偏安一隅的南宋经济，靠堰水滋育着的成都平原财富支撑着。据淳占三年(1243)统计，四川上缴的赋税，每年有3000多万贯，还不包括进贡的锦缎和珍宝。抗御北方蒙古入侵的军费，也大部分取自四川。蒙古军熟知这一点，便把四川作为切断南宋财源的突破口。几次攻蜀，使成都受到很大破坏。特别是宝事占六年(1258)纽磷率领2万蒙军攻城，破坏最大。此时都江堰失去了应有的养护，勉强维持运行。
至元十二年(1275)，元政权派来的秦蜀道按察副使李秉彝，巡视到灌州。他发现都江堰竹笼枢纽年年在洪水中受损，每次维修都要扰民，老百姓痛苦不堪；于是萌生出结构改革的想法。他在北方曾经担任过几年漕运使，对水利比较熟悉，便计划采用砌石结构重修鱼嘴堤，代替易于损坏的竹笼。但他把改建方案拿出来与灌州父老们商议时，却遭到大家的反对。其中主要一条，就是担心洪水一到，不能畅流，造成危害。李秉彝为了说服大家，在小河里用石头堆出一道堤坝，等到上游涨水时，再让父老们去看。只见水从石坝顶上溢过，并没有遇到什么阻碍，大家再也无话可说，于是下令改建鱼嘴堤。只花了三个月时间，工程就顺利完工。这是自李冰以来，都江堰枢纽形式破天荒的一次重大改革，影响深远。北方民族的开放意识，敢于对传统结构发起挑战，无疑产生出一种新的动力。不过，元朝官吏带有游牧观念，把平原膏腴之地也看作大草原，都江堰管理工作大不如前。幸而至大元年(1308)来了一位肃政廉访使，他就是有蒙古血统的成都人赵世延。那时实行军管，蒙古军常在城里横行不法，赵世延首先整肃军纪，惩办不法分子，安定民心。接着几次大修都江堰，改变那种粗放的管理方式，使之保持良好的运行状态。
最值得传诵的元代业绩，是1335年吉当普改建的“铁龟鱼嘴”，它对后世的影响，比李秉彝改建石堤更加深远。
元代的都江堰岁修，是贪官污吏榨取人民血汗的机会。当时确定的岁修工程点，共有132处。规定灌区内的农户，每年必须服役70天；尽管工程不到70天就已完工，民工也不准回家，还得继续为官吏们当牛做马。如果有人想早些回家，或无法胜任艰苦的劳动，那就得出钱：代价是每天上缴3贯。每年官府收到的抵工钱不下7万贯，90％进了官吏们的腰包。
元统二年(1334)，吉当普担任四川肃政廉访司佥事，负责水利管理。他首先到灌区巡视了一道，定下每年非修不可的工程点32处；果断地将其余100处工点撤销；许多次要的工程，则交给群众自己管理，减少了官吏剥削民众的机会。然后进一步设想改竹笼枢纽为砌石结构：准备用糯米浆石灰、桐油麻丝石灰作胶结材料；并以铁件贯穿、锚固。他与灌州判官张弘商量：假如延长了堰堤寿命，每年岁修工程量就会大大减少，民众的沉重负担也能随之减轻。张弘听了高兴地说，您这主意，真是生民之福、国家之幸、万世之利啊!他兴奋地拿出自己薪俸，选择一条小河，修起一座砌石枢纽模型，进行试验。结果，这一小型堤坝经受住洪水的考验，岿然不动。这次开创性的水利科学试验，使吉当普树立了充分的信心和决心。接着便发文召集各州县官员和蒙古军七翼之长，一起商量改造枢纽的事。那些干部发现此事对自己私利有损，听了不置可否。吉当普说，那就到李冰那里去请示吧。于是带领大家往二王庙烧香求签，结果获得一个上上大吉的好兆。这一下子干部们就无话可说，下一步便是择吉开工。
至元元年(1335)十一月初一，2000名兵丁和12县的1900名民工，连同凿石、冶金技工，一齐上阵，打响了改造枢纽的战斗。次年五月，工程胜利完成。鱼嘴堤被建造成铁石结构的永久性堤坝。鱼嘴头部，树立了一系列铁柱，抵挡漂木的冲击；还铸了个1．6万斤重的大铁龟，俯视着滔滔的江水。除了枢纽以外，连竹笼护岸也一律换成了砌石工程。干渠与支渠的分水处，修建了石门，安设起闸板，以时启闭。渠系中不合理的线路，同时作了相应调整。从此，河渠上又响起了水碾水磨的隆隆声；大筒车又轧轧地转动，把水送进高田；天府之国重新弥漫起春天的气息。
　不过，仅仅过了半个世纪，元朝就灭亡了。铁龟鱼嘴也在岷江大洪水的冲击下，崩塌在浩浩的洪涛之中，留给人们一片怅惘。
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