这一堤防系统在明代后期和清代前期不断完善和强化，成为明清时期的主要防洪治河工程措施。

“束水攻沙”理论在实践过程中最初只是依靠缕堤束水，固定河槽，缩窄洪水期河床过水断面，增大主槽流速，提高水流挟沙能力。这是西汉末年大司马张戎首先提出的主张。至明代，总理河漕万恭和潘季驯在隆庆和万历初年治理徐州至邳州间黄河河段时都有过利用缕堤“束水攻沙”的实践，且一度收到“沙随水刷”的成效。但是，缕堤逼河而修，遇到不能容纳的洪水时，便会漫堤溃决。堤防一旦决口，下游河槽很快就会淤积。潘季驯看到了单一缕堤束水的弊病和问题的严重性，在《河防一览》中指出：“黄河惟恃缕堤，而缕堤逼近河滨，束水太急，毎遇伏秋，輙被冲决，横溢四出，一泻千里，莫之底极。”他多次强调，“缕堤束水，必难恃以为安”。为了解决束水攻沙与洪水溃堤的矛盾，潘季驯提出双重堤防的思想：在原有缕堤之外远筑一道遥堤，以缕堤束水攻沙，以遥堤拦洪防溃，靠缕堤和遥堤的配合使用来解决黄河泥沙淤积和洪水泛滥为害的问题。他说：“遥堤约拦水势，取其易守也；缕堤拘束河流，取其冲刷也。”有了双重堤防，“虽不能保河水不溢，而能保其必不夺河。固不能保缕堤之无虞，而能保其至遥堤止”。潘季驯认为，要实行“束水攻沙”，关键在于固定河槽，在于堤防的巩固。“堤固，则水不泛滥而自然归槽。归槽，则水不上溢而自然下刷。沙之所以涤，渠之所以深，河之所以导而入海，皆相因而至”。潘季驯不仅完善和发展了“束水攻沙”理论，而且使这一理论建立在可靠的工程措施之上。在他后来三次主持治河期间，都大力实施建设双重堤防的措施。在他之后的历任河官，特别是清初的靳辅治河，都大力推行这一措施，从而使这一时期的黄河河道相对稳定，河患相对减少。

在治河实践中，双重堤防系统不断得以完善。为了防止漫出缕堤的黄河洪水冲刷遥堤，并利用黄河泥沙淤高滩地，培厚加固遥堤，于是在遥堤与缕堤之间修筑横向的格堤；为了改善缕堤中的险工河段，又在这些河段修筑月堤（见图）。这样，双重堤防系统更能应对洪水风险，能更好地实现束水攻沙目的。双重堤防系统是中国河工史上的一个创造。

双重堤防示意图