水运仪象台（别名：元祐浑天仪象），是北宋科学家苏颂等人建造的以水为动力的大型天文计时仪器。

宋元祐三年（1088年）五月，制作出了水运仪象台“小样”，十二月大木样制造完毕。宋元祐七年（1092年）六月，水运仪象台被成功制造出来。水运仪象台建成之后，苏颂奉诏“记其制度”，将其设计原理、全部设计图样以及图样的文字说明汇集成书，撰写了《新仪象法要》一书。金兵陷汴梁时（1127年），苏颂领导制作的水运仪象台遭到破坏，仅存世三十九年。1958年，史学家王振铎按1∶5的比例，第一个成功复制了水运仪象台的模型。后来，日本画家吉泽大淳、英国科技史学家李约瑟也成功复制。

根据《新仪象法要》的记载，水运仪象台（以宋代水矩尺计算）高是三丈五尺六寸五分（约12米），宽度是二丈一尺（约7米），水运仪象台其内部是以水为动力，集浑仪、浑象、报时为一体的，上窄下宽呈长方形的木结构建筑。水运仪象台的结构大致可以分为三层。水运仪象台顶层为浑仪，用于观测星空；中层为浑象，生动、准确地模拟星辰起落的天象变化；底层为动力装置及计时、报时机关。

苏颂主持制造的水运仪象台是中原地区古代单体尺寸最大、投资最多、技术最精妙的超大型科学仪器，被称为中国古代第五大发明。水运仪象台开创了三项“世界第一”：第一个可随天体运动的浑仪转动装置（望筒）、第一个可控制仪象台匀速运转的“天衡”系统（擒纵器）、第一个可根据观测需要自由启闭的活动屋顶。

因为该仪器是由水力推动枢轮起动机器运转，所以称为“水运仪象台”。赵煦则把水运仪象台命名为“元祐浑天仪象”。

宋哲宗元祐元年（1086）十一月，诏命苏颂制造新的浑天仪。为了更好地研制新的浑天仪，苏颂立即召集天文历法官员，一面收集天文资料，一面开始寻访有天文专长的人才。他先是发现了精通《九章算术》、掌握“测天之术”的韩公廉，于是奏请皇帝，调韩公廉协助他。接着，苏颂发现了寿州州学教授王沇之，学有专长，将其调入开封市，“充专监造作兼管勾收支官物”。他考察太史局和翰林天文院时，选出“夏官正周日严、秋官正于太古、冬官正张仲宣”等人，与韩公廉同充制度官，“局生袁惟几、苗景、张端，节级刘仲景，学生侯永和、于汤臣测验晷景刻漏等，都作人员尹清部辖指画工作”，也就是由尹清统管全部组织工作。

苏颂上疏奏请赵煦设立研制水运仪象台的专门机构——元祐浑天仪象所。皇帝奏准后，各项工作全面展开。从设计图纸到水运实验，从木制模型到观测天体，苏颂都是精心审核，反复试制。

在充分研究前人资料与仪器的基础上，韩公廉初步设计《九章勾股测验浑天书》。苏颂审核后，命韩公廉“造到木样机轮一座”。宋元祐三年（1088年）五月，制作出了“小样”。宋哲宗与百官对小样的试验都很满意。接着十二月大木样制造完毕，经过充分准备，演示又取得了成功。“闰十二月二日具札子取禀安立去处，得旨置于集英殿。”这是研制的第一阶段，即大木样的研制过程。

第二阶段是铸造铜制的浑天仪。铸造之前，翰林学士许将等人再次检验大木样的测试结果是否准确。“宋元祐四年三月八日（许）将与周日严、苗景昼夜校验，与天道合，诏以铜造。”经过三年的精心研制，新的浑天仪终于造成，用铜约两万斤。水运仪象台的构思广泛吸收了以前各家仪器的优点，尤其是吸取了北宋初年天文学家张思训所改进的自动报时装置的长处。在机械结构方面，运用了筒车、筒车、桔槔、凸轮、天平杆等一系列设备的机械原理，把观测、演示和报时设备集中起来，组成了一个整体，成为一部自动化的天文台。

宋元祐七年（1092年）六月，元祐浑天仪象成，诏三省、枢密院官阅之。在御前演示和观测实验中，水运仪象台受到赵煦以及三省、枢密院、太史局等官员的好评。宋哲宗将其命名为“元祐浑天仪象”，并指示安放在“合台”，即水运浑象台上。水运仪象台建成之后，苏颂奉诏“记其制度”，将其设计原理、全部设计图样以及图样的文字说明汇集成书，撰写了《新仪象法要》一书。

宋绍圣元年（1094）十月，在水运仪象台试用两年之后，宋哲宗再次下诏，校验新旧浑仪的优劣。参与比较的新旧浑仪有四台：“在测验浑仪刻漏所曰至道仪，在翰林天文局曰皇祐仪，在太史局天文院曰熙宁仪，在合台曰元祐仪。”在礼部、秘书省主持下，集新旧浑仪的局官，共同测验。结果，还是苏颂的水运仪象台（即元祐浑天仪象）最精密。

金兵陷汴梁时（1127年），苏颂领导制作的水运仪象台遭到破坏，仅存世三十九年。虽然“元祐浑天仪象”已不复存，但《新仪象法要》得以留存，其中详细介绍了水运仪象台的设计、制作及使用方法，是世界上保存的最早、最完整的机械图纸，也为后世复制水运仪象台提供了可能性。南宋时期，逃到偏安杭州市的政府和卖国贼秦桧曾试图寻找苏颂的后人，并派遣使者前往温州市搜寻苏颂的制造书籍，甚至向朱熹求助，意图重建水运仪象台，但最终未能如愿。自宋代以后，苏颂水运仪象台的重建便再无下文。元代郭守敬所创的定时器偏离了自动仪象台的范畴。明代初年，司天监向朱元璋呈献的水晶刻漏，非但未被赏识，反被视作无用之物而遭击碎，这直接导致明代初期连自动机械的定时器都不再被研制。直至明末，耶稣会士抵达中原地区，将欧洲的自鸣钟引入，然而，当时的统治阶级因孤陋寡闻，竟将其视为西洋奇技。总体而言，明朝在这一领域的科学技术发展近乎空白。

约十八世纪时，英国的钟表制造业已相当发达，大英帝国殖民主义者将大批制作精良、装饰华贵的钟表作为炫耀的商品输出国外，尤其是中近东和印度等地。当时，中国清朝的皇帝也收到了这些精心制作、融合东方装饰风格的钟表。然而，由于失去了自身的优秀科学技术传统，爱新觉罗·弘历的御用文臣在撰写《四库全书提要》时，竟对苏颂的著作《新仪象法要》妄加评论，谬称其为：“我朝仪器精密无比，远超千古，苏颂所创，自无足轻重，但其一时讲求制造的精神，倒颇有参考价值。”

中华人民共和国成立后，中国近代工程教育家、中国科学院院士刘仙洲开始研究苏颂仪象台的征程。1953年至1954年间，他在《机械工程学报》上连续发表了相关文章进行介绍，随后在1956年12月，又在《天文学报》上发表了探讨中国计时器发明的论文，尤其针对唐宋以来水力与沙漏天文仪器的主要机械部件之间的相互作用进行了深入归纳与分析。

1956年，科学规划委员会与中国科学院联合召开的自然科学史研讨会上，提出了对苏颂制作的水运仪象台进行复原研究的必要性。1957年1月，中国科学院与文化部文物局指派刘仙洲承担复原任务。1957年1月至5月，完成了复原设计，期间得到了故宫博物院的支持。

1958年春，故宫博物院建筑研究室与中央自然博物馆美术加工组采用分工合作的方式，分别负责台体结构与内部机械的制造；同时，中国科学院科学史研究室对浑象星图进行了复原与补充；最后，故宫博物院文物修整组对整体模型进行了精度加工。直至1958年6月1日，水运仪象台的运转规律得以发现，筒车得以顺畅转动。同年，史学家王振铎按1∶5的比例，第一个成功复制了水运仪象台的模型，并发表了《揭开了我国天文钟的秘密》一文。后来，日本著名画家吉泽大淳、英国科技史学家李约瑟也成功复制，李约瑟还把《新仪象法要》译成英文在中国国外发行，并肯定苏颂“是一位突出的重视科学规律的学者”。

水运仪象台的构思广泛吸收了以前各家仪器的优点，尤其是吸取了北宋初年天文学家张思训所改进的自动报时装置的长处。在机械结构方面，采用了民间使用的筒车、筒车、桔槔、凸轮和天平秤杆等机械原理，把观测、演示和报时设备集中起来，组成了一个整体，成为一部自动化的天文台。水运仪象台最上层平台放置观测天象的浑天仪，可通过天文观测校准浑象演示和报时装置。中间层放置一台浑象，可以演示实时天象。最下层是动力系统和计时报时系统，报时装置利用了160多个小木人以及钟、鼓、铃、钲四种乐器。

水运仪象台不需要人力控制，其动力机械是一个由三十六个水斗和钩状铁拨构成的枢轮，即筒车，枢轮顶端有起到杠杆作用的“擒纵器”。枢轮由水流量和擒纵器控制，按一定的速度运转，进而带动整个仪象台的运转。整座仪器既能观测天文星象，测出日月星辰的位置，又能用于计时报时。

根据《新仪象法要》的记载，水运仪象台（以宋代水矩尺计算）高是三丈五尺六寸五分（约12米），宽度是二丈一尺（约7米），水运仪象台其内部是以水为动力，集浑仪、浑象、报时为一体的，上窄下宽呈长方形的木结构建筑。水运仪象台的结构大致可以分为三层。

水运仪象台是一座上狭下广、呈正方台形的木结构建筑，其中浑仪等关键部件为仿青铜铸造，中间一层有一个没有窗户的“密室”内放置着一台浑象，真实的再现了星辰的起落等天象变化，下层有台塔伦报时机构共分成五层木阁。

水运仪象台的上层是一个露天的平台，设有浑仪一座，用龙柱支持，下面有水槽以定水平。浑仪上面覆盖有遮蔽日晒雨淋的木板屋顶，为了便于观测，屋顶可以随意开闭，构思比较巧妙。露台到仪象台的台基有七米多高。

浑仪的仪座为十字水平，仪体分三层，外层为六合仪测定一天的时间和经纬度，中层为三晨仪测定一年四季和日月星宿的位置，里层为四游仪，设有望筒以便实测目标，原仪为铜质制造。浑仪结构和唐、宋浑仪类似，只是在中间一重三晨仪里加一个在赤道方向的天运环，环有齿牙，和天柱的上轮相接，由天柱通过天运环带动三晨仪一起转动。这是后世转仪钟的一个雏形。浑仪置于板屋内，是近代望远镜室活动屋顶的先驱。

水运仪象台的中层，南北各有内开的门，门外设有栏杆，在中层的南部有浑象一座，此外别无它物，浑象的外形为下面是地柜，上表面是经纬环的环规，规中安装浑象球，浑象一半装在地柜里面，一半露出柜面，浑象中间的赤道带上装有齿牙。机轮轴的天轮和它相接，以带动浑象和天穹一起旋转，一昼夜转动一圈，真实地再现了星辰的起落等天象的变化。

在下隔的中央部分设有一个直径3.767米的枢轮。枢轮上有72条木辐，挟持着36个水斗和勾状铁拨子。枢轮顶部和边上附设一组杠杆装置，它们相当于钟表中的擒纵器。在枢轮东面装有一组两级漏壶。一水斗满时，水斗的拨牙撞击关舌拉下天衡同时天关与天梭也同时打开，枢轮即往下转动。但因擒纵器的控制，使它只能转过一个斗。这样就把变速运动变为等间歇运动，使整个仪器运转均匀。

枢轮下有退水壶。在枢轮转动中各斗的水又陆续回到退水壶里。另用一套打水装置，由打水人搬转筒车，把水打回到上面的一个受水槽中，再由槽中流入下面的漏壶中去。因此，水可以循环使用。打水装置和打水人则安置在下隔的北部。

在轮舵的前面有一组提水机械系统，它们由升水下轮、升下水壶、升水上轮、升水上壶、河车、天河组成，当提水人转动舵轮时，水就从升水下轮开始一级一级提升，直至到天河，从而完成提水和蓄水的任务。

在这一组提水机械的东面是天池，平水壶它们比天河低，以便将天河中的蓄水通过天河到达平水壶。在枢轮的下部设有退水壶，让经过枢轮的水退回流到升水下壶去以便循环。整台仪器的动力在下层的北面，是靠北面的打水人用以转动轮舵的操作站立地。

下层报时机构的五层计时报时装置，在台下层的南部，外面有向南的5个窗口，窗内有五层木阁，五层计时报时装置内从上致下有五个轮连载机轮轴上，这五个轮各带动一层窗内的报时动作，由于五层轮的外面，有了一座五层木阁，可能将全部机轴隐藏起来，当打开南面的双窗就能看到这五层木阁窗中将按时出现司辰木人和打击乐器的木人。

每层木阁内都有相应的机轮或轮辋，上挂抱牌木人；或用拨牙拨动窗口木人手臂敲打乐器。这些机轮都装在一根机轮轴上。机轮轴有传动机构和天柱相连。天柱是贯通全台上中下三隔的传动轴。天柱下有个下轮，与枢轮轴伸出的地毂相结合。当作为原动轮的枢轮转动时就经过地毂传动，使天柱旋转起来，由此带动全仪。

第一层木阁又名“正衙钟鼓楼”，负责全台的标准报时。木阁设有三个小窗。到了每个时辰（古代一天分做十二个时辰，一个时辰又分为时初和时正）的开始时，就有一个穿红衣服的木人在左窗里摇铃；到了每个时辰的正中，有一个穿紫色衣服的木人在右窗里扣钟；每过一刻钟，一个穿绿衣的木人在中窗击鼓。这层木人动作由昼时钟鼓轮控制。

第二层木阁负责报告时初、时正。该层木阁正中有一个小窗，每逢各个时辰的开始时，一个穿红衣的木人持时辰牌出现在小窗前；每逢各个时辰的正中，一个穿紫衣的木人拿着时辰牌出现在小窗前。此层共有红衣木人和紫衣木人各12个，时辰牌牌面上依次写着子初、子正、丑初、丑正等。这层木人的动作由昼夜时初正轮控制。

第三层木阁负责报告时刻。该层木阁正中有一个小窗，每到一刻，一个穿绿衣的木人持刻数牌出现在小窗前。此层共有96各绿衣木人，它们按12个时辰的初正，次序中间插上时刻，如一刻、两刻、三刻等抱有时辰牌，当第二层木人转到木阁中窗前报时辰时，相应的第三层木阁中报刻时辰即出现在门前报刻。这层木人的动作由报刻司辰轮控制。

第四层木阁负责晚上的报时。该层木阁中间有一个小窗，木窗内置一小木人，逢日落、黄昏、各更、破晓、日出之时，木人击钲报时。这层木人的动作由夜漏金钲轮控制。

是由两叠的轮辋制成，上重轮辋有三层的孔洞，是按夏至、冬至、春分、秋分来分度的。孔洞中插入更筹木箭杆，可以按季节分层插入排列，冬至是箭筹排列较密，夏至时较疏，利用箭筹与拨子的作用拉动第四层木阁窗口的木人在夜间按更击鼓，以报更数。

第五层木阁负责报告晚上的时间。这层木阁中间有一个小窗，日出、日落、各更，一个穿红衣的木人持牌出现在小窗前；各筹（点），一个穿绿衣的木人持牌出现在小窗前。这层木人的动作由夜漏司辰轮控制。

轮辋设38个司辰木人，这批木人不是固定在轮上的，而是可以移动的，它们的位置是随节气来排列，司辰所执牌面书写内容是从日落到日出，夜间的各个时刻，如，日入，昏、二更、一筹、日出等，这38个牌木人在夜间轮流转现在第五层木阁窗口，指示更筹数。

苏颂所著的《新仪象法要》成书于宋绍圣初年，这部作品是11世纪中原地区天文学和技术科学领域的杰出代表。它不仅详细记录了天文学的成就，还介绍了天文仪器的制造过程。苏颂广泛汲取了民间广泛应用的机械知识，并将其综合运用，巧妙设计出一整套完整的机械系统，提升了其科学实用价值。《新仪象法要》在编写上极具科学性，书中附有六十余幅全图、分图和群图，这些图表大多采用透视和示意的方式呈现。这部书后来收录到《四库全书》中，得以流传下来。

中国科学技术馆版本的水运仪象台参照苏颂编撰的《新仪象法要》一书复原，体积为原物的1/2大。

1958年，史学家王振铎按1∶5的比例，第一个成功复制了水运仪象台的模型。

翔安区苏颂文化公园中央的水运仪象台是中国大陆首台1:1比例的苏颂水运仪象台，高12米，宽宽7米，共分3层，完全按照苏颂当年设计制作的水运仪象台进行建造。

开封市博物馆版本的水运仪象台高十几米，齿轮间隔若干秒即运转一次，列队的古装人物也会移动，时间、天象通过人物敲钟的方式报出。

中国台湾的水运仪象台台边装饰着飞鸟。

日本版本的水运仪象台台边装饰着不死鸟。

位于罗西尼钟表博物馆的水运仪象台是按1:6的比例复制的，高约2米。

苏颂，生于赵恒天禧四年（1020）十二月，福建泉州南安人，天文学家、机械学家，字子容，谥正简，北宋泉州同安葫芦山（今厦门同安永丰乡）人，官至右仆射兼中书门下侍郎，拜太子少师致仕，封魏公。在天文、药物、文学等诸多方面作出过卓著贡献。

苏颂将浑仪、浑象、司辰三器组合成一个整体，这是水运仪象台的最大特色，也是中国古代天文机械制造史上的一大创造。水运仪象台的天衡系统是现代机械钟表的先驱，堪称世界钟表发明的鼻祖。

苏颂主持制造的水运仪象台是中原地区古代单体尺寸最大（高12米，宽7米）、投资最多（5万贯，约占北宋当年财政收入的千分之一）、技术最精妙（世界历史上最早带有擒纵器的计时器，早于欧洲约百年）的超大型科学仪器。水运仪象台开创了三项“世界第一”：第一个可随天体运动的浑仪转动装置（望筒）、第一个可控制仪象台匀速运转的“天衡”系统（擒纵器）、第一个可根据观测需要自由启闭的活动屋顶，此三项也开辟了现代天文台转移钟、现代机械钟表和现代天文台自动启闭圆顶的先河，具有划时代的意义。

在《新仪象法要》中，还记载着依据实测绘制的星图，共绘星1464颗，比四个世纪后西欧观测到的1022颗星数还多442颗，这也是中国国内现存最早的全天星图。西方科技史专家蒂勒·布朗和《科学史导论》的作者萨顿都认为，从中世纪到十四世纪末，除中国的星图以外，再也举不出别的星图。宋代天文学的辉煌成就由此可窥见冰山一角，子孙后辈也得以在巨人的肩膀上“仰望星空”。

1956年3月，英国著名科学家约瑟在研究了苏颂的水运仪象台后，写出《中原地区的天文钟》的论文，给予“水运仪象台”极高评价。他还把苏颂《新仪象法要》一书译成英文，轰动了国外的科学界。他在《中国科学技术史》中说：“苏颂把时钟机械和观察用浑仪结合起来，在原理上已经完全成功。因此可以说他比罗伯特·胡克先行了六个世纪，比方和斐先行了七个半世纪。”

有“表王”之称的百达翡丽在其官方资料中明确指出，手表里面最关键的“心脏”——擒纵系统的发明来自中国北宋时期苏颂发明的水运仪象台，擒纵在水运仪象台里叫作“天衡”。由此，苏颂被公认为世界钟表鼻祖，水运仪象台也被称为中国古代第五大发明。