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验教训的基础上，经过多年的深思熟虑与实地勘测，他又提出了一个新的更
周密的规划。
他的设想是这样的：离大都不远，昌平县东南的神山（今凤凰山）脚下，
有较大的泉水，名叫白浮泉 （今龙泉）。把这股泉水先引向西流，沿西山东
麓折而向南，汇入瓮山泊。再从瓮山泊出发经原有的高梁河上游（今长河），
从义和门 （今西直门）北的西城墙下流进大都城，蓄入积水潭，尔后再从积
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水潭引水南流，沿皇城东城墙出南水门，注入已废弃的金代运粮闸河，一直
东下流往通州。地势相差过大的地方，可以设闸门调节。这样，一条新整修
的河道就可与原有水系联接起来，南来的粮船就能直抵大都城了。
正在着急的忽必烈看了郭守敬的奏章，大为高兴，说：这事应该赶快办
起来！于是这年12月重新设立了都水监机构。规定它执掌“治河渠并堤防、
水利、桥梁、闸堰之事”。早年的都水监只有六名主要官员，这时扩大为八
名，高源任都水监。次年正月初，忽必烈又派郭守敬以太史令原职，兼职主
管都水监事务。治河工程开工那天，忽必烈为了突出他对浚治运粮河工程的
重视，特地命令自丞相以下的所有百官统统都到工地去参加劳动，作为倡导。
这些高官厚禄的人，对治河工程和劳动，原是什么也不懂，因此，忽必烈又
规定一个个都要听郭守敬的指挥调度。由此可见这次工程对元朝封建统治的
重要性，以及郭守敬在河工水利方面权威性了。
这次重新整治运粮河，从水源的开导到河床、闸坝的浚挖、设置，整个
工程的经过大致犹如下述：
首先针对原由高梁河引入闸河的水量不敷航运所需，必须另找较丰沛的
新水源这一关键，郭守敬在沿西山一带的天然泉水水源中，找到了大都西北
相距六十里的昌平县东南白浮村神山脚下的白浮泉，水量比较充足。新水源
找到后，他在规划中为什么不东南向把水径直引往大都，而是先使水道西行，
再转而往南，然后折向东南到瓮山泊呢？设计这样一条迂回曲折的路线，原
有两方面的作用。
一是北京西面的西山，自今妙峰山、香山、玉泉山至石景山、南山，一
路上到处都有零股泉水和伏流。新开河道依山脚折向南行，昌平附近还有王
家山泉、虎眼泉等，沿途又经县南的双塔河、孟村一亩泉、泄水河、萧家河
及玉龙泉等处，可以拦截各处山泉，使水量更加充足。这些水又是较清澈的
泉水，不至于很快地沉积泥沙，淤阻河身。
二是这样可以适合地形，使河床有较平缓的坡度。因为神山泉的标高，
按现今黄海零点起算，约在＋60米上下。大都城的西北，标高近于＋50米，高
程相差十余米之多。城北南部则下降到略超过＋40米。近年来在北京西直门
处，对元代和义门瓮城的发掘表明，地面标高古今稍有变易，但相差并不太
大。如果新渠径直取道辟向大都，那末先要在短短的20里内，下降到标高低
于＋40米的沙河河谷。然后又在中间上升到＋50米的高地，随即再下降到标高
约为＋40米的清河河谷。而在抵达大都城以前，还得上升好几米，才能进城。
这样的高低起伏，两处的河谷的高程甚至低于大都，不但水流难以导入都城，
而且会在中途沿两河河谷顺流东去，最后泄入榆水（今温榆河），大都城就
落空了。
倘使河渠自神山先向西行，然后南下，渠水便可绕过比较复杂的河谷地
形，大致沿着50米的等高线平稳地一路顺流向南。中间局部台地地势稍高。
瓮山附近的标高，亦是＋50米。而且汇集了山旁的泉水，水量增加，下段的
渠道，便可利用原有的河身。所以，兜了这么一个圈子，可以较有把握地保
证运粮河和大都给水工程所需的水量。
由于西山山坡相当陡，有好几处在短短的几里路之内，便向东下降30—
40米，郭守敬为此特地在60多里长的渠道东岸，修筑了一条土堤，一些由
此东流的小河都被阻断，以便引水入渠，而不沿原有的溪涧横流注向东的榆
水。这条堤堰，叫做白浮堰。
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先前，整个金代，闸河水源始终未能得到圆满解决。现在，从昌平白浮
引水辗转南来，这个长期存在的难题终于很好地解决了。郭守敬为此还曾作
过大面积的地形测量和长矩离的水平测量，而他在这方面也是很有经验。昌
平到大都的引水工程中，毫无疑问他是作了包括高度在内的全面地形测量，
并在这个基础上进行规划设计的。不过，当时还缺乏长期降水量记录，也没
有什么依日照与气候而变的蒸发量材料，以及随土质而定的渗积量的研究，
与地形等因素有关的径流量计算这一类近代水文测验资料，所以难于得到流
速、流量与水位等方面的全部数据。郭守敬只能靠实地踏勘和丰富的经验，
作出判断。
这条河从神山到通州高丽庄，总长164。5里。全部工程，一共动员了兵
士、工匠及囚犯20 000余人，用了285万个工日，耗费钱钞152万锭及粮食
38700石。施工时间花了一年半。终于在至元30年 （1293年）秋天竣工。
下段50多里长的运粮河，它不象白浮村至大都西城前那一段平稳。其
实，河道在进城之前的坡度变化已较大，而从大都到通州，按现代所测的地
形，地面高度下降有20米左右，不利行船。为了便于通航和调节水流，从紫
竹院进大都城这一段起，郭守敬按地形地貌变化及水位落差，每隔若干里，
设置一道闸坝，闸坝上有放船进出的通道口，口的两端装有能上升下降的机
构，一启一闭，两相配合，调整中间部分的水位，便可放行船只。从高丽庄
到大都城下文明门处，大致十里一闸，共设闸坝7处。城内及积水潭西和义
和门以上到紫竹院，又设闸坎三处，共有闸坝10处。有的地方设闸两座或三
座，连同增设，共有闸坝24座。施工期间，运粮河上建设水闸的地方，往往
掘出数十年前韩立所置闸门残留的砖木，闸坝地点的选择，前后不谋而合，
使工地上的员工都情不自禁地感叹佩服。
从东便门到通州，河上还修建了20座桥梁，便利来往的行人。出东便门
5里多，横跨河上的是大通桥，为南北交通要道。那附近有大通闸，就是原
来的藉东闸，俗称二闸。这个地方清流萦回，繁花茂树，景物宜人。明清两
代以来，成为北京居民泛舟游览的胜地之一。
至元30年（1293年）8月，工程全线完工。海运同河运两路粮船，顺利
地一直驶进大都城，云集在湖水浩瀚的积水潭。原先陆运的颠沛困顿，耗工
费财，从此可以避免了。那时候的积水潭，与今积水潭及什刹海相比，面积
还要大得多，一眼望去，“汪洋如海”，大都人习惯称它为海子。完成没多
久，忽必烈从上都回大都来，路过积水潭，只见湖中进进出出挤满南方来的
粮船，船尾紧挨着船头，这情景，使他心中有说不尽的欢喜，于是给这个运
河起名为“通惠河”，并赐给郭守敬12500缗钱钞，命郭守敬仍以太史令原
职兼提调通惠河漕运之事。
通惠河开成后，不光漕运粮食大为省便，而且促进了南北物资交流，有
益于人民生活。尽管忽必烈的目的只为了满足其财政所需，但客观上它对社
会经济与生产发展，也起一定的作用。通惠河的名称，从此一直沿用到今天。
由于其后数百年的人事沧桑，现在的通惠河只通到北京火车站东面的护城河
凸角上。其中填没的建国门附近明清古观象台前面的泡子河，即是古通惠的
一段残迹。
本来郭守敬还打算过，在海子南端的澄清闸东面，挖渠接通北坝河，并
在丽正门 （今天安门前面）西边设闸调节水位，使船只得在城墙四周宽广的
护城河内环绕往来。这个设想虽对发展大都水路交通很有利，但可能跟皇室
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的切身利害关系不大，忽必烈就没有重视和采用。不过，今天我们可以看出，
郭守敬对待河工水利事业是多么认真负责，精益求精。
这条新河修成，虽然给粮运带来了便利，但也存在着一些问题。
西山的水都被拦截，清河与沙河等东流水，有的因此而断流，进榆河的
水就更少了。流入大都西南方浑河的水也被截阻掉相当一部分。白河、榆河、
浑河这三条大河，合流后称做潞水，素来通行舟船，也是京东、南两路漕运
的通路。由于北部的水源减少，河水低浅，天旱时节京东地区的粮运就不能
畅通。通州北面有几处粮仓，常因为水浅，增加了储运困难。
更主要的问题是，自神山至瓮山这一段引水渠，大致与西山山脚平行，
雨季时，承受着山上大面积泻下的雨水。沿渠虽有专职人员守护，然雨水特
大的年月，山洪骤涨，稍一疏忽，河身与堤堰，不免要遭冲毁。据记载，后
来的大德7年 （1303年）6月，一连十天昼夜降雨，终致大水漫流堤上，冲
决了水口，大德11年（1307年） 3月，这条河堤，又被冲毁30余里。以后
还发生过几次这样的事故。到了元代后期，朝政朽败，国势衰微，权贵豪势
与各处寺观，又纷纷私下挖开堤堰，放水灌溉私田园圃，致令水流大减，妨
碍漕运，甚至发展到皇帝亲自下旨，严禁偷决渠水，来保证下游水量。
至元31年 （1294年），郭守敬就凭着他在天文历算法，河工水利上的
巨大业绩，而升任昭文馆大学士。这是元代一个级别较高但无实职的工作，
授给汉族文职官员的虚衔，带有荣誉性。郭守敬就同当初的张文谦相访，以
昭文馆大学士的身份知太史院事，原则上领导太史院的天文历法工作。就在
这年，80岁的忽必烈去世了。
六、晚年的声望
1298年 （元成宗大德2年），元政府决定在上都西北郊的铁幡岭脚下，
开出一条河渠南向通到滦河，宣泄山洪。当时已是忽必烈的孙子铁穆耳继承
皇位，称元成宗，元成宗召郭守敬到上都商议规划。郭守敬就去当地察勘了
地形，了解了降雨量情况，发现这条河道近山，所经地区的年降雨量虽不多，
却很集中，大雨连日的时候山洪非常凶猛。他认为，纵然河道平时的流量不
大，河道本身一定要宽达50—70步。可是主管此事的官员目光短浅，舍不得
在这上面多花钱，认为郭守敬把雨季流量估计得太大，处理这事过于小心了，
竟把郭守敬所定的宽度削减了1/3。
河渠开通的下一年，就碰上连日的倾盆大雨，山洪顺河直冲下来，河身
狭窄，容纳不下洪水，两岸泛滥成灾，人畜帐幕被漂没了不计其数，汹涌的
波涛还差点淹没元成宗铁穆耳在城北较高处龙岗下的行宫。元成宗被迫北迁
避水时，想起了郭守敬去年的预言，禁不住慨叹地对周围官员们说：“郭太
史真是料事如神啊！可惜没有听从他的话！”。从此以后，郭守敬的声望更
加高了，那时他已69岁了。
如今，铁幡竿岭下铁幡竿的遗址还在。它是由于山上树立着一根高达数
十丈的铁幡竿而得名。根据当地人的传说，铁幡是用来镇洪水的。这只不过
是封建社会一种迷信的作法，其实哪里谈得上镇洪水。
1303年，元成宗下诏，凡是年满71岁的官员都可以退休，唯有郭守敬，
因为朝廷还有许多工作都要依靠他，不准他退休。郭守敬那时已73岁了。
郭守敬一生最后的20年中，建树甚为稀少。除了大德初年 （1298年）
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建造一座水浑运浑天漏以外，以后就不再有新的成就。元朝的封建统治，到
了元成宗铁穆耳时期，局面还能维持。继任的武宗海山与仁宗爱育黎，骄奢
淫逸，对劳动人民的剥削也更加残酷。再加上朝政的腐败，以及贵族、地方
豪强的种种剥削和掠夺，这一切，导致生产停滞不前，广大劳动人民反抗的
情绪高涨，武装起义不断，很快动摇了蒙古族的统治。在这种情况下，郭守
敬的创造活动自然也受到极大的限制。可以设想，如果他晚年能够有较好的
社会政治条件，可能还会对社会有更大的作为。
1316年 （元仁宗延祐3年），为祖国的科学事业辛劳了60多年的郭守
敬去世了，享年86岁。按照封建社会长期来的风俗，归葬于他的故乡邢台。
墓地在县城之北30里的地方。邢台人为了尊崇他，依传统习惯，把他列入“乡
贤祠”，以作纪念。
郭守敬继承了祖父的学术家声，并发扬光大，有所创造发明。他的曾孙
郭贵，在明朝天顺年间担任过钦天监春官正，参与了大统历的编制。这真可
说得上，家学渊源，代有传人了。
七、多方面的成就
郭守敬的一生科学创造相当多。除了在天文和水利两方面的成就外，还
有许多杰出的发明和创造。可以说，他是一位多方面的科学家，发明家。
郭守敬建造的七宝灯漏，是挂在一条梁架上的，形状好象一只灯球。实
际上这是一台用水力推动的、相当复杂的机械报时时钟。还有灵台水浑，也
是以水为动力的，它是表现天空中星辰的周转运动的天球仪。太阳、月亮的
东升西落，在太空中运动的情景，可以在这仪器中看得清清楚楚。他在简仪
中曾运用滚柱来减少仪器转动中的摩擦阻力，这也是一种新创的装置。凡此
种种，都证明郭守敬在机械制造技术方面有很高的才能。
郭守敬也是一位出色的地质学家。他的水利工程设计，都是以他自己实
际的地理勘测资料为基础的。他曾在巡视河北、山东河道时，对黄河附近一
带几百里的水域进行过仔细的地形测绘，制成了一幅幅地图。他曾经以海平
面为标准，来比较大都和汴梁地形的高低之差。这是地理学中一个重要的概
念——“海拔”的创始。至于他在通惠河上游河道路线选择中所表现的地形
测量的精确性，直到今天还引起学者们的惊叹和赞赏。他增辟了水源，开通
了南北水道，对大都的城市建设和人民生活，以及南北物资的交流和社会经
济的繁荣，作出了历史性的贡献。今天，北京市给水工程用的京密引水渠，
自昌平经昆明湖到紫竹院一段，基本上还是沿用着郭守敬当初选的路线。
在制订新历中，郭守敬、王恂所应用的数学公式与计算方法，是我国数
学发展史上的新创造。弧矢割圆术不仅割平圆，而且割浑圆为分图，实际上
可以说是我国独特的球面三角学。三次差内播法的出现，早于欧洲约4个世
纪。
总之，可以说，郭守敬是我国古代发明创造最多的科学家之一。他的创
造大多数具有精密、灵巧、简捷、易于掌握等种种特点。
郭守敬的确作出了许多光辉的创造，但是由于他所处时代的历史条件和
他的阶级地位，也不可避免地会有某些消极的东西。比如，他曾经编纂过几
种讲述如何推算黄道吉日之类的书。占凶卜吉，本是太史院的例行公事，作
为太史令的郭守敬，自己也很难逃避。尽管这样，我们应该看到，他对我国
古代科学发展有很大的贡献，是我国历史上一位杰出的科学家。
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