在工程開工的六年後，國務院才批准了可行性研究總報告，類似這種先建後批的「特例」在大型水利工程中比較罕見。
東線、中線建設亦有歷史分歧。「長江委認為東線水污染嚴重，中線水量多、水質好，主張搞中線，而水利部更傾向於東線，因為東線距離短，投資少。」
建設資金是比工程「選擇題」更關乎地方切身利益的博弈。「中央和地方數次博弈，爭吵厲害」。
西線還在論證。在張基堯看來「只是時間問題」，而汪恕誠認為「大西線不需要、不可行、不科學」。
這是一項歷時六十餘年的國家工程，跨越大半個中國國土，一期投入近三千億元，已遠超三峽工程。
如今，南水北調中線、東線一期工程畫上句號。
2002年12月27日開工，十年後的2013年9月10日，中線源頭丹江口大壩加高工地上，已看不見工人身影，聽不到塔吊轟鳴。這項南水北調標誌性工程中，丹江口大壩提高至176.6米，丹江口水庫也成為亞洲最大的人工湖。這也是中國規模最大的大壩加高工程。
在2013年汛期之後，這項跨世紀的國家工程將要實現最初的設想：一泓清水北送。
從「人定勝天」的革命浪漫主義時代，到科學論證日趨嚴謹的今日，南水北調工程走過的坎坷並不比三峽工程少，爭議從未停止，項目優化、調整從未中斷，利益博弈和妥協也從未停歇。
南水北調工程是中國水利建設史上的「特例」。
在工程開工的六年後，2008年10月21日，國務院第32次常委會議才審議批准了《南水北調東、中線一期工程可行性研究總報告》。類似這種先建後批的「特例」在大型水利工程中比較罕見。
通常來說，只有完成項目建議書、可行性研究、初步設計、技術實施設計等規定動作，工程方可開工，比如三峽工程、小浪底工程等。
「整個南水北調工程就像一串聯珠，由一連串的子項目單項工程串聯起來。」2013年9月25日，國務院南水北調工程建設委員會辦公室（以下簡稱國務院調水辦）原主任張基堯說，「其中一些符合規定的單項工程在可研總報告獲批前就開工了，這是允許的。」丹江口水庫大壩加高工程，就是在2005年9月26日動工的。
穿越眾多河流、山川的南水北調工程整體上分為東、中、西三條調水線路，橫穿長江、淮河、黃河、海河四大流域，涉及十餘個省（自治區、直轄市），西線因地質複雜、環境脆弱、工程量巨大、技術難度高等多方面原因尚未動工。
這是迄今為止，世界上調水距離最長的水利工程。全部完成後，規劃年調水量為448億立方米，幾乎可以淹沒整個北京近3米。
這一水利「巨無霸」最早設想源於1952年。毛澤東視察黃河時說道：「南方水多，北方水少，如有可能，借點水也是可以的」。
26年後，南水北調工程寫入了政府工作報告。50年後，國務院審議通過《南水北調工程總體規劃》，時任總理朱鎔基在人民大會堂宣佈工程開工。
儘管多屆黨和國家領導人躬身關心，但這項浩大工程依然一波三折。在張基堯看來，國務院遲遲不批工程可研報告，原因在於工程投資大幅增加、規劃方案遭遇專家質疑、方案修改和變動等。
中線、東線一期原計劃投入一千多億元，但可研報告上報的是2546億元，幾乎翻倍。新增投資中央和地方都難以解決。
張基堯任南水北調辦主任期間，協調工作進行了兩年多。「最後把三峽建設基金轉換成水利建設資金，用於南水北調前期建設，這才解決了新增的一千多億資金來源問題。」
專家質疑也從未停止。如在丹江口水庫大壩是否加高的爭論上，當時一名國家發改委顧問曾遞交報告給國務院領導，認為無需加高。國務院領導要求認真調查並回覆。這種耗費時間的反覆論證並不少見。
「記得2008年可研報告批覆後，我說要想在2010年實現通水是不可能了，通水只能等到2013或2014年。最終，延遲通水方案獲得國務院南水北調工程建委會的同意和認可。」張基堯說，「現在看來，實事求是的調整工期比匆匆忙忙建起來之後出現一大堆問題要好。」
南水北調從項目剛一開始就面臨選擇。
開建於2005年9月的中線穿黃（穿越黃河）工程，早先就有多方異議。其中以從河底開挖隧洞還是河面架設渡槽的爭論為代表。長江委、黃委會分別領銜制定兩套方案，但直到揭曉前夕，連中央領導的意見都還不一致。
張基堯記得有一次在鄭州聽取方案匯報，長江委、黃委會各拿來一大堆材料，雙方爭論激烈。雙方都幾乎同時已做到初步設計階段，一方考慮公路和防洪安全，一方試圖增加地方旅遊景觀。最終，前者佔了上風，採取隧洞方案。
而實際上，不僅具體項目在做「選擇題」，連是否需要中線調水這樣的「是非題」，也曾爭議不斷。
曾主導過南水北調中線環評工作的翁立達是長江委水資源保護局前局長。據翁回憶，當時水利系統內部就中線有過爭議，焦點是北方地區到底缺不缺水，是否需要調水工程。確定調水工程後，是先上東線還是中線，長江委和水利部也意見不一。
「長江委認為東線水污染嚴重，中線水量多、水質好，主張搞中線，而水利部更傾向於東線，因為東線距離短，投資少。」翁立達告訴南方週末記者，最後，國務院批覆的總體規劃確定整體工程分三線並分期推進。
其中一處細節是，翁立達記得，當時天津一位副市長到丹江口水庫考察後，說我們要中線水，不要東線水。正是這種對東線水源污染的直白抗議，讓以自流引水為主的中線建設提速。
如何讓東線沿途省份有動力治污，這也使了「巧勁」：東線一期受水方從江蘇擴大到山東。「因為（山東）自己要喝這個水，就必須自己治，只要治好了，到那時再調到天津去。」張基堯說，「這也是方案很大的調整，目的給山東壓力，也是一種倒逼機制。」
在建設資金的投入上，各地似乎並不買賬。
張基堯清楚記得中線途經的河南、河北官員說的話，「我們對北京的支援本來就很大了，結果現在還要讓我們出錢建工程，想不通。」更多的地方領導甚至覺得，「這麼大的工程又不是我們一個省的，應該是中央出錢。」
這是比工程「選擇題」更關乎地方切身利益的博弈。「中央和地方數次博弈，爭吵厲害」。
時任總理朱鎔基的市場經濟思路為各地打開心結。簡單地說，採用資本金制度，就南水北調工程，中央與各地方組成股份公司，誰要水多，就多出錢，多出資本金。
「這樣就使當任領導處在兩難境地，多要水就要多出錢。水要少了，後人有意見，於是形成約束控制水量的機制。」張基堯說，一期工程通水後，城市間水權轉換交易會習以為常，比如北京的水不夠了，可向河北或天津購買。
項目也多有向地方妥協之處。
河南焦作人口過百萬，中線工程線路方案最初是繞過城區。如果穿城而過，需要開挖運河，拆遷量大，水資源保護難度也大。張基堯記得，焦作希望穿城，這對城市發展、景觀綠化有很大促進作用。張去做焦作主要領導工作，但最終在河南省的協調之下，線路還是選擇穿越市區。
然而，河南後來又變卦。「河南省政府領導找到我說，老張，拆遷量太大，咱能不能不從焦作城裡穿了？但是，這個事已經無法改變。」憶及此，張有點遺憾。
類似的遺憾在汪恕誠心頭也曾有過。2011年6月17日，這名水利部原部長在接受南方週末記者專訪時說，「有些想辦的事情因體制原因，很難辦。」
「南水北調工程本是中國水資源佈局配置的一個組成部分，本該由一個單獨的機構來幹，但實際上沒有，在體制上變成了兩個部門，最後工作落到基層就很難處理了。」汪恕誠說。
「南水北調工程目的就是要讓人民群眾受益，那麼，地方政府代表人民群眾利益，我們有時不能不考慮地方政府的意見。」張基堯說。
2013年10月24日，國務院調水辦大樓入口處的倒計時牌上，距離東線一期工程正式通水之日只剩最後68天。
實際上，「本月底，東線一期將全線試通水。」2013年10月17日，國務院調水辦副主任蔣旭光告訴南方週末記者。
東線一期工程全長1467公里，經泵站逐級提水，通過京杭運河輸水並利用沿線南四湖等湖泊調蓄。沿線河流、湖泊污染已成調水之憂。是否遠離污染，另修渠道，這也是規劃時的爭論。
張基堯說，像南水北調這樣的國字號工程，有沒有決心治理好污水也是一種考驗。「水利部長汪恕誠也表示過，如果擔心治理困難而繞開污染源的話，那麼中國治理水污染還有信心嗎？只有通過東線水污染治理，走出一條中國自己特色的水污染治理的路子，才能給人民以信心和希望。」
最終，規劃設計部門放棄了東線另修渠道的簡單做法，而選擇線路直接走南四湖。這如同倒逼機制：截至目前，東線水質持續改善，36個考核斷面中全部達標。而在東線開工之初，達標斷面僅有1個。
污染之外，憂患仍在。南水北調工程專家委員會生態環境專家組委員、中國工程院院士王浩擔心：「蘇魯省界的南四湖是我國水事糾紛較突出的地區，省界工程由誰管、採取什麼運行管理模式目前還沒有定論；南四湖地區北調水與當地混合後，如何分配，現在也沒有方案。」
在中線，北京段輸水乾渠除團城湖明渠外均為封閉式，水質污染風險主要來自京外輸水明渠及水源水庫。如果遭遇突發性水污染事件，處理將很棘手。北京市南水北調調水運行管理中心工作人員靖立玲於2011年公開撰文稱：「受污染的水一旦進入輸水管道，清除難度很大，還會造成大量的水體浪費；一旦進入自來水廠甚至會引發大面積停水的危險。」
也就是說，輸水水質的安全問題存在不確定性。
原定於2010年開建的西線工程，目前並無動工跡象。這在張基堯看來「只是時間問題」，而汪恕誠有著不同看法，他曾在接受南方週末記者採訪時，認為「大西線不需要、不可行、不科學」（詳見南方週末2011年7月1日《汪恕誠：「不能總用災難性後果教育人們」》）。
不過，2013年10月17日，國務院調水辦副主任蔣旭光告訴南方週末記者，西線工程相關研究並未停止，而規劃惠及的青海、甘肅、內蒙古、陝西、山西、寧夏等省份，要求西線上馬的呼聲強烈，近年兩會上也有相關提案建議。「我們希望在國家財力允許、複雜工程對生態環境影響已有系列安排和妥善解決後，還是能夠盡快上馬。」