支脉沟最初开挖于1473年（明成化九年），用以分减小清河水势，至明万历间淤废。1718～1719年（清康熙五十七～五十八年），大规模治理小清河，又重开支脉沟。后经多次疏浚，如现代从1942年到1979年，先后治理16次，其中以1977～1979年的治理规模最大，形成了现代的支脉河河系。

除北支新河外，支脉河主要支流还有干二排、杜姚沟、东干排、胜利河、三号沟、工农河、打渔张河、群众沟、武家大沟、新广蒲沟、广北新河等。除广北新河外，其余支流均分布于干流左岸，形成“半羽毛”状。

北支新河，系1977年人工开挖而成，自高青县青城镇五里村东周（村）、呈（口）公路起，东经龙沟、田镇、唐坊、旧镇等乡、镇进入博兴县境，又东经庞家、陈户乡，在王文村东汇入支脉河。

广北新河，系人工河，1979年4月施工。西起陈官乡斜里村南，东至丁庄乡郭王村北入群众沟向北入支脉河，全长12.4公里，流域面积80平方公里，总投资248.4万元，主要解决打渔张三干至支脉河南的农田排水。

广利河，源自垦利县黄河南展大堤王营闸，东南流在广饶县注入支脉河，河长47公里，流域面积515平方公里。

小河子，发源于滨州市博兴县境内，总流域面积378平方千米，市境内流域面积199平方千米，长度29.3千米。河底比降均为1/8000，工程设计标准为3年一遇排涝标准，最大设计排涝流量51.7立方米每秒。小河子原系一条弯曲小沟，从广饶县石村公社东经花官、赵嘴（现丁庄镇）两公社入芦清沟。属天然河道。打渔张灌区开发后，河被新的渠道代替，打乱了自然流势，老河道已不起排水作用，造成内涝。为恢复自然流势，1970年开挖小河子新线。上游从博兴县到二干渡槽为小河子段，二干渡槽以下到支脉河为群众沟段，因为是一条线，故统称小河子。

武家大沟，于1969年和1971年分两次两段施工建成，主要是削减支脉河洪水，承泄支脉河和打渔张灌区四干渠之间的积水。起于四干六支，至支脉河，全长31.47千米，流域面积192平方千米。按3年一遇排涝标准设计，从0+000～16+608，河底比降为1/5000，从16+608～31+470，比降为1/10000。边坡1∶3，设计水深2.5米，最大泄流能力为123立方米每秒。武家大沟原起于牛庄公社武家村南，位于四干和支脉河之间，流经西范、牛庄、赵咀、六户4公社，蜿蜒入支脉河，是一条自然河道。打渔张灌区开发后，河道被灌区渠系工程打乱，不能起排水作用。1962年灌区停灌后，当地群众又恢复了自然流势，老沟又被利用。为了排水畅通和防止支脉河汛期洪水顶托，决定开挖新排水河道，解决四干以南的独立排水问题。新排水河道的开挖以东西斗排为主，部分利用了老武家大沟段，线路弯曲，取名仍为武家大沟。

广蒲河，源于龙居镇黄河南展区大孙排水闸，流经龙居、史口、六户3镇，下游同武家大沟汇流后入支脉河，全长43.3千米，流域面积280平方千米。设计标准为3年一遇，设计最大排涝能力67.4立方米每秒，河底比降为1/5000～1/15000。该河是打渔张灌区四、五干之间的主要排水工程，属于人工河道。1956年开挖，1963年进行第一次疏浚，1965年进行全面疏浚和六户西裁弯取直，1971年新挖王岗到防潮闸段。五干排，西起张许闸，沿干渠向东，于胜利电厂东侧入广蒲河，全长21.52千米，流域面积89.1平方千米。设计除涝标准为3年一遇，设计排涝流量为35立方米每秒。原为干渠截渗沟，现为城区骨干排水河道。

支脉河自清康熙年间为分泄小清河洪水而开挖后，清代在治理小清河的同时，多次加以治理。

1893－1899年（光绪十九年至二十五年），黄河在历城、章丘、高青、博兴等县多次决口，造成支脉沟严重淤塞，高苑县境和博兴县韩家桥以上几乎淤平，仅存河形。1937年黄河决口蒲台县麻湾，洪水直冲东南，将博兴、广饶之间的杨家枣行、官庄桥、陈家桥一带支脉河淤塞，丁家屋子附近将近淤平，支脉沟完全失去了排水作用。为此，中共清河区委和清河专员公署于1942年派员会同博兴县领导疏浚支脉沟。动员5万人，在淤积严重段挖了一条18里长的沟。因时值抗日战争时期，战事繁忙，未完全挖通。且由于河床土质松散，所开之沟边坡亦陡，坍塌较重，不足二年即完全淤塞。1946年，博兴县人民政府再度组织民工开挖原泥沙淤积段，平地以下挖深1.5米。但因弃土靠近河口，坍塌严重，一年后又淤高0.8米，排水能力仍然不大，1947年流域内发生涝灾，高苑、博兴、蒲台、广饶4县淹地156万亩。同时因排水纠纷，造成了县与县之间的矛盾。

为了解决支脉沟流域的涝灾，解放区渤海行政公署于1948年春决定疏浚支脉沟，并指派渤海行署河务局负责勘查测量、规划设计。同年农历四月，渤海行署第三地委、第三专署会同渤海行署河务局召集广饶、博兴、蒲台、高苑4县负责人和当地群众共41人开会，研究支脉沟疏浚工程计划。会议决定，支脉沟疏浚西起高苑杨家桥东至广饶马家楼，河底挖宽5米，深1至3米，计土方150万立方米。同时，下游新挖芦清沟、小清河支河及支脉沟支流，由4县动员民工1.5万人施工，民主政府拨粮100万公斤，以工代赈。为加强对施工的领导，中共渤海区党委、行署与第三地委、第三专署共同组成施工总指挥部，各县亦分别建立指挥部。疏浚工程于同年10月26日开工，11月底收工。1949年4月24日继续施工，至5月23日竣工，共疏浚干流117.25公里，7条支沟132.6公里，共挖土方272万立方米，用工日107.5万个，使用补助粮129万公斤。

1949年治理后，从1950年到1959年的10年内没有进行治理。沟内普遍淤积，而且汇入干流的支流逐年增多，高青、博兴境内的干流泄水不畅，连年发生涝灾。为解决这一矛盾，1960-1963年进行过4次局部治理，总计完成土方197万立方米，用工日157万个，投资138万元。其中1963年治理规模较大，分东西两段施工：西段自高青县杜姚沟以上2公里至打渔张四干排止，全长46.1公里，由高青、博兴、广饶3县调集2.1万民工，是年3月15日动工，4月23日竣工，共完成土方77万立方米，新建和整修桥梁24座；东段自新支脉沟入口至马家楼子，长29.33公里，由广饶县及广北农场调集民工9000人于6月27日动工，7月10日竣工，共完成土方19万立方米。

1964年，支脉沟流域大涝，加之小清河堤防决口，溃水、涝水合而为一，造成100余万亩土地被淹。于是1964年下半年先期进行了一次局部疏通，完成土方154万立方米，用工日72万个，投资213万元。为了全面解决支脉沟流域洪、涝、旱、碱、潮灾害，中共惠民地委、专署于1965年建立支脉沟流域治理规划领导小组，进行全面规划。根据当时投资所限以及地下水位高、施工困难的情况，于1965年治理了上自高苑城西南，下至新支脉沟入口阻水严重的一段，长51公里。同时，裁弯三段：第一段自高苑城西南至博兴城南，长16.55公里；第二段自张东铁路桥至园艺场，长4公里；第三段自打渔张灌区一干渡槽至二干渡槽，长12.5公里。由高青、博兴、广饶3县于当年麦收前竣工，共完成土方385万立方米，用工日205万个，国家补助经费91万元，补助粮食304万斤。治理后，改变了原支脉沟弯曲如钩的旧貌，河道顺直，排水畅通，并改名为支脉河。

1966年支脉河流域普降大雨，全流域总降水量2.8亿立方米，产生地面径流1.9亿立方米。支脉河宣泄不及，水位高出地面1－1.5米，各支流排水受到顶托，中、下游发生漫溢，71.5万亩土地被淹，水围村庄200多个，倒塌房屋7000余间。1966年，中共惠民地委、专署决定，本着“先下游后上游，以治理下游为主，达到中、上游相适应”的原则，从吉池沟口至防潮闸长101.5公里，统一按1964年雨型标准的50%治理。并组织高青、博兴、广饶3县民工于1966年冬至1968年春，经四期施工完成，共做土方996万立方米。

1971年春季，根据省水利局对支脉河治理“同意治理标准采取鲁北徒骇河1964年雨型排涝、打渔张河口以下流量加大10%”的意见又进行了一次较大规模的治理。惠民地区调集高青、博兴、垦利、邹平、桓台、广饶6县民工6.4万人，自4月1日动工，奋战40多天，完成土方648万立方米，用工日381万个，投资304万元。

从1942年到1971年三十年内，在中国共产党和人民政府的领导下，先后15次对支脉河（沟）进行治理，到1971年，干流排泄能力（防潮闸处）由1949年28.2立方米每秒，提高到140立方米每秒，对减轻支脉河流域水灾效益显著。同时，河深达4～5米，使两岸500－1000米范围内的盐碱地逐渐变成了良田。但是，随着工农业生产的发展，支脉河工程标准仍不能满足需要。特别是防潮闸以下入海口段，有史以来一直未进行彻底治理，加之河道淤积，严重影响排涝和改碱。1974年汛期45天降雨474毫米时，涝地达96万亩。同时，流域内引黄灌区兴建后，由于管理不善，大水漫灌，重灌轻排，造成地下水位急剧上升，盐碱地由1949年的29.4万亩，发展到1974年的61万亩，占流域耕地面积的32%。同时，海潮侵袭也相当严重，1969年最高潮位达3.74米，浸没范围抵六户村东，大片土地被淹。为尽快解决支脉河流域涝、碱、潮等自然灾害，1977-1979年，又进行了一次大规模的治理。

这次治理，按鲁北1964年雨型加大60%为排涝标准，1961年雨型加大30%为防洪标准，设计防潮闸处防洪流量710立方米每秒。治理工程包括支脉河原河扩大疏浚112.8公里；在博兴县城以西的支脉河与黄河之间开挖北支新河，长60.5公里；将小河子延长21公里，至防潮闸以上汇入支脉河，其下延段命名为广北新河。

整个工程分1977、1978、1979三年施工，至1979年9月，总共完成土方3061万立方米，建筑物71座（包括铁路桥2座、公路桥4座、渡槽5座），用工日1648万个，总投资1534万元，补助粮1325万公斤。

支脉河流域经过这次扩大治理，效果显著，1977年汛期3日降雨230毫米时，王营通过流量488立方米每秒，当时沿河两岸积水面积78万亩，一天时间即排除55万亩积水，充分发挥了排涝作用。但是由于管理不善，河道又有淤积，至1979年，河底一般淤高1米以上，北支新河在博兴县胜利河入口处淤高2.6米。经对73.5公里的河道测量，共淤积土方达524万立方米，使河道过水断面减小25%，究其原因：一是支脉河、北支新河的18条较大支流中有10条支流为引黄灌溉放入黄河浑水；二是拦河打坝蓄水抗旱；三是在河道中曾有85座建筑物施工坝土方未清除，淤积了河道。

为了防止海潮侵袭，广饶县人民同海潮作了顽强的斗争。1958年，在2.5～3.5米（大沽海平面）等高线上修筑了南起支脉河，北到青坨子以北的新防潮坝，坝顶高程6.7米。同时修建了支脉河防潮闸，闸门净跨25米、4孔、弧形。由于基础处理不合设计要求，建成后沉陷不均，闸孔变形，未及使用便告报废。1980年秋，在支脉河与小清河之间修建了盐场防潮坝。坝高5米（黄海海平面），顶宽5米，全长14.14公里。动用土方68.42万立方米，大坝建有涵闸4座，桥1座。