銮镇并筑城。真宗时，建安军升格为真州，故上引记载中的建安就是指真州（今江苏省仪征市）。当时，来自江南各地的漕船，北上时大多经由真州入真扬运河，至扬子桥转入楚扬运河。从扬子桥至楚州的楚扬运河上，自南向北依次设有龙舟堰（在扬子桥附近）、新兴堰（具体位置不详）、茱萸堰（在茱萸湾，即今扬州以东的湾头镇）、邵伯堰（在今邵伯镇）和北神堰（在楚扬运河入淮口）等五堰。舟船每过一堰时，要上堰、下堰各一次，共十次，故记载说是“十经上下”，充分反映了当时在楚扬运河中航运的艰难。乔维岳有鉴于此，因此在他主持开通的沙河运河上，破天荒地设置了西河船闸。船闸的构造简单实用，即在运河上设立前后两道闸门，组成一个闸室。两道闸门的间距为五十余步（约合78米），闸室能容纳许多艘舟船。两道闸门可以上下升降，进行启闭。船闸的操作程序是：对于来自水位较高的上游方向的舟船，先开启第一道闸门，关闭第二道闸门，让水流进闸室，使闸室内的水位上升至与上游方向的水位相同时，来船就可平稳地进入闸室；然后关闭第一道闸门，开启第二道闸门，泄放闸室内的水，使闸室内的水位下降与下游方向的水位相同时，闸室内的舟船就可平稳地出闸，进入下游方向的河面，这样就完成了舟船从高水位河面到低水位河面的航行过程。反之，对于来自水位较低的下游方向的舟船，操作方法完全相同，只是前后闸门的启闭程序相反。
关于西河船闸的具体使用情况，有一个法名叫成寻的日本和尚到中国考察佛事，在宋神宗熙宁五年（1072年）九月十七日途经西河船闸时，为后世留下了亲身经历的记录：
十七日巳时出船……过十里至闸头，因潮干不开水闸……戌时，因潮生开水闸，先入船百余只，其间经一时。亥时出船，依次开第二水门，船在门内宿。十八日戌时，开水闸出船。[144]
据此可知，当时因沙河运河的水量不足，所以舟船必须等候潮水来才能入船闸，等候的时间很长，甚至在船闸内过夜。
船闸与堰埭相比，有许多优点：一是使舟船在运河中能平稳地航行；二是可以避免牵挽舟船和装卸物品之劳；三是可以避免舟船受损伤；四是可以减少运输时间和费用。因此，船闸很快得到了推广。仁宗天圣四年（1026年），真州堰埭首先改建为船闸，同年北神堰也改建为船闸。天圣七年（1029年），历史悠久的邵伯埭则改建成具有三道闸门的船闸。至此，真扬运河和楚扬运河的所有堰埭，已全部为船闸所取代（前面提到楚扬运河上共有五堰，其中龙舟、新兴、茱萸三堰已在真宗天禧三年拆除，只剩下邵伯、北神二堰，另加真扬运河的真州江口堰，共有三堰）。天圣年间之所以掀起了一个废堰建闸的高潮，是因为当时以刚即位的宋仁宗为首的朝廷上下，对船闸的优越性已有共识。如主管漕运工作的淮南转运司向朝廷汇报说：“楚州北神堰、真州江口堰，修水闸成。初，堰渡舟岁多坏，因而监真州排岸陶鉴、监楚州税王乙，并请置水闸于堰旁，以时启闭。及成，漕舟果便，岁省堰卒十余万。乃诏发运司：他可为闸处，令规划”[145]。又，生活在当时的古代科学家沈括，对于当时废堰建闸的做法也十分赞同和肯定。他以真州船闸为例，用具体的资料对闸与堰作了对比说明：
始为真州闸，岁省冗卒五百人，杂费百二十五万。运舟旧法（注：指改建船闸前），（每）舟载米不过三百石；闸成，始为四百石，其后所载更多，官船至七百石，私船载米八百余囊，（每）囊二石。[146](www.xing528.com)
船闸的优越性有如上述，但是也存在着缺点，那就是：为使闸室内的水位升高，需要大量的河水进入闸室，这对于水量本来就不足的运河来说，不得不依靠潮水的到来，致使过往舟船停航候潮的时间很长，制约了船闸的优越性。为了克服船闸的这一缺点，宋哲宗绍圣年间（1094～1098年），两浙转运司判官曾孝蕴，又对船闸进行改革创新而发明澳闸。所谓澳闸，相当于现代的省水船闸。澳即水澳，是指修建在船闸旁的两个储水池，一在高处，一在低处，水澳装有闸门，可控制澳内水的流入与流出。其使用特点是，当船闸需要进入大量河水时，可从位于高处的水澳放水入闸室；当闸室需要排水时，不是排入运河内，白白地流失，而是排入位于低处的水澳内，再由水澳专职人员利用龙骨车等戽水工具，将低澳内的水车入高澳内，以备反复利用，这样就可避免自运河中取水，弥补了船闸的缺点。当时为了防止滥用澳内的储水，曾孝蕴还规定“三日一启之制”[147]，做到惜水如金。由于澳闸适用于水量不足的运河，因此当时江南运河北段和楚扬运河都广泛使用，取得了良好效果。朝廷为此专门设置了淮、浙澳闸司的官署，统一管理各条运河的澳闸使用、维修和养护事务。
从堰埭到船闸，再从船闸到澳闸，是运河通航设施的连续飞跃，这不仅反映了宋朝在我国运河工程技术史上的重要地位，而且也是我国古代文明对世界文明的杰出贡献。我国船闸和澳闸的发明，比世界上最早于1373年出现在荷兰的船闸，还早350～400年。
北宋朝廷在治理楚扬运河方面，除了对运河全线采取废堰建闸等工程措施外，还在颇有险患的运河中段，修建河堤和泄水口，以确保运河的安全与畅通。
楚扬运河在邵伯至宝应之间一段河道的两侧，分布着许多大小不一的自然湖泊，彼此串连相通，形成颇为壮观的湖泊群。正如当时的诗人秦少游和蒋颖叔所描述的那样：“高邮西北多巨湖，累累相连如串珠。三十六湖水所潴，尤其大者为五湖。”[148]这些湖泊，有的先秦时代就存在，有的则是在唐元和年间，淮南节度使李吉甫筑平津堰和河堤后才形成。原来，运河以西地区的地势西高东低，宝应、高邮、邵伯一带地势最低，天长以东的诸水，均自西向东流至宝应、高邮、邵伯一带而潴聚，加上东边又为运河堤防所阻，无法继续东流，遂形成一连串的湖泊。至北宋时，这些湖泊中以新开湖（今高邮湖）为最大，该湖位于高邮县以西，南北长四五十里，其南又有邵伯湖，其北则有白马湖。由于湖泊彼此连通，因此湖面广阔，风浪很大；加上唐朝所建的平津堰和河堤早已冲毁，形成了湖河不分的局面，对于运河中南下北上的舟船，构成了严重威胁。宋真宗景德年间（1004～1007年），江淮发运使李溥为保障运河交通的安全，决定在河、湖之间修建一道长堤，将水面隔开。这一动机很好，只是他采用的建堤方法堪称别出心裁，下令“漕船东下者，还过泗州，因载石输湖中，积为长堤”[149]。就是说，由南向北运送粮食、物资的漕船，至泗州（汴河入淮口所在地）卸完粮食、物资后的空船，规定都要顺路装载一些石块，在返回途经新开湖时，投入湖河分隔处的水域中，时间一久，在水中逐渐积成一道长堤。采取这种方法修建河堤，虽然可以节省人力和费用，但是河堤的质量无法保证。因为投石时没有统一指挥，而且在现场又看不到水下石块堆积的情况，难免盲目从事。不过，投石积成的长堤，至少可以起到一定防波的作用，减少风浪造成的祸患，有利于运河中舟船的航行，因此记载说：“自是，舟行无患”[150]。
到了十年后的真宗天禧年间（1017～1021年），江淮制置发运副使张纶，又续接李溥在新开湖中所筑的石堤，自高邮北至楚州的运河两侧修筑长堤。据《宋史》卷四百二十六《张纶传》记载：“筑漕河堤二百里于高邮北，旁锢巨石为十
，以泄横流。”所说的漕河就是楚扬运河石
是指用大石块砌筑的滚水坝。前面说过，因当地地势西高东低，洪汛时期，湖水汹涌东泻，如单筑长堤而不建滚水坝的话，则长堤很快被冲垮。这一次张纶除了沿着运河修筑二百里长堤用以阻水外，还在长堤上每隔一定距离用大石块修建一座滚水坝，共计十座用以泄洪，这就是上引记载中所谓“旁锢巨石为十
”的意思。总之工程规划设计十分合理、周到。在看不到尽头的长堤上一字儿排列着十座石砌水坝，工程十分宏伟壮观。被《宋史》列为循吏的张纶，为官卓有政绩，楚扬运河的这项宏伟工程，当是其政绩之一。
楚扬运河从邵伯以北至宝应之间河段，自李溥、张纶筑堤建坝以后，湖水冲击运河的危害性大为减少。仁宗景祐二年（1035年），当地官府又在真、楚、泰州和高邮县境内的运河上，修建了十九座斗门，用以调节运河水位。由于北宋朝廷对楚扬运河的重视，在运河沿线陆续修建了不少的通航设施，使运河的畅通有了保障。截至徽宗重和二年（1119年），当时在真、扬、楚、泗、高邮等运河堤岸上，已建有斗门、水闸等共计七十九座。[151]因为有些已经损坏，在发运副使柳庭俊的建议下，朝廷诏令予以检计修复。
南宋初，为了阻止金兵南下，惊慌失措的宋高宗，曾下令烧毁楚扬运河南段位于真州、扬州境内的许多船闸和斗门，“并令守臣开决、焚毁，务要不通敌船；又诏宣抚司毁拆真、扬堰闸及真州陈公塘，无令走入运河以资敌用”[152]。后来，由于宋、金议和，双方以淮河为界。南宋朝廷鉴于楚扬运河是向淮河前线运兵运粮的交通要道，于是重新调整政策，又开始重视对运河堤岸、堰闸的建设。如绍兴九年（1139年），修复了当年自毁的陈公塘堤岸，并在堤岸上“建置斗门、
各一所”[153]。绍兴十四年（1144年），朝廷采纳扬州守臣熊飞的建议，又下诏修复了真州和瓜州境内的二座重要船闸。[154]到了宋光宗绍熙五年（1194年），淮东提举陈损之鉴于“高邮、楚州之间，陂湖渺漫，茭葑弥满”[155]，向朝廷建议修复过去原有的堤和堰，以保涨水时不泛滥，旱时不干涸；同时又建议兴修自扬州江都县至楚州淮阴县三百六十里路程的运河堤岸以及堤岸沿途的石
、斗门等。[156]从此，楚扬运河全线，有堤岸有堰闸，渠化程度提高到了一个新的水平。
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