秦自
战国后期起，国力日渐强大。它除重视经营东方和南方外，也很注意开拓西方和北方。它先后打败了西戎义渠和
游牧民族匈奴，将领土扩大到河套及其西南的广大地区。它为了巩固对这些地方的统治，除派驻重兵、营建西北长城等外，又在当地设立郡县，进行治理。其中北地郡的郡址虽然设在义渠（甘肃庆阳境），但其管辖范围已远及宁夏平原。郡的辖县之一富平县，治所便在今宁夏吴忠县西南，该县的主要管区，就是宁夏平原。秦既在这里筑长城，驻戍兵，派官吏，治百姓，为解决官兵的粮食问题，自然有必要兴建水利，以开发当地的农业生产。
在较早的文献中，找不到
秦朝曾在这里兴建
水利的记载。不过秦人曾在此凿渠的传说，却广为流传。相传宁夏平原黄河以东的
秦渠，就是因为它凿于秦而得名①。秦渠又名北地东渠，据说这个名称也与它位于北地郡的黄河以东有关。历史上北地郡的建制，虽然一直延续到唐，但其辖地达到宁夏平原的，只有秦、汉时期的北地郡。秦渠凿于秦朝，还是可能的。除河东秦渠外，据说秦还在河西穿凿渠道，后人称为北地西渠。
到汉朝，宁夏平原的地位比秦朝更为重要。为对付强大的
匈奴，
汉武帝在西北边陲实行大规模的军屯和移民实边政策。仅移民实边，先后将100多万内地居民，迁徙到五原、朔方（两郡都在河套一带）、酒泉、张掖（两郡都在河西走廊一带）北地等西北边郡。北地郡的宁夏平原，由于百姓、军队大幅度增加，一时建起了许多民政、军政机构。秦朝时，这里只设了一个富平
县，到西汉，除富平外，又增设灵武（治所在今
银川市北）、廉县（治所在今银川市西）、眴[shùn顺]卷（治所在今中宁县东北）等县。此外还有浑怀都尉、上河典农都尉等军事性质的机构。由于这里的地位日渐重要，东汉时将北地郡的郡治也移到了富平县。
与这些变化相适应，两汉时宁夏平原上的灌溉工程也增多和扩大了。在河东，相传汉武帝时开了一条新渠，即后人称呼的
汉渠或汉伯渠。这条渠道的引水口在秦渠渠首上方，它绕过秦渠的南面和东面，到富平北面回注黄河。《水经注》引《地理志》说：“河水别出为河沟，东至富平，北入河。”这条河沟指的应是汉渠。汉渠的溉田面积要比秦渠大一些。在河西，东汉时凿了两条很长的灌渠，一条叫汉延渠，东汉顺帝永建四年（公元129年），由郭璜主持穿凿。相传它是在原来北地西渠的基础上延展而成。另一条由徐自为主持穿凿，它在汉延渠西面，与汉延渠并行向北延伸。因为徐自为官居光禄勋，所以人们又称这条新渠为光禄渠。