清道光十年（1830）八月至十一月，林则徐曾任湖北布政使3个多月。其间，他对湖北水利事业很关心。他在给友人的信函中说：“各属淹水之地，已散给抚恤，灾民安恬，唯望堤工，早期修筑，使农田调复，可事耕锄。……”
道光十七年正月，林则徐再次被任命为湖广总督。三月初五到任，十八年十月离任，前后在湖北仅一年零八个月的时间。在任期间，除秉承朝廷旨意整理盐务，严厉查禁烟害之外，还着力整顿堤政，清除积弊，督防江汉堤工，使湖北灾情有所减缓。
湖北素称泽国，境内有长江、汉水两大干流相汇，历代水灾频仍。道光时期长江自荆州以下两岸江堤近30万丈（约合1000公里），不独导四川之水，并汇湖南、广西、贵州诸水，凡注入洞庭湖无不入江，即无不赖堤为障。汉江自襄阳而下两岸设堤近17万丈（约含560余公里），亦不独导陕西之水，凡豫省西南一带汇入丹江、唐河、白河诸水无不与汉水汇合。江汉干堤在当时（距今已有150余年）已长达1500余公里，距现今江汉干堤总长1800公里已相差无几。江汉两流水性善曲，泥沙尤多，滩咀易生，河形屡变，前代此塞常溃无岁。从乾隆五十三年（1788）荆州万城堤溃，至嘉庆十三年（1808）的21年当中，连年溃各堤共50余处。嘉庆十三年至道光十七年（1837）又30年除万城堤安然外，其他溃淹之处，岁岁有之。其原因主要是来源多而水势骤；泥沙积而河床高，干堤长而常失修，两岸田庐有较水面低数丈者。面对江汉两流如此险恶之形势，林则徐到任不久，于六月二十五日，即离省到襄河一带察看堤工，对从汉阳到襄阳一带沿河水情堤防进行细致考查，按照不同情况分为最险、次险、平稳3种，分别采取相应措施，并指出襄河水患“溃在下游者轻，上游则重，溃在支堤者轻，正堤则重”。因此决定采取的对策是：“防守之道，尤须于上游加意。”
湖北江汉堤防延袤30余州县，每年岁修需费甚巨，官府款项有限，不得不扰民。历来收费修堤，或官征官修，或民征民修，都存在不少积弊。若费征于官，则必假手于胥吏，征于民则必委权于董事。胥吏之多舞弊自不待言，而董事若不得人，也难驾驭。林则徐处理道光十六年七月监利县发生的捣毁堤工总局的案件足以说明问题的严重性。依据数十年前旧章，本由堤长自行收费，继而改为官征官修，至道光十四年又改为设局收费，由当地推选一些“首士”管理此事，收费之事由地方豪绅所把持，他们随意加增堤费，滥设散局，增加首士，加重人民负担，甚至用酷刑折磨欠费者，以致激起民愤，捣毁堤工总局。林则徐对此事进行了严肃处理，并对设立堤工总局的章程重新审查，规定“局不许多设，人不许多充，费不许多派。首士必须由公选举，不许滥入，因年必令更换，不许留恋把持，如有狡诈巧滑之人应加以痛办，以儆效尤。”并责令地方该管道府随时秉公查核，有病即除，有犯即惩，如或迁就因循，查出一并处置。
为了解决江汉堤防岁修经费，林则徐于道光十八年闰四月，奏准将道光十六年所设宝武局（即铸造银钱的机构）所存钱款及所得息钱共87760余串，设法筹措，量为捐补，凑足10万串，发交江岸盐商生息，按月息8厘，每年可获息钱9600串，以4000串归还钱本，易银解存藩库，其余5600串作为襄河修堤防险经费。
林则徐作为朝廷封疆大吏，却身体力行，亲赴沿江堤段督导防险。道光十八年七至九月，江、襄水势相继上涨，在林则徐督办下，江、汉堤防无一溃决。9月15日汛期过后，林则徐将本年防汛情况奏报道光皇帝，进一步提出了加紧江汉堤防修筑的意见。他在奏议中说：“伏秋大汛之际，尤必亲赴督查，相势加防，聚料资抢，彼此相帮，上下同护，虽然洪水涨得快，而人事之应尽者，均不敢不竭心力。臣一人心力能有几何，唯以身当先之，即人之心力皆为臣用也。查今年水盛时，省城皇华馆志桩涨水至3丈4尺1寸，上游万城堤杨林矶志桩亦涨至2丈6尺2寸，而襄河于7月初9至11日复陡涨2丈零几，所幸修护认真，硪工无不套打，处处坚固，才能化险为夷。现霜降已过，江汉数千里长堤并支河民堤无一溃决，实为数十年来未有之幸。但臣并不以此稍有疏忽，乘水落之后，即令各府道巡查各堤，查照盛涨水痕，将应办之岁修工程及早办理，务令工料愈加坚实，丈尺愈加高宽，以确保来年安全。”林则徐因本年防汛有功，受到皇帝嘉许。
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