莆田木兰陂先后经过三次营建，历时20年，经受两次严重的失败，至第三次陂堤才营建成功。
第一次营建是在宋治平元年(1064)，是在木兰溪将军岩前拦溪筑陂。陂基处的右岸是鼓角山麓，岩盘裸露，直趋河中，可是溪对岸却是河谷阶地，这样造成陂基底下的地质不相一致，一边是刚性的岩层，而另一边则是软性的泥土层，一旦受到大洪水的冲击，陂身便会产生晃动或震动，刚性岩层对陂体的晃动或震动所产生反弹的弹力大，而软性泥土层对陂体的晃动或震动所产生反弹的弹力小，整个陂体所受到的力不一样，这样就很容易造成陂体损毁。再加上溪水的水势右急左缓，所以陂堤刚建成不久，便被暴涨的溪洪冲溃。
第二次是在原陂址的下游温泉口再度筑陂。其选址的理由是这里溪床较窄，可以少建陂堤的长度，节省材料的费用开支，又缩短建陂的工程时间。可是，根据流体力学的原理，溪床面的大小与溪水的流速是成反比的。平时溪水的水量不多的情况下，此种原理现象表现不甚明显，一旦发大水时，此原理现象就表现得特别明显，果然陂堤就在湍急的流水冲击下再度崩溃。
第三次营建是在吸取前二次的失败教训情况下，慎重选择坝址，即是选在前二遗址的上下游间，溪面宽阔，水势迂缓，两岸夹峙处筑陂。历时8年，终于宋元丰六年(1083)营告成功。其成功之处，就是根据溪床面大小与溪水流速成反比的流体力学原理。当然，其陂基下的地质乃是经过“高僧冯智日涉水插竹”的实地勘探，而后“放样施工”而成的。

木兰陂陂身为何历930年之久仍保存完好

峻工于宋元丰六年(1083)的木兰陂，至今已整整930年之久了，其陂身历经了千百次洪水的冲击，如今仍保存完好，其主要的原因就是陂基牢固和陂基与陂的坝堤连成牢固的整体。
据探测，木兰陂的基础，竟是建造在软土之上，即是堰闸坝砌体下均为淤土、细砂、砂卵石等物堆积而成的软基，深6～11米才到强风化岩层。据考究，这个地基是当时施工时采用“换砂”方法改善而成的，其方法是：表层淤泥深挖2.5～3米，用砂砾料回填，增强基础承载应力，靠坝的两端则夯填红粘土为基，从而保障堰闸坝较均匀沉实。
或许有人要问：木兰陂的基础为何不直接建造在底下更深处的岩层上，这样岂不更牢固吗？其实，在水底建造陂基，不像地面上建墙基那样把它建在刚硬的岩层上，因为一旦发生地震或大洪水对陂体冲击，陂体就会产生震动或晃动，而刚性的岩层弹性大，对陂体的震动或晃动产生反弹的弹力大，这样陂体容易损毁。把陂基建在淤土、细砂、砂卵石等物堆积而成的软基上，因软基弹性小，不但对陂体的震动或晃动反弹的弹力小，而且缓冲了陂体的震动或晃动，从而使陂体免受损毁。
同时，陂基上的坝堤是用长条石丁顺交插、分层迭砌，堤中夯填粘土，上填一层白灰三合土，顶面再用石板铺砌成为“陂埕”。胶合各条石是使用的白灰、糯米、红糖浆和黄土拌和的胶合料浆砌而成的。经试压，其抗压强度在干燥时达62.4公斤/平方厘米，饱和状态为38.8公斤/平方厘米，相当于现在强度40～60号水泥砂浆标准。经这样处理后，以把陂的坝堤和陂基牢固地连成了一个整体，以更保证其不易被洪水所冲击，故此陂身能保存至今而完好无损。（吴松江）