1915年3月15日张謇(前左七)参加河海工程专门学校开校典礼
1913年12月21日，袁世凯任命张謇为全国水利局总裁。1914年1月10日，张謇上任，工作到1916年元月2日。期间，张謇提出《条议全国水利呈》，提出一宜导淮而兼治沂、泗二水，一宜穿辽河以通松、嫩，一宜设河海工程学校，一宜并立农业地产银行。1920年12月，张謇在《为治串场河呈府院咨内务部交通部陆军部全国水利局》一文中说：“謇在全国水利局总裁任内，规画黄河、扬子江、珠江、松花江、辽河，外及于淮、扬、通南北串场河。”此外，张謇还创办了河海水利工程专门学校，要求各省设立河海工程测绘养成所和水利委员会。
测量淮河
淮河是中国7大江河之一，发源于河南省桐柏山太白顶。1128年，黄河向南决口，夺淮700余年，到1855年再改道北归。流经河南、安徽、江苏、山东四个省，以入江水道计，干流全长1000公里。
1909年，张謇在《致端方函》中说：“承电设局导准，命謇为总参议。”他认为导准必从查勘全流域和测量工作入手，设立江淮水利公司，在清江浦（今淮安市）设测量局，从1911年2月开始，到1922年12月，先后测量6次，测量人员为通州师范测绘班培养的毕业生40人，以后又增加苏州土木工科甲班毕业生20人，测量河道85条，总长度9715.0公里；其中苏境40条，总长度3122.4公里；皖境16条，总长度4037.6公里；鲁境29条，总长度2555.0公里。洪泽湖，高宝湖，射阳湖，微山湖等地地形测量20737平方公里，其中皖境10253平方公里。有25卷2143本，图4504幅；流量水位雨量图805幅，表632张。这是江苏省近代第一次大规模的水利测量。
1914年，张謇与荷兰工程师贝龙猛同勘淮河。查勘结束后，于6月撰写《复勘规画导淮豫计之报告》，提出治理规划。11月撰写《淮与江河关系历史地理说》，总结自夏禹治水以来四千余年治淮历史。
后来，张謇经过进一步勘测淮河流域后，1919年2月，撰写《江淮水利施工计画书》，提出七分入江、三分入海的导淮计划，淮、沂、沐、泗分治的原则。张謇导淮数十年奋斗理想，只有在中国共产党领导的新中国才逐步实现。
此外，张謇还对黄河、扬子江（即长江，下游又称扬子江）、珠江、松花江、辽河5条大河开展相应的测量治理工作或提出治理方案。
创办水利学校
创办河海工程专门学校。1914年张謇任全国水利局总裁，感到技术人才的缺乏。7月和11月，撰写《请设高等土木工科学校先开河海工科专班拟具办法呈》和《拟请拨款即设河海工程学校并分省摊筹常费办法呈》，提出借用前江苏省咨议局为校舍，财政部拨款二万圆，常年经费三万圆由直隶、山东、浙江、江苏四省负担。由于张謇四处活动，反复呼吁，校址、经费、师资等问题，终于逐一解决。张謇聘请黄炎培为筹备主任，沈恩孚为筹备副主任,许肇南为主任（1919年底改称校长），李仪祉为教务长,又聘请外国工程专家及国内名人任教,分赴冀、鲁、苏、浙四省招收学生，经费也请四省负担一点。1915年3月15日，以培养导淮人才为宗旨的我国第一所高等水利工程学校——河海工程专门学校在南京开学，张謇参加了开学典礼。
由于办学经费筹派困难，校舍一直采用租借办法勉强维持，1915-1927年共12年半时间中，因房主需要和学校扩建等因素，先后共搬迁6处校址。1921年11月2日，张謇在《致王瑚函》中，请王省长“请查照原案，向直、鲁、浙三省催收应解之款”。1922年，张謇在函中说：沈祖伟校长“为谋校舍之奔走，亦至劳瘁，其来通就商共计,即三数次。”1924年张謇在《河海工程专门学校第四届毕业生演说》中，要求“诸生毕业后，当以办事为目的。果有事，则本廉谨，忠实之道以相始终，俾本校益增荣誉”。1925年为校长人选致函陈蔗青（时任中国水利局副总裁），并复河海工程毕业同学会。1952年国家集中南京大学、交通大学、同济大学、浙江大学等著名高校的水利系科，在南京成立了华东水利学院。1985年9月，经上级批准，学校恢复“河海大学”校名。
创办河海工程测绘养成所。1915年8月，张謇撰写《拟请申令各省速设河海工程测绘养成所呈》，指出“而河海工程非先测量，则规画估计无从措手。故目前第一救急办法，惟有仰乞申令各省急设河海工程测绘养成所，以储治水第一步之人材”。并主持制定《河海工程测绘养成所章程》十八条和课目表，公布施行。江苏、浙江、湖北、黑龙江、新疆等省纷纷响应， 1915年2月筹浚江北运河工程局总办马士杰，在髙邮设立江苏省河海工程测绘养成所，附属于运河工程局，办至1919年筹浚期满，本科、速成两班先后毕业3期、2期,学生共126人，大多在运河局工作。
要求各省设水利委员会
为兴修水利，1914年江苏巡按使韩国钧分别在江都县、吴县分别设立筹浚江北运河工程局和江南水利局。1914年12月21日，张謇在《为拟订〈各省水利委员会组织条例〉呈大总统文》中说，“为水利系农政根本，谨拟简易办法推行事……自奉令设立全国水利局，凡关于较巨之工程，自应由局统筹利害，以收挈领提纲之效。惟全国水道支分流别，其仅属一省或数县、一县之范围者，势不能坐待中央之规画……谨拟定水利组织条例十四条。缮具清晰，呈请鉴核。”一年内有直隶、黑龙江、新疆、云南等省成立了水利委员会。
1914年11月，张謇见袁世凯称帝的野心日益暴露，部中规划无法实施，于是上书辞去农商总长，袁世凯不允。1915年4月21日，又《呈大总统袁世凯文》，“恳免去部职，专任局务事”。获得批准后请假南归。11月1日，又呈《请准并局辞水利总裁呈文》，不允。四次上辞呈，于1916年元月2日，得政事堂电，许解局职并参政。