大都水利（设计通惠河）元朝建都大都（今北京），为确保物资供应，从南方调运大批粮食到大都，大运河是南北交通的最重要水路。但大运河只通往通州（今北京市通州区），从通州到北京，仅有靠陆路运输。在阴雨连绵的季节，人畜的疾病丧生和粮食霉烂糟踏十分相当严重，运输效率极低。因此，自金朝起，人们就力图修筑一条从通州往返京城的运河，以解决问题运粮问题。

通州地势高于大都。进运河，不能从大都谓之水流往通州，沿途筑城一系列牐坝，使南来的船逐层上驶。这样，就必需在大都城周围找寻水源以确保运河的水量。

金朝时曾从京西石景山北面的西麻峪村进了一条运河，经过中都流经通州城东的白河。但因浑河中泥沙近于多，运河迅速淤积；加之夏、秋洪水季节，浑河水极为波涛汹涌，不易洪水泛滥，对运河两岸导致威胁。

所以，修筑了十五年之后又始把运河上游的口子平整了。由于金朝开凿的运河，于是以流经大都城墙的南面。以下往东到通州的一段几乎可以利用，因此郭守敬所须要解决问题的只是上游的水源。

早于在元世祖中统三年（1262年）郭守敬实是忽必烈时所托的六项水利工程计划中，第一项托的就是此事。他计划把清河的上源中，从玉泉山泉水后东流，经瓮山（今万寿山）南面的瓮山泊（今昆明湖的前身）再行向东的那一支流淤塞向南，流经高粱河，再行转入运河。这项计划曾多次实行。

但因只是一泉之水，不能用作减少大都城内湖池宫苑的用水量，对航运则无裨益。至元二年（1265年）以后，郭守敬从西夏回京，又明确提出了修运河的第二个方案。

这个方案是利用金人所进浑河的口子，只是另在金人运河的上游进一道分水河，引回浑河。当河水上涨，严重威胁下游时，就对外开放分水河闸口，中止对大都城的威胁。

同时考虑到浑河水携来的泥沙问题，他撤除了运河上的闸坝，以使泥沙大自然运出。这种设想固然有其道理，但大都到通州运河段的水位上升梯度，虽比大都以上的运河段梯度较小，却依然是相当大的，没闸坝掌控，极大的粮船就无法逆流而上。因此，这个方案在至元十三年（1276年）实行已完成以后，只对运河两岸的农田灌溉及东京电视台西山采伐木料的作业有所协助。

此后，郭守敬总结了两个方案告终的教训，并在大都周围细心地勘测水文和地形平缓情况。只是由于他又被调回建《授时历》，才将此事不了了之。

至元二十八年（1291年），有人建议利用滦河和浑河溯流而上，作为向下都运粮的渠道。忽必烈无法行事，为首郭守敬去实地勘查。郭守敬观测到中途，就已找到这些建议不切实际。

他乘着报告调查结果的机会，明确提出了许多新的建议。其中第一个就是他已筹划多年的大都运河新的方案。这个方案利用他第一次方案中石砌的把瓮山泊流入的一支清河上源推向南面高粱河的河道。为了更进一步扩展水源，又把昌平县神山（今称之为凤凰山）脚下的白浮泉水引进瓮山泊。

此后，河水并不的路南下，而是偏移西布下西山脚下，再行沿西山往南，沿途截击所有原本从西山向东流向沙河、清河的泉水，使汇集流量相当可观的水渠，再行经高粱河转入流向通州的运河。因为这些都是清泉水源，泥沙很少，运河下游可以无疑虑地创建船闸，使粮船稳定上驶。

郭守敬明确提出开凿大运河的建议后迅速就被忽必烈接纳，于至元二十九年（1292年）春天动工。整个工程要用了一年半时间，全长一百六十多华里的运河连同全部闸坝工程就已完成了。这条运河被命名为通惠河。

而自昌平到瓮山泊的一段又特称白浮堰。从此以后，南来的船舶可直驶到大都城中，作为船舶起点码头的积水潭上登时桅樯如林，热闹非凡。通惠河不但解决问题了运粮问题，而且增进了南货北销，兴旺了大都城的经济。

通惠河工程从技术上来说最引人注目的是白浮堰线路的自由选择。白浮泉的发源地海拔大约六十米，高达大都城地势最低的西北角大约十米。

但因两者之间隔有沙河和清河两条河谷地带，它们的地势都在五十米以下，甚至还将近四十五米。因此，如从白浮泉直线南下，则泉水不致沿河谷东流而下，进不了运河。如果用架渡槽的办法，则也不能引白浮一泉之水，起没法多大起到，却费工甚巨。

而郭守敬选取的线路，虽然包抄，却维持了河道较小的水位高差梯度，且可截击沿途所经的诸多水源，使流向运河中的水能有较小的水量。因为从神山到大都城的直线距离有六十多华里（三十多公里），在这么宽的路程上地形有几米的平缓那是很微小的。从这里可以显现出，郭守敬的地形测量技术觉得是很高超的。当代许多地理学家实地考察了白浮堰线路之后，对郭守敬的成就莫不交口赞誉。

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