在3公里、8公里处做木桥两座，在1.3公里、18公里处做柴草节制闸两座。在开挖干渠的同时，对3个海子的边缘缺口处进行柴草围堤，重点是东堤缺口外做工程，长度9823米，用柴草10多万斤，做土方56175立方米。以上共投资126.8万元，总用工142万人，不到一年的时间，沈乌干渠第一期工程基本结束。接着开挖建设一、二分干渠，劳力、资金全部由包尔盖农场和其他受益单位筹集，又用半年的时间开挖渠道54.4公里。
1961年5月23日，沈乌干渠正式起闸输水，先是以小流量试渠，后逐渐加大，由于输水通过3个海子，流水7天时间（输水20立方米/秒），灌满整个海子后才能将水输送到建设一、二分干渠。渠道初具规模以后，主要灌溉八一农场和包尔盖农场。
1964年，分干渠的支、斗、农、毛渠初步形成，受益单位有磴口县防沙林场、巴盟林业治沙综合试验站、包尔盖农场和哈腾套海农场以及太阳庙农场的部分土地，初步形成了一个独立的灌区。
1964年底，将包尔盖农场和太阳庙农场均改建为机械化林场，包尔盖机械化林场设计总面积180万亩，太阳庙机械化林场设计总面积30万亩。哈腾套海农场早在1960年就已改建为机械化林场，设计总面积为160万亩。还有巴盟林业治沙综合试验站，设计总面积20万亩。以上共计390万亩。生产方针是“以林为主，多种经营，口粮由国家供给”。
1965年初，将哈腾套海、包尔盖两个农场移交内蒙古军区生产建设兵团。1969年，将上述两场和磴口县防沙林场、太阳庙林场、巴盟治沙站，组建为北京军区内蒙古生产建设兵团一师，设立7个团。
从1965年兵团组建开始，沈乌第一干渠灌域的渠系配套和桥闸涵洞的建设有一个新的发展期。各团有1名水利参谋专管水利工作。从渠系管理上，组建了兵团一师水利工作队。各闸点修建管理房屋，指派了水利工人2~3人，大大加强了水利事业的建设。1967年，建成干渠18公里，分水大闸共计3个，通过流量63.5立方米/秒，投资70万元，并开始扩建一、二分干渠，建分水闸5座、农机桥7座。同时新建和扩建支渠14道，全长23.37公里，支渠配套工程53项。
时年，3个海子汪洋一片，根本没有渠形。从1967年起，对3个海子进行渠道整形工程。到冬季停水结冰以后，兵团战士采取人工背柴挡土、机械推土筑坝的办法，先从一头起慢慢往前推移，但水深两米此法便不能用了。到了严寒节令，冰已结厚，就在冰面上堆沙土按线路整成渠形，待明春冰化时将沙土沉在海子底，再用柴草木桩护坡，继续加固成渠。在一、二海子的进水口处，由于流水带进了大量的泥沙，淤澄较快，每年4月份，兵团战士还要在冰冷的泥浆中捞沙筑堤，经过1971和1972两年的艰苦劳动，终于筑左右渠畔6000多米，做土方大约35万立方米，用沙蒿白茨大约20万斤。渠堤筑成以后，结束了一干渠先灌海子后输水的10年历史，大大减少了水量的浪费，每年大约节约灌海子的水量900多万立方米。输水时间：从渠口到一分干渠尾全程72公里，由原来的168小时缩短为20小时，效率提高8.4倍，输水能力达到40立方米/秒（指东风渠口分水闸以下）。而且一、二海子还淤澄出大量的肥沃土地，如二海子就有好地3000多亩，成为兵团一师的一个种子繁殖连队。
到1975年，灌区较大的骨干工程设施按原规划设计基本完成。从1961年至1980年的20年中，一干渠18公里以上，做土方281万立方米，石方5500立方米，混凝土5430立方米，柴草240万公斤，用工193万工日，投资404万元，每亩平均5.47元。建设一分和二分干渠系统配套建设，兵团和农管局投资近4000万元。灌溉面积在不断扩大。
灌溉工程初具规模以后，马上显示出它强大的生命力，西汉时期的“山上林茂，平原农丰，人民炽盛，牛马布野”的富饶景象，再次逐步显现。在这个灌区开展经济活动的国营单位有中国林科院磴口实验局，磴口防沙林场，巴盟治沙站，乌兰布和、巴彦套海、哈腾套海、沙金套海、太阳庙、包尔盖、巴音毛道、纳林套海等8个农场，共计11个单位，3964户16560人，职工8066人。灌区范围内有沙金套海和哈腾套海2个牧业公社（后改为苏木）、8个大队（改为嘎查）、20个小队（改为社），共计681户3108人，劳力1254人。
据1984年10月统计，灌区的灌溉面积已达到63.6万亩，其中粮食面积16万亩，林地面积31万亩，木材储积量29万立方米，养鱼水面6.4万亩。有饲料地6990亩，每年产饲料200多万斤；草库伦5处，33000多亩；天然打草场33万亩，每年储草量300多万斤。
沙区领导和群众长期坚持“先治沙，后致富”，不断总结经验教训，探索出各种治理流沙渠道的办法：黏土网格压沙、人工育草、造林固沙、封沙育草等综合措施。
黏土网格压沙：将近在渠道咫尺的高大流动沙丘取黏土覆盖。网格规格：迎风坡1×1米，背风坡1.5×1.5米，沙障与主风向夹角90°或>100°效果最好。压沙面积10.5万平方米。设置了这种低立式沙障，增加了地表粗糙度，削弱了地面风力强度，制止了流沙移动，保护了植物生长。
人工育草：在黏土覆盖的流动沙丘上，采取营养杯育苗方法种植梭梭、花棒、杨柴等7.6万株。
