隋朝南北大运河
隋朝文帝时就开凿了广通渠（大兴城东至潼关），重开了山阳渎（淮安至扬州）。隋炀帝时，他为了政治、军事、经济的需要，就大规模地开挖运河，主要工程有：
1、通济渠。隋大业元年（605年），隋炀帝命皇甫仪征河南、淮北诸郡男女一百余万人，开挖通济渠，据《隋书·炀帝纪》载：“自西苑引谷、洛水达于河，自板渚引河通于淮。”即从洛阳西引涧水（谷）、洛水入黄河，又从板渚（今河南荥阳县泗水镇东北）引黄河水东行至开封入汴水，过今商丘，转向东南接蕲水，至淮阳入淮水。这条河没有沿袭前朝汴渠的流路，不再绕泗入淮，而是利用古蕲水为基础，直接开浚入淮。在同一年，炀帝又征用淮南农夫十余万人，重新疏浚山阳渎，即从山阳（今淮安）引淮水南流，经扬州入长江，渠广四十步，渠旁修筑御道，栽种柳树。
2、永济渠。隋大业四年（608年），隋炀帝征调河北男女民夫一百余万人，开凿永济渠。这条渠是南到沁水通黄河，自沁水向东北开凿，有几条和白沟重合，后又名御河。永济渠北端可通涿郡（现蓟县），此渠一通，便形成了我国北方运河系统的干渠。
3、江南运河。隋大业六年（610年），隋炀帝欲巡绍兴，便下令开挖江南运河，从镇江到杭州八百余里，广十余丈，可通龙舟。
上述通济渠、永济渠、江南运河的开通，形成了隋朝东都洛阳为中心的南北大运河，全长5000里，沟通了钱塘江、长江、淮河、黄河、海河五大水系，成为我国南北交通的大动脉，对政治、军事、经济、漕运以及文化交流起到了巨大的作用。另外，从洛阳沿黄河可直达临潼，再溯渭河而上达长安。
元朝的京杭大运河
元代统一全国后，定都大都（今北京市）。北方，黄河流域由于受战争和自然灾害的影响，农业萎缩，无力供应京师用粮。作为政治中心的大都军需民用皆源于江南，《元史•食货志》载：“元都于燕，去江南极远，司庶府之繁，卫士编民之众，无不仰给江南。”然而从江南运到大都，困难极大。当时运粮是两条线路：一是从海上。从刘家港经黑水洋绕山东半岛再到大都，因那时航海和造船技术不高，加之风涛不测，盗贼出没，“粮船漂溺者，无岁无有”，“溺死漕民五六千人”，“数十万石粮米倾漂大海”（《元史•食货志》）。这条运路风险大，代价高。二是水陆转运。从江南沿着运河几经周折，运到黄河岸边的中滦旱站（今河南黄河北岸封丘西南），改换陆运180里到淇汀镇（今河南淇县境），入御河（今卫河）达天津，再到京师。这条路曲折迂回，效率低，一年只运二三十万石。远不能满足京都需求。元统治集团为避免漕运的迂回曲折，解决从江淮直通北京的运道，主要采取如下措施：
1、开凿济州河。当时徐州至济宁有古泗水可以利用，济宁以北没有水道。为此，丞相伯颜派遣都水监郭守敬到鲁西南进行实地考查。郭守敬在汶上听取水利专家马之贞建议：从济宁州南汶、泗合流处到北清河之间开一条新河，北引汶水，东引泗水，分流南北，便可南达江淮，北通京津。郭守敬据此建议，进行水文地质方面考查，绘制开河方案，呈报宰相，再奏元世祖。世祖于1267年下令开凿这条新河，因中间停顿，至1283年八月竣工，名曰济州河。济州河沟通了泗水和大清河，南起济宁，经南旺、袁家口至东平安山西侧入大清河，全长一百五十里（《渎史方舆纪要129卷》）。同时，引汶水、洸水、泗水济运，初步解决新开河的水源问题。
2、开凿会通河。通过济州河入大清河，至山东利津进入海运，到天津再转至京师。但因入海口沙壅，只运行三年作罢，改由东阿旱站陆运至临清，长约二百里。每到雨季，泥泞坑洼，艰难万状。为改变这种困难情况，寿张县尹韩仲晖和前太史令边源上奏“开河置闸，引汶水达于御河”的建议，朝廷采纳建议，开挖从须城安山西南（今东平县）经寿张西北至东昌又西北至临清的运河，全长二百五十里，皇帝赐名会通河。后来，临清至徐州这段运河，包括济州河，统称会通河。
3、开凿通惠河。在元世祖至二十八年（1291年），根据郭守敬建议，引大都西北诸泉水，在前朝开挖运粮河的基础上，修治凿浚，至通州入白河，全长164里，皇帝赐名为通惠河。济州河、会通河、通惠河开挖成功，使北京至杭州的大运河得以全线贯通，江南货物沿水路可直接运到北京的积水潭，成为南北交通的大动脉。
关于运河及京杭大运河的形成，还应说明以下两点。
①隋朝修了“人”形运河，并未真正使用，倒是唐朝充分地利用了，当然唐朝也修了一些运河，重点是疏浚、整修和治理，如汴河、永济渠等。宋人治运重点是围绕京城开封而为之，连接汝河、颖河，济河等。元人沟通了京杭大运河，使用了几十年。到明初，由于定都南京，不顾北边，才使聊城以北运河有淤堵断航现象，到朱棣北迁，立即疏通，直到清朝中期，运河一直是重要的南北交通运输线。现在，山东聊城以北断航，以南仍然通航，过济宁，入微山湖，由徐州南宿迁（另一路由台儿庄至宿迁）、扬州、镇江，直通杭州，在江苏境内，运河的作用顶得上一条电气化铁路，或者一条四车道告诉公路，河面宽阔，河水丰沛，可几船并行，每船能拖带十多条小船，其景尤其壮观。
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