灵渠的渠道分为南渠和北渠，渠道总长36.4千米。[5]其中，南渠较长，达33.15千米，地理环境和地质条件复杂；北渠较短，仅3250米，所处地理环境和地质条件相对简单。虽然二者长度、地理环境和地质条件差异较大，但是它们的功用基本相同，均不可或缺。
1.南渠
南渠（图2-5）可分为人工运河段、半人工运河段和天然河道三段。
（1）人工运河段
从南陡（桩号0+000）至始安水（桩号4+100）为人工运河段，全长4100米，为人工开挖，可以细分为以下两小段：
图2-5 南渠
第一小段从南陡（桩号0+000）至大湾陡（桩号3+150），长3150米，为分水岭的前一段，大致是在左岸沿分水岭脚下开凿渠道，右岸修筑拦水堤——秦堤。从南陡到兴安县城区居民区前（桩号1+420），渠道与湘江故道平行，相距很近，最近处只以秦堤相隔。如飞来石处（桩号0+535），灵渠与湘江故道在岭脚下形成高程不同的两层水道，夹堤而行，堤左为灵渠，堤右为湘江故道，堤的两坡高差很大，虽十分险要，但作用至关重要。此处的灵渠渠道明显为人工开凿而成，飞来石似为凿渠后右岸残留岩体，现在渠底尚可看到明显的突出岩石。这段渠打开了湘江入漓江的大门，是全渠十分关键的一段。飞来石下游有泄水天平1座（桩号0+892），这是一座侧向溢流堰，长42米，宽17.6米，结构与大天平、小天平相同，其作用是将渠内多余的水量直接排泄到湘江故道，是自动控制入南渠水量的第二道保险设施（第一道保险设施为渠首枢纽工程天平坝）。由粟家桥（桩号1+420）到接龙桥（桩号2+250）为兴安城区繁华地段，两岸皆为房屋密集的街道，渠宽只有5～8米，显得很狭窄，且很难拓宽。在桩号1+953处左岸有双女井溪汇入[6]，该溪流域面积很小，水量甚微。右岸原有桥一座，名马嘶桥，桥下面是一座砌石溢流堰，作用同泄水天平，亦用以宣泄过盛的洪水入湘江故道，是自动控制南渠水量的第三道保险设施。2005年，将原有马嘶桥拆除，在灵渠左右两岸的双女井溪上分别建有一座钢筋水泥混凝土桥梁，另在两桥之间的灵渠上建有一座高大的钢混结构桥梁，形成“三桥跨两水”的景观，三座新建的桥梁之上均建有仿汉代风格的桥亭。
从接龙桥到大湾陡（桩号3+150），长900米，仍为左岸傍岭、右岸为堤，堤外曾有大片平坦肥沃的农田，高程明显低于渠道水面，是灵渠自流灌溉的主要区域之一，该区域称渠田垌。一道堤防既约拦渠水形成航道，又保护和灌溉着良田。全段平均坡度约为0.5‰，是全渠较为顺畅的一段。
第二小段从大湾陡至始安水口，全长950米，渠宽9米左右，为灵渠穿越分水岭的一段，这段分水岭称太史庙山。由大湾陡西至祖湾陡（桩号3+500）都是人工开凿的“V”形河谷，两岸高度都在15米以上，是灵渠开凿时土石方量最大的一处。湘江、漓江的分水岭以此处最薄弱，灵渠工程的巧妙表现在引水位置和高程的科学合理设计，并且工程量也最小。由祖湾陡至始安水口虽也为人工渠道，但它是就原有的沟谷地形所开形成，工程难度则较祖湾陡以上的小得多。
（2）半人工运河段(www.xing528.com)
从始安水口至清水河入口（桩号10+313）段，是在始安水天然窄小河道上人工扩挖而成。由始安水口至霞云桥（桩号5+950），渠道较平直，渠底起伏也平缓，只是在大路陡附近穿越一段自然孤立的小山，有一定的人工开挖的石方工程，总的来说，航行条件稍好。由霞云桥至十五陡（桩号7+270），渠底多为石板，常有礁石，尤其是霞云桥附近，是历代改善航道的重点工段。古人有诗句“江劈山头出，舟骑石背行”[7]，就是描写船在这段渠道上航行的情形。十五陡至霞幔陡（又名小蛤蟆陡）（桩号8+200）渠底间有石板，大部分为卵石，下至牛路陡（桩号8+740）均为卵石。自桩号8+600至桩号9+200一段，长600米，但其直线距离仅约300米，共有接近180°的反曲线七八处。自桩号9+230至桩号9+290间的渠为长60米的一个大弯道，直线距离只有20米。此段渠宽9～15米不等，地势陡峻，坡降很大，在中常以上水位时，其流势汹涌湍急。河道众多的弯道和密集的陡门都是为延缓坡度、平稳水流而设。
（3）天然河道
在桩号10+313处，清水河汇入灵渠。该河为灵渠最大的支流，汇流后的灵渠渠道为该河的旧河槽，为天然河道，但也有浅滩和礁石。在桩号12+780至桩号13+500段的渠长700多米，是一个大弯段，直线距离只有20米。全段宽窄不一，在鸾塘堰以下，宽处可达100多米，窄处仅10多米。桩号13+500以下，渠身逐渐加宽，平均在60米左右。
此段因坝、堰、浅滩到处都有，兼有零乱的暗礁，以至深度差别很大，最深处如粉米塘附近为6米多，而最浅处仅数十厘米。河道弯曲较上段要少，但黄龙堤至大陡间的河道弯曲较大。
2.北渠
灵渠渠首向右过北陡为北渠，在湘江故道之右，全长3250米，全部为人工所开，渠尾连通湘江。由于人字坝修成后，船只无法过坝，因此修筑新水道连接海洋河与湘江，即称“湘江新道”。湘江故道主要作为洪水期溢流排洪的通道。南渠与北渠通过人字坝、铧嘴两侧共长约816米[8]的航道相连接。
北渠开凿于湘江北岸宽阔的一级阶地上，为平缓坡降。渠道转了两个180°的大弯，形成两个连续“S”形弯，将1500米的直线距离延长至3250米，是弯道代闸原理使用的最早例证（图2-6）。为节制用水，仍以陡门控制水量。由于大天平、小天平拦截湘江，已把水位抬高4米左右，如果设置北渠与湘江故道等长或取直线，则渠中坡度将会加大，不但不能满足航行要求，而且还会因为北渠的流速加大而破坏铧嘴的分水效果，入南渠的水流量将会变得很小，甚至断流，则灵渠也就不存在了，因此北渠的定线设计必须具备很高的科学水平。北渠虽无南渠那样多种变化的渠形和穿越分水岭的关键性工程，但却是灵渠工程不可缺少的一部分，与南渠相辅相成。
图2-6 北渠弯道代闸示意图（红色部分）
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