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大明西北四镇，固原是成立最晚的。

固原本来也是内陆地区，归陕西布政司管理，是行政单位。

大明中后期西北边患直接燃至固原内地，弘治十五年(公元1502年)，大明三边总制秦紘驻扎固原城，管辖固原、延绥、宁夏和甘肃四镇，固原镇形成。

固原镇得防守体系是根据大明西北长城的修筑不停完善和改变。

秦紘任三边总制开始在固原镇有条理的修筑长城，并分段修建堡垒使得明军可以驻守，随着城墙和堡垒完成，明军具备了防御工事，固原防御体系雏形构成。

嘉靖九年（公元1530年），三边总制王琼将秦紘修筑的长城进行修复和维护，并将靖虏卫临河段向西延伸修建长城，建造甜水堡和归属兰州卫的一百八十余里的壕堑。派固原参将驻扎兰州，管辖兰州卫和靖虏卫的长城防御工事。

嘉靖十六年（公元1537年），大明三边总制总制刘天和修建“梁家泉新边”。所谓旧边和新边，以大明军队驻守来说。

“梁家泉新边”从南至北，南起徐冰水（今宁夏同心县徐冰水村），连接固原，

北到鸣沙州河岸，长约一百二十五里。每年冬天黄河冰冻，固原镇驻守徐冰水至花儿岔一线“旧边”，冰雪消融春暖河开，移驻“梁家泉新边”长城。

这道长城的完工使得红寺堡等军堡转为内边，在沿深沟西岸增加敌台墩铺，派兵把守。

关键点是把水头划入边内，断绝敌人水源。固原和宁夏的腹地又增添一道防线，提升战略深度和硬度，由于临近靖虏卫，划入靖虏卫防区。

嘉靖三十一年（公元1552年），王以旂巩固兰州卫长城。

兰州卫黄河南岸东起兰州卫与靖虏卫交界的大狼沟墩，西至州卫与河州卫

交界的窄道儿，历经一条城、什字川、把石沟、买子、桑园儿、兰州卫、笋罗沟、西古城、积积滩与高山诸十座城堡，全长300里。

至此兰州卫和靖虏卫防区分开，单独安排参将驻扎靖虏卫。

嘉靖三十二年（公元1553年）贾应春等人开始修建河州卫长城。

此前河州卫只有关隘25个和墩台21座，并无长城防线。此段长城的修建使得东北大通河堡外接兰州卫西南至积石关城防线形成，河州卫成为独立防线。

隆庆五年（公元1571年），三边总督王之诰建造裴家川长城，该段全长230里，北自宁夏镇中卫界喜鹊沟起沿黄河南岸南达迭烈逊堡境直接连接到固原“旧边”长城。并在合适位置修筑堡垒，命名为吉利的名字：“永安堡”。

万历二十年(1592)平定大小松山后，三边总制李汶调集固原和甘肃两镇兵士修建新长城：松山新边。并行操作长城内侧修建芦塘营、红水河和三眼井诸堡，并安排靖虏卫和兰州卫分兵驻守，在芦塘营堡设置参将，统管本段长城防务。

至此固原镇防御体系形成。

固原五路分别为：下马房关路，治所在下马房关城，统辖十一座城池和堡垒；靖虏卫，治所靖虏卫城，统辖三座堡垒；兰州路，治所兰州卫城，统辖十一座城池和堡垒；河州路，治所河州卫城，统辖十四座城池和堡垒；芦塘路，治所芦塘卫城，统辖三眼井堡和红水河堡。