活字印刷术

关于活字印刷的记载首见于宋代著名科学家沈括的《梦溪笔谈》：公元1041~1048年，平民出身的毕昇用胶泥制字，一个字为一个印，用火烧硬，使之成为陶质。排版时先预备一块铁板，铁板上放松香、蜡、纸灰等的混合物，铁板四周围着一个铁框，在铁框内摆满要印的字印，然后用火烘烤，将混合物熔化，与活字块结为一体，趁热用平板在活字上压一下，使字面平整，便可进行印刷。

火药配方的改良与标准化

沈括作为北宋时期的科学家与军事技术专家，在火药武器的研发、生产及技术改良中发挥了关键作用。他通过系统化管理、工艺革新与科学记录，推动火药技术从实验室走向规模化军事应用
沈括结合实战需求改良火药配方，推动火药武器威力的提升： 优化硝硫炭比例：在《武经总要》记载的原始配方（硝石75%、硫磺10%、木炭15%）基础上，针对不同武器调整配比。例如，蒺藜火球增加硫磺比例以增强燃烧性，霹雳火球提高硝石含量以增强爆炸力。 引入附加成分：在毒药烟球火药中掺入砒霜、巴豆等毒性物质，使其兼具燃烧与毒气杀伤效果。 标准化生产规范：制定火药颗粒研磨、混合及储存的工艺标准，减少批次差异导致的性能波动。

沈括的火药技术革新深刻改变了军事史：其改良的火药配方通过蒙古西征传入阿拉伯地区，最终推动欧洲火器革命。

汴河治理工程

沈括发明“分层筑堰法”，将汴河分段筑堰，逐级测量水位高差，最终测得开封至泗州（今江苏盱眙）河段地势高差为19丈4尺8寸6分（约63.3米），误差仅数寸。这一方法被视为世界水利史上的创举，元代李治评价其精度超越汉唐三倍。

汴河疏浚后，两岸新增良田1.7万顷，粮食产量大幅提升。同时，河道通航能力的改善使漕运效率提高，年运粮量增至600-700万石，支撑北宋经济命脉。

治理后的汴河成为《清明上河图》中商船云集、两岸繁华的见证，直接促进开封作为北宋都城的物资供应与商业繁荣。

万春圩工程

万春圩，是由北宋时期科学家、政治家沈括与其胞兄弟沈披主导修建，是在原旧圩废址上修复完成，记录在沈括所著《万春圩图记》中。

沈披与沈括实地考察后，绘制地形图并设计圩田布局：圩堤周长84里（约42公里），高1丈2尺（约3.6米），底宽6丈（约18米），内部分割为1270顷田地，设置沟渠、水门五座以调节排灌。沈括提出“圩田五说”，系统反驳反对派的五大质疑。

工程完工四年后（1065年），江淮地区遭遇特大洪水，周边千余圩田损毁，唯万春圩安然无恙，保护农田12.7万亩，年增产粟3.6万斛、经济作物收益50余万钱。

沈括的《万春圩图记》成为中国古代圩田理论的经典文献，其“实测-规划-实施”方法论影响元代郭守敬的水利工程。2021年，万春圩作为“江南圩田系统”组成部分被列入中国世界文化遗产预备名单。2001年，万春圩纳入芜当连圩加固工程，按二级堤防标准改造，至今仍是芜湖鸠江区的重要农业与生态区域。