跨流域引水，我国有悠久的历史，沟通长江和珠江两大流域的灵渠（兴安运河）修建于二千二百年前。京杭大运河局部线段（邗沟）开始创建于二千四百年前，全线贯通距今已近八百年。这些工程的作用主要是航运或兼有灌溉之利。都江堰水利工程，引岷江水与沱江沟通是在二千多年前建成，以灌溉为主要目的。以大规模多目标远距离为特点的现代调水工程，在国外大都是本世纪中期以来陆续出现的。
世界上有些国家已完成了大规模的跨流域调水工程，如1970年完成的巴基斯坦印度河调水工程，年引水量达148亿立方米，灌溉面积400多万亩。计划中的引水工程有北美阿拉斯加-加拿大-美国西部-墨西哥北部的调水；俄罗斯西伯利亚（叶尼塞河、鄂毕河等调水至中亚，咸海，黑海）大调水计划，它们的引水量都超过1000亿立方米。
跨流域远距离调水是一项复杂的工程。在决策之前，首先要对可用水资源地表水和地下水的水量和水质进行综合评价；其次，对各种不同目的需水情况进行评价；第三，对现有水资源的使用效率作出评价；第四，对调水工程的工程效益，环境影响进行评价。
（一）南水北调工程
我国南方水多地少，北方水少地多，西北缺水的状况更为突出，长江流域现有耕地面积3.6亿亩，约占全国耕地总面积的1/4，每亩耕地平均拥有的径流量为2780立方米，淮河和黄河流域耕地面积分别为1.88亿亩和1.96亿亩，每亩耕地平均拥有的径流量为282立方米和286立方米，只及长江流域的1/10。海滦河流域耕地面积1.7亿亩，每亩耕地平均拥有径流量仅 167立方米，只及长江流域的6％。考虑到长江流域水多，黄淮海平原和西北地区水少，尤其是春季缺水严重，而水土资源又极不平衡，早在五十年代，水利部门及有关单位即对长江上游（西线）、中游（中线）、下游（东线）引水北调进行了专门研究。调水方案如下：
（1）东线引水主要解决淮河下游，沂沭河下游，海河流域东部，胶东半岛及天津用水问题。东线方案是从扬州江都抽水站引长江水，基本上沿京杭大运河输水到天津，全长约1150千米，沿途地势比较平缓，只是黄河沿岸地势高出长江水面40米。需建13个梯级，逐级提升，才能引水北上，穿过黄河时需在黄河河床底部开挖过黄隧道，黄河以北，地势由南向北缓倾，引水可自流到天津。
东线引水工程计划分两期实施，第一期引水到黄河南，引水88亿立方米，沿京杭运河输水干线，已建成9级抽水枢纽，增加改善灌溉面积2500万亩，第二期工程将引长江水192亿立方米，其中过黄河的80亿立方米，可增加和改善灌溉面积4250万亩，其中黄河以北1400万亩。
引江济淮从凤凰颈等地抽引长江水约50亿立方米，可解决安徽北部1450万亩灌溉用水及城市工矿用水。引长江至巢湖的工程完成，进一步再引水至瓦埠湖。这项工程还可形成江淮运河，并改善淮河航运条件，使两淮煤炭通过水运直达沪、苏、浙、赣。工程比较简便，而效益明显。
（2）中线引水主要解决海河平原，京津用水及黄河下游补水。计划中线方案先从丹江口水利枢纽工程引汉水，平均每年从汉水引水100亿立方米，通过陶岔渠首经南阳盆地，方城缺口，沿伏牛山、太行山东麓向河南、河北、京、津送水，为了不致对汉江下游湖北造成影响，必须加高丹江口水库大坝，即由现在的坝顶高程162米，增加到175米，总库容由175亿立方米增加到290亿立方米，渠首高程为150米，北京玉渊潭约50米，从南到北自流输水，自西向东自流供水，可大大节约能源。丹江口水库水质优良，除高锰酸盐含量较高外，其余指标可达一级水标准。
设计输水总干渠长约1200千米，均采用全封闭式输水，途中穿越200多条河道，大多采用立体交叉式，仅留70个分水口，沿途尽量避开大城市与工矿区污染源，引到北京的水至少达二级水标准。
一期工程完成后，可解决工业城市用水，增加灌溉1000万亩。21世纪初实施二期工程，抽引汉江水230亿立方米，增加和改善灌溉面积2500万亩。
将来长江三峡水库建成，将由三峡水库引水至丹江口水库，可加大引水量，以根本上解决华北平原需水矛盾。
（3）西线引水计划在长江上游建筑高坝，由于穿越众多的山地，沿途需开凿隧道或盘山渠道，从通天河、金沙江引水到柴达木和黄土高原，以解决西北干旱地区缺水问题。根据设计，主要线路有三条，1）从通天河引水70亿立方米，穿越巴颜喀拉山入格尔木河到柴达木盆地，线路长度不足100千米，2）在青海玉树附近通天河上筑高坝，引水经色达、阿坝，在积石山东端入黄河，引水渠长约500千米，引水量250亿立方米。3）从金沙江的翁水河口引水，穿越横断山脉，跨雅砻江、大渡河、岷江、白龙江到甘肃的定西，再经祖厉河入黄河；以增加黄河水量，全线长约3000多千米，年引水量约1000亿立方米。
经过有关专家论证，认为西线调水所经过的地区地形条件复杂，调水线路太长、工程难度大。近期内难以考虑。
南水北调对环境的影响
跨流域调水对环境影响的大小与调水的规模有关。大规模调水，是指年调水量大于100亿立方米的工程。南水北调工程，不论东线和中线方案。都属于大规模跨流域调水。这些工程穿越人烟稠密，经济发达的地区，调水能否取得预期的效果，在很大程度上取决于环境的后效问题。
1．水量输出区
①调水后的影响主要发生在输水点的本身及其下游。调水后，长江径流量减少，主要是枯季长江径流量的减少，海水将会上溯。根据研究，当大通站流量超过 16000m3/s，东线调水1000m3/s，不会引起河口地区盐水明显增加，当大通站流量小于16000m3/s，枯水期调水会在不同程度上加剧海水入侵的影响。南水北调应从工程方案和调水时间上充分考虑这一问题，以避免上海市供水水质的恶化。
②中线和东线调水，不涉及长江上游的水量，预计不会影响上游的航运。中下游水量虽有减少，减少水量不致对航道产生大的影响。但在长江口，由于长江径流减弱，潮流加强，潮流顶托和盐淡水的相遇，必然加速细粒泥沙的沉降和长江口拦门沙滩的发展，将影响长江口的航运。因此，在枯水期调水问题需进一步研究。
③中线引水从丹江口水库开始，调水的将影响水库下游汉江中下游的灌溉和航运，可通过修建沙市—沙洋运河从长江引360—540m3/s的水到汉江下游进行补偿。
2．输水通过区 调水工程将影响输水区两侧及调蓄水体周围环境。
①东线在黄河以南输水线将通过洪泽湖、骆马湖、南四湖等湖泊，输水后抬高湖水水位，或保持较长时间的高水位，将影响湖中水流和泥沙发生变化，预计草食性大型鱼类可能减少，而栖息于畅水面的小型鱼类将增加。在黄河北岸将建立7座平原水库，水面面积估计约200万亩，渔业会有所发展，但如不能有效控制库区周围地下水位，将会引起土壤盐渍化。
②东线输水干渠连道长江、淮河、黄河、淮河四大水系，干渠线路应与四大水系的全面整治结合进行考虑。
③中线输水干渠属于新开挖的渠道，将有部分水量渗入地下，预计黄河以南渠道两侧盐渍化问题不太严重。黄河以北，地下水位虽较深，但长期输水后，地下水位仍会上升，土地盐渍化问题仍需注意。中线干渠穿行在山前洪积扇地区，渠道渗漏水量可用于其东侧地下水的回灌，补充地下水资源。
3．水量输入区 水量输入区沿输水干渠呈片状分布，在许多地段水量输入区与输水通过区很难截然分开。
①东线与中线规划发展和改善灌溉面积为1.41亿亩。海河平原土壤本身含有一定盐份，输入水量灌溉以后，地下水面上升，容易造成土壤盐渍化；在输水干线及各级配水渠道两侧、地下径流受到阻滞地区、蓄水工程周围及井灌变为渠灌地区将首先受到影响。中线灌溉地区由于地势较高，排水条件较好，地下水位一般在4米左右，土壤盐渍化的问题较小。
②缺乏水源或水源不足的城市与工矿区，输入水量后一般对环境会起改良的作用，积极的效果明显，但应注意合理用水。防止工业造成新的污染。
③灌溉面积增加，各种蓄水体的面积也将扩大，这将会对中小尺度的气候产生一定影响，灌区及其周围地区的气候将有所变化。蒸发量增加，土壤湿度增大，土壤温度与空气温度日变化减小，地表反射率也将减小，这对中小尺度的气候带来有利的影响。
④调水后会不会引起血吸虫病北移，引起人们的关注。据报导，在江苏宝应县实验，在-2℃恒温条件下，30天钉螺死亡90％以上。南北大运河沟通也并未曾使钉螺北迁，证明北方气候不适宜钉螺生存。所以南水北调后血吸虫病北移的可能性不大。
总之，南水北调是改造大自然的宏伟工程，需要考虑它对自然环境的各种影响，尽量保护自然资源，而且要改善环境、美化环境、发展经济，造福人类。