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兵马未动，粮草先行。当忽必烈指挥他的铁骑水师，将战火烧过淮河、烧过长江之后，后勤供应问题让伯颜这位征宋都元帅颇费脑筋。要知道，几十万大军的粮秣，需要近百万的民工运输。那时没有现代化的运输装备，只能靠骡马大车、肩扛人挑，速度缓慢，运输量小，耗费极大。因此，在开战之前，他便和河渠副使郭守敬进行了一次大规模的考察，他们考察了河北、山东的河道，考察了隋唐的运河，成功地利用隋唐旧有河道运送给养，不仅节约了运力，提供了运能，而且也满足了前线将士的后勤供应。
至元十三年（1276年），丞相伯颜攻下南宋首都临安（今杭州）后，对江南水路四通八达的状况更是深有感触。他回大都后，即向元世祖忽必烈建议：“今南北混一，宜穿凿河渠，令四海之水相通，远方朝贡京师者，由此致达，诚国家永久之利。”
对于伯颜的建议，忽必烈非常重视。他知道：剿灭南宋，得益于优良的水路运输，才使得蒙古大军长驱直入。如今，四海统一，万民来朝，大都作为首都，需要源源不断的粮食、贡品，而这单依靠陆路交通是远远不够的。单粮食一项，近百万的人口就需要从南方调运两三百万石粮食，运费开支将是多么巨大。他还知道：虽然现在财政比较紧张，但一日不解决这个问题，京城将一日不得安宁。于是，他下定决心，一定要构筑一条沟通南北的水上通道！
看着郭守敬的开挖疏浚运河形势图，忽必烈很想听一听这位水利专家的意见。
对于郭守敬，忽必烈并不陌生。他是刘秉忠的弟子，由张文谦推荐上来的。中统三年（1262年）春，他在当时新建的京城上都（今内蒙古多伦附近）召见了郭守敬。透着精气和灵性的郭守敬一下子引起了他的注意，这次诏见，郭守敬向他提出了六项水利工程计划，丰富的第一手资料、渊博的知识、科学的设计使他对这个博学的汉人深为赞许。
他还记得，当时他就任命郭守敬为提举诸路河渠，主持掌管全国修河开渠之事，并任命张文谦任河渠副使，帮助并保障郭守敬的后勤供应。他当时就一个目的，就是希望他能挖更多的河，开更多的渠，把旱地都变成水田！
郭守敬也没有让他失望，至元元年（1264年）初夏，忽必烈汗派郭守敬往西夏一带视察黄河河渠水道。到了那里，他立即着手整顿。有的地方疏通旧渠，有的地方开辟新渠，有的地方重新修建起许多水闸、水坝。郭守敬带领工匠、民夫日人，他们勘察了今山东西南的泗水、汶水、御河等主要河流，设计、审订了大运河山东段的河道路线。
要修建这段河道，关键是要爬过地势较高的大清河。年近花甲的郭守敬有着三十多年的治水经验，他首先说道：“要突破地势起伏坡度大的难关，必须采用闸化运道。即沿河修筑船闸，利用两端闸板的此闭彼启，往返控制，调节流量，平衡水面高差，实现运河水位的动态变化，互相阖辟，势如呼吸，这样我们就可以实现由高到低或由低到高的通航了。”
寿张县尹韩仲晖对当地地形地貌比较熟悉，他一听郭守敬的闸化运道，便建言道：“要过大清河，我们可以采用‘引汶绝清’的方案，即在冈城以下，利用泰山西麓地势较高的有利条件，使汶水保持稍高于大清河的水平，绕道北流，积潴于安山，从安山山脚筑闸开沟引入寿张县境内的大清河，再堵绝大清河，迫使河水向北注入通往临清的新沟。针对临清新沟一带坡降较大的地形特征，为防止开建的新渠泻水过快导致运道浅涩，采用筑造节水闸的办法，使南来北往的船只逐闸浮升，以顺利地‘爬’过大清河。”
“好！就采用此方案！”郭守敬一听，大喜道：“这样可以容纳较多的船只顺利通行，又可以达到节约用水的目的，建设完成后就可以实现梯级通航。”
最后，郭守敬补充说道：“这一段，修筑船闸是关键。在建造船闸的时候，一定要充分考虑到地形的变化。大体上采取统一规格，船闸一般长一百尺，阔三十尺，孔间净长四十尺，净阔二十尺，高十尺，可用大条石筑成各长三十尺的‘雁翅’。在地形变化较大的地方和重要的码头之处，则用两闸或三闸串联，配合使用，以保障通航的能力。”
方案又报到元世祖忽必烈那里，元世祖欣然同意。为稳妥起见，至元二十六年（1289年）正月，元政府委派漕河副使马之贞与边源等人再一次进行实地考察。
方案确定后，忽必烈这次拨出钞币一百五十万缗、米四万斤、盐五万斤作为开河经费，又征调民夫三万人，委命断事官忙速儿、礼部尚书张孔孙、兵部尚书李处巽负责工程指挥。至元二十六年（1289年） 6b63." >正月，工程正式动工，仅用半年时间，六月便告工成。这条新的河道，南起须城（今东平）安山之西接济州河，中经东昌（今聊城市）至临清入御河，全长二百五十余里，中间修建闸门三十一座，随时蓄水和排水。因这条运河起于须城安山，初名为安山渠。河道开通以后，河渠官张孔孙等人说：“开魏博之渠，通江淮之运，古所未闻。”忽必烈对此河的开通也十分高兴，亲自赐名为“会通河”。
从理论上将，会通河说来并不算太长，它南起安山，北抵临清，全长二百五十余里，占不到南北长约三千多里的大运河的十分之一。然而，此段因在平地开河，沿途多丘陵，地形高低起伏，所以其技术之复杂、规模之宏大、役工之多、工期之长，无疑是中国运河史上最大的工程之一。它采用划时代的“闸化运道”，突破地势的起伏，凝聚了古代建设者们的杰出智慧和才能。
会通河的开凿，从此结束了山东境内漕运必须周转陆运的历史。元二十八年（1291年），元世祖又从郭守敬建议，役使一万九千多名兵士、五百四十多名工匠、三百多名水手、一百七十多名“没官囚奴”，共用二百八十多万工，开凿了从大都到通州的通惠河，全长一百六十多里。这样，北自大都、南至杭州的大运河贯通起来了，它连接海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系，加强了京师与最富庶的江南地区的联系。南北经济、文化的交流开始了一个新的时代，在政治上也起了巩固统一的作用。
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