2.1 南水北调中线工程
南水北调中线工程南起汉江下游湖北丹江口水库，从陶岔取水口引水，沿唐白河平原北缘、华北平原西部边缘，跨长江、淮河、黄河、海河四大流域，直达北京的团城湖和天津市外环河。中线工程是一项跨流域、长距离的特大型调水工程，担负着北京、天津、石家庄、郑州等数十座城市供水的重大任务。中线一期工程多年平均调水量94.93亿m3，其中，河南、河北、北京、天津年调水量分别为37.70亿m3、34.71亿m3、12.37亿m3、10.15亿m3。南水北调中线工程研究区域如图2.1所示。
2.1.1 南水北调中线干线工程
南水北调中线工程总干渠陶岔渠首至北京团城湖，全长1277km，分为8段，即陶岔—沙河南段、沙河南—黄河南段、穿黄工程段、黄河北—漳河南段、穿漳工程段、漳河北—古运河段、古运河—北拒马河中支段、北京段。渠首至北拒马河中支南长1196.505km，采用明渠输水；北京段长80.052km，采用PCCP管及暗涵输水。天津干线全长155.419km，采用暗涵输水。输水工程总长1431.976km。
图2.1 南水北调中线研究区域示意图
沿线共布置各类建筑物1750座，其中河渠交叉建筑物164座（含穿黄工程），左岸排水建筑物463座，渠渠交叉建筑物136座，铁路交叉建筑物41座，跨渠公路桥736座，分水口门88座，节制闸61座，退水闸51座，隧洞9座，泵站1座。各分段建筑物数量见表2.1。
表2.1 总干渠工程各分段建筑物数量统计表 单位：座
总干渠主要控制点的流量规模：陶岔渠首设计流量350m3/s，加大流量420m3/s；穿黄河设计流量265m3/s、加大流量320m3/s；北拒马河（进北京）设计流量50m3/s、加大流量60m3/s；天津干线渠首设计流量50m3/s、加大流量60m3/s。
总干渠主要控制点设计水位：陶岔渠首（闸下水位）147.38 m、黄河南岸118.00m、黄河北岸108.00m、北拒马河60.30m、北京团城湖48.57m、天津干线渠首65.27m、天津外环河0.00m。
总干渠水头分配总的原则是，以陶岔渠首和北京团城湖设计水位为控制，将总水头在黄河南北两岸的明渠和建筑物上进行分配，力求总投资最省。总干渠总水头98.81m，黄河以南分配水头29.38m，黄河以北分配水头59.43m，穿黄工程分配水头10m。陶岔至北拒马河段采用明渠输水，总水头87.08m，其中渠道分配水头45.11m，建筑物分配水头41.97m。
总干渠的水质安全风险主要包括以下几点：一是总干渠距离长，沿线存在大气降尘、微生物等多种潜在污染源；二是总干渠内深挖渠段包括四百余公里的内排段，通过单向逆止阀将地下水排入干渠。由于污染的地表水体下渗、传统污染企业生产区废水跑冒滴漏下渗和固体废物储存场地的淋滤液下渗，长达数十公里内排段的地下水劣于Ⅳ类，成为总干渠水质安全的重大隐患；三是总干渠工程检修时期污染物聚集后，再次通水时对下游渠段的污染；四是总干渠沿线有大量公路桥，存在发生农药、剧毒化学品翻车的突发水污染事件；五是交叉河流遭遇超标洪水，污染物漫溢进入总干渠。
2.1.2 丹江口水库及陶岔渠首
（1）丹江口水库。位于湖北省丹江口市，坝址以上控制流域面积9.52万km2。是承担防洪、供水发电、灌溉、航运和养殖等综合利用任务的汉江关键工程。水库总库容339.0亿m3，其中死库容为126.9亿m3，兴利库容为190.5亿m3；水库死水位为150.0m，正常蓄水位170.0m，防洪限制水位160.0m，设计洪水位172.2m，校核洪水位174.35m。电站装机容量94万k W（6台15万k W机组和2台2万k W机组），多年平均发电量38.3亿k W·h，保证出力24.7万k W。
河流有汉江干流、丹江干流、老鹳河、淇河、滔河、浪河、柳林河、官山河、神定河、老灌河、巨家河等。
丹江口库区的水质安全风险主要包括以下几点：一是调水的高水质要求与水源区区域经济社会发展需求的矛盾突出，水源区结构性污染问题依然较重，污染源多而分散，治理难度大，加上水源区重要支流流经城市，城镇环境基础设施建设严重滞后，面源污染日益严重，水土流失量大面广，发生突发水污染事件可能大；二是丹江口水库加高后，库区水流进一步减缓，给库区发生水华提供了条件。
（2）陶岔渠首。
引水闸：布置在渠道中部右侧，采用3孔闸，孔口尺寸为3m×7m×6.5m（孔数×宽×高）。闸室上游面与左、右岸非溢流坝上游面在同一平面内，闸室顶宽24.6m。上游侧设交通通道宽6m，交通道下游设门机，门机下游侧设工作闸门启闭机房。闸后设消力池，消力池顺水流向长50m，宽36m，池底段高程139.5m。引水闸边孔为整体式结构，中孔孔中分缝。每段宽15.5m，中墩厚2.5m，孔口宽7m，闸总宽36m。闸室顺水流向长38.5m，引水闸闸底板厚2.5m，底板顶高程140m，底板上游段设齿槽，齿槽深5m。
电站建筑物：采用河床径流式电站，机组型式为灯泡贯流式，安装2台25MW发电机组，装机容量为50MW。