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明前期，黄河等自然河流是山东运河重要的补给水源。永乐九年（1411），工部尚书宋礼重开会通河时利用黄河水来补给运道，并派金纯等兴民夫十万人挑浚黄河金龙口、贾鲁故道等河段，引黄河水于鱼台塌场口入闸河济运。
由于有充足的水源补给，运河缺水问题尚不突出。“借黄济运”是明前期处理黄运关系的指导思想。此举在为运河带来充足水源的同时，也存在着一个隐患，即黄河水势汹涌，容易决溢危及运道。据统计，从洪武至弘治（1368—1505）138年间，黄河决溢年份多达59年。
为防止黄河北决危及运道，弘治八年（1495）刘大夏于黄河北岸修筑数百里长的太行堤。在修太行堤前，山东运河乏水时，主要采取引黄河水北流入运道灌注济运，湖泊济运作用尚不突出。修堤后，太行堤隔断了黄河北流接济运道的途径。沿运湖泊蓄水济运的作用开始凸显。刘大夏等大臣开始对豪强侵占湖田之举加以清理，并重申弘治二年制定的严禁侵占湖田的法律。为更好发挥水柜蓄水济运的功效，明廷出台了保护水柜的严厉措施：“凡故决山东南旺湖、沛县昭阳湖堤岸及阻绝山东泰山等处泉源者，为首之人并遣从军；军人犯者，徙于边卫。”
至成化初年，地方豪强侵占湖田的现象已比较普遍。总体而言，嘉靖以前，明廷对百姓占垦湖田持默许态度，并未采取严厉禁止的措施。如昭阳湖，“设漕之初，导引接济运道，四面隙地，听民播种”
。
在刘大夏筑太行堤导致黄河无法向运河正常补水后，山东运河的水源补给大减。明廷开始重视发挥沿运湖泊的蓄水济运功能，并不断派出大臣去清理百姓私自占垦的湖田。弘治十三年（1500），通政使韩鼎勘定安山湖四界时，发现该湖“四围多侵占”
。对于明前期百姓私占湖田的盛行现象，总理河道都御史王廷形象描述道：“国初，运河之旁，原有积水之湖，谓之水柜。盖河水干涸，则放水入河；河水泛溢，则泄水入湖。后来，湖堤渐废，湖地渐高，临居百姓遂从而占种之，父子相传为业，民固不知其为官地，有司摊派税粮，虽官亦将以民地视之。”
百姓占垦湖田后，地方官摊派税粮，将这些垦殖的湖田“以民地视之”。这也说明在明前期地方政府对百姓垦殖湖田持放纵态度，并且能从百姓占垦的湖田征税，成为开拓地方财源的一种途径。
正德三年（1508）至嘉靖十二年（1533）间，黄运关系发生一些变化，黄河正流东北行于沛县飞云桥至鱼台谷亭一带入运。此一时期，会通河南段运道及徐州二洪运道无缺水之虞，弘治朝以来对水柜的整治力度有所放松。
有学者指出，明前期大运河山东段尚以泉水为重，直到正德时人的认识依旧是山东诸泉乃运河命脉，沿运湖泊作用仅限于蓄水防洪。
嘉靖六年（1527）十一月，光禄少卿黄绾上奏指出：“或谓黄河虽为丰、沛、徐、淮患，亦为漕河之助。殊不知漕河之源皆发于山东，不必资于黄河。夫南旺、马场、樊村、安山诸湖，本山东诸泉钟聚于此，然后分为漕河。今为漕者，惟知浚泉源为急，而不知南旺、马肠诸湖，积沙淤塞，堤岸颓废，蓄水不多之为害也。若能疏浚南旺诸湖，修辑堤岸，更引它泉别流者，而总蓄之漕河，不患其竭矣。”
明代前期，黄河流经沛县，浊流灌注昭阳湖，“淤密湖形”，整个湖泊“高下俱堪耕种”，百姓占垦，以为恒业。正德三年（1508）后，由于地方豪右占垦湖田，以及湖堤年久倾颓，地方官府召民垦殖，办纳子粒。
嘉靖七年（1528），明廷开始讨论向占湖百姓征租，逐渐承认百姓占田的合法性，其中沛县昭阳湖坐派湖田718顷37亩余，358户，每年亩收租银1分，共银718两3钱余，悉数用于运河闸座修理。
嘉靖十二年（1533）、十三年（1534），黄河河道南徙，徐州、吕梁二洪河道乏水浅涩，“在朝诸臣讲海运则迷失其故道，修胶莱运河又徒费而不成”。嘉靖十三年，总河刘天和奉旨巡视运河，至济宁不久，就遇运河水涸，漕船浅阻。勘察发现，南旺湖湖堤尽皆颓废。刘天和委派同知刘纯等督率河道夫役，画地分工，修筑南旺湖堤51里135丈，修浚运河临湖堤60里，修复减水闸座等设施，以恢复南旺三湖的蓄水济运功能。
嘉靖二十年（1541），“漕河涸竭”
。运河缺水问题愈益尖锐，朝廷不断派出大臣查办解决。同年八月
，兵部侍郎王以旗奉命勘察沿运的湖泊、泉源等运河水源补给。王以旗以此前图牒规定的湖界为准，重新划定南旺湖疆界，惩治那些随意圈占湖田的不法豪强。王以旗整治百姓私占湖田最突出的贡献就是通过筑堤、植柳的方式明确划定水柜疆界以防止百姓越界侵占湖田。总河潘季驯介绍了王以旗给各湖泊水柜的划界情况：
南旺湖周围堤长一万九千七百八十八丈三尺；蜀山湖堤自冯家坝起至苏鲁桥止长三千五百八十丈，自苏鲁桥西至田家楼止，原系收水门户，栽植封界高柳；马场湖堤东面长一千六百二十丈，北面原留入水渠道，栽植封界高柳；马踏湖堤自弘仁桥起至禹王庙止，长三千三百一十三丈；安山湖堤长四千三百二十丈，而斗门闸坝悉已完备，可收济漕永利。
王以旗仔细勘察了南旺湖一带的地形地势，并疏浚泉源以扩充湖泊水源。他将南旺三湖疏浚改良为水柜，对南旺西湖治理用力最多，并于西湖环筑堤岸15600余丈，环堤开凿水渠，湖内纵横20余道小水渠，使四湖联络相通，引水流入运河。
王以旗通过修筑湖堤的方式，划定官产民产的界限，遏制了民间继续圈占湖田的倾向。
然而，王以旗此举矫枉过正，湖界外的余田也被封禁，导致数目可观的闲置肥田被抛荒废弃。江苏沛县昭阳湖田718顷37亩余，被归复为水柜的湖田面积218顷44亩余，界外499顷92亩余的肥田以及毗邻山东滕县的湖田72顷36亩余俱被封禁，严禁耕种。
针对湖界外田地大量闲置的问题，不少朝中大臣颇觉可惜。嘉靖三十二年（1553）七月，刑部右侍郎郑晓上奏指出：“柜外四面闲余田地壅淤尤为高阜，悉皆旷废，遂至抛荒，然以有用之地，而置之无用，又减数百两租银，以损修河之费。”对此，郑晓建议将昭阳湖界外闲田仍由早年失业的百姓承种，每亩计240步，加征租银3分，每年可得银1700余两，存储河道公用。通过开发闲置湖田，既可为国家增加财源，又可接济穷困百姓，官民两便，一举两得。
奏上，朝廷派兵备副使刘天授等人勘察昭阳、南旺、安山、马场等湖的湖田开发问题。马场、安山、南旺三湖恢复水柜蓄水济运的功能后，湖面高运河六七尺，仍可接济运道。这些湖泊内外高阜地亩可给百姓佃种。然而，他们担心一旦允许百姓垦殖这些高阜地后，地方豪强将渐次侵种低洼地亩，甚至盗决堤防。因此，他们反对将此三湖的闲田召垦收租。与马场、安山、南旺三湖不同，昭阳湖自黄河冲坏飞云桥后，淤成平地。虽名水柜，昭阳湖已无济运功能。他们建议将昭阳湖的闲置田地（含滕县地72顷36亩余，沛县地499顷92亩余）召民垦种，每亩征银3分。刑部右侍郎郑晓强调，沿湖失业游民，“千百为群，剽掠官运船只，几酿大患”，如不妥善安置，“其揭竿负戈，去而为盗者，又不知有几矣”。他建议将昭阳湖界外湖田听百姓垦种，“居有常业，以存恒心”，于国家、百姓均有裨益。最终，朝廷决定自嘉靖三十四年（1555）为始，将昭阳湖湖界外余田，每亩征租银3分存储国库，以作河道修缮之费。在湖田分配上，“每户以五十亩为则，不得多给，以启豪强觊觎之端，给帖执照”。如日后昭阳湖可接济漕渠，这些湖田仍照旧退出还官。马场、南旺、安山三湖仍蓄水济运，界外闲置湖田不准放开召垦，如有豪民盗决侵种，仍按律例惩办。
嘉靖四十四年（1565），黄河于江苏沛县飞云桥决口，经运道冲入昭阳湖，漕渠阻塞百余里。工部尚书朱衡于湖东沿此前御史盛应期所开新河旧迹另开南阳新河，以避黄河侵扰。因被漕堤阻隔，滕县诸泉不再流入湖内，而改流入运河。昭阳湖淤填日积，百姓占垦耕植，谓之淤地。
总之，南阳新河开通后，昭阳湖新淤湖田获较大占垦。
在昭阳湖界外湖田准许召佃后数年，“以边饷缺乏”，安山、南旺二湖湖田召佃征租很快被提上日程。山东布、按二司派公正老人、书手、算手等对南旺、安山二湖逐一丈量，“置簿登某湖该地若干顷亩”，并造册画图呈报总理河道等官查阅。经勘丈，安山、南旺的各项数据见表2—1。
表2—1 嘉靖后期安山、南旺湖各项指标对比表
到嘉靖后期，安山湖湖堤损毁缺口已达55处，长394丈；南旺湖湖堤损毁缺口20处，长75丈8尺。安山湖的无水高阜地385顷12亩，南旺西湖的高阜地58顷21亩余。两大水柜，尤其是安山湖，已出现面积可观的无水高阜地。分守东兖道右参政王应钟、管河副使谢彬以及东平、邹县、单县等地方官员建议将闲置土地，“可听民佃种”，并提出召佃耕种湖田的详细方案：
惟是各湖旁边，原有高阜去处，水所不到者，今查前项数目，合无暂令居民承佃办纳子粒。及查前地肥饶，又无别差，比民地不同，相应每二百四十步为一亩，每亩纳银一钱，以后每年每亩纳子粒五分解部，仍将旧堤缺口逐一补筑完备。新佃地土之外，或再筑一小堤，或深挑一大壕，以为界限，旧堤照旧存留。旧堤之内为召佃之地，新立堤壕之内，照旧为水柜，栽以柳树，立以石界，四面沿堤，每三里设铺一座，每铺编夫一名，仍设巡湖老人一名，令其督率各夫昼夜看守，但有盗决堤防，走泄水利者，照例问遣。万一河患莫测，照旧查复旧制，不许占为世业，久假不归。
嘉靖三十六年（1557），总理河道御史王廷奉命巡视南旺、安山等水柜蓄水情况，督促属官补修两湖损毁湖堤，将盗种盗决的为首人犯南海等人拿获按例究办。他指出，漕河主要水源是泰山诸泉，汶河“虽以河名，而实诸泉之委汇也”。山东诸泉若得不到及时疏浚，汶河至南旺分流南北的水势益少，“非有闸座以时蓄泄，则其涸可立而待也”。每年春夏之交，天旱少雨，“阿城、七级之间，如置水堂坳之上，舟胶而不可行”，须借助水柜接济，船只纤挽才能前行。
单纯倚赖沿运泉水及汶水等河道补给水源，已无法满足济运行漕的要求，水柜蓄水济运的重要性日益显著。王廷指出，此前兵部侍郎王以旗巡视漕河并严禁百姓私占湖田，但东平、汶上百姓“垂涎湖地，何尝一日？”因百姓垦种严重，四大水柜已无法正常蓄水济运，直接影响漕运的正常开展。王廷直言：“今四湖俱在，而昭阳湖因先年黄河水淤平漫如掌，已议召佃，而安山、南旺二湖，不知何时被人盗决盗种，认纳子粒，以至湖干水少。民又于安山湖内复置小水柜，以免淹漫，遂致运道枯涩，漕挽不通。”
当时，湖泊水柜缺水后露出的高阜地达443顷之多。有人提议召百姓佃种。王廷反对这种提议，认为此举一开，“小民奸顽日甚，惟欲利己，罔知国法”。他警告：“若再奉例召令佃种办子粒，则将一家开报，数名占种，不计顷亩，遇水发入湖，恐伤禾稼，必尽决堤防，以满其望，是所名水柜者，将来为一望禾黍之场耳！”王廷详述反对湖田佃种招租的理由：
第一，逃避各种粮差是百姓垦种湖田的直接动因。邹县、滕县、沂水、费县、泰安、东平、汶上等州县无人垦种的抛荒地，“不知几千百万顷”，仅安山湖外荒地就多达数千顷。为何东平、汶上百姓不占那些抛荒地，反而争抢佃种湖田？推其缘故，占垦抛荒地需承担纳粮、养马等杂差，负担沉重。而占垦湖田只需纳子粒银，别无其他杂差，负担更轻。
第二，湖田垦租影响国家的漕运大计。若将湖田高阜地悉数召垦，每亩按银5分计算，获湖租银2200余两。这笔收益与国家漕运大计相较，不值一提：“每年河漕转输四百万石之外，输将京师者，又不知几千百万焉，则其利孰多孰寡？”
第三，水柜之设不但利于漕运，于百姓生计也有裨益。泰山以西地区地势渐洼，夏秋汛发，洪水奔注。宋末，嘉祥、巨野、曹州、寿张之间形成巨浸，宋江据之，有梁山泊之乱。东平距旧梁山泊不远，夏秋汛期洪水入安山湖，湖外为纳粮民田，两不相害。若安山湖湖堤废坏，洪水满衍，嘉祥、巨野、曹州、濮州、寿张之间，“又成巨浸矣”。
总理河道王廷从国家漕运大计的考虑出发明确反对开发湖田。召垦湖田，“是所利者止数百家，而所害者将几千百万家及数州县也”。召垦湖田将危及水柜之设，“若湖废河干，漕运不通，其所关系尤重且大，又不可不深虑也”
。
然而，从开拓财源出发，地方官员却多主张适当放开对水柜高阜地开发的限制，适度开发湖田。兖州府通判陈嘉道的提议具有一定的代表性。隆庆六年（1572），陈嘉道上奏指出，安山湖无法蓄水的高阜地达770顷90亩，可召民佃种，每亩纳租银4分，以备河工之用。可蓄水济运的洼下地，计416顷26亩，可令民挑浚深阔。他建议将佃种高阜地的佃户设为湖夫，并提出一套详细方案——佃种湖田百亩，派夫2名；每10顷湖田，设1小甲，百顷设1总甲。设管湖老人2名，并统辖于管河官。管湖老人于农闲时催湖夫分工挑浚，确保水柜蓄水。设立合理的运作制度后，安山湖的洼下地不至淤平，泄水的河道也不会阻滞。他主张新设闸座，合理调节湖泊水量。遇漕河水涨，启闸板泄水于湖储蓄；漕河水涸，启闸板放湖水于运道济运。他强调要强化安山湖湖界。安山湖湖堤最初周围百里，现今仅余83里，应委官与东平知州于湖堤外，踏丈湖地，恢复该湖百里旧制，设立界石，另刻碑文，栽植界柳。再于府、州衙署刻碑，垂之永久。
与大多数中央朝臣不同，地方官员大多认为，招民佃种高阜湖田乃“河得湖以济运，民得湖以养生”双赢之选。他们建议对各湖苇草、鱼虾、菱芡等自然之利，量加征收课税，并上解户部，充作边饷之用。
在这一轮博弈中，地方官员占了上风，他们的提议最终获得支持。兖州府东平、汶上等州县百姓蒋恩、孙自成等1010户认租湖田124顷72亩余。
将湖田召垦征租后，地方官府可从中获利，并成为扩充地方财源的一个新渠道。因此，地方官府对民间占垦湖田多持较为宽容的态度。万历初年，地方官府普遍开放占垦湖田的限制，“召人垦种征租取息，以补鱼、滕两县之赋”，并承认百姓垦殖湖田的合法性。此举直接危及水柜安危，“诸湖之地，半为禾黍之场，甚至奸民壅水自利，私塞斗门”
。
在地方官府纵容下，民间占垦湖田的问题变得更加突出。隆庆末年，明廷调整湖田占垦政策，允许地方官招百姓垦殖湖田，加快了湖田开发的进程。万历六年（1578），地方官府清丈安山湖湖田。此时的安山湖，水源大减，地势卑洼，适宜水柜的面积416顷余，而高阜地已开发湖田77顷余。清丈过后，地方官建议于安山湖高下相接处，修筑束湖小堤，将此湖划为两个区域——堤内为水柜，蓄水济运；堤外可开发湖田，听任百姓租佃征收税粮。至万历十七年（1589），修筑安山湖土堤4320丈，于似蛇沟、八里湾增建二闸，以蓄泄湖水。
万历十六年（1588）四月
，工科都给事中常居敬巡视漕河，向朝廷汇报各水柜蓄水及占垦情况，并提出治理水柜的详细方案。勘察发现的沿运各湖的闸坝设施及湖田开发详请如下：
南旺湖，周围93里，已垦殖湖田2700顷，原有斗门14座，现存关家大闸、常明口2处，其余邢通口、孙强口等12处俱已淹塞。除修复淹塞斗门外，湖东南高阜地162顷留一里长的护岸，湖南北地116顷留半里长护岸，令原主佃种纳课税。其余地方仍为水柜蓄水，并筑一道子堤，作为封界。湖内地势北高南低，应于湖中央筑一长堤，自吴家巷起至黄家寺止，长14里，堤根阔1丈5尺，顶阔8尺，高8尺，将湖界为二区，并于寺前铺、张住口修建斗门一座，以便上下接济。
马踏湖，周围34里，已垦殖湖田410余顷，俱应退出还官，复为水柜。湖东北空缺处长10里余，应筑一道土堤，约束湖水，不使湖水外泄。湖西岸原有王岩口滚水石坝，年久淹没，应以修复。
蜀山湖，周围65里，已垦殖湖田1890余顷，除宋尚书香火地6顷及高亢地8顷53亩照旧令民佃种外，其余1875顷余亩湖田复归水柜。湖东岸李泰口闸下15里原有冯家滚水坝应予修复。
马场湖，周围40里，已占垦高阜地93顷余，早年召垦纳租抵补鱼台、滕县赋役，责令占田百姓退业还官。低洼地640顷余，俱筑堤蓄水，内有安居斗门3座，应予修复。
常居敬指出，各湖被占种麦田，理应追夺，但考虑年荒民贫，承种已久，待百姓收获熟麦后，照例退还湖田。以上工料、人夫等项通共银4717两余，于兖州府库河道银内动支。工竣，于各湖口立大石，注明各湖界址、斗门，以杜绝侵占。他主张于南旺等湖高下相承之地建束湖堤，“堤以内永为水柜，堤以外作为湖田，听民耕种，庶界限分明，内外有辨，小民难于侵占，官司易于稽查”
。
安山湖是常居敬重点勘察的对象。至明后期，随着水源补给的减少，安山湖可作水柜蓄水济运的面积由此前的100里降至38里。此湖形如盆碟，高下并不悬殊，所蓄水源无堤岸约束，东南风急则流至西北干燥地带，西北风急则流至东南干燥地带，尚未济运就已消耗过半。自明中期起，地方官允许百姓佃种，百里湖田尽成麦田。安山湖湖田每年可征租银2653两，抵鱼台、滕县二县秋粮。安山湖低洼处，被封为水柜，无明显界标，禁例要求不严，百姓私占问题突出。至万历年间，安山湖已无闲置土地。常居敬指出，要严格防护此湖仅剩的38里水柜，并筑一高堤，堤外允许百姓佃种收租，堤内挑深蓄水，管河通判等官不时巡历督察。明确的界标能在很大程度上阻止百姓私占湖田。他还建议于此湖八里湾、似蛇沟两处建新闸，以便湖水蓄泄济运。常居敬建议将安山湖现存38里洼地筑堤封为水柜，树立石碑，建立文册，严厉盗决湖堤的禁例，制定官员巡视制度，“水柜之良规，庶几可复矣”
。
总河潘季驯赞同常居敬的提议，很快将其提议付诸实践，将应修闸坝、斗门等工程加紧如法修砌。潘季驯委派北河郎中吴之龙查复马踏湖，建永通闸筑子堤，修王岩口滚水石坝；南旺主事萧雍查复蜀山湖，建坎河坝筑束水堤，修滚水大坝；济宁道按察使曹子朝查复马场湖，建通济闸，筑子堤，修安居斗门三座；分守东兖道参政赫维乔查复南旺湖，修邢通等斗门十三座，筑封界子堤，中亘长堤；分巡兖州道佥事刘弘道查复安山湖，筑封界堤，建八里湾、似蛇沟两闸。
然而，在实际修复湖堤过程中出现新的困难。万历十七年（1589），常居敬巡视山东河漕时，正值天旱，“湖身龟裂”，百姓占种湖田面积很广。于是，常居敬提出加紧修筑湖堤，限制百姓侵占。次年，潘季驯派属官修筑湖堤时，“天雨频仍，湖水盈溢”，不但湖田难以耕种，就连百姓农田也到处汪洋，修堤难度很大。对此，潘季驯调整策略，不再强修湖堤，而是改为利用兵部侍郎王以旗此前修筑土堤的残损堤根，将堤身加帮高厚，堤内为湖，堤外为地，不便筑堤处，密栽水柳为界。
在潘季驯直接过问下，山东水柜湖堤修筑进展顺利，官修马场、马踏、蜀山、南旺、安山五湖土堤32551丈3尺，修建火头湾通济闸、梭堤以南永通闸、八里湾似蛇沟闸4座，坎河口、何家口、冯家口、五里铺各滚水石坝共4座，安居、五里营、十里铺、关家大闸等各斗门11座，修砌石坝4座，栽植护堤卧柳16150株，封界高柳6071株。
整体看来，明后期朝廷对湖田开发持异常谨慎的态度。常居敬警告道：“湖地肥沃，奸民之窥伺已久，安山一湖，既有听民开垦之令，势将竞起告佃。若轻给耕种，必且废为平陆，一遇旱潦，缓急无恃，所关不小，非安山湖无碍运河者比。此尤经理河漕者，所宜留意也。”
礼部侍郎王道指出，南旺湖存在的诸种问题：“迩年以来，河沙壅而吏职旷，于是有塞之患；水土平而利孔开，于是有冒耕之患；私艺成而官妨碍，于是有盗决之患。三患生而湖渐废，湖废而运道遂失其常。”
强化湖界是阻止百姓私占湖田的主要方式。总河潘季驯认为，百姓侵占湖田“因旧堤浸废，界址不明，民乘干旱越界私种，尽为禾黍之场”
。潘季驯上任后首先就修缮前兵部侍郎王以旗所建水柜湖堤，强调要严厉盗掘湖堤的禁令，让近湖射利之徒有所顾忌。他要求管河官在冬春巡视水柜，责令守护人役投递甘结，强化对基层人员管控，“庶河防饬而水利无渗漏之患”
。万历年间，经常居敬、潘季驯等大臣先后整顿，百姓侵占湖田的现象得到很大程度上的遏制，其中“安山湖已复五十五里”。泰昌元年（1620），大臣王佐建议将“水柜之废兴”作为河官升迁考核的标准。
随着政局的动荡，明末民间侵占水柜湖田问题更为突出。天启年间，应天巡抚毛一鹭上奏指出，地方官府贪图湖田租税，放任豪猾之徒“与水争土，与漕争利，潴蓄之处竟作耕艺之场”。他建议朝廷委派任劳任怨的官员，负以事权，破格优迁，专事清理湖田。
崇祯十四年（1641），总督河道张国维上疏建议修复安山湖水柜功能，以接济南旺以北运道，未见施行。
明末战乱不断，百姓占湖田行为已无法阻挡。昭阳湖“乃蓄水济运者也”，明末人多地少，滨湖百姓乘湖水稍涸，种植麦禾，每亩输租2分以为河工之用。