清光绪十五年（1889）冬，张之洞交卸两广总督职务，由粤赴鄂任湖广总督。当年鄂省正闹水荒，老百姓苦不堪言，张之洞经过详查，得出了鄂省为江湖泽国，唯有依堤为命的结论。因此，他到任后水患意识很强，十分注重筑堤防洪。在鄂期间．每年在汛期之前他都要通令有堤防的州县，赶在洪水到来之前，备齐抢险物料，以免出现险情时措手不及。张的治水要略是：以预测防患为主，抓住重点综合治理。光绪十七年，正月鸣雷，他预测春雷必有春潮早，他通令各州县，二月动手督修堤防，并将告竣情况逐一禀报，对重点堤防，如万城大堤、老龙堤等险处他都要亲自勘验。光绪十八年冬降大雪，他预测雪消必水涨，在张之洞的提议下同江西、安徽合修3省交界的同仁大堤，实行官督民修，大堤修复达1138丈。同时他还督促各州县加快堤防修筑进度，指派专员检查监督，并亲自前往前城、青龙等大堤查勘修筑情况。张之洞常对州府要员说：鄂省江湖交错，历史上常年遭灾，对筑堤防洪要不惜重金，达到以堤防坚固为目的，以图百世之利。光绪十九年初，张电询兰州上年的雨雪情况，他认为汉水承陕甘上游雨水之影响，如果上游雨雪盛，来年下游必大水涨，当年四月兰州报道，当地水涨达丈余，张立令鄂省襄阳道加强洪水防患措施，并将这一情况通报本省各州县，提早作好防汛准备，防患于未然，由此可见张的远见卓识。
张之洞还对防洪治水有功人员立祠彰恤。同治九年（1870），荆州知府陈梦兰在江水猛涨时，带领民工上堤防汛，几次破堤险情都被他及时堵住，他自己站立在堤段最险处，陈知府为民献身的精神在当地传为佳话，激励着广大民众，连续战斗20余昼夜。在防洪资金短缺时，他将自己的俸禄拿出来作防汛费用，终于保住了大堤，挽救了民众的生命财产。陈因劳累过度染病去世，当地绅民十分感动，联名向上级请愿要求为已故知府陈梦兰立祠纪念，这个请愿书压了多年无人问津。光绪三十年（1904），张之洞批准了荆州绅民的请愿要求，为治水有功、为民造福的荆州已故知府陈梦兰立祠纪念。
张之洞在武汉城区不惜重金筑堤防洪，完成了3条大干堤的工程，为武汉长治久安留下了不朽的历史功绩。据史料记载：武昌城在长江涨水季节形成三面环水一条道。武昌城南保安门白沙洲至金口60里之南江堤，由于年久失修大部荒废，仅断续有堤形可见。武昌城北武胜门外从新河起经红关至青山30里之北江堤，堤形很不完整，有的地段仅存高出地面数尺的土埂，每年夏天江水灌入，武昌城外一片汪洋，数万亩良田颗粒无收，渔业损失更甚，从抚标至江夏县马厂其间数十里亦被淹没。坐镇武昌城的张之洞心急如焚，反复巡查研究治理方案；光绪二十五年，终于下决心重修南江堤和北江堤。他的计划一提出便遭到当地绅士们的反对，说什么筑堤有碍风水，涸湖而失渔利。这些非议受到张之洞的痛斥，他亲自督促先修北江堤，从红关至青山共分8段承修，委派知州李绍远、副将吴元恺、游击张虎等分段负责，根据地势情况定堤高1丈至1丈7尺，堤宽一律2丈。此堤建成后，紧接着修南江堤，从白沙洲至金口分作10段承修，此堤从东湖门起，南抵八凤山，沿途要经过南湖、汤逊湖、黄家湖、青林湖、巡司河，这些地段低洼，每逢汛期，江水内灌，江水、河水、湖水连成一片，这些地方取土筑堤十分困难。由于地势高低不一，规定堤高1丈余不等，堤宽一律2丈，沿江用石砌岸，达到江水不内灌，内水可外泄的目的。在巡司河分段建闸，先后修建武泰闸和武丰闸，又在南面阚家河、袁家河一带修建石矶3座。在施工过程中，张之洞每旬要亲自到现场查看，检查、听取意见，指挥调节。光绪三十二年，武昌南江堤和北江堤均告建成，北江堤耗银53万两，南江堤耗银35万两，建闸耗银2万两，此款均由赈捐局存款项下支拨。
武汉三镇，汉口地势最低，深受长江、汉江两水之苦。张之洞经过多年查勘谋划，决定在汉口后湖筑一道长堤，一则使汉口免遭汉水之患，二则确保卢汉铁路过汉段安全。张之洞这个计划，群议不可为，因为武昌南江堤尚未竣工，后湖长堤工程浩大，施工困难，资金难筹。张之洞力排众议，指令江汉关负责勘察设计后湖长堤修筑的具体计划。按照设计从汉口铁路第一号地点皇经堂之裕丰垸起，长331.5丈，接筑新堤441.5丈；复从长丰垸旧堤至该堤闸口止，长1100丈；由戚家墩斜接岱家山西头，长1190丈；从该山尾起过龙骨湾经藤子岗前，循王家嘴直抵铁路105号，长720丈，全长6200余丈。经过两年多的奋战，于光绪三十二年后湖长堤告成。后人为了纪念张之洞的功绩，取名张公堤。武昌南北江堤和汉口后湖长堤的修筑，涸出良田达30余万亩，张之洞派员设立清丈局，凡农民有契据的每亩交铜钱200文，无契据的耕地每亩交400文，其余的都作为官地，发租给农民耕种，每年收租作护堤专款。
张之洞在武汉城区周围筑堤防洪，对遏制两江水患，保护人民生命财产安全，促进经济繁荣，起到了很重要的作用。
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