Le Grand Carré est ainsi nommé car le plan d'eau formait un réseau de canaux creusés « en carré », recueillant les eaux de drainage de la partie nord-ouest de la Citadelle.
L'essentiel des eaux provenaient du canal d'assèchement des marais, la Tortue. Ce réservoir d'eau permettait, par un jeu de batardeaux et de vannes, d'alimenter le fossé nord de la ville et participait ainsi au système de défense de la citadelle.
Le plan d'eau est aujourd'hui alimenté en eau par le fossé des pêcheurs et a pour exutoire la Moyenne Deûle. Il s'écoule dans la Moyenne Deûle grâce à un ouvrage de régulation selon le principe des vases communicants.