张文谦在大名等地工作不到一年，次年春天回京朝见忽必烈，由于当时 王、张矛盾暂时缓和，便又被留下来担任左丞。
在大名、彰德路期间，郭守敬公务之余，并没有放弃他所擅长的天文仪 器方面的研制工作。他本已弄懂了计时仪器莲花漏的原理，只是苦于没有力 量仿制。现在他在宣抚司官署襄办重要事务，顶头上司又是深通天文历法的 旧日师友，乘着这个机会，他就亲自动手，带领工匠，开炉熔铜，按照早年 所见图样，浇铸了一套正规的铜漏壶，想给地方上使用。
中统三年（1262年）春，张文谦向忽必烈推荐了郭守敬。忽必烈正在采 取一些整治水利、鼓励农桑和发展经济的政策措施，急需要收罗各种人材， 所以很快把郭守敬召到开平府接见。而郭守敬铸造的那套漏壶正好已完成， 他给起名“宝山漏”，并把漏壶送到了燕京，献给元政府。因为这套计时仪 器构造相当精巧，水的流动速度比较均匀，计量时间也比较准确，后来元代 的司天台（即国家天文台）上也采用了漏壶作为计时的工具。
郭守敬进入元朝政府，最初被任命为提举诸路河渠，后来升任都水少监、 都水监以至工部郎中，都是主管水利的。
郭守敬在开平府被召见的那天，他就向忽必烈谈起了华北平原的河渠灌 溉情况和急需兴修的水利工程。他根据自己勘察的结果，针对当时农业生产 的具体情况和经济上的需要，提出了六项治理建议，并详细地阐述了每一项 建议中的工程方案及其效用。他提出：
一、燕京东面，金代原有一条运送粮米的漕运河，直通通州（今北京市 通县），接连南北运河，但由于水浅淤塞，已不能行船。当时南方来的运粮 船到了通州，得改用马车等将粮食送到燕京，路程有50里长。如果以燕京西 北玉泉山的泉水作水源，引到旧漕河，使之通船，一年可节省车运费用60000 缗（m0n）。如果再从通州南面的蔺榆河口蒙村（今河北香河河西务东）拉直 开凿一条运河，到杨村（今天津市西北武清），可以避免淤浅、远绕和风浪 等各种不便。
二、将邢州城北的达治泉水引进城中，然后分成三条河道引出城东，可 灌溉邢州东部一带农田。
三、邢州的沣河（今沙河）原东流至任城（今河北省任县东）的一段， 故道淤塞，水流漫溢，淹没农田1300多顷。如果重新修复河道，不仅这一大 片农田可以重新耕种，而且河流从小王村经滹沱河最后导入御河（今卫河一 段），还可以通船，便利交通。
四、在磁州（今河北省磁县）东北滏水与漳水会合处，开引一条河道经 由滏阳（为磁州州治所在地，即今磁县）、邯郸、洛州、永年再过鸡泽，使 其流入沣河，就可以灌溉这个地区的3000多顷土地。
五、怀孟的沁河（今河南省的沁阳境内），虽然灌溉了两岸的农田，但 还有多余的水流穿过土堰向东与丹河的余水相汇合。若开渠引水东流到武陟
（今河南武陟隔河之南故城）之北，注入御河（今卫河），就能灌溉农田3000 多顷。
六、在孟州 （今河南省孟县）西面黄河北岸，引河水修一条水渠，先北 流穿过新旧孟城之间再沿黄河北岸东下到温县重新流入黄河。这样，可以灌 溉田地3000多顷。
郭守敬首次晋见忽必烈时提出的这些意见，除了有关解决燕京漕运问题 外，主要都与华北平原如何增加农业生产和安定民生有关。这个地区是忽必 烈当时重要的粮食供应基地之一，是他十分重视的地方。那时他正在实行子 聪、姚枢、许衡等人提出的务农桑、兴学校、恢复经济、发展文化的政策。 他听着郭守敬这些以实际出发的治理办法，非常满意。他当即任命郭守敬担 任提举诸路河渠的职务，让他经办各地的河道水利事宜。
到了中统5年（1264年），忽必烈更改年号为至元元年，中统和至元初 年他陆续在行政管理机构等方面进行改革。如在地方设立“行中书省”，这 是我国地方设省的开始。他命令子聪和尚还俗，恢复姓刘，更名刘秉忠，封 给他封建社会的最高爵位“太保”，一同参与中央政府的中书省和枢密院的 工作。元朝的政权机关在逐步强化和完备起来。
这年初夏的5月，忽必烈派蒙古人唆脱颜与郭守敬二人到西夏一起去视 察河渠水道，还要求他们绘出地图向他们汇报。这一片原属西夏的地方，就 是现在内蒙古自治区中西部至宁夏回族自治区北部和甘肃的中部，沿黄河上 游的河套平原西半部一带，历来是西北重要的农耕地区。黄河两旁，早在汉、 唐各代就开凿了许多河渠，引黄灌溉，单是干渠就有12条。最长的是黄河西 岸中兴州（即今银川东南）的唐来渠，长达400里；其次是汉延渠，长有250 里。大大小小的支渠总共有68条之多。这些渠道在河套西部构成一片水利 网，灌溉着90000多顷的良田，是西北一个极为重要的产粮基地。但是常年 的战乱，使土地荒废，渠道失修，河身淤浅，水坝水闸等设施都被破坏或倾 废了，收成毫无保证，人民纷纷外出逃荒。
元朝政府规定，官员的正职都派蒙古人充任，汉人只任副职。虽然如此， 唆脱颜与郭守敬来到西夏后，实际上是担任副使的郭守敬完成了考察工作。 这年8月，元政府颁布了陕西、四川、西夏中兴等处新建行中书省的条格（办 事规则）。张文谦就在这时出任西夏行省行政长官，于是郭守敬就在张文谦 的领导下，着手整治西夏古渠。采取了“因旧谋新”的方针，在故道的基础 上设计规划，加以疏理修整。这项工程得到了广大人民群众的拥护。在当地 人民的大力支持下，迅速动工了。在疏浚 （j*n疏通）古渠道的过程中，许 多用来控制和调节水位与流量的水坝和水闸，坏了的重新设置，倒了的予以 修复。另外还开挖了一些新渠道。没多少时间，几十条河渠都畅通无阻。这 样，不过一年光景，这一带又呈现出一片生机勃勃的景象：渠水四达，稻麦 丰收，恢复了这个灌区的旧貌。西夏人民衷心感谢郭守敬，特意在当地建立 了一座生祠，来纪念他的功绩。得到老百姓的如此爱戴，是一种多大的荣誉 啊！第二年，郭守敬回到中都，忽必烈升任他为都水少监，也就是掌管全国 河渠、堤防、水利、桥梁、闸堰等事务的高级官员。
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