他发现古代的地理书??《水经》，虽然对大小河流的来龙去脉缺乏准确记载，但由于时代更替，城邑兴衰，有些河流改道，名称也变了，但书上却未加以补充和说明。郦道元于是亲自给《水经》作注。
为了写《水经注》，他阅读有关书籍达400多种，查阅了所有地图，研究了大量文物资料，还亲自到实地考察，核实书上的记载。
《水经》原来记载的大小河流有137条，1万多字，经过郦道元注释以后，大小河流增加到1252条，共30多万字，比原著增加20倍。书中记述了各条河流的发源与流向，各流域的自然地理和经济地理状况，以及火山、温泉、水利工程等。这部书文字优美生动，也可以说是一部文学著作。由于《水经注》在中国科学文化发展史上的巨大价值，历代许多学者专门对它进行研究，形成一门“郦学”。
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