沟通江淮的邗沟在春秋末年已经开通。杭州至镇江的江南运河大致在春秋时形成，隋代曾大规模整修，成为隋南北大运河的南段。淮河以北，早期利用泗水通运。南宋时，黄河夺泗水入淮入海，徐州东南就利用黄河河道行运，徐州向北至济宁仍利用泗水作运道。元至元二十年(1283)开济宁以北至安山的济州河，二十六年开会通河从安山至临清接卫河。后来，济州河、会通河统称会通河。临清以北利用卫河(后称南运河)通天津。自天津由北运河至通州，都是天然河道。至元三十年(1293)开通州至北京的通惠河，以北京城内的积水潭为运河的终点，以西山泉水为源。至此，京杭运河全线贯通。因会通河段水源不足,运输量受到限制,明永乐九年(1411)，宋礼主持重开，筑戴村坝引汶水至南旺向运河南北分水，形成运河上最重要的水利枢纽(见南旺分水)。接着，陈瑄又整修淮扬运河，制定维修制度，运输能力大幅度增加。此后400多年中，每年漕运江南粮食400万石至北京。隆庆元年(1567)，为防止黄河泛滥危害运河，开南阳新河，把南阳至留城间的一段从昭阳等湖西移至湖东。万历三十二年(1604)，为避免徐州至宿迁段黄河上的航运困难，开泇河，自夏镇（今山东省微山县城）经台儿庄至宿迁县西，入黄河。清康熙二十七年(1688)，从宿迁至清口开中运河，代替此段黄河运道。至此，运河与黄河完全分离，仅在清口交叉，由借黄行运改为避黄行运，京杭运河最后定型。
京杭运河在清口（今江苏省淮阴市西）与黄河、淮河相交，是三条河流治理的重点。由于黄河的逐步淤积抬高，造成淮河水排泄困难，黄河水位高时还要倒灌运河和洪泽湖，造成清口过船困难，也使里运河经常受淮水经洪泽湖排泄泛溢的危害。为此，在高邮以下的里运河东堤上修建多座归海坝，在邵伯以下修多条归江水道和相应的归江坝，排泄淮水归海归江，里运河成为淮河的行水排洪河道。道光年间，船只过清口更加困难。咸丰五年(1855)，黄河自河南省铜瓦厢决口北徙，在山东省张秋附近冲断会通河，由于海运的兴起和津浦铁路的通车，代替了运河作为南北交通主动脉的作用，北京至杭州间的全线通航再难恢复。其中的里运河、江南运河和其他运河的个别区段还可通航。
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