總體布局
五十年代提出“南水北調”的構想後，經過幾十年研究，南水北調的總體布局確定為：分別調從長江上、中、下游水，以適應西北、華北各地的發展需要，即南水北調西線工程、南水北調中線工程和南水北調東線工程。
中線工程
近期從長江支流漢江上的丹江口水庫引水，沿伏牛山和太行山山前平原開渠輸水，終點北京。遠景考慮從長江三峽水庫或以下長江幹流引水增加北調水量。中線工程具有水質好，覆蓋面大，自流輸水等優點，是解決華北水資源危機的一項重大基礎設施。
中線工程的前期研究工作始於50年代初，40多年來，長江水利委員會與有關省市、部門進行了大量的勘測、規劃、設計和科研工作。
1994年元月水利部審查通過了長江水利委員會編制的[url]《南水北調中線工程可行性研究報告》，並上報國家計委建議興建此工程。
可調水量
中線工程可調水量按丹江口水庫後期規模完建，正常蓄水位170m條件下，考慮2020年發展水平在漢江中下游適當做些補償工程，保證調出區工農業發展、航運及環境用水後，多年平均可調出水量141.4億m3，一般枯水年(保證率75%)，可調出水量約110億m3。
供水範圍
主要是唐白河平原和黃淮海平原的西中部，供水區總面積約15.5萬km2。因引漢水量有限，不能滿足規劃供水區內的需水要求，只能以供京、津、冀、豫、鄂五省市的城市生活和工業用水為主，兼顧部分地區農業及其他用水。
工程布置
南水北調中線主體工程由水源區工程和輸水工程兩大部分組成。水源區工程為丹江口水利樞紐後期續建和漢江中下游補償工程；輸水工程即引漢總乾渠和天津乾渠。
(一)水源區工程
1．丹江口水利樞紐續建工程
丹江口水庫控制漢江60%的流域面積，多年平均天然徑流量408.5億m3，考慮上游發展，預測2020年入庫水量為385.4億m3。
丹江口水利樞紐在已建成初期規模的基礎上，按原規劃續建完成，壩頂高程從現在的162m，加高至176.6m，設計蓄水位由157m提高到170m，總庫容達290.5億m3，比初期增加庫容116億m3，增加有效調節庫容88億m3，增加防洪庫容33億m3。
丹江口水庫後期規模正常蓄水位170m時，將增加淹沒處理面積370km2，據1992年調查，主要淹沒實物指標為：
人口：22.4萬人
房屋：479.4萬m2
耕地：23.5萬畝
工礦企業：120個(合鄉鎮企業)，淹沒固定資產原值1.2億元。
2．漢江中下游補償工程
為免除近期調水對漢江中下游的工農業及航運等用水可能產生的不利影響，需興建：幹流渠化工程興隆或碾盤山樞紐，東荊河引江補水工程，改建或擴建部分閘站和增建部分航道整治工程。
(二)輸水工程
1．總乾渠
黃河以南總乾渠線路受已建渠首位置、江淮分水嶺的方城埡口和穿過黃河的範圍限制，走向明確。黃河以北曾比較利用現有河道輸水和新開渠道兩類方案，從保證水質和全線自流兩方面考慮選擇新開渠道的高線方案。
總乾渠自南陽市淅川縣陶岔渠首引水，沿已建成的8km渠道延伸，在伏牛山南麓山前崗壠與平原相間的地帶，向東北行進，經南陽過白河後跨江淮分水嶺方城埡口入淮河流域。
經寶豐、禹州、新鄭西，在鄭州西北孤柏咀處穿越黃河。然後沿太行山東麓山前平原，京廣鐵路西側北上，至唐縣進入低山丘陵區，過北拒馬河進入北京境，過永定河後進入北京區，終點是玉淵潭。總乾渠全長1241.2km。
天津乾渠自河北徐水縣西黑山村北總乾渠上分水向東至天津西河閘，全長142km。
總乾渠渠首設計水位147.2m，終點49.5m，全線自流，主要控制點水位、流量為：
控制點或渠段 設計流量(m3/s) 設計水位(黃海標高)(m)
渠首～方城 630(加大800) 147.2～137.8
過黃河 500 119.5～106.0
進河北 415 91.3
進北京 70 61.1
進玉淵潭 40 49.5
天津乾渠 70 64.9～2.7
黃河以南渠道縱坡1/25000；黃河以北1/30000～1/15000。渠道全線按不同土質，分別採用混凝土，水泥土，噴漿抹面等方式全斷面襯砌，防滲減糙。
渠道設計水深隨設計流量由南向北遞減，由渠首9.5m到北京3.5m，底寬由56m～7m。
總乾渠的工程地質條件和主要地質問題已基本清楚。對所經膨脹土和黃土類渠段的渠坡穩定問題、飽和砂土段的震動液化問題和高地震裂度段的抗震問題、通過煤礦區的壓煤及採空區塌陷問題等在設計中採取相應工程措施解決。
總乾渠溝通長江、淮河、黃河、海河四大流域，需穿過黃河幹流及其他集流面積lOkm2以上河流219條，跨越鐵路44處，需建跨總乾渠的公路橋571座，此外還有節制閘、分水閘、退水建築物和隧洞、暗渠等，總乾渠上各類建築物共936座，其中最大的是穿黃河工程。天津乾渠穿越大小河流48條，有建築物119座。
2．穿黃河工程
總乾渠在黃河流域規劃的桃花峪水庫庫區穿過黃河，穿黃工程規模大，問題複雜，投資多，是總乾渠上最關鍵的建築物。經多方案綜合研究比較認為，渡槽和隧道倒虹兩種型式技術上均可行。由於隧道方案可避免與黃河河勢、黃河規劃的矛盾，盾構法施工技術國內外都有成功經驗可借鑑，因此結合兩岸渠線布置，推薦採用孤柏咀隧道方案。
穿黃河隧道工程全長約7.2km，設計輸水能力500m3/s，採用兩條內徑8.5m園形斷面隧道。
(三)主要工程量和投資
土方開挖 6.O億m3；
石方開挖 O.6億m3；
土石方填築 2.3億m3；
混凝土 1583萬m3；
襯砌水泥土 718萬m3；
鋼筋鋼材 70萬t；
永久占地 42.2萬畝(含庫區淹沒23.5萬畝)
臨時占地 11萬畝
中線工程控制進度的主要因素是丹江口庫區移民和總乾渠工程中的穿黃河工程。穿黃河工程採用盾構機開挖，工期約需六年，並需考慮工程籌建期。
按1993年底價格水平估算，工程靜態總投資約400億元。
工程效益
中線工程可緩解京、津、華北地區水資源危機，為京、津及河南、河北沿線城市生活、工業增加供水64億m3，增供農業30億m3。大大改善供水區生態環境和投資環境，推動我國中部地區的經濟發展。
丹江口水庫大壩加高提高漢江中下游防洪標準，保障漢北平原及武漢市安全。
從長江下游引水，基本沿京杭運河逐級提水北送，向黃淮海平原東部供水，終點天津。
東線工程自50年代初就有構想，1972年華北大旱後，水電部組織進行研究。二十多年來由南水北調規劃辦公室牽頭，淮河水利委員會、海河水利委員會、水利部天津勘測設計院與有關省市、部門協作做了大量勘測、設計、科研工作。1976年提出《南水北調近期工程規劃報告》，上報國務院，並進行初審。1983年3月國務院批准了水電部上報的《南水北調東線第一期工程可行性研究報告》。1993年9月水利部會同有關省市共同審查並通過《南水北調東線工程修訂規劃報告》和《甫水北調東線第一期工程可行性研究修訂報告》。
工程規模
長江下游水量豐富，多年平均入海水量約9600億m3，即使在特枯年也有6000多億m3，東線工程從長江下游抽水，水源充沛，調水量取決於引水工程規模。
規劃中考慮了東線工程合理的最終規模，以2020年發展水平為目標的規劃規模和在本世紀內把水調到華北的第一期工程規模。
東線工程
東線工程供水範圍：涉及蘇、皖、魯、冀、津五省市。具體為：蘇北除里下河腹部及其以東和北部高地外的淮河下游平原；安微省蚌埠以下淮河兩岸、淮北市以東的新汴河兩岸及天長縣部分地區；山東省的南四湖周邊、韓莊運河和梁濟運河側、膠東地區部分城市及魯北非引黃灌區；河北黑龍港運東地區；天津市及近郊區。
工程布置
南水北調東線工程是在現有的江蘇省江水北調工程、京杭運河航道工程和治淮工程的基礎上，結合治淮計畫興建一些有關工程規劃布置的。東線主體工程由輸水工程、蓄水工程、供電工程三部分組成。
(一)輸水工程
包括輸水河道工程、泵站樞紐工程、穿黃河工程。
1．輸水河道
引水口有淮河入長江水道口三江營和京杭運河入長江口六圩兩處。輸水河道工程從長江到天津輸水主幹線全長1150km，其中黃河以南651km，穿黃河段9km，黃河以北490km。分幹線總長740km，其中黃河以南665km。輸水河道90%利用現有河道。
2．泵站樞紐
東線的地形以黃河為脊背向南北傾斜，引水口比黃河處地面低40餘米。從長江調水到黃河南岸需設13個梯級抽水泵站，總揚程65m，穿過黃河可自流到天津。
黃河以南除南四湖內上、下級湖之間設一個梯級，其餘各河段上設三個梯級。黃河以南輸水幹線上設泵站30處；主幹線上13處，分幹線上17處，設計抽水能力累計共10200m3/s，裝機容量101.77萬kW，其中可利用現有泵站7處，設計抽水能力1100m3/s，裝機容量11.05萬kW。一期工程仍設13個梯級，泵站23處，裝機容量45.37萬kW。
黃河以北各蓄水窪淀進出口設5處抽水泵站，設計抽水能力共326m3/s，裝機容量1.46萬kW。
南水北調東線工程泵站的特點是揚程低(多在2～6m)、流量大(單機流量一般為15～40m3/s)、運行時間長(黃河以南泵站約5000小時/年)，部分泵站兼有排澇任務，要求泵站運轉靈活、效率高。
3．穿黃河工程
選定在山東東平縣與東阿縣之間黃河底下打隧洞方案。通過多年地質勘探和穿黃勘探試驗洞開挖，查明了河底基岩構造和岩溶發育情況，並成功解決了河底隧洞堵漏開挖的施工難題。
穿黃工程從東平湖出湖閘至位臨運河進口全長8.67km，其中穿黃河工程的倒虹隧洞段長634m，平洞段在黃河河底下70m深處，為兩條洞徑9.3m的隧洞。第一期工程先開挖一條。
(二)蓄水工程
東線工程沿線黃河以南有洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖等湖泊，略加整修加固，總計調節庫容達75.7億m3，不需新增蓄水工程。黃河以北現有天津市北大港水庫可繼續使用，天津市團泊窪和河北的千頃窪需擴建，並新建河北大浪淀、浪窪，黃河以北五處平原水庫總調節庫容14.9億m3。
(三)供電工程
黃河以南有泵站30處，新增裝機容量88.77萬kW，多年平均用電量38.2億kW·h，最大年用電量57.5億kW·h。第一期工程有泵站23處，新增裝機34.32萬kW，年平均用電量19億kW·h。
(四)主要工程量和投資
總體規劃 一期工程
土(石)方工程 (億m3) 7.76 3.04
其中黃河以南 (億m3) 5.33 1.76
混凝土 (萬m3) 529 143
新增泵站裝機 (萬kW) 92.18 34.41
新建輸電線路 (km) 1326 1282
永久和臨時占地 (萬畝) 33.91 30.2l
房屋拆遷 (萬間) 7.6 7.6
按1993年價格估算，東線工程投資約200億元。第一期工程約94億元。
【工程效益】
東線工程可為蘇、皖、魯、冀、津五省市淨增供水量143.3億m3，其中生活、工業及航運用水66.56億m3。農業76.76億m3。
東線工程實施後可基本解決天津市、河北黑龍港運東地區、山東魯北、魯西南和膠東部分城市的水資源緊缺問題，並具備向北京供水的條件。促進環渤海地帶和黃淮海平原東部經濟發展，改善因缺水而惡化的環境。
為京杭運河濟寧至徐州段的全年通航保證了水源。使魯西和蘇北兩個商品糧基地得到鞏固和發展。
南水北調工程是實現我國水資源最佳化配置的戰略舉措。受地理位置、調出區水資源量等條件限制，西、中、東三條調水線路各有其合理的供水範圍，相互不能替代，可根據各地區經濟發展需要；前期工作情況和國家財力狀況等條件分步實施。
