面的御河故道水势久已减弱会通河开通后黄河的部分水流由此进入御河北流入海御河因此有“北黄河”之称。
运河北段的工程主要在京津地区进行。郭守敬于中统二年（1261）上达的水利条陈中曾提议引水通入金代中都（元大都）东至通州旧漕河再南向开河至杨村（在今河北武清县）但通州至大都五十里之间水源匮乏仍难免6路转运之劳因此至元二十八年郭守敬又提议疏导昌平县白浮村神山泉过双塔、榆河再引一亩、玉泉诸水（在今北京昌平县境）至大都和义门（今西直门）入城汇为积水潭（亦名海子今什刹海）积水再东南出文明门（今崇文门）至通州高丽庄入白河。全长一百六十四里隔年河成赐名“通惠”这样漕船北上可一直开进大都城区往南可与白河至大沽河之间的通州运粮河接通。
元代划直大运河的工程在山东西部进行与此同时东部也开成胶莱河。该工程至元十七年提出动议次年作具体规划以“益都、建莱、宁海”卷六四至六六《河渠志》一至三；（二）《经世大典·海运篇》见于《永乐大典》卷一五九四九、一五九五o（含卷一五九五o中的《苏州志》）。
2《元史》卷六五《河渠志》二《济州河》条混载有胶莱河的内容今据诸籍订正。三州一年的赋税“入折佣直”至元二十年初步开成次年十二月第二次大规模疏凿其主体工程可能名“神山河”或“神山桥渠”1。工程南端起胶西县东陈村海口由此往东南凿引河通入胶州湾（入海口可能即明代麻湾海口）再由陈村海口趋西北先后达薛岛西十里的马家壕、高密县东北五十里的亭口河与胶河汇合再经平度州（治今山东平度县）西北七十余里入昌邑县界北端入海口在莱州西北七十里。元于此设朱王海口仓。工程总长三百余里2。
胶莱河凿成后曾一度形成一道自成系统的官方漕运路线：南面的起运点是今江苏苏北涟海平原的满浦仓（仓址在今淮安市北面、淮河南岸）往东循“夺淮入海”的黄河河道“易闸者七”进入涟海海口再傍海北上行进通过胶莱河继续傍渤海海岸“篙行”进入天津直沽。
运河的整治与分水点的选择以上是大运河的主体工程此外运河贯通后还针对各段出现的问题进行了一系列整治或辅助性工程较重要的有至元三十年为解决通州运粮河供水不足在榆河（运粮河的主要水源之一）上源另开小渠增大流量。至正年间还在通州南高丽庄至西山石峡铁板之间开挖一新河全长一百二十余里深五丈宽十五丈使西山古金口水东流至高丽庄接通御河。不过金口水上源桑干河水质浑浊流湍势急沙泥易于壅塞河道不甚便于船只通行。扬州运河入元后废旧不甚通畅延祐四年议定疏浚河身达二千三百余里。江南运河也年久失于修浚元代重点施行了开挖镇江运河、同时疏治练湖的工程。一百三十一里长的镇江运河（在今江苏镇江市向南至丹阳市吕城坝之间的河段）“全籍练湖之水为上流”至元、大德年间曾对运河与练湖进行过整修但成效有限。泰定元年（1324）正月十七日运河分三段作坝挡水施工三月四日完工河面开阔至五丈底阔三丈深四尺加上原有二尺水深可积水六尺。随后又修补练湖漏缺将堤面增阔至一点二丈斜高增至二点五丈。同时增置“湖兵”按需启闭斗门向运河提供水源1。元代大运河是有名的“闸河”据粗略统计通惠河设闸十八处金水河四处会通河三十一处为节制诸水会于济州汶、泗河段上也置有河闸六处。通惠河上源设有“看闸提领”可见也置有河闸。此外宋代于楚扬1《元史》卷六五《河渠志》二卷十二《世祖纪》九。
2于钦：《齐乘》卷二《益都水·胶水》卷三《郡邑》。另据《重刊万历莱州府志》卷二《山川》条载明嘉靖年间山东巡海副使王献曾循元代旧道考察据以疏凿胶莱新河本文所述元代胶莱河道亦参考王献的考察记录。
1俞希鲁：《至顺镇江府志》卷七《山水》；《元史》卷十九《成宗纪》卷六五《河渠志》二。运河上置“斗门水闸”达七十九座2在江南运河河段宋代置有望亭（在江苏苏州西北）、五泻（在今江苏无锡市北）、吕城（今江苏丹阳市东南）、奔牛（在今江苏常州西北）和镇江等处河闸3这些旧闸入元后一般都应予以利用这样元代大运河上的河闸当在一百五十座以上。河闸与堰、坝的作用在于调节水量通行运舟。最初的闸是一种单闸相当于现在的节制闸堰是较低的挡水溢流的建筑物横截河中以抬高水位但运舟过堰最初须借助人力或畜力牵挽不如水闸灵便。宋代则进一步将单闸展为复式船闸即在水位明显相差的河段上设置两个或更多的闸门放闸积水必要时又启闸放水抬高下段水位使船只逐级上行；有时则在河侧附近造“归水澳”以达到蓄水备用的目的因而复式船闸更加省力、省时可进一步提高运输能力。宋代在江南运河中建置的船闸一般都有上下闸称“澳闸”1可视为复式船闸最著名的则是置有更多闸门的淮安、真州闸2。元代建有上下二闸的复式船闸在通惠河上有八处会通河中四处。建有上中下三闸的复式船闸共两处即会通河上的会通镇闸（在河北临清西南）与济州闸。这些复式船闸的形制有了一些新的展：一、较多采用在两闸间修建“月河”3的方式储积水源以取代宋代较普遍于河侧建造“归水澳”积储水源的方式从月河中放水下行应更为方便；二、今江苏沛县东面的金沟与沽头二闸处于会通河南端为防止大船进入会通河阻塞交通在这两处特设“隘闸”以防止宽船只入河（后来又在隘闸下岸立“石则”丈量大船的长度长也不得入河）但该处地势高峻旱天即水浅舟涩。对关键河段中出现的这个问题元廷相继采取了一系列措施：将沽头隘闸调整到金沟大闸之南（当在河道岸侧）在金沟与沽头两座大闸间增置一道小型“运环闸”（实际构成了一组复式船闸）并在沽头闸与新迁隘闸之间选空地构筑一道“滚水石堰”（即有一定高度的石坝）使高于石坝的水流