海军基地是海军舰队驻泊、补给、修理的场所，优良的军港对一支海军来说相当重要。早在北洋水师筹建之时，李鸿章就已开始着手准备建设北洋水师的海军基地。在经过数次实地勘查后，李鸿章选定了在旅顺和威海卫两地建设海军基地，“综览北洋海岸，水师扼要之所，惟旅顺口、威海卫两处，进可以战，退可以守”。
旅顺基地
旅顺口全景，从左至右分别为黄金山、西鸡冠山、老虎尾
由于威海卫基地工程浩大、繁杂，李鸿章决定先建设旅顺基地。旅顺口内被老虎尾分为东西两澳，北洋舰队主要营建东澳，即东港。东港东、南、北三面共长4106.8尺，西面拦潮大坝长934尺，西北留一口门，供军舰进出，整个港池四周均砌大石岸。东港内东北由建有大船坞，即旅顺大坞，长413尺，宽124尺，深37.89尺，坞口以铁船横拦为门，整个船坞均用山东大块方石，用水泥砌成。另外港内还建有修船各厂九座，南岸建有仓库4座，东岸仓库1座，用于储备船械备件。港坞四周设施用铁路连接，沿岸有大型起重机5座，另建有铁码头，供军舰上煤运械。另外在澳东兼有石码头，专供修理雷艇、蚊船。港内各设施，共有电灯46座，各处铺设自来水管，以供官兵工匠饮用。另外，为疏浚港池，旅顺港还特地配备进口的挖河机器船（挖泥船“导海”）。
旅顺东港，照片中上方的“水池”即是旅顺大坞
甲午战前的黄金山炮台
老蛎嘴炮台
北洋舰队主要的彈藥存放基地——南子弹库，主要存放弹头，另有储存发射药和炸药的东、西库
被日军占领的旅顺海军公所
停泊在旅顺港内的北洋水师军舰
为保护作为北洋海军修理、保养基地的旅顺，在建设坞澳的同时，旅顺基地沿海一侧依山地势，共筑造9座海岸炮台。以旅顺口口门为界，口东5座、口西4座，从东至西分别为：老蛎嘴后炮台、老蛎嘴炮台、摸珠礁炮台、黄金山副炮台、黄金山炮台、老虎尾炮台、威远炮台、蛮子营炮台、馒头山炮台。其中除老蛎嘴炮台为穹窑式外，其余均为露天炮台，共配置火炮58门，其中200mm口径以上9门。以后又陆续增建炮台4座，增添炮位23门。
从1889年起，又环绕旅顺背后修筑陆路炮台，共计17座，炮位78门。与此同时为掩护旅顺后路，兼防金州，又在大连湾修筑海岸炮台5座，陆路炮台1座，炮位24门。在此期间，李鸿章因旅顺船坞工程进展缓慢，于1887年转包给法国人德威尼承建，1890年11月9日竣工，丁汝昌、周馥等人前往验收，亚洲第一军港旅顺基地正式建成。
威海卫基地
威海卫军港,照片左侧就是铁码头
威海卫基地由于资金等方面的原因从1887年才开始全面建设，由于开工较晚，其设计建造比之旅顺基地更加先进，至1890年共建成北帮（威海北岸）炮台3座（其中北山嘴、祭祀台炮台均为上下三层的大型炮台），南帮（南岸）炮台3座，刘公岛炮台6座（东泓、南嘴、迎门洞、旗顶山、公所后、黄岛），日岛炮台1座。1891年其又在威海卫后路修建陆路炮台4座，整个威海卫炮台群，共配置大小炮位167门，各炮台建造极为坚固，所配火炮多为德国克虏伯后膛巨炮，此外在刘公岛和日岛上还分别建造了地阱炮，“其炮以水机升降，见敌则升炮击之，可以圆转自如，四面环击。燃放之后，炮身即借彈藥之座力退压水汽，复还阱中”，这种地阱炮射程远、威力大，军舰一旦被其击中则必沉无疑。初炮台群外，所有配套的后勤设施如铁码头、船坞、海军医院、海军公所等也相继建成，由此构成威海卫庞大的海军基地体系。
刘公岛铁码头，1891年建成，至今仍可使用
麻井子船坞，位于刘公岛与黄岛相连处，至今仍在使用
位于刘公岛最东端的东泓炮台，炮火可及刘公岛东部海面及威海湾南北二口，炮台内部有坑道使各炮位、兵舍、彈藥库相连
旗顶山炮台，位于刘公岛制高点，与南、北帮炮台配合，可以封锁威海湾南、北二口
黄岛炮台，黄岛原为海中孤岛，威海基地开始建设后，通过填海将黄岛与刘公岛相连，可以与北帮炮台配合，封锁威海湾北口。地下有坑道将各炮位、彈藥库、兵舍相连
日岛炮台，位于刘公岛与南帮之间的海中，正当威海湾南口要冲
北山嘴炮台，位于威海北帮最东端，炮台公分三层。照片中远处的岛屿即是刘公岛
祭祀台炮台
随着旅顺基地和威海卫基地的建成，旅顺成为了北洋水师的维护、修理基地，威海卫则成为北洋水师的永久驻泊地。旅顺、威海卫两个基地仿佛巨人的两臂，环抱渤海，形成了对京畿地区的钳形防卫网。
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