山河堰是汉中最早的大型水利工程，截引褒河分灌两岸农田。《重刻汉中府志》记：“山河堰灌溉甚广”，传为“汉相国萧何所筑，曹参落成之”。汉初至民国31年（1942）的二千多年间，本市大部分农田均赖此堰灌溉。清代《陕西通志》载：山河堰以“巨石为主，锁石为辅，横以大木，植以长桩”。这种以石堆砌，用木桩固脚的截流工程，结构简单，难以抵御洪水的冲刷，因此，灌区人民几乎每年都要对拦河大堰维修加固。一般性维修由受益农户出工承担，如大修或改建则由地方官府给予资助。由于山河堰在农业和军事上的重要地位，历代有识之士如诸葛亮、吴璘、吴玠、吴拱、晏袤、严如煜等曾对其整修或改修，为发展农业经济，赢得战争胜利，发挥了重要作用。
汉唐时期，自鸡头关以下的褒河河段，鳞次筑堰六道，东西两岸引水。南宋以后，除二堰和三堰外，其他四堰相继废弃，且只有褒河东岸一侧有灌溉渠道。至民国28年（1939），褒河实存三堰，即山河二堰，三堰和四堰。
第一堰在原褒城县北三里的鸡头关下，堰下以柏木为桩，又名铁桩堰，古代曾在两岸开渠引水，灌溉褒城农田，此堰废于南宋。清代《续修汉南府志》有“堰久废，无迹可考”的记载，即清初已不能确切指出堰址所在位置。民国29年（1940）在修建褒惠渠滚水坝清基时发现，滚水坝址即古山河第一堰堰址。
第二堰位于河东店“萧曹祠”（今河东店小学）西南30米处。清代《重修汉中府志》载：嘉庆7年布政使朱勋修筑石堤。嘉庆15年，陕安道余正焕、知府严如煜就石堤上下筑土堤。1939年出版的《陕西水利志》载：1938年实测，原堰长320米，高3米，顶宽3.6米，底宽4.5米，以卵石砌垒，间夹草、砂。断面略呈滚水坝形，渠口开于褒河东岸，宽20.6米，高1.5米，旧有进水口及启闭闸，因闸板毁于洪水，汛期，泥沙畅流入渠，每年要投入大量劳力清淤，“挑淤之工，民亟为苦”。1985年现场考察，残留堤坝，由雕凿的石条砌成，石条两端有榫头，相互衔接很紧，堤坝走向指向河心，距一堰1429米。此堰输水干渠长度居诸堰之首，自拦河堰进水口曲折东行，至铺镇再向南注入汉江，全长35公里，有支渠60多条，灌田5.4万亩。
第三堰在二堰南约1公里，拦引褒河东岸汊流，堰长50米，筑堰方法与第二堰同。进水渠口设于堰头东侧，宽8米，无进水闸门和排沙设施，工程较简。干渠经三洞桥、任头堰、龙江铺，从沙沿子澉入汉江，渠长不足10公里。东支渠灌龙江铺一带约2000亩，西支渠灌周家营，冉家营一带约700亩。由于第三堰灌区内有第二堰各洞口激水流入，可资截引利用。据清嘉庆年间调查，南郑、褒城两县登记入册的灌溉面积为8000余亩。民国30年（1941）实灌面积已达1.5万亩。
第四堰建于民国21年（1932），由灌区人民集资投工兴建。拦河堰位于第三堰以下1.5公里，筑堰方法与二、三堰同。堰长65米，截引褒河东岸汊流，进水口宽3.6米，渠长15公里，流经打钟寺、武家坝、西郑营、新营、陈家营、武道场、周营、宁家坎等村，灌田3150亩。
1942年后，山河堰纳入褒惠渠灌区统一管理，山河堰逐渐被石门南干渠所取代。至今，山河二、三堰的旧渠虽残留不多，但部分渠段仍为南干渠系和灌区排洪渠系的一部分，如新沟桥的二堰故道、石马原二支渠排洪沟，每至汛期，对灌区农田排水和城区的安全渡汛仍很重要。