在都江堰建立之前，巴蜀地区一直遭受岷江的水患。岷江是长江上游的一条较大的支流。每当春夏山洪暴发时，江水奔腾而下，进入成都平原，由于河道狭窄，常常引起洪灾。再加上岷江东岸的玉垒山阻碍了江水东流，所以造成东旱西涝，令蜀中的百姓苦不堪言。
秦昭襄王五十一年（前256年），秦国灭掉西周王朝后，巴蜀地区归入秦国的版图。公元前300年，秦王委任李冰为蜀地的郡守，开始兴修都江堰。李冰父子经过多年的努力，科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。
都江堰枢纽工程主要由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大部分组成，互相制约、互相调节，结构科学巧妙。历史上鱼嘴的位置一直在变动，最早位于白沙河口下游不远处。现在位于白沙河口下游2050米处，这一位置是1936年大修时确定的。鱼嘴是都江堰的分水工程，因其形如鱼嘴而得名，它昂头于岷江江心，将汹涌的江水导入内、外两江。西边叫外江，俗称“金马湘”，是经都江堰、乐山至宜宾入长江的岷江正流，全长700多千米，主要用于排洪；东边沿山脚的叫内江，为人工渠道，在宝瓶口的节制下，流入成都平原，主要用于灌溉。鱼嘴的设置极为巧妙，决定了内外江的分流比例，是整个都江堰工程的关键。内江取水口宽150米，外江取水口宽130米，鱼嘴利用地形、地势巧妙地完成分流引水的任务，而且在洪、枯水季节不同水位条件下，起着自动调节水量的作用。春天，岷江水流量小，为保证灌溉用水，岷江主流直人内江，水量约占六成，外江约占四成；洪水季节，二者比例则颠倒过来，内江四成，外江六成，使灌区不受水潦灾害。这就是治水《三字经》中说的“分四六，平潦旱”。此外，在古代还使用杩槎来人工改变内外两江的分流比例。杩槎是一种以数根圆木为骨架，外覆竹席，内灌泥沙的截流物体。一般在春季水量较少时使用这种方法截流外江，增大内江的水流供给，待春耕结束水位上涨后，再砍去杩槎，使水流恢复正常。
1974年，在鱼嘴西岸的外江河口建成一座钢筋混凝土结构的电动制闸，代替过去临时杩槎工程，截流排洪，更加灵活可靠。在鱼嘴上游东岸有百丈堤，全长1950米，将洪水与泥沙逼向外江，并起到护岸的作用。鱼嘴堤坝向下游延伸，则形成金刚堤，再往下，分别是飞沙堰和人字堤。
飞沙堰在内江右岸、金刚堤的下端，长约300米，原名“侍郎堰”，建于唐高宗龙朔年间（661～663），是内江中段的泄洪排沙通道，故名，飞沙堰遵循“低作堰”的原则，即堤顶低作与对岸标准台顶等高，使超过宝瓶口流量上限的内江水漫过堰顶流入外江，让成都平原免受洪涝。为了观测和控制内江水量，李冰又让人雕刻了三个巨大的石人像，立于水中，作为“自动水位计”，规定“水竭不至足，盛不没肩”。还凿制石马置于江心，以此作为每年最小水量时淘滩的标准。如果遇到特大洪水。飞沙堰将自行溃决，使进入内江的洪水泄入外江，以确保内江灌区的安全。飞沙堰的另一作用是“飞沙”，岷江挟着大量泥沙、石块从万山丛中急驰而来，如果让它们顺内江而下，就会淤塞宝瓶口和灌区。上游带来的泥沙、卵石等到了这里，都能被抛入外江（主要是巧妙地利用离心力作用），有效地减少了泥沙在宝瓶口前后的淤积，确保内江通畅。而到了晚秋时节，飞沙堰却显得格外的宁静，内江溢出的江水在堰中大小的鹅卵石上汩汩流淌，石滑水清，游人可徒步涉水而过。据当代实测，岷江内江流量超过1000立方米每秒时，便有40%的洪水和98％泥沙从飞沙堰排出。古时飞沙堰，是用竹笼卵石堆砌的临时工程；如今已改用混凝土浇铸，以保一劳永逸的功效。
宝瓶口紧靠灌县西门，是控制成都平原自流灌溉的门户，具有引水和控制进水的作用。据《永康军志》载“春耕之际，需之如金，号目‘金灌口’”，因此宝瓶口古时又名金灌口。宝瓶口开凿于都江堰创建时，当时李冰在其子二郎的协助-下，邀集有治水经验的农民，对岷水东流的地形和水情做了实地勘察，决心凿穿玉垒山引水。他带领众人以火烧石，使岩石爆裂，凿出了一个宽20米，高40米，长80米的山口。因其形似瓶口，取名“宝瓶口”，开凿玉垒山分离的石堆则叫“离堆”。宝瓶口宽度和底高都有极严格的控制，底宽14．3米，顶宽28．9米，口内即内江流入的进水口宽70米，口外出水口宽40～50米。古人在岩壁上刻了几十条分划，取名“水则”，是我国最早的水位标尺。宝瓶口同飞沙堰配合具有节制水流大小的功用，是控制内江进水量的关键。内江水流进宝瓶口后，通过干渠经仰天窝节制闸，把江水一分为二。再经蒲柏、走江闸二分为四，顺应西北高、东南低的地势倾斜沿大小各支引水渠不断分流，形成自流灌溉渠系，灌溉成都平原上一千余万亩农田。宝瓶口左岸山崖上刻有几十条分划，每划间距为一尺，名为“水则”，用以观测水位涨落。宋朝时水则仅有十划，清朝时以十六则为大洪水，现在崖上石刻水则已经达到二十四划。宝瓶口岩基，干百年为飞流急湍的江水冲击，出现了极大的悬空洞穴。为了加固岩基，1970年冬，灌区人民堵口截流，抽干深潭，从两岸基础起，共浇注混凝土8100多立万术，缙禺堆、宝瓶口筑起了铜墙铁壁，使这个自动控制内江水量的瓶口，更加坚实可靠。
都江堰公园都江堰附近景色秀丽，文物古迹众多，主要有伏龙观、二王庙、安澜索桥等。伏龙观位于宝瓶口侧离堆之上，是祭祀李冰的专祠，又称老王庙。传说李冰治水时曾在这里降服恶龙，锁在离堆下的伏龙潭中，后世便立庙祭祀此举。该观始建于晋代，北宋初期改名为伏龙观。现存的三重殿宇，均为清代重修，前殿正中立有东汉时期（25～220）所雕的李冰石像，高约3米，仪态从容。殿内还有东汉堰工石像、唐代金仙和玉真公主在青城山修道时的遗物——飞龙鼎。二王庙迄今已有1500年的历史，背倚玉垒山，面临岷江，规模宏大。庙里供奉着李冰父子的神像，李冰身着袍服，正襟危坐，右手持半裹的绢图，其子李二郎穿着草鞋便服，手持工具。走廊门柱上悬刻的匾额和楹联均是歌颂他们父子承继大禹，“利济斯民”、“利济全川”的顽强毅力与献身精神。安澜桥又称夫妻桥，位于都江堰鱼嘴之上，是都江堰最具特征的景观，此桥古名“珠浦桥”、“平事桥”，始建于宋代以前，明末毁于战火。清嘉庆年间，一名叫何先德的塾师见行人过河艰难，便发起在原桥基础上重建新索桥的号召。桥尚未完工，何先德就去世了，其妻继承遗志，在群众支持下，终于把桥修成。新索桥建成后，任凭风急浪高，人们都可安渡狂澜，故名“安澜桥”。索桥以木排石墩承托，用粗如碗口的竹缆横飞江面，上铺木板为桥面，两旁以竹索为栏，全长约500米。现在的桥，下移100多米，将竹改为钢，承托缆索的木桩桥墩改为混凝土桩。
都江堰可谓是千古受益的伟大工程，也是中华民族改造自然的奇迹之一。李冰治水，功在当代，利在千秋。2000年11月，都江堰与青城山一起被联合国教科文组织遗产委员会列入《世界遗产名录》。
神秘的河北赵州桥
赵州桥横跨于河北赵县城南5里的洨河上，又名安济桥，因赵县古称赵州，故因地得名日赵州桥，当地俗称大石桥。
赵州桥由著名匠师李春、李通等主持设计，始建于隋开皇十五年（595），历10年之久，于大业元年（605）竣工。桥为单孔、弧形。南北向，全长50．82米，宽9．6米，由28道独立的石拱纵向并列砌筑，净跨37．37米。这座雄伟秀逸的古石桥，干余年来栉风沐雨，巍然屹立于河之上，期间除桥面经常更换及桥栏迭有维修外，其他各部位都未大修过。特别是经有关桥梁专家的实地考察和彻底检验，证实其28道石拱除西边的5道于明末倒塌以及东边的3道于清代塌落外，余者皆为隋朝原物，而桥台与桥基亦是隋朝原物，这在中外桥梁史上都是罕见的。那么古桥千年不坠，奥秘何在？
奥秘之一是选址适当。洨河是发源于太行山的一条山区径流性河道，有7～8米的水位落差。由山西至河北，渲泻千里的汶水流势已渐趋平稳，从上游挟带的泥沙，在冀中平原逐渐淤积，到赵县境内。这匹横冲直撞的野马已被驯服，河道稳定、河床顺直，淤积仅略大于冲刷。素有“四通之域”的古赵州是华北的交通要塞，石桥之址原是汶河的水陆运输码头，被加固的河岸，十分有利于河床的保护，遂使建筑在轻亚粘土上的桥台基础历千年洪水冲刷、地震的袭击而稳如磐石。
奥秘之二是坦形拱的创造应用。赵州是隋朝南北交通要邑、物资集散地，但汶河每逢夏秋之际，却“大雨时行，伏水迅发，建瓴而下，势不可遏”。据文献记载，赵州桥建成后的1300多年中，历经11次较大洪水的考验。所以，无论从自然环境还是从社会需要来看，这里均不宜建多跨的木、石梁桥，只有建拱桥才能借助其大跨径满足水上运输和排泄洪水的需要。
在拱形的设计上，李春等人匠心独运，根据桥址的地理位置及桥的作用，抛弃了传统的半圆形拱，而创造性地设计了前所未有的大跨径单孔坦拱。因赵州附近的汶河两岸，地势平坦，如用惯用的半圆形拱建一座孔径近40米的石桥，将使桥的高度由现在的8．7米增至20米以上，高桥陡坡，人力、畜力、车均难通过，故虽便利了水上运输却丧失了桥梁的陆路交通作用。而且如峰似丘的陡拱还将使桥梁自重成倍增加，费时耗料，使建桥费用增大，也将使冲积性的亚粘土层因难以承受桥的自重造成桥的倾斜、坍塌。李春等人在总结半圆形拱建筑经验的基础上，采取了增大跨径、减低拱矢（两拱脚连线至拱顶的高度）的“坦拱”方案。坦拱就是桥高的倍数小于拱弧的半径、整个桥身只是圆弧一般的拱体造型。坦拱不仅极大地降低了桥的坡度、便利了桥上人行与车马运输，而且还易于敝肩。我国拱桥自汉代诞生以来，一直是实撞券式（拱石又称券石，拱上石墙称撞券，实撞券即以沙石填实撞券，现代称拱上部分为拱肩），而赵州桥“两涯嵌四穴”的空撞券，不仅节约了填充撞券所需的500余吨沙石，减轻桥身自重11．4％，节省了人工，降低了成本。而且还增大了泄洪量。赵州桥大拱上开4个小孔后，增加洪水流通面积16．5％，使夏秋之季的汛发洪水得以迅速排泄，减少了水流对桥身、桥基的冲刷。
为降低纵坡坡度，李春等人还采取了薄填拱顶土石的方法，拱顶填石约30厘米，桥梁纵坡约为6．5％，既减轻了桥的自重又便利了陆上交通。为减缓拱桥主要受力构件拱脚的压力，李春等人从纵、横两个方面增加了桥拱脚的受力面积：纵向，在拱背两侧各平铺一层护拱石。其厚度由拱脚处的30厘米减至拱顶的16厘米。使拱券的拱顶窄于拱脚，拱顶宽9米、拱脚宽9．6米，这既增加了拱脚的受力面积又有利于拱券的横向稳定。这种坦拱敞肩式造型，完全符合现代力学原理。经现代学者推算，赵州桥坦拱敞肩式造型与拱顶薄填土石的施工方法，使拱轴线（拱券的中心线）与恒载压力线十分接近，使拱券各个横载面上受力均衡。这既符合了石料耐压强度极高的特点，又弥补了石料抗拉强度甚低的缺欠，极大地提高了桥梁拱券的承重能力与稳定性。在世界上为数众多的石拱桥中，像赵州桥这样拱轴线与恒载压力线比较接近的桥十分罕见。
奥秘之三在于精湛的施工技术。赵州桥的建造继承并发扬了汉以来墓拱、拱桥的传统砌筑方法，采用了并列砌筑法：将大、小拱石均匀分为28券（南端小拱27道并列，系后世修缮时所砌），逐一砌筑合龙，每券约有拱石43块。拱石厚1．03米，长、宽分别为0．7～1．09米、0．25～0．4米不等，以适应圆弧状拱及筑成拱顶窄、拱底宽的变桥宽大拱券建筑之需，其中最大拱石块重约1吨。在主拱券上，铺设不同厚度的护拱石：在空腹段满铺，实腹段仅镶于桥宽的两侧，拱券外形如变截面拱。各拱石间均以极薄的白灰或泥浆砌筑，以提高拱券的抗压强度。为加强拱石间的结合，在拱石各面均凿有细密的斜纹，两石相接，斜纹吻合，缝隙减小。在拱石的纵向间安有腰铁一对，使每道拱券都形成一个坚固的整体，即使将单道拱券取下，也不会像一般的拱桥拱券那样，成为一堆松散的拱石。与此同时，还便于维修：一券或几券拱石损坏，不会影响全桥，修复起来较容易。因此，有关赵州桥西侧五券自明末塌落百余年后，乾隆时才得以修复的传说，并非全属空穴来风，而是符合该桥拱券并列砌筑结构原理的。
为克服并砌砌筑法横向易于离散的缺点，古代匠师为加强各道拱券间的横向联系，采取了拱券顶窄脚宽的方法，借助于护拱石与主拱石间的摩擦力以阻止两侧拱券外倾，以及拱石各面凿斜纹加强结合以克服横向离散力等措施，同时还利用冶铁技术，在大拱石背上设横向通长的铁拉杆5根，在小拱背上亦设拉杆1根，拉杆两端都有半圆状球头伸于拱石之外，利用拉力与剪力使拱券形成一体。每侧护拱各有6块长1．8米的勾石，其外端如钩，下伸5厘米，以钩住最外一道拱券，避免其外倾。经此番精心处理，极大地加强了各拱券间的横向联系。
赵州桥的修建，是世界桥梁史上具有划时代桥栏板苍龙石雕意义的伟大工程。这正像李约瑟博士在他的鸿篇巨著《中国科学技术史》中所指出的那样：该桥“显然建成了一个学派和风格，并延续了数世纪之久”。其流风所及，对历代石拱桥建筑产生了极大的影响。
李约瑟曾指出：“弓形拱（即坦拱）是从中国传到欧洲去的发明之一。”欧洲虽早在罗马时代就有了圆弧拱或割圆拱，但拱矢很高，接近半圆。素以建石拱桥领先而声名卓著的法国人，只是在1321～1339年建成赛兰特敞肩拱桥后，才使其净跨径（45．5米）超过了赵州桥，但其宽仅为3．9米，不及赵州桥的一半。赵州桥所创的跨径记录，在世界上一直保持到赛兰特大桥建成，长达730余年，在国内则一直保持到1959年湖北的黄虎港石桥建成，长达1300多年。
