长江是我国最大的河流，水资源丰富且较稳定，多年平均径流量约
9600亿m3，特枯年有7600亿m3。
长江的入海水量约占天然径流量的94%以上。从长江流域调出部分水量，缓解北方地区缺水是可行的。这是南水北调工程选择以长江为水源的基本依据。
“南水北调工程”分东、中、西三条线路，工程方案构想始于1952年伟人视察黄河时提出。规划东、中、西线干线总长度达4350公里，调水规模448亿立方米，区涉及人口4.38亿人。
南水北调西线工程是在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，开凿穿过长江与黄河分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞，调长江水入黄河上游。坝址处海拔高程2900-4000米。
西线工程引水干线是采用长距离隧洞输水采用自流方案，引水至黄河上游青、甘、宁、蒙、陕、晋6省（自治区），其供水范围广泛，将惠及黄河流域上中游的多城市和渭河关中平原的缺水问题。结合兴建黄河干流上的大柳树水利枢纽等工程，还可以向临近黄河流域的甘肃河西走廊地区供水。
西线工程规划于2001年通过审查，根据规划，该工程将分期实施，不同阶段的受益区域有所不同。
一期工程：
达曲—贾曲线，联合自流线路。雅砻江支流鲜水河的达曲、泥曲和大渡河支流的色曲、杜柯河、玛柯河和阿柯河等6条河流通过"六坝七洞一渠"，将水调到黄河的支流贾曲，调水40亿立方米，为第一期工程，以深埋隧洞引水为主，线路总长260 km。
供给黄河上中游的地区包括：兰州—河口镇河段的甘肃、宁夏、内蒙古、陕西北部地区，龙门—三门峡河段的关中地区和汾涑河地区。这意味着以下城市的供水保障能力将得到有效提升：
•青海省： 省会西宁等城市。
•甘肃省： 省会兰州，以及白银、武威（石羊河流域）等城市。
•宁夏回族自治区： 省会银川，以及中卫、吴忠、石嘴山（含乌海地区）等城市。
•内蒙古自治区： 呼和浩特、包头、乌海、阿拉善盟等城市。
•陕西省： 省会西安及渭河关中平原地区。
•山西省： 省会太原等城市。
二期工程：
四川雅砻江阿达—贾曲自流线路，在雅砻江干流建阿达引水枢纽，调水50亿立方米。阿达枢纽大坝坝高193m，水库库容50亿m3，坝址高程3450m，由隧洞输水，输水线路总长304km。
三期工程：
通天河侧仿—雅砻江—贾曲自流线路，年调水量80亿m3。在通天河干流建侧仿引水枢纽，坝高273m，输水到德格县浪多乡汇入雅砻江，顺流而下汇入阿达引水枢纽，布设与雅砻江调水的阿—贾自流线路平行的输水线路，调水入黄河贾曲，线路长度304km。
三条河调水170亿立方米，进一步将供水范围扩展至整个甘肃省河西走廊地区，基本上能够缓解黄河上中游地区2050年左右的缺水。这将惠及甘肃省河西走廊地区：
包括金昌、张掖、酒泉、嘉峪关等城市。
西线工程位于青藏高原东南部，自然环境较为恶劣，且处于强地震带，地质条件较为复杂，工程技术难点相对较多，工程投资大。故在西线未实施前，由于东线和中线的实施，可补充下游沿黄两岸的供水不足，也有利于保证上游西北地区的用水，支持西部大开发。
西线工程建成后，除向黄河上中游和西北内陆河部分地区补水外，还可通过黄河向东线和中线的输水渠道补水。
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