大業十年底，大隋廢總管府，在西域設西域都護府，黃明遼成為大隋在西域的第一任都護。
都護府的權利比較籠統，但相較于總管府，肯定是更加廣大。總管府主要管軍，軍事目的更為重要。而都護府的職責是「撫慰諸藩，輯寧外寇」，凡對周邊民族之「撫慰、征討、敘功、罰過事宜」，皆其所統，主要目的是理藩。
西州總管府改西域都護府，使得黃明遼可以更加名正言順地管理西域各屬國了。
于是黃明遼繼續經營伊吾、北庭、交河三郡，以為西域都護府的月復心之地。伊吾已經經營十多年；交河之地雖新附，但以漢人居多；而北庭更是西域都護府的駐地。三郡有漢民八萬戶，佔據了整個西域漢民的七成。
三郡之中，黃明遼兼任伊吾郡太守，李節兼任北庭郡太守。考慮到三郡下屬只有十三個縣，雖然面積廣大，但實際上只是一個郡的體量。設置三個郡，既不方便管理，又多置機構，還使得都護府下的機構有些臃腫。
而且更重要的是，西域極其缺乏文官。西域之地缺乏純文官生存的土壤，很多行政官員都是由軍官改任的。黃明遼新置西域五鎮，調走了大批文官，使得三郡文官更少，不少人都是一人兼著好幾個職務，極不穩妥。
于是黃明遼與李節商議，暫時擱置三郡，由都護府直接管理下屬各縣。同時三郡的官府也皆裁撤，官員分配到各緊要之地。
而且最重要的是，由都護府直轄這十三縣，就能保證這八萬戶漢民始終控制住都護府的手中，不至于生出旁的事情。
李節听了，也覺得有道理。整個西域的漢民、糧食、府庫、工坊、馬場多集中在這里，都護府牢牢控制住三郡直到，就相當于控制了西域諸軍的命脈。
于是都護府下令裁撤三郡的郡府，由都護府直接管轄三郡之中的十一個縣的民政和軍事。
被伊吾郡代管的且末、鄯善二縣，與三郡隔著大沙海和莫賀延磧，從輪台前往二縣，必須要繞道焉耆或者是敦煌，來往相當不便，于是將二縣交給敦煌郡代管。並在蒲昌海（今新疆羅布泊）重設海頭縣，以為西域南線之屏障。
黃明遼又整合三郡兵馬，分設四軍，每軍約四千五百人，都護府直轄，由尉遲恭、暴固、慕容正言、史大奈四人分領，加上三郡下轄的各鎮、戍、堡，共領兵三萬兩千余人。
當然，這也只是定額，缺員有上萬之數。
不過四軍的設立使得都護府隨時可以調集一支成編制的集團軍隊，可應對西域出現的大部分挑戰。
三郡暫時廢除之後，天山以北只剩下了雙河郡。黃明遼又命蒙躍總攬西北面軍事，定兵額六千。
此時的西域，經過黃明遼的改制，形成了一個南北並進的雙頭鷲模式，類似于唐朝北庭、安西二都護府分治的場面。
短時間內，沒有中央政府的全力支持，西域都護府沒有能力繼續西拓。但通過穩定的政治結構和強大的軍事實力，也能保證整個天山南北局勢的穩定。
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冬去春來，到了大業十一年，黃明遼一直處于緊張之中。
去年冬天的勃達嶺之戰，西突厥因為各種原因，不得不與大隋簽訂了不平等的條約，放棄了對天山以南的管轄權。雖然黃明遼也依約送西突厥的使節前往東都求親，但射匱可汗是個自負的人，吃了這麼大的虧，如何不從其它地方找回場子。
黃明遼除了命黃明誠加緊防御，甚至命達奚葛隨時準備進入伊列河谷，抄西突厥的後路。
但出乎黃明遼的意料，射匱可汗保持的相當平靜。無論是蒙躍在雙河一帶的開拓，還是秦瓊兵進疏勒、高震兵進于闐，射匱可汗都保持了相當的克制。雖然西突厥也派遣的小規模的軍隊阻攔，但並未發生大規模的交戰。
剛開始黃明遼還納悶射匱可汗怎麼轉性了，變得如此溫順，後來才從河中傳來情報，之前兵敗南逃吐火羅的阿史那匐職、阿史那悉密多兄弟又從吐火羅殺了回來。
當初河中之亂為射匱可汗平定，阿史那匐職兄弟二人率殘部逃往了吐火羅，又轉道前往呼羅珊。在這里，二人得到了薩珊波斯國王庫思老二世的支持。
西突厥與薩珊波斯的戰爭可以延伸到庫思老二世祖父庫思老一世與射匱可汗的曾祖父室點密時期。雙方合作擊敗了中亞的霸主噠，然後又因為分贓不均發生戰爭。不國因為西突厥強大的騎兵戰力，薩珊波斯是勝少敗多。幸好之後達頭可汗前往草原，並再也沒有返回，西突厥陷入內亂，薩珊波斯的東方才喘了口氣。
此時西突厥叛逆前來，庫思老二世大喜，本著讓西突厥內亂的心思，立刻資助了二人大批物資，還給予二人五千士兵作為反攻河中的資本。
阿史那悉密多又有了翻身的資本，于是率軍殺回河中，並在那色波（今烏茲別克斯坦卡爾希）擊敗了西突厥在河中的留守部隊。
阿史那匐職兄弟二人再次在河中掀起反抗射匱可汗的浪潮。
有著薩珊波斯的背後資助，此次叛亂迅速擴大。而與此同時，黃明遼也命黃明誠遣使前往河中，商議與阿史那匐職結盟，畢竟敵人的敵人，就是朋友。甚至黃明遼還準備和薩珊波斯、阿史那匐職以及昭武諸國結成對抗西突厥的聯盟，就如當年西突厥對付噠一樣，聯合對方所有的敵人，不斷地給對方放血。哪怕西突厥是頭猛獸，也會因為連續失血而倒下。
隋軍在雙方的開拓已經威脅到西突厥的草原月復地，射匱可汗本準備出兵雙河，給隋軍一個教訓，同時從北面威脅西域都護府的月復地，但河中的叛亂打亂了他的計劃。阿史那匐職兄弟汲取上次造反失敗的教訓，不斷地發動各部反叛，同時又不與射匱可汗的主力決戰。射匱可汗疲于應付，根本無力壓制這場聲勢浩大的叛亂。
整個西突厥徹底亂了。