東線工程規劃工作始於20世紀50年代，到2002年的開工建設，跨度50年，一路坎坷，凝聚了無數水利人的心血。東線工程的規劃始終堅持民主論證、科學比選的原則，在充分論證的基礎上擇優選擇。東線規劃在現有江蘇省江水北調工程基礎上，擴大規模和向北延伸，並賦予其新的曆史使命。東線調水的規模是在充分研究和考慮節水潛力的基礎上，統籌考慮受水區各種水資源的合理配置。東線的關鍵在於治汙，治汙規劃自然也是東線規劃的重要內容，東線將采取係列措施確保沿線水質達到地表水環境質量Ⅲ類水標準。
第一節 規劃之路
南水北調東線方案從20世紀50年代起就做了一些探索性工作，由於當時黃淮海平原洪澇災害頻繁，缺水問題尚未對經濟發展造成明顯威脅，規劃研究工作一度被擱置。1972年華北發生大旱後，為解決海河流域的水資源危機，1973年水利電力部首先研究了引黃濟衛濟津，因黃河引水量太少，認為隻能作為解決缺水的過渡性措施，而且要解決沉沙等許多問題，困難較多。要根本地解決缺水問題，還得從長江調水，遂組織開展研究東線調水方案。1976年提出《南水北調近期工程規劃報告》，1977年10月由水利電力部、交通部、農業部、林業部和第一機械工業部聯合上報了國務院。該規劃以農業供水為主，改善和發展灌溉麵積6400萬畝，向城市供水27億立方米，並使京杭大運河成為南北水運交通大動脈。規劃從揚州附近抽水1000立方米/秒，過黃河600立方米/秒，到天津100立方米/秒。該《規劃報告》基本確立了南水北調東線工程的總體布局。
1981年12月，國務院召開治淮會議，要求南水北調東線工程先調水到南四湖。據此，淮河水利委員會（簡稱“淮委會”）著手編製東線第一期工程可行性報告。1983年1月，淮委會編製完成《南水北調東線第一期工程可行性研究報告》，對工程的供水範圍、調水規模、工程布局進行了進一步的研究，建議實施抽引江水500立方米/秒、進東平湖50立方米/秒的工程方案。1983年3月，國務院批準了南水北調東線第一期工程方案。國務院辦公廳在《關於抓緊南水北調東線第一期工程有關工作的通知》中指出，南水北調東線第一期工程是一項效益大且風險較小的工程，要求計劃委員會、水利電力部、交通部、煤炭工業部共同研究，抓緊搞好，並決定第一步通水、通航到濟寧，爭取當年冬天開工。但江蘇省對調水規模特別是出省規模持不同意見，雖經多次協調，仍難統一。
1990年5月編製完成的《南水北調東線工程修訂規劃報告》，對1976年3月編製的《南水北調近期工程規劃報告》，在供水目標、供水範圍、工程布局等方麵進行了調整，增加了城市工業供水，將灌溉麵積由6400萬畝調整為4245萬畝。修訂規劃以2020年為規劃水平年，工程規模調整為抽引江水1000立方米/秒，過黃河400立方米/秒，到天津180立方米/秒。關於實施步驟，以盡快實現全線通水為目標，把2000年以前送水到華北放在首位，以後再根據實際發展情況逐步擴大規模。1990年11月提出的《南水北調東線第一期工程修訂設計任務書》，在總體規劃基礎上製定了2000年送水到京津地區的第一期工程方案。建議工程規模為抽引江水600立方米/秒、過黃河200立方米/秒、到天津100立方米/秒。
根據1995年6月第71次總理辦公會議精神，水利部組織開展了南水北調工程論證工作。1995～1998年期間，對東線工程進行論證討論，北京市不再列入東線供水範圍，工程方案隻對各段規模進行局部調整。成果為淮委會同海委會（“海河水利委員會”的簡稱）於1996年1月提出的《南水北調工程東線論證報告》，報告預測了不同水平年受水區缺水程度和調水需要，對工程投資、供水成本和工程管理等問題進行了分析研究。建議在江水北調工程基礎上分別按抽引江水500立方米/秒、700立方米/秒、1000立方米/秒規模，分三步實施東線工程。此外，還研究了通過泰州引江河引水，經連雲港沿海濱送水到青島及膠東其他城市的濱海線規劃。
1999～2001年期間，水利部組織專家學者對東線工程進行了總體規劃論證。為貫徹落實黨的十五屆五中全會確定的“采取多種方式緩解北方地區缺水矛盾，加緊南水北調工程的前期工作，盡早開工建設”的重大決策和朱鎔基總理的“先節水後調水，先治汙後通水，先環保後用水”的指示精神，淮委會負責會同海委會，於2001年編製完成《南水北調東線工程規劃（2001年修訂）》。本次規劃是在以往前期工作成果基礎上的進一步修訂。與20世紀70年代、90年代初的規劃相比，社會、經濟和環境等方麵都發生了很大變化。因此，本次修訂規劃突出水資源優化配置，按照“三先三後”的原則，論證東線工程的水資源開發利用和保護，修訂供水範圍、供水目標和工程規模；研究東線工程建設體製和運營機製，建立合理的水價體係；根據北方城市的需水要求，結合東線治汙規劃的實施，製定分期實施方案。
2002年12月，國務院批準了《南水北調工程總體規劃》。2004年6月編製完成《南水北調東線第一期工程項目建議書》，2005年3月由淮委會牽頭組織編製完成了《南水北調東線第一期工程可行性研究報告》。至此，南水北調東線工程規劃告一段落。
第二節 規劃布局
南水北調東線工程是在現有的江蘇省江水北調工程基礎上，進行工程規劃布置的。
一、輸水線路
東線工程規劃從江蘇省揚州附近的長江幹流引水，利用京杭大運河以及與其平行的河道輸水，連通洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖，並作為調蓄水庫。江水經泵站逐級提水進入東平湖後，分水兩路，一路向北穿黃河後自流到天津；另一路向東經新辟的膠東地區輸水幹線接引黃濟青渠道，向膠東地區供水。從長江至東平湖設13個梯級抽水站，總揚程65米。
從長江至洪澤湖，由三江營抽引江水，分運東和運西兩線，分別利用裏運河、三陽河、蘇北灌溉總渠和淮河入江水道送水。
洪澤湖至駱馬湖，采用中運河和徐洪河雙線輸水。新開成子新河和利用二河從洪澤湖引水送入中運河。
駱馬湖至南四湖，有三條輸水線：中運河—韓莊運河、中運河—不牢河和中運河—房亭河。
南四湖內除利用湖西輸水外，需在部分湖段開挖深槽，並在二級壩內建泵站抽水入上級湖。
南四湖以北至東平湖，利用梁濟運河輸水至鄧樓，建泵站抽水入東平湖新湖區，沿柳長河輸水送至八裏灣，再由泵站抽水入東平湖老湖區。
穿黃位置選在解山和位山之間，包括南岸輸水渠、穿黃樞紐和北岸出口穿位山引黃渠三部分。穿黃隧洞設計流量200立方米/秒，需在黃河河底以下70米打通一條直徑9.3米的倒虹隧洞。
江水過黃河後，接小運河至臨清，立交穿過衛運河，經臨吳渠在吳橋城北入南運河送水到九宣閘，再由馬廠減河送水到天津北大港。
從長江到天津北大港水庫輸水主幹線長約1156千米，其中黃河以南646千米，穿黃段17千米，黃河以北493千米。
膠東地區輸水幹線工程西起東平湖，東至威海市米山水庫，全長701千米。自西向東可分為西、中、東三段，西段即西水東調工程；中段利用引黃濟青渠道的東段；東段為引黃濟青渠道以東河段。第一期工程由北線送水至威海市米山水庫，即利用山東省膠東地區應急調水工程，第二期工程新辟南線送水至榮成市灣頭水庫，增加輸水線路287.4千米；合計輸水線路總長988.5千米。東線工程規劃隻包括興建西段工程，即東平湖至引黃濟青段240千米河道，建成後與山東省膠東地區應急調水工程銜接，可替代部分引黃水量。
二、水源工程
（一）東線工程水源
東線從長江下遊的三江營取水，距入海口約280千米，引水段水深20～30米。長江下遊水量豐富、穩定，調水水源地長江三江營水質良好，達Ⅱ類水標準，為東線工程提供了優越的水源條件。同時淮河和沂沭泗水係也是東線工程的水源之一，以備東線應急調水。
長江多年平均入海水量達9600億立方米，特枯年份也有6000多億立方米，長江下遊大通水文站實測的平均流量約28700立方米/秒。東線工程規劃調水規模每年抽引江水148億立方米，調水量也僅占長江多年平均入海水量的1.6%，調水流量所占長江流量的比重很小。但為了減輕在特殊枯水期對長江口鹽水入侵的可能影響，應在長江大通水文站流量小於10000立方米/秒時，采取“避讓”措施，減少抽引江水流量。長江上遊興建了三峽工程，10～11月份下泄流量將減少，在枯水年對調水可能會產生一些不利影響。但1～4月份枯水期大通站的流量可增加1000～2000立方米/秒，對調水更為有利。同時，多數年份淮河有餘水北調，可減少抽引江水水量，降低供水成本。
東線調水工程擁有豐富、穩定、水質良好的水源，調水工程規模及調水量基本不受水源條件限製，主要取決於受水區的需水要求和工程規模。
（二）引水口
東線工程在江蘇省揚州附近的長江幹流引水，與江蘇省東引灌區共用三江營和高港2個引水口門。
三江營位於揚州東南，是淮河入江水道的出口，處於長江凹岸河段，河岸穩定。自三江營引水，經夾江、芒稻河至江都西閘，河道長22.42千米，斷麵寬深，輸水能力大。規劃抽引江水950立方米/秒，經江都西閘進入新通揚運河，其中江都站抽水400立方米/秒入裏運河北送，另經江都東閘送水550立方米/秒到宜陵。自宜陵向北由三陽河、潼河向大汕子泵站送水100立方米/秒，其餘送入裏下河腹部河網。
高港位於三江營下遊15千米處，是泰州引江河入口。江蘇省於1999年按300立方米/秒開通泰州引江河，建成高港泵站。泰州引江河主要功能是向裏下河腹部及東部沿海地區供水，兼有排澇和航運效益。在長江低潮位時，東線工程利用其作為向三陽河加力補水的輸水線路。
引水口長江水位受潮汐影響，根據1951～1999年資料分析，三江營旬平均潮位最低為0.5米，最高為6.13米。長江水位大部分時間都能滿足引水要求，但在冬春季節低潮位時需增設加力泵站抽水，以保證三陽河向大汕子泵站提供充足的水源。江蘇省已建成的高港泵站可以擔負抽引江水加力送水任務，利用泰州引江河接新通揚運河（九裏溝—宜陵河段）、三陽河、潼河送水至大汕子站。
（三）裏下河水源調整補償工程
以往江都站抽水主要用於裏下河地區，為使江都站抽水能力盡量用於北調，結合三陽河輸水，達到北調規模，需要調整裏下河地區水源。裏下河地區曆史上用淮水灌溉，20世紀60年代實施淮水北調徐淮地區後，改為江、淮水並用，由江都泵站抽水和新通揚運河自流引水相結合。為避免江都站高水低用，使之盡量用於北調，江蘇省東引北調規劃和南水北調東線規劃都提出需要調整裏下河水源，即將原由江都站提水灌溉的沿裏運河、沿總渠的灌溉麵積調整為裏下河自流引江供水。