隋代统一南北以后，陆续开挖了以洛阳为航运中心，首尾相接的几段运河。
广通渠：从京城长安至潼关东通黄河。长达300余里。可以通航“方舟巨舫”。改建工作由宇文恺主持。以渭水为主要水源，除能满足关中用粮外，还有很大富余。
通济渠：从洛阳沟通黄、淮两大河流的水运。隋炀帝杨广即位后，为了南粮北运和加强对东南地区的控制。大业元年（605年），命宇文恺负责营建洛阳，每月役丁200万人。同时，又令尚书右丞皇甫议，“发河南淮北诸郡男女百余万，开通济渠”（《通鉴·隋纪四》）。通济渠在黄河南岸，分为东西两段。西段在东汉阳渠的基础上扩展而成，西起洛阳西面，以洛水及其支流谷水为水源，穿过洛阳城南，到偃师东南，再循洛水入黄河。东段西起荥阳西北黄河边上的板渚，引黄河水进入淮河的支流汴水，经今开封市及杞县、睢县、宁陵、商丘、夏邑、永城等县，再东南，穿过今安徽宿县、灵壁、泗县，以及江苏的泗洪县，至盱眙县注入淮水。两段全长近 2000里。施工时虽然也充分利用了旧有的渠道和自然河道，但因为有统一的宽度和深度，因此主要还要依靠人工开凿，工程浩大而艰巨。可是历时很短，从三月动工，到八月就全部完成了。
山阳渎：北起淮水南岸的山阳（今江苏淮安市），径直向南，到江都（今扬州市）西南接长江。在修建通济渠的同时，征调淮南民工10多万扩建。大体在邗沟的基础上拓宽、裁直。
永济渠：在黄河以北。从洛阳对岸的沁河口向北，利用卫河和芦沟（永定河）等自然河道开挖加深，直通涿郡（今北京市境）。大业四年（608年），“诏发河北诸郡男女百余万，开永济渠，引沁水南达于河，北通涿郡”（《隋书·炀帝纪》上）。当年完成。全长1900多里。
疏浚江南河：春秋时的吴国，即以都城吴（苏州）为中心，在太湖平原凿了许多条运河，其中一条向北通向长江，一条向南通向钱塘江，这两条南北走向的人工水道，就是最早的江南河。隋炀帝下令作进一步疏浚。《资治通鉴》卷一八一记载：“大业六年冬十二月，敕穿江南河，自京口(今镇江)至余杭，八百余里，广十余丈，使可通龙舟，并置驿宫、草顿，欲东巡会稽。”会稽山在今浙江省绍兴市东南，相传夏禹曾大会诸侯于会稽，秦始皇也曾登此山以望东海。隋炀帝也要到会稽山，效仿夏禹、秦皇的故事。
广通渠、通济渠、山阳渎（隋炀帝把后两者合称御河）、永济渠和江南河等渠道，虽然不是同时开凿而成，但是由于这些渠道都以政治中心长安、洛阳为枢纽，向东南和东北辐射，形成完整的体系，同时，它们的规格又基本一致，都要求可以通航方舟或龙舟，而且互相连接，所以又是一条大运河。这条从长安、洛阳向东南通到余杭、向东北通到涿郡的大运河，是古今中外最长的运河。由于它贯穿了钱塘江、长江、淮河、黄河、海河五大水系，对加强国家的统一，促进南北经济文化的交流，都是很有价值的。
隋唐大运河，以东都洛阳为中心，西沿广通渠达大兴城长安，北由永济渠达涿州、南经通济渠、山阳渎和江南运河达江都、余杭。
洛阳位于中原大平原的西缘，海拔较高，运河工程充分利用这一东低西高、自然河道自西向东流向的特点，开凿时既可以节省人力和物力，航行时又便于船只顺利通过。特别是这两段运河都能够充分利用丰富的黄河之水，使水源有了保证。这两条如此之长的渠道，能这样好地利用自然条件，证明当时水利科学技术已有很高的水平。开凿这两条最长的渠道，前后用了六年的时间。这样就完成了大运河的全部工程。隋朝的大运河，史称南北大运河。它贯穿河北、河南、江苏和浙江等省。运河水面宽30—70米，长约2700多公里，是世界上最伟大的工程之一。
隋朝的政治和军事中心在北方，而南方江淮地区的经济却有了较大的发展。北方城市所需要的物资，特别是粮食，有很大一部分要依靠江淮地区供应。大量的物资要从江淮运到长安，甚至运到北方边疆的军事重镇。所以，当时开凿运河也是为了解决粮食北运的问题。
沿江南运河到京口（今镇江）渡长江，再顺山阳渎北上，进而转入通济渠，逆黄河、渭河向上，最后抵达长安。
但是，开凿运河的艰巨工程对劳动人民却是一场灾难。隋炀帝强征几百万民工修筑运河，严重地破坏了生产，使成千上万的民工惨在运河工地上。隋炀帝派遣了酷吏麻叔谋主管修河，强制天下15岁以上的丁男都要服役，共征发了200多万人。同时又从五家抽一人，或老，或少，或女子，担负供应民工的伙食炊事。隋炀帝还派出了五万名彪形大汉，各执刑杖，作为督促民工劳动的监工。
在长江以南，完成了江南运河，这是大运河的南段。实际上，江南运河的雏形已经存在，并且早就用于漕运。“漕”是利用水路运送漕米到集中地点的意思。漕运是中国历史上一项重要的经济制度，是利用水道（河道或海道）调运粮食（主要是公粮）的一种专业运输。中国古代向农户征收地租和田赋，在很长时期内，采取征收实物的办法。这些王朝又大都建都在西北和北方的城市，而附近地区所产的粮食，不能满足京城的需要。因此，把其他地区征收的粮食调运到京城，就成为一项重要的政治措施，为封建统治者所重视。在这种情况下，漕运在中国历史上形成过一套较完整的制度，并有相应的一套管理系统。漕运用的船，叫做漕船。漕船载运的粮、米，叫做漕粮、漕米。驾驶漕船的军队和民工，叫做漕军、漕丁和漕夫。许多朝代都设专管漕运的官员。远在秦汉时代，中国史书就已经有了关于漕运的记载，到了隋朝，漕运更有了进一步的发展。
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