从东汉末到三国两晋南北朝，由于政局动荡不安，关中农田水利，或无暇维修，或遭战争破坏，总的说处于衰敝状态。其中因为曹魏和西魏的经营，只有成国渠继续得到发展。
关中是曹魏对蜀战争的基地，在这里驻有重兵，它从军粮和漕运的需要出发，对成国渠进行了两次扩建。第一次在魏明帝太和二年(公元228年)，魏臻首先将成国渠由郿县向西伸展到宝鸡，伸长渠道100多里。这一段新渠以渭水上游主要支流汧水(千水)为水源。第二次在魏明帝青龙元年(公元233年)，在司马懿主持下，又将成国渠向东伸展100多里，到泾水入渭附近。西魏立国关中，帝祚虽然很短，只有22年(公元535—556年)，但为了保证必要的粮食生产，在文帝大统十三年(公元547年)，在武功西面筑六门堰，汇集渭河以北一些小水，以补充成国渠的水量。经过两魏时期的施工，成国渠的溉田面积虽然仍未超过郑白渠①，但它已成为关中最长的灌渠了。
到隋唐，特别是唐朝，经济、政治力量空前强大，政局稳定的时间也较长，为关中水利的复兴和扩建创造了条件。同时，由于唐都长安人口急剧增加，大大超过了汉都长安，唐长安的缺粮问题也比汉朝严重。唐高宗、武则天和唐玄宗在位期间，因为京师缺粮，都不止一次地带着大批官吏、军队，就食东都洛阳。因此，对唐政府来说，迫切地期望增加关中粮食的产量。在唐政府的推动下，唐时的关中与西汉一样，形成了又一次修建水利的高潮。
经两魏时期的努力，已有一定基础的成国渠，仍是唐朝施工的重点工程之一，一再进行治理。比较重要的有：唐太宗贞观年间(公元627—649年)，征调九州夫匠，修治成国渠的渠道；武则天圣历年间(公元698—700年)，引武安水以增加成国渠的水源；唐代宗大历六年(公元771年)和唐懿宗咸通十三年(公元872年)，两次大修六门堰，增引韦川、莫谷、香谷等水，进一步丰富了成国渠的水量。成国渠经过这样一系列的改造，可溉武功、兴平、咸阳、高陵等县农田20000余顷，溉田面积大大超过了郑白渠。唐后期，成国渠更名为渭白渠。
郑国渠和白渠都是秦汉时期关中地区最重要的农田水利工程。郑国渠由于工程上存在一些问题，其下游在汉朝时，大多已经报废。后来，它的上游除一部分与白渠联网外，也陆续湮塞。唐朝的郑白渠，实际上是以白渠为主的渠系。郑白渠当时形成三大支流，最北面的为太白渠；由太白渠引出，在太白渠南面的一支叫中白渠；由中白渠引出，最南面的一支叫南白渠。唐以后郑白渠往往又称三白渠。郑白渠溉云阳(治所在今泾阳县北)、三原、下邽〔gui龟〕(治所在今渭南县北)、高陵、栎阳、泾阳等县农田(图8)。
郑白渠也是关中平原上重要的灌渠，对它的维修和治理，唐朝也非常重视。与对成国渠一样，在这里也设有专门的水利机构，进行管理。在工程上，建成很坚固的名为将军翣〔sha霎〕引水坝，它的长宽各100步(每步五尺)，用块石砌筑，块石间铸铁锭连接。还曾一再整理渠道，以保证流水畅通。但是仍因泾水含沙太多，特别是权贵们在渠上肆意建造水碓、水磨等，造成渠水大量流失，因此，虽然维修较勤，郑白渠的溉田面积仍然逐步缩小，由10000多顷下降到几千顷。
水碓、水磨是利用水力碾米、磨麦的设施，达官贵人既可用它加工自己的粮食，又可向外出租，竞相修建，严重影响溉田。为此，管理渠道的官吏不得不一再下令制止，但很少见效。最后皇帝只好亲自出面干预，如唐代宗，他不仅下诏拆除，还劝说其女昇平公主和驸马都尉郭暧(郭子仪之子)率先执行，在达官贵人中起带头作用。据《旧唐书·郭暧传》载，“由是，势门碾硙八十余所，皆毁之”。但不久，他们又纷纷修建。
图8 关中汉唐古渠示意图
除上述引渭、引泾等灌渠外，唐朝关中修建的较为重要的农田水利，在黄河、洛水之间，先则有唐高祖武德七年(公元624年)，自龙门引黄河水灌韩城一带农田6000余顷。继而到唐玄宗开元七年(公元719年)，同州(治所在今陕西大荔县)知府姜师度，又引洛水、黄河水灌朝邑县(今大荔东南)稻田2000余顷。在长安西面，还建有贺兰渠，引沣水(一作丰水或酆水)灌渭南农田10000余顷。此外，隋唐时在渭南还有广通渠，兼有漕运和灌溉之利。
注释：
①郑白渠是郑国渠和白渠的合称。因为两渠都以泾水为水源，由同一取水口取水，渠道的联系也很密切，后来人们遂合称之为郑白渠。
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