1264年的河西走廊，郭守敬跟随中书左丞张文谦的宣抚车队，正行进在贺兰山口的古驿道上。时值初夏，祁连山的雪水汇成湍急溪流，将唐代遗存的御史渠冲蚀得千疮百孔。当地党项老农捧着干裂的泥土哭诉：自李元昊败亡，这渠已百年不见水头了。
郭守敬在长渠遗址徘徊三日，用陨铁矩尺勘测每处破损。他发现西夏人曾用埽工法筑堤，却在关键分水处错估了地势。更棘手的是，蒙古与西夏战争时遗留的兵器遍布渠底，锈蚀的刀箭与砂石凝结成团。
熔剑为闸！他突发奇想，命士兵收集残矢断戟。在灵州城外架起三十六座熔炉，将兵器重铸为带榫卯的闸板。又取党项人的酿酒秘法，用发酵的黍米浆混合石灰，创造出速凝的三合土。
最精彩的施工发生在七星渠段。当夜山洪突至，郭守急令宰杀随行驼队，以三百个羊皮囊装沙筑成临时堤坝。黎明时分，他站在齐腰深的水中，指挥安装最后一块闸门。当清流首次涌入干涸的汉代支渠时，围观的回鹘商人竟用波斯语欢呼：真主赐予了第二道幼发拉底河！
七月十五夜，郭守敬考察汉代光禄渠渠首。月光下，他注意到废弃的烽燧残垣与远处水面形成奇妙水平。突然暴雨倾盆，积水在石洼中映出北斗倒影——这个瞬间让他灵光闪现：以水面平度地形！
他连夜返回营帐，拆解随身携带的航海罗盘。将磁针与盛水玉盂组合，又在盂缘刻三百六十度刻度。当把装置置于不同坡度的渠岸时，磁针始终指向正北，而水面倾斜度正对应地形高差。这个简陋的水平仪，后来被《河防通议》尊为量天尺雏形。
验证时刻在三日后的沙坡头。郭守敬用新仪测出此处较黄河水面高七丈三尺，老渠工不信，以竹竿实地丈量，结果竟分毫不差。消息传开，西夏遗民纷纷献出祖传的水利图，图中标注的暗渠与水平仪测算完全吻合。
归程经六盘山，郭守敬特意寻访成吉思汗避暑行宫遗址。在坍塌的斡尔朵（宫帐）基座上，他竖起了特制的八尺圭表。时值秋分，他连续十昼夜观测日影，在《西行笔记》中记下关键数据：六盘山北极出地三十六度，较大都高两度半。
这个发现让他夜不能寐。若是地圆如球，每度对应里数应为常数。他连夜用勾股重差术推算，得出南北差三百五十里而北极差一度的结论——这比后世测量的每度约合三百五十二里仅差两里。
更令人称奇的是，他在此处验证了扎马鲁丁传授的星象知识。当看到古希腊星座仙后座与中原王良星重合时，他在笔记中补注：西法谓此星为卡西奥佩娅，实与《步天歌》王良五驷同指天河津渡。
此行最大的收获在腾格里沙漠边缘。郭守敬发现汉代遗迹竟暗合波斯坎儿井原理：地下暗渠每隔三十丈设通风井，有效减少蒸发。他当即绘制《复式渠系图》，图中融合了西域的连环井与江南的塘浦圩田。
在整治唐徕渠时，他更创造出闸坝联用的奇迹：以活动闸门调节水量，配合螺旋提水器灌溉高地。当第一股清流涌进荒漠时，当地的吐蕃僧侣捧来《大唐西域记》残卷：玄奘法师所言绿洲棋布，今日重现矣！
工程竣工那日，郭守敬将水平仪赠予当地渠工。这个简陋的仪器后来被西夏后裔代代相传，至清康熙年间仍在使用。而他在六盘山的测影数据，成为后来四海测验的基准点之一。
回到大都后，郭守敬立即向忽必烈呈报《河西水利图》。当说到六盘山测影时，扎马鲁丁突然出列补充：郭大人所见北极高度差，正合我地球仪标注。两位大家当场在御前演算，用汉算与阿拉伯算术得出相同结论：地球周长为九万里。
这场跨越文明的对话，催生了更宏大的计划。当夜，郭守敬在司天台重新校准简仪，将六盘山数据与马拉盖天文台的观测记录对比。发现黄赤交角变化规律时，他激动地写下：地体虽圆，其道亦旋。
至元十六年，当郭守敬主持四海测验，在二十七处观测点重演六盘山之法时，总会想起那个秋分夜的星辉。而他在西夏修复的古渠，至今仍在宁夏平原哺育着万顷良田，渠畔碑刻郭公闸三字，默默诉说着七百年前的智慧远征。