总干渠黄河以南纵坡1/25000，黄河以北1/30000至1/15000。为了达到渠道纵坡要求，实现南水自流向北，遇到地势高的地方就要削平，所谓逢山开路。河南境内的方城垭口是南水北送的咽喉要地，早在北宋时，宋太宗就想从方城垭口挖通渠道，引水北上，据传当年征调10万人挖了一百多里，终因土硬石坚，未能成功，千年之后这一难题终于被攻克。
遇到地势低的地方，则需要遇水架桥，渡槽就是这所谓的“桥”。渡槽，也叫过水桥，是输送渠道水流跨越河流、沟谷、洼地、道路等障碍的架空水槽。北调水如何跨过河流和道路为保证渠道内的水不受沿线河流水的污染，中线工程渠道主要采用渡槽等方式横跨河流。位于河南鲁山县内的沙河渡槽是当今世界上综合规模最大的渡槽，被誉为“世界第一渡槽”。
它横跨沙河、大浪河、将相河三条大河，全长9.05公里，如同一条巨龙横空，是中原大地上的一道奇观。沙河渡槽也是中线工程中规模最大、技术难度最复杂的控制性工程之一，单是将重达1200吨的U型渡槽安全运输、吊装到沙河之上，就已经是一项重大工程难题。最终这一难题被工程师们克服，创造了水利工程施工史上的又一奇迹。
这里也要介绍一下另一种河渠交叉建筑物——倒虹吸。当渠道与道路或其它河渠高程相近，需要平面交叉通过时，需要一种建筑物引导水流从道路或河渠地下穿过，此建筑物就是倒虹吸。倒虹吸的上游入口高程稍高于下游出口，其工作原理是借助上下游的水位差，使水流先下降再上升通过建筑物。其原理类似于虹吸，但不用人为制造真空，因而应用广泛，中线工程总干渠穿越白河干流就是采用倒虹吸工程。
长江水是怎样穿过黄河的中线穿黄工程位于郑州境内，是人类历史上最宏大的横跨大江大河的水利工程。来自丹江口的清泉要从黄河的滚滚浊流之下穿过，工程难度之大可想而知。穿黄工程是南水北调总干渠穿越黄河的交叉建筑物，不仅规模大，其建筑物的布置、形式等直接与黄河河势相关。专家在确定设计方案时对过河建筑物型式（主要是渡槽、隧洞）以及穿黄线路的选择进行了大量的论证工作，最终选择了盾构隧洞方案。
黄河河床物质主要为第四系粉质壤土、粉细沙、细沙和中沙，在这样的底质下，在地下35米深处，挖掘外径8.7米、长4250米的圆形隧洞，将面临盾构始发、盾构机长距离掘进、大型深竖井施工等技术难题。事实上，在隧道施工过程中，掘进不到1000米时，盾构机就出了问题，付出巨大代价邀请德国厂家现场维修之后盾构机才继续投入使用。
耗时5年之久，穿黄工程才得以贯通，长江水与黄河水得以实现有史以来首次“擦肩而过”。什么是PCCP管道工程PCCP管道全称预应力钢筒混凝土管，是在带钢筒的混凝土管芯上，缠绕预应力钢丝，并喷以水泥砂浆保护层而制成的。南水北调中线京石段惠南庄——大宁段PCCP管道工程，是继利比亚“大人工河工程”之后，国际上又一次大规模采用直径达4米的PCCP的工程项目，而且如此超大口径的双排、大埋深管道工程，在国际上尚无先例。
本工程的难点在于管道口径大，如此大口径的管道从制造到安装在国内都属首次，需严格控制管道制造质量和安装精度；此外，管道体积大，运输难，其最大外径达4.852米，这样的尺寸用不着交警阻拦，路上的天桥涵洞就将管道拦下了，为此本工程就近建设制管厂并设计了专用运输道路；大口径也导致单管重量最高达77吨，吊装难度极大。
虽然本工程存在众多难点，但由于PCCP管道的“5高”性能（高强度、高密封性、高耐久性、高抗渗性和高性价比），加上安装简单快捷，工程师们对它青睐依旧，使得国内PCCP管道工程技术取得新的突破。冬季渠道结冰怎么输水中线总干渠和天津干渠全长1432公里，沿途地域气候差别很大，安阳以北渠段存在冬季渠道结冰的问题，因此冰期输水是中线工程必须面临的工程问题。
干渠结冰以后，输水能力自然下降，进而影响输水计划的执行；另外，如果冰期总干渠运行不当，可能造成冰塞、冰坝事故，威胁渠道安全。经过有关单位的专题研究，确定冰期输水方式为：对于具备形成冰盖气温条件的渠段，控制沿线节水闸使渠道尽早形成冰盖，因为冰盖是相对稳定和安全的；对于不能形成冰盖的渠段，则通过设置拦冰索、排冰闸，分段及时清理冰块，防止形成冰坝或冰塞。
