金代以后，随着北京城地位的提升与建设规模的扩大，永定河上游地区的森林被大量砍伐，中下游两岸土地被连片开垦，导致水土流失逐渐加重，河水颜色发黑，“燕人谓黑为卢”，因此被称为“卢沟河”。此后河流含沙量继续加大、水患增多，到元明时就有了“浑河”、“小黄河”或“无定河”之称。永定河冲出北京西南的石景山以后，进入坡降舒缓、土质疏松的平原区，河水“冲激震荡，迁徙弗常”，直接威胁着北京城的安全，其中石景山以下至卢沟桥之间的河段尤为关键。在北京上升为都城、周围州县成为京畿重地的情况下，确保永定河的安澜更是成为京畿防务之要。
“堙障”与“疏导”或称“堵”与“疏”，一直以来都是中国历史上自大禹以来既互为对立又彼此相济的两大治水方略，而具体到对于永定河的治理，一直以来偏向于“堵”，也就是筑堤。
永定河大规模筑堤始于金朝。大定年间，卢沟河决于显通寨(在今石景山至卢沟桥之间)，“诏发中都三百里内民夫塞之”。元代永定河的水灾日益频繁，在石景山至卢沟桥段筑堤固岸的工程也不断增多。从世祖至元年间到元末，诸如“修卢沟上流石径(景)山河堤”、“浑河决，发军民万人塞之”一类的记载屡见于《元史》。从这一时期开始，北京城对永定河已经由依赖转为防御。
此后大明定鼎天下，尤其是成祖迁都北京之后，因永定河对北京及其周边地区的威胁并未减弱，浑河“下流在西山前者，泛滥害稼，畿封病之，地方急焉”，永定河泛滥已成为首都地区的大害、地方官员的急务。有鉴于此，修堤的次数持续增加，堤防的长度从卢沟桥向下游两岸延伸，规模及档次也大大提高。
洪武十六年，“浚桑乾河，自固安至高家庄(今属霸州)八十里，霸州西支河二十里，南支河三十五里”。正统元年七月，行在工部左侍郎李庸“奏请工匠千五百人，役夫二万人”，修筑卢沟桥以下狼窝口等处的河堤，这次所修的河堤，“累石重甃，培植加厚，崇二丈三尺，广如之，延袤百六十五丈，视昔益坚。既告成，赐名固安堤。置守护者二十家”。嘉靖四十一年，“命尚书雷礼修卢沟河岸”，“凡为堤延袤一千二百丈，高一丈有奇，广倍之，较昔修筑坚固什伯(倍)矣”。这一切都可以反向证明，北京城的安全已进一步依赖于堤防对永定河水的约束。