我国南涝北旱，为了缓解北方地区水资源严重短缺问题，20世纪50年代我国政府曾提出“南水北调”的设想，后来经过科研人员几十年的勘察、测量和研究，最终确定了南水北调的总体布局。
南水北调总体规划：东线、中线和西线三条调水线路。分别从长江上、中、下游调水，以适应西北、华北各地的发展需要，即南水北调西线工程、南水北调中线工程和南水北调东线工程。建成后与长江、淮河、黄河、海河相互连接，将构成我国水资源“四横三纵、南北调配、东西互济”的总体格局，以利于实现我国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。南水北调工程是缓解我国北方地区水资源严重短缺局面的战略性基础设施。按照规划，工程分东、中、西三条线路从长江调水北送，总调水规模约448亿立方米。
东线工程：利用江苏省已有的江水北调工程，逐步扩大调水规模并延长输水线路。东线工程从长江下游扬州抽引长江水，利用京杭大运河及与其平行的河道逐级提水北送，并连接起调蓄作用的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖。出东平湖后分两路输水：一路向北，在位山附近经隧洞穿过黄河；另一路向东，通过胶东地区输水干线经济南输水到烟台、威海。东线工程开工最早，并且有现成的输水道。经过广大工程建设者的辛勤努力，南水北调东线一期工程已于2013年12月正式通水，水质稳定达标。
中线工程：水源70%从陕西的汉中、安康、商洛地区，汇聚至汉江流向丹江口水库，从丹江口大坝加高后扩容的汉江丹江口水库调水，经河南南阳的淅川陶岔渠首闸，沿豫西南唐白河流域西侧过长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口后，经黄淮海平原西部边缘，在郑州以西孤柏嘴处穿过黄河，继续沿京广铁路西侧北上，可基本自流到终点北京。2014年12月12日南水北调中线一期工程正式通水。
西线工程：在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，开凿穿过长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞，调长江水入黄河上游。西线工程的供水目标主要是解决涉及青、甘、宁、内蒙古、陕、晋等6省（自治区）黄河上中游地区和渭河关中平原的缺水问题。结合兴建黄河干流上的骨干水利枢纽工程，还可以向邻近黄河流域的甘肃河西走廊地区供水，必要时也可以及时向黄河下游补水。截至目前，西线工程还没有开工建设。
规划的东线、中线和西线到2050年调水总规模约为448亿立方米，其中东线约148亿立方米，中线约130亿立方米，西线约170亿立方米。整个工程将根据实际情况分期实施。
南水北调是一项跨流域的宏伟工程，旨在缓解北方地区的水危机，实现南北经济齐飞，其深远意义为世人瞩目。南水北调工程建成以后经济效益和社会效益巨大，主要体现在：
第一，将较大地改善北方地区的生态和环境特别是水资源条件，增加水资源的承载能力，提高资源的配置效率，促进经济结构的战略性调整；对于扩大内需，保持全国经济的快速增长，实现全国范围内的结构升级和经济社会环境的可持续发展，具有重要的战略意义。
第二，通过改善水资源条件促进潜在生产力，形成现实的经济增长。通过建立南水北调工程新型的运行机制，促进受水地区加大节水、治污的力度，逐步改善黄淮海地区的生态环境，使我国北方地区逐步成为水资源配置合理、水环境良好的节水防污型社会，实现可持续发展。
第三，能有效解决北方一些地区因自然原因造成的地下水水质问题，如高氟水、苦咸水和其他含有对人体不利的有害物质的水源问题，改善当地饮用水的质量。
第四，有利于缓解水资源短缺对北方地区城市化发展的制约，促进当地城市化进程。跨流域调水工程是人类运用现代科学技术，改造自然，改变人类生存环境，保护生态平衡和促进经济发展的伟大壮举。南水北调工程的兴建对华北地区的经济环境、生态环境以及社会环境都将带来巨大的改善，并带动全国经济和社会的持续发展与稳定。
南水北调工程通过跨流域的水资源合理配置，将促进我国南北方地区经济、社会与人口、资源、环境的协调发展。
中国国家邮政局于2003年9月26日发行《南水北调工程开工纪念》纪念邮票（小型张）1枚。这是我国第一套反映南水北调工程的纪念邮票，充分反映了国家对该工程的开展高度重视。该纪念邮票在湖北丹江口市和河南淅川县同时举行首发仪式。
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