龙首渠大约是在汉武帝元狩到元鼎年间（公元前120- 公元前111年）根据庄熊罴的建议而修建的。这是开发洛河水利的首次工程，征调了1万多民工，挖通起自征县（今澄城县）终到临晋（今大荔县）的渠道。据说渠成后，重泉（今蒲城县东南）以东的1万多顷盐碱地得到灌溉，每亩能收10石粮。
大约在汉武帝元朔到元狩年间(公元前一二八至一一七年)。有一个叫庄熊罴（注：《汉书·沟洫志》作“严熊”，因避汉明帝刘庄的名讳，改庄为严。又省去“罴”字。）的人，他向皇帝上书，建议开渠引洛水灌田。他说临晋(今大荔县)的百姓愿意开挖——条引洛水的渠道以灌溉重泉(今蒲城县东南)以东的土地。如果渠道修成了，就可以使一万多顷的盐碱地得以灌溉，收到亩产十石的效益。武帝采纳了这一建议，征调了一万多人开渠[注：《史记·河渠书》，《汉书·沟洫志》。]。引洛水灌溉临晋平原，就必须在临晋上游的征县(今澄城县)境内开渠。可是在临晋与征县间却横亘着一座东西狭长的商颜山(即今铁镰山)。渠道穿越商颜山，给施工带来了新的困难。 最初渠道穿山曾采用明挖的办法，但由于山高四十余丈，均为黄土覆盖，开挖深渠容易塌方，于是改用井渠施工法。《史记·河渠书》记载当时井渠施工法的技术要领是：“凿井，深者四十余丈。往往为井，井下相通行水，水颓以绝商颜，东至山岭十余里间。井渠之生自此始。”开创了后代隧洞竖井施工法的先河。在洛惠渠扩建施工时，曾发现在总干渠五号洞附近有许多交叉放置的汉柏，大约是当年施工的遗存。井渠施工法的工程布置大致如图3-5所示。渠道要穿越十余里的商颜山，如果只从两端相向开挖，施工面较少、洞内通风、照明也有困难。若在渠线中途多打几个竖井，这样既可增加施工工作面，又能加快施工进度，同时也改善了洞内通风和采光的条件。井渠法无疑是隧洞施工方法的一个新创。同时，龙首渠的施工还表现了测量技术的高水平，它在两端不通视的情况下，准确地确定渠线方位和竖井位置，这也是难能可贵的。在施工中掘出恐龙化石，因而渠道叫作龙首渠。
经十余年的施工，龙首渠建成，可惜并未实现原定的设想。失败的原因可能是由于当时井渠未加衬砌，井渠通水后，黄土遇水坍塌，因而导致工程的失败。
北周保定二年，(公元五六二年)又曾在今大荔开龙首渠以利灌溉[注：《周书·武帝纪上》]。至唐代，著名水利家姜师度在这广带重新兴建灌溉工程，“于朝邑、河西二县界，就古通灵陂，择地引洛水及堰黄河灌之，以种稻田，凡两千余顷，内置屯十余所，收获万计。”[注：《旧唐书·姜师度传》]姜师度不仅引洛，而且引黄河水灌溉，效益更加显著。此后引洛灌溉相沿不断，解放后洛惠渠进一步扩展，灌溉面积增长至六十余万亩。
此外，汉代在山西省汾水下游，也有开渠之举。大约在开龙首渠时，河东太守番系着眼于解决漕运的困难，建议开发今山西省西南一带荒瘠土地，措施是：一方面引汾水灌溉皮氏(今山西省河津县西)，和汾阴(今荣河县北)的田地，同时也引黄河水灌溉汾阴、蒲坂(今永济县)的田地。他估计渠道修成后黄河可灌田五千顷，得谷二百万石以上。这些谷物可从渭水运往长安，从而避开了三门峡的危险。他的建议得到了汉武帝的批准，当时征发了数万人动工开渠。可是渠道建成后运用了不多几年，黄河主溜摆离渠口，渠道无法引水，这一带田地因而又形荒废。不过番系的建议仍不失其价值，日后解决了引水口的技术问题，这一带灌溉事业重又发展起来，其是利用山溪洪水淤灌，更是本地水利的一个特色。
汉武帝时期，关中农田水利工程发展很快，在中国名列前茅。当时，曾设专官管理关中水利。哀帝时任命息夫躬“持节行护三辅都水”[注：《汉书·息夫躬传》]。司马迁评价当时关中在中国的经济比重时曾说：“关中之地于天下三分之一，而人众不过什三，然量其富，什居其六。”[注：《史记·货殖列传》]在以农业为主要经济部门的社会里，关中经济的高度发展与农田水利建设是有直接关系的。不过，关中水利的发展并不是一帆风顺的，在东晋南北朝战乱中，虽曾有施工，但《水经注》所记的郑白渠各干渠已全部断水。至唐代，重又恢复，不仅设有关中诸渠“渠堰使”注：唐贞元十六年(公元八零零年)“使徐班兼白渠，漕渠及升原，成国等渠堰使”《唐会要·疏凿利人》。而且各支渠上的斗门，也设有“斗门长”，专司灌溉用水的分配[注：《唐六典》卷二十三。管理制度也较为周密，但在豪强兼并下，郑白渠灌溉面积日渐缩小。由此可见，社会政治对于水利的影响较对其他技术方面更为直接。
龙首渠的建成，使4万余公顷的盐碱地得到灌溉，并使其变成“亩产十石（音但dan，容量单位，1石等于10斗）”的上等田，产量增加了10倍多。这段穿过商颜山的地下渠道长达5公里多，是中国历史上的第一条地下渠，在世界水利史上也是一个伟大的创造。井渠法在当时就通过丝绸之路传到了西域，直到今天，新疆人民在沙漠地区仍然用这种井渠结合的办法修建灌溉渠道，叫作“坎儿井”。中亚和西南亚的干旱地带也用这种办法灌溉农田。西汉龙首渠的井渠法是中国古代汉族劳动人民高度智慧的结晶，它为世界水利事业提供了宝贵的经验。
龙首渠兴修之后，没有延续下来，因时过境迁，留下的遗址据一些专家调查，主要有铁镰山人工渠槽，遗址位于今西安韩城铁路远志山村铁路线北侧。阳泉沟深挖方渠段，位于阳泉沟口向上至洛惠渠4号隧洞下口。洛惠渠修5号隧洞时，采用了汉龙首渠创始的“井渠”施工法，即在洞线的山坡上，每隔300米打一眼竖井。1944年4月，兴建洛惠渠时，在5号洞隧洞13、16、18号工作井处，挖出松柏木板及人字支架等，经考证为西汉时龙首渠遗迹，在今大荔县城西北13.5公里义井村村北。
在龙首渠遗迹重点调查的一段于2600米间发现竖井7个，相邻井的间距为11米、160米、224米，井口直径1. 24米一1. 26米不等，已探明的井的深度27. 80米，深及黄沙土层，井内发现汉代常见的绳纹板瓦、筒瓦及陶罐、瓮、盆、釜等残片。调查报告没有提及地下暗渠的结构情况，也未发现后来北周重加开浚时留下的痕迹。
1944年凿洛惠渠五号隧洞时，曾在八号竖井以北，十八、十六、十三号竖井的工作井中发现有西汉时期的柏木板和柏木作成的支撑框架。木头材质坚硬，长2米，均呈“人”字形交叉排列，显系渠洞的支护材料。
陕西古代引北洛水的灌溉工程，洛惠渠的前身。位于今蒲城、大荔一带，创建于汉武帝元狩三年至元鼎六年(公元前120－前111)。当时征调1万多人开渠，干渠自征县(今澄城县南)引洛水，向南至临晋境，再回注洛水，灌溉1万多顷盐碱地。施工中最艰巨的一段穿越商颜山。商颜山高40余丈，明挖时渠岸易崩坍，于是改用隧洞。隧洞全长10多里，为了增加施工工作面 和满足若干竖井。这种隧道称井渠。由于施工时挖出了龙骨（化石），渠道遂 命名为龙首渠。
