在引黄济青建成通水、青岛市供水基本得到保障后，20世纪90年代，面对全省严重旱情以及黄河断流等缺水危机，山东省开源节流，把调引长江水作为从根本上缓解全省缺水危机的重大举措。
1991—2000年，省委、省政府先后8次报告党中央、国务院，反映山东省干旱缺水、水资源严重短缺情况，请求早日兴建南水北调东线工程。1991年6月，省政府呈报国务院《关于请求“八五”期间开工建设南水北调东线工程的报告》；1993年4月，省委、省政府联名呈报党中央、国务院《关于请求尽早批准实施南水北调东线工程的报告》；1994年5月，省政府呈报国务院《关于再次请求实施南水北调东线工程的请示》；1995年8月，省政府呈报国务院《关于请求国家在“九五”期间安排实施南水北调东线工程的请示》；1998年1月，省政府呈报国务院《关于建设引江补湖应急工程的请示》；1998年2月，省政府呈报国务院《请示尽快实施南水北调东线第一步工程》；2000年6月，省政府呈报国务院《关于尽早实施南水北调东线工程的请示》；2000年7月，省政府呈报国务院《关于请求帮助解决胶东半岛干旱缺水问题的请示》，反映烟台、威海两市千方百计开源节流，同时请求国家尽快实施南水北调东线工程。1991—2000年，省政府常务会议、省长办公会议听取汇报或专门研究南水北调问题10多次。1986—2000年，为确保供水水质，山东省从法律、政策、经济、行政各个层面，加大对南四湖、东平湖和小清河流域的污染治理，对部分污染企业进行了关停、限产停产和限期治理。
1986—2001年，南水北调工程规划经历了早期规划设计研究、论证审查和规划研究与编制三个阶段。山东省就调水线路、工程规模等问题提出了研究意见。2002年，党中央、国务院审议通过《南水北调工程总体规划》，山东段率先开工建设。
一、早期工程规划设计研究
1983年、1984年，水电部淮委相继编制完成《南水北调东线第一期工程可行性研究报告》和《南水北调东线第一期工程设计任务书》。因水利专家和社会各界有很多不同意见，1990年5月，水利部南水北调办公室又提出《南水北调东线工程修订规划报告》和《南水北调工程东线第一期工程修订设计任务书》。
1986—1993年，在水电部修订东线工程可行性研究报告和设计任务书的过程中，为尽早缓解全省严重缺水的局面，山东省给予配合和支持，同时就调水线路、工程规模等问题提出研究意见。
1986年9月，《南水北调东线第一期工程设计任务书》经水电部审查后，国家计委委托中国国际工程咨询公司（简称“中咨公司”）进行评估。1987年2月，中咨公司向山东省通报评估意见。4月，省水利厅致函中咨公司，申述如下意见：在设计任务书中应强调东线工程的目标在于北调；要坚持“江淮并用、南北兼顾、统一调度”的调水原则，工程应由中央统一管理、统一分配水量，不能把淮水作为当地水资源处理；要求一期工程增补山东水量14.61亿立方米，入上级湖流量为150立方米/秒；坚持修建台儿庄站，不同意修建泇口站；不同意双线输水减少黄墩湖滞洪面积方案，不同意建郑集站。
1988年6月9日，国务院总理李鹏对国家计委呈报的《关于南水北调东线第一期工程设计任务书审查情况的报告》作出批示：同意国家计委的报告，南水北调必须以解决京、津、华北用水为主要目标，按照谁受益、谁投资的原则，由中央和地方共同负担。据此，水利部确定由水利部南水北调办公室牵头，对1976年编制的《南水北调近期规划报告》进行修订和补充。规划修订时，山东省正遭遇1986—1989年的连续干旱期，给工农业生产和生态环境造成了巨大的经济损失和生态破坏。为早日启动东线调水工程，并能短时应急过渡、投资少，又能符合今后修订的规划，1989年4月，省水利厅对水利部淮委提出的《南水北调东线过黄河起步方案》，向水利部反映了山东省的意见。其主要意见为：（1）骆马湖至下级湖的输水线路，不同意由不牢河单线输水，应加上韩庄运河双线输水。（2）应充分利用现有工程，以减少起步投资额，起步重点应安排骆马湖以北工程，以便利用10月至来年3月间的冬春闲季抽水北调。（3）要求各省过黄河水量应以原任务书供水量按比例分担，总水量减少数也应由各省按比例减少。（4）工程投资中的自筹部分，应按各省所得效益合理分配承担自筹资金。（5）水费计收，不应收取利润。江苏在南四湖的用水和向北调的水，应明确交给山东基本水费。（6）省际交水只能按蔺家坝和台儿庄两站，不同意把韩庄和二级坝站也算边界站。（7）山东省支持南水北调东线尽快北调过黄河。9月，水利部淮委正式提出了《南水北调过黄河起步方案》。该方案抽江规模为400立方米/秒，过黄河50立方米/秒，经位山三干渠、卫运河、南运河、马厂碱河，送水入天津市北大港水库。工程建成后，可向天津、沧州等城市供水2亿～4.5亿立方米。估算工程总投资10.3亿元（1989年价格）。
1990年10月，省政府办公厅发函水利部南水北调办公室，认可《南水北调东线工程修订规划简要报告》中的重点北调、南北兼顾规划原则和调水规模及方案选择。同时建议：在编制设计任务书阶段，将水文年系列延长至1989年；2020年分配黄河南北水量调整为黄河南8.71亿立方米，黄河北1.9亿立方米；补充各省增供水量的依据和流量过程及分配水量等数据。同时认为南四湖不具备抬高蓄水位条件，东平湖规划近期蓄水位为41.29米带来的问题较多，应与黄委商定，输水线路应充分考虑与治淮和航运统筹安排。要求对各省受水量大小作出说明，对于投资分摊问题，在电力负荷、占地及劳务方面做出贡献，无力支付现金。另外，运行管理和建设由中央统一管理、统一调度，成立统一机构。
1992年1月，省政府就《南水北调东线第一期工程修订设计任务书》向水利部提出：为保证北调水量、水质和工程投资，输水线路要短、南方水稻面积应适当缩小；需水预测偏小，无论是一般工业产值还是电力工业装机值都偏低，应予调整；将胶东城市列为供水范围；在德州武城兴建9000余万立方米的大屯水库，以调蓄江水，供德州和河北、天津用水；抬高南四湖蓄水位问题，一是带来的问题较多，短时难以解决，一期不宜抬高，二是影响处理费偏低；非汛期利用东平湖调蓄在39.30～40.30米之间，要考虑蓄水后4000公顷耕地被淹的补偿和解决群众生活出路问题及二级湖堤的渗水浸没影响，新湖区渠道开挖弃土堆放高度不得超过地面高0.5米，穿黄出口闸距背河堤脚至少不得小于200米；建议在万年闸和韩庄泵站设计中考虑向运北灌区直接供水问题；在进行位临段输水渠方案比较中，统一标准和深度工作，以便合理选定；耕地占用税是否考虑应明确，收取基本水费应提出相应基本水量。
1993年9月，水利部在北京召开《南水北调东线工程修订规划报告》和《南水北调东线第一期工程可行性研究修订报告》审查会。山东省对《南水北调东线第一期工程可行性研究修订报告》提出以下意见：基于胶东半岛经济社会发展快而缺水严重，需水迫切，要求一期工程安排向胶东地区(包括济南、淄博、潍坊、青岛、烟台、滨州、东营7个市地和胜利油田）重要城市的补水任务，把胶东干线纳入到东线输水干线一并组织建设；在德州武城兴建库容为9600万立方米的大屯水库，既可解决德州武城等城镇的用水需要，又可作为向华北调水的调蓄水库；不同意在李圈卫运河上建拦河闸，把卫运河污水引入山东的错误治污措施；规划拟定成立南水北调东线工程管理局，建议只管法规制定、水量调度和进出省的边界交水站，各省市内的工程由各省市自行管理；建议先实施作为东线整体工程一部分的苏鲁段工程，并同时向胶东供水和应急向华北送水；按国家规定，应把耕地占用税列入工程投资中；将水量论证、投资分摊和水费分析等基础资料向有关各省市提供并交底。
10月，省水利厅形成《山东省利用长江水近期规划意见》上报国家计委，再次提出规划范围除南水北调东线第一期工程所属京杭运河沿线及南四湖、东平湖、黄河以北位临运河和卫运河沿线的枣庄、济宁、泰安、菏泽、聊城、德州6个市(地) 外，新增向胶东供水的西水东调工程沿线的7个市（地）和胜利油田为江水供水区。
1994年7月，水利部在北京召开南水北调东线一期工程山东供水区调整规划工作会议，提出《南水北调东线一期工程山东供水区调整规划工作安排意见》。1995年8月，省水利勘测设计院编制完成《南水北调东线第一期工程山东供水区调整规划报告》。此次调整规划，在不增加引江水量的情况下，从黄河以南的枣庄、济宁、菏泽、泰安4个市（地）的原用水规划指标中调出11亿立方米，分配给新增加的济南、淄博、滨州、东营、潍坊、青岛、烟台、威海8个市（地），加上原有的德州、聊城，调整后的供水范围共14个市（地）。规划第一期工程进上级湖150立方米/秒，从东平湖送胶东85立方米/秒。在水量分配中，70%左右用于工业和城市，其余用于农业。
二、工程论证与审查
1995年6月至1998年2月，在南水北调工程论证和审查过程中，山东省坚持不懈表达了支持东线工程尽早实施的迫切愿望。
由于华北平原和山东地区长期干旱缺水，京、津、冀、鲁、豫等省市一致要求，尽早兴建南水北调工程，尽快缓解水资源短缺的状况。但是，对东线、中线哪条线先上，还是一起上，各线的供水范围、工程规模、建设条件等重大问题，意见分歧较大。1995年6月，国务院决定由水利部牵头成立南水北调工程论证委员会，水利部成立了由部长任主任，共41人组成的南水北调工程论证委员会，聘请论证专家116人，成立了东线、中线和西线3个论证工作组，分别以淮委、长委和黄委为主。
1995年9月，水利部淮委召开会议，讨论南水北调工程论证工作大纲。山东省同意论证工作大纲，不同意将滨海线路作为东线一个方案上报，明确要求东线工程供水范围应扩大到包括威海、烟台在内的山东半岛。
11月，在南水北调工程论证工作第一次会议上，山东省提出：实施南水北调东线工程势在必行，刻不容缓；南水北调东线工程建设具有水源充足、工程简单、综合效益大、便于分期实施、前期工作充分等许多优越条件；东线调水的水质有保证；山东省希望尽早实施南水北调东线工程，表示愿意承担合理分摊工程建设资金，配合搞好前期工作，不同意淮委提出的滨海线路方案。
12月，南水北调工程论证委员会考察团沿京杭运河由南向北先后考察了山东省韩庄运河的台儿庄、韩庄和南四湖的二级坝、梁济运河入湖口以及东平湖司垓退水闸、魏家河穿黄引水渠、位山穿黄倒虹隧洞、临清引黄穿卫工程及德州四女寺枢纽等9处工程现场，实地查勘了南水北调东线工程山东段487千米的输水线路。山东省表示：对于南水北调东线工程方案，历届省委、省政府和山东受水区都是迫切要求的；省里在制订“九五”规划和2010年发展战略目标时已把如何充分利用水资源，如何把现有水资源利用好当作一个重要课题；在保护水资源方面，省委、省政府也下了极大的决心，省人大颁布了《山东省南四湖流域水污染防治条例》，每年的政府工作报告都把南四湖、东平湖、小清河等流域的水资源保护情况列入重要内容，接受人大代表的监督；关闭造纸厂的速度已经超过了省里制定的规划；山东省愿意承担应尽义务，支持南水北调东线工程早日上马。
12月，水利部淮委设计院提出东线实施方案征求意见稿：2000年起步，抽江400～500立方米/秒，送水到东平湖50～100立方米/秒，不过黄河，工程投资30亿～60亿元；2010年实施第一期工程，抽江600～700立方米/秒，到东平湖300～320立方米/秒，过黄河200～250立方米/秒，工程投资135亿～185亿元，过黄河水量35亿～40亿立方米。工程投资分摊：中央与地方按6∶4分摊（江苏省不分摊）。对此，省水利厅认为要抓住机遇，争取东线早上、先上；投资分摊，江苏省不承担不合理，起步水可少要点，北调多点。同月，省水利厅、省计委确定分摊投资筹资方案，采用受水区水、电适当加价和各级财政拨款、贷款等办法解决。
1996年1月，水利部论证委员会对南水北调工程东线、中线、西线，分别提出规划、线路、环评、投资、经济5个专题论证报告。同月，南水北调工程论证工作第二次会议讨论修改南水北调论证委员会综合组提出的论证报告初稿，省水利厅表示，论证报告初稿只提东线在适当时机上，未体现出山东、华北缺水严重情况，也未说明东线优点；山东省委、省政府多次向中央写报告，初稿只字未提，这是不恰当的；不同意将东线人为地划为引江济鲁工程，不同意将东线降为地方工程；东线工程条件很好，是“短平快”项目，但在“初稿”中却看不出来，应给东线以应有地位，不能拿一条线的缺点与另一条线的优点比，强烈要求早上、快上东线工程。
3月，南水北调工程论证工作第三次会议讨论通过了《南水北调工程论证报告》。报告认为，东线调水工程虽然投资较小、便于分期实施、调蓄条件好、综合效益大、主要技术问题已经解决，但黄河南大部分河段的现状水质属IV～V类，黄河北为V类。鉴于现状水质不好和河北、天津不要东线水的情况，可相机实施东线工程不过黄河的第一步方案（即抽江500立方米/秒，向胶东送50立方米/秒)。中线调水工程输水渠线所处位置地势较高，可控制京、津和华北地区，水质好、能自流，虽然调蓄工程少、丹江口水库移民多，但得到了京、津、冀、豫、鄂五省市的一致认同，社会基础好。建议实施南水北调工程的顺序为： 中线、东线、西线。省水利厅向论证委员会和水利部递交书面意见：不同意“相机实施东线工程不过黄河的第一步方案”的论证意见；山东省在国家经济和社会发展中具有举足轻重的地位，东线调水水质可以达到Ⅲ类，近期实施东线是南水北调三条调水方案的最佳选择；要求在东线实施前，增加引黄分配水量，同时启用东平湖，引蓄黄河水，在中央的支持下，尽早实施西水东调工程。
1996年3月，国务院成立南水北调审查委员会，由国务院副总理邹家华任主任，国务院副总理姜春云、国务委员陈俊生、全国政协副主席钱正英任副主任，审查委员共86人，并聘请40多名专家，对水利部提出的《南水北调工程论证报告》进行审查。审查委员会下设综合、规划、工程、经济和环境5个专题审查组。山东省副省长和省水利厅厅长、省计委副主任出任审查委员会委员。5月，在南水北调工程审查委员会第二次专题会议上，山东省提交书面意见：要求东线单线输水；不同意黄河北采用导污措施，不同意卫运河污水导入山东；应抓紧穿黄探洞续建成洞；安排南四湖上级湖湖西河入湖口建闸工程。
1997年7月，在南水北调工程实施时间不确定的情况下，为解决干旱缺水问题，省政府专题研究了西水东调问题，认为西水东调工程作为山东省水利大格局中的一项战略性工程，在科学论证的基础上尽快组织实施。西水东调工程是南水北调东线胶东输水干渠西段工程，西起东平湖，东接引黄济青输水河，全长236.55千米，把长江水、淮河水、黄河水、汶河水等水源经过东平潮调蓄后，调往山东省中部和胶东地区。据此，至1998年，省水利勘测设计院开展了西水东调第一期工程可行性研究，包括查勘东平湖和济平干渠线路，论证小清河干线作为输水河道的可行性，研究与济南市田山引黄供水工程相结合等，并编制完成了可行性研究报告。
1998年2月，南水北调工程审查委员会第三次会议讨论通过了《南水北调工程审查报告》。在小组讨论和大会发言中，山东省阐述了态度和意见：山东是北方水资源严重短缺的省份，黄河来水越来越少，实施南水北调东线工程刻不容缓；山东是全国的人口、农业、经济大省，在全国具有举足轻重的地位，历来对国家贡献大，现在制约山东国民经济和社会发展的最大因素是水，如果近期水问题得不到很好解决，不仅给山东省经济发展和生态环境带来严重的影响和不良后果，同时也会给国家造成很大损失，须引起重视；实施东线一期工程(不过黄河)条件已经成熟，而且工程简单，投资省（1995年价格，约75亿元）、见效快；省委、省政府十分重视防治水质污染问题，措施得力，效果明显，2000年淮河流域水变清是有保证的。南水北调东线工程不能等污染治理完工再开工建设，应同步进行；不反对审查报告中提出上中线工程方案，但要求东线一期工程也要同时建设。
同月，省政府向国务院上报《请示尽快实施南水北调东线第一步工程》，提出山东水资源严重短缺，调引长江水刻不容缓，实施南水北调东线第一步工程的条件已经成熟，请求国务院尽快决策、立项建设南水北调东线第一步工程。第一步工程方案是：抽江流量500立方米/秒，入东平湖100立方米/秒。多年抽江水量59.9亿立方米，其中分配山东省26.8亿立方米，工程总投资（1995年价格）75亿元，其中分摊山东投资21.7亿元。
三、规划研究与编制
1998年长江流域发生大洪水，2000年春中国北方地区包括山东地区遭遇严重干旱，中国水资源南多北少的特点凸显，党中央、国务院把南水北调工程提上议事日程，要求加紧前期工作，尽早开工建设。
2000—2001年，国务院副总理温家宝以及全国政协、国家计委、水利部、国家环保总局等部门多次到山东实地考察南水北调东线工程，与山东省交换意见。省委、省政府多次召开会议研究南水北调问题；根据国家部署，省水利厅、省计委、省建设厅、省交通厅、省环保局、省物价局等部门联合开展前期工作，并由省水利勘测设计院编制完成《江水北调补充南四湖及胶东供水规划》《南水北调东线山东供水区水资源规划报告》《南水北调东线山东省应急方案》和《南水北调东线工程向胶东地区供水应急方案》《南水北调东线向胶东地区应急调水一期工程可行性研究报告》《南水北调城市水资源规划及报告》以及柳长河、梁济运河、邓楼、长沟、二级坝泵站等项目的建议书。同时，山东省多次对水利部编制的工程规划提出意见，并被吸纳进《南水北调工程总体规划》。
2000年8月，淮委、海委联合完成《南水北调东线工程规划意见（初稿）》，提出总体规划、应急（第一期）工程规划、第二期工程规划、第三期工程规划，进行经济分析和环境影响及调水水质初步分析，提出了工程管理意见。10月，省水利厅发函淮委，要求将胶东应急调水工程纳入到东线应急（第一期）工程方案中，由中央统一安排用水量和组织实施以及建设资金的筹措；鲁北段线路建议利用已有的小运河、七一河和六五河，在德州的四女寺通过立交后进入南运河；二级坝泵站站址不同意设在三闸与船闸间，应维持原规划拟定的，设在二级坝溢洪道东侧；将南四湖湖西的大沙河、杨官屯河及顺堤河等河湖的入湖口建闸工程编入《项目建议书》中；要求进入下级湖仍采用韩庄运河和不牢河双线输水方案。
12月，水利部、国家计委联合在北京召开南水北调工程前期工作会议。山东省提出，水量的分配除保证工业和城市生活用水外，还应适当兼顾农业和生态用水，要求对这部分用水实行优惠水价；不同意二级坝泵站站址设在二级坝西头；要求把胶东输水干渠西段纳入东线主体工程统一安排同步实施；在投资分摊比例上，建议资本金部分由中央承担75%，地方承担25%；不同意用长江水置换黄河水的方案。
2001年4月，省政府向国家计委、水利部发函，就南水北调东线工程建设的有关问题提出意见和要求，主要内容有：（1）在特枯年份预测2010年和2030年需调江水量分别为14.65亿立方米和34.63亿立方米；（2）要求一期工程双线入南四湖下级湖，鲁北输水线路走小运河、七一河和六五河至大屯水库，二级坝泵站建在坝的东侧；（3）工程投资的筹措，要求中央出资占资本金的80%，地方投资部分按各省的调水量比例分摊，要求水价在南四湖上级湖不能高于每立方米0.15元；（4）南水北调东线实施后，对南四湖和东平湖的湖产将产生不利影响，应纳入总体规划通盘考虑，予以解决；（5）东线水质污染治理标准高，时间集中，投资大，要求国家作为一个专题，安排一块财政和信贷资金，专门给予解决；（6）要求将胶东干线工程与南北干线工程作为一个整体进行规划和建设，投资同样对等，同时设计，同时开工。
8月，省水利厅就《南水北调东线工程修订工程规划报告（初稿）》向淮委提出审查意见：（1）不同意修订规划推荐的管理方案，提出两种管理方案，一是可组建南水北调供水总公司，下设省、市分公司，供水总公司作为唯一法人，对各公司在人、财、物等方面实行统一领导。也可组建国家南水北调工程建设与管理委员会，下设办公室，在国家建委领导下组建省、市供水公司，分别作为独立法人负责本省、市范围内的工程建设与管理。（2）要求交水站应设在省界，山东境内工程应由山东省建设与管理。（3）南四湖属山东行政区域，水资源管理权归山东，山东成立专管机构是法律赋予的职责。（4）南四湖下级湖的调水应由韩庄运河单线输水进入，理由是投资省、水质好、成本较低，具备输水条件。（5）二级坝泵站应设在坝的东侧，不同意在西侧或东西侧分设。（6）鲁北输水线路要走小运河、七一河、六五河。
当年，淮委组织编制完成《南水北调东线工程修订规划》，提出东线工程分两期实施，主体工程静态投资416亿元。由于天津对东线水质存有疑虑，要求由中线供水，因此，东线工程分为三期实施：第一期工程供水范围调整为江苏省、山东省，输水线路终点定为山东省德州市。调水规模为多年平均抽江89.4亿立方米(流量500立方米/秒)，穿黄水量5.1亿立方米 (流量50立方米/秒)，向山东半岛供水8.8亿立方米 (流量50立方米/秒)，主体工程静态总投资177亿元，其中截污导流工程投资17.3亿元。第二期工程在扩大黄河以南工程规模的同时，调水线路向北延伸至天津。工程实施的前提是东平湖水质达到国家地表水Ⅲ类水质标准。调水规模为多年平均抽江105.9亿立方米 (流量600立方米/秒)，穿黄水量20.8亿立方米 (流量100立方米/秒)，向山东半岛供水8.8亿立方米（流量50立方米/秒），主体工程静态总投资124.3亿元（在第一期工程的基础上增加的投资），其中含截污导流工程投资8亿元。第三期工程调水规模为多年平均抽江148.2亿立方米 (流量800立方米/秒)，穿黄水量37.7亿立方米 (流量200立方米/秒)，向山东半岛供水21.3亿立方米 (流量90立方米/秒)，主体工程静态总投资115.3亿元。
2002年，党中央、国务院审议通过《南水北调工程总体规划》，山东段率先开工建设。
第一节 工程规划研究
在引黄济青建成通水、青岛市供水基本得到保障后，20世纪90年代，面对全省严重旱情以及黄河断流等缺水危机，山东省开源节流，把调引长江水作为从根本上缓解全省缺水危机的重大举措。
1991—2000年，省委、省政府先后8次报告党中央、国务院，反映山东省干旱缺水、水资源严重短缺情况，请求早日兴建南水北调东线工程。1991年6月，省政府呈报国务院《关于请求“八五”期间开工建设南水北调东线工程的报告》；1993年4月，省委、省政府联名呈报党中央、国务院《关于请求尽早批准实施南水北调东线工程的报告》；1994年5月，省政府呈报国务院《关于再次请求实施南水北调东线工程的请示》；1995年8月，省政府呈报国务院《关于请求国家在“九五”期间安排实施南水北调东线工程的请示》；1998年1月，省政府呈报国务院《关于建设引江补湖应急工程的请示》；1998年2月，省政府呈报国务院《请示尽快实施南水北调东线第一步工程》；2000年6月，省政府呈报国务院《关于尽早实施南水北调东线工程的请示》；2000年7月，省政府呈报国务院《关于请求帮助解决胶东半岛干旱缺水问题的请示》，反映烟台、威海两市千方百计开源节流，同时请求国家尽快实施南水北调东线工程。1991—2000年，省政府常务会议、省长办公会议听取汇报或专门研究南水北调问题10多次。1986—2000年，为确保供水水质，山东省从法律、政策、经济、行政各个层面，加大对南四湖、东平湖和小清河流域的污染治理，对部分污染企业进行了关停、限产停产和限期治理。
1986—2001年，南水北调工程规划经历了早期规划设计研究、论证审查和规划研究与编制三个阶段。山东省就调水线路、工程规模等问题提出了研究意见。2002年，党中央、国务院审议通过《南水北调工程总体规划》，山东段率先开工建设。
一、早期工程规划设计研究
1983年、1984年，水电部淮委相继编制完成《南水北调东线第一期工程可行性研究报告》和《南水北调东线第一期工程设计任务书》。因水利专家和社会各界有很多不同意见，1990年5月，水利部南水北调办公室又提出《南水北调东线工程修订规划报告》和《南水北调工程东线第一期工程修订设计任务书》。
1986—1993年，在水电部修订东线工程可行性研究报告和设计任务书的过程中，为尽早缓解全省严重缺水的局面，山东省给予配合和支持，同时就调水线路、工程规模等问题提出研究意见。
1986年9月，《南水北调东线第一期工程设计任务书》经水电部审查后，国家计委委托中国国际工程咨询公司（简称“中咨公司”）进行评估。1987年2月，中咨公司向山东省通报评估意见。4月，省水利厅致函中咨公司，申述如下意见：在设计任务书中应强调东线工程的目标在于北调；要坚持“江淮并用、南北兼顾、统一调度”的调水原则，工程应由中央统一管理、统一分配水量，不能把淮水作为当地水资源处理；要求一期工程增补山东水量14.61亿立方米，入上级湖流量为150立方米/秒；坚持修建台儿庄站，不同意修建泇口站；不同意双线输水减少黄墩湖滞洪面积方案，不同意建郑集站。
1988年6月9日，国务院总理李鹏对国家计委呈报的《关于南水北调东线第一期工程设计任务书审查情况的报告》作出批示：同意国家计委的报告，南水北调必须以解决京、津、华北用水为主要目标，按照谁受益、谁投资的原则，由中央和地方共同负担。据此，水利部确定由水利部南水北调办公室牵头，对1976年编制的《南水北调近期规划报告》进行修订和补充。规划修订时，山东省正遭遇1986—1989年的连续干旱期，给工农业生产和生态环境造成了巨大的经济损失和生态破坏。为早日启动东线调水工程，并能短时应急过渡、投资少，又能符合今后修订的规划，1989年4月，省水利厅对水利部淮委提出的《南水北调东线过黄河起步方案》，向水利部反映了山东省的意见。其主要意见为：（1）骆马湖至下级湖的输水线路，不同意由不牢河单线输水，应加上韩庄运河双线输水。（2）应充分利用现有工程，以减少起步投资额，起步重点应安排骆马湖以北工程，以便利用10月至来年3月间的冬春闲季抽水北调。（3）要求各省过黄河水量应以原任务书供水量按比例分担，总水量减少数也应由各省按比例减少。（4）工程投资中的自筹部分，应按各省所得效益合理分配承担自筹资金。（5）水费计收，不应收取利润。江苏在南四湖的用水和向北调的水，应明确交给山东基本水费。（6）省际交水只能按蔺家坝和台儿庄两站，不同意把韩庄和二级坝站也算边界站。（7）山东省支持南水北调东线尽快北调过黄河。9月，水利部淮委正式提出了《南水北调过黄河起步方案》。该方案抽江规模为400立方米/秒，过黄河50立方米/秒，经位山三干渠、卫运河、南运河、马厂碱河，送水入天津市北大港水库。工程建成后，可向天津、沧州等城市供水2亿～4.5亿立方米。估算工程总投资10.3亿元（1989年价格）。
1990年10月，省政府办公厅发函水利部南水北调办公室，认可《南水北调东线工程修订规划简要报告》中的重点北调、南北兼顾规划原则和调水规模及方案选择。同时建议：在编制设计任务书阶段，将水文年系列延长至1989年；2020年分配黄河南北水量调整为黄河南8.71亿立方米，黄河北1.9亿立方米；补充各省增供水量的依据和流量过程及分配水量等数据。同时认为南四湖不具备抬高蓄水位条件，东平湖规划近期蓄水位为41.29米带来的问题较多，应与黄委商定，输水线路应充分考虑与治淮和航运统筹安排。要求对各省受水量大小作出说明，对于投资分摊问题，在电力负荷、占地及劳务方面做出贡献，无力支付现金。另外，运行管理和建设由中央统一管理、统一调度，成立统一机构。
1992年1月，省政府就《南水北调东线第一期工程修订设计任务书》向水利部提出：为保证北调水量、水质和工程投资，输水线路要短、南方水稻面积应适当缩小；需水预测偏小，无论是一般工业产值还是电力工业装机值都偏低，应予调整；将胶东城市列为供水范围；在德州武城兴建9000余万立方米的大屯水库，以调蓄江水，供德州和河北、天津用水；抬高南四湖蓄水位问题，一是带来的问题较多，短时难以解决，一期不宜抬高，二是影响处理费偏低；非汛期利用东平湖调蓄在39.30～40.30米之间，要考虑蓄水后4000公顷耕地被淹的补偿和解决群众生活出路问题及二级湖堤的渗水浸没影响，新湖区渠道开挖弃土堆放高度不得超过地面高0.5米，穿黄出口闸距背河堤脚至少不得小于200米；建议在万年闸和韩庄泵站设计中考虑向运北灌区直接供水问题；在进行位临段输水渠方案比较中，统一标准和深度工作，以便合理选定；耕地占用税是否考虑应明确，收取基本水费应提出相应基本水量。
1993年9月，水利部在北京召开《南水北调东线工程修订规划报告》和《南水北调东线第一期工程可行性研究修订报告》审查会。山东省对《南水北调东线第一期工程可行性研究修订报告》提出以下意见：基于胶东半岛经济社会发展快而缺水严重，需水迫切，要求一期工程安排向胶东地区(包括济南、淄博、潍坊、青岛、烟台、滨州、东营7个市地和胜利油田）重要城市的补水任务，把胶东干线纳入到东线输水干线一并组织建设；在德州武城兴建库容为9600万立方米的大屯水库，既可解决德州武城等城镇的用水需要，又可作为向华北调水的调蓄水库；不同意在李圈卫运河上建拦河闸，把卫运河污水引入山东的错误治污措施；规划拟定成立南水北调东线工程管理局，建议只管法规制定、水量调度和进出省的边界交水站，各省市内的工程由各省市自行管理；建议先实施作为东线整体工程一部分的苏鲁段工程，并同时向胶东供水和应急向华北送水；按国家规定，应把耕地占用税列入工程投资中；将水量论证、投资分摊和水费分析等基础资料向有关各省市提供并交底。
10月，省水利厅形成《山东省利用长江水近期规划意见》上报国家计委，再次提出规划范围除南水北调东线第一期工程所属京杭运河沿线及南四湖、东平湖、黄河以北位临运河和卫运河沿线的枣庄、济宁、泰安、菏泽、聊城、德州6个市(地) 外，新增向胶东供水的西水东调工程沿线的7个市（地）和胜利油田为江水供水区。
1994年7月，水利部在北京召开南水北调东线一期工程山东供水区调整规划工作会议，提出《南水北调东线一期工程山东供水区调整规划工作安排意见》。1995年8月，省水利勘测设计院编制完成《南水北调东线第一期工程山东供水区调整规划报告》。此次调整规划，在不增加引江水量的情况下，从黄河以南的枣庄、济宁、菏泽、泰安4个市（地）的原用水规划指标中调出11亿立方米，分配给新增加的济南、淄博、滨州、东营、潍坊、青岛、烟台、威海8个市（地），加上原有的德州、聊城，调整后的供水范围共14个市（地）。规划第一期工程进上级湖150立方米/秒，从东平湖送胶东85立方米/秒。在水量分配中，70%左右用于工业和城市，其余用于农业。
二、工程论证与审查
1995年6月至1998年2月，在南水北调工程论证和审查过程中，山东省坚持不懈表达了支持东线工程尽早实施的迫切愿望。
由于华北平原和山东地区长期干旱缺水，京、津、冀、鲁、豫等省市一致要求，尽早兴建南水北调工程，尽快缓解水资源短缺的状况。但是，对东线、中线哪条线先上，还是一起上，各线的供水范围、工程规模、建设条件等重大问题，意见分歧较大。1995年6月，国务院决定由水利部牵头成立南水北调工程论证委员会，水利部成立了由部长任主任，共41人组成的南水北调工程论证委员会，聘请论证专家116人，成立了东线、中线和西线3个论证工作组，分别以淮委、长委和黄委为主。
1995年9月，水利部淮委召开会议，讨论南水北调工程论证工作大纲。山东省同意论证工作大纲，不同意将滨海线路作为东线一个方案上报，明确要求东线工程供水范围应扩大到包括威海、烟台在内的山东半岛。
11月，在南水北调工程论证工作第一次会议上，山东省提出：实施南水北调东线工程势在必行，刻不容缓；南水北调东线工程建设具有水源充足、工程简单、综合效益大、便于分期实施、前期工作充分等许多优越条件；东线调水的水质有保证；山东省希望尽早实施南水北调东线工程，表示愿意承担合理分摊工程建设资金，配合搞好前期工作，不同意淮委提出的滨海线路方案。
12月，南水北调工程论证委员会考察团沿京杭运河由南向北先后考察了山东省韩庄运河的台儿庄、韩庄和南四湖的二级坝、梁济运河入湖口以及东平湖司垓退水闸、魏家河穿黄引水渠、位山穿黄倒虹隧洞、临清引黄穿卫工程及德州四女寺枢纽等9处工程现场，实地查勘了南水北调东线工程山东段487千米的输水线路。山东省表示：对于南水北调东线工程方案，历届省委、省政府和山东受水区都是迫切要求的；省里在制订“九五”规划和2010年发展战略目标时已把如何充分利用水资源，如何把现有水资源利用好当作一个重要课题；在保护水资源方面，省委、省政府也下了极大的决心，省人大颁布了《山东省南四湖流域水污染防治条例》，每年的政府工作报告都把南四湖、东平湖、小清河等流域的水资源保护情况列入重要内容，接受人大代表的监督；关闭造纸厂的速度已经超过了省里制定的规划；山东省愿意承担应尽义务，支持南水北调东线工程早日上马。
12月，水利部淮委设计院提出东线实施方案征求意见稿：2000年起步，抽江400～500立方米/秒，送水到东平湖50～100立方米/秒，不过黄河，工程投资30亿～60亿元；2010年实施第一期工程，抽江600～700立方米/秒，到东平湖300～320立方米/秒，过黄河200～250立方米/秒，工程投资135亿～185亿元，过黄河水量35亿～40亿立方米。工程投资分摊：中央与地方按6∶4分摊（江苏省不分摊）。对此，省水利厅认为要抓住机遇，争取东线早上、先上；投资分摊，江苏省不承担不合理，起步水可少要点，北调多点。同月，省水利厅、省计委确定分摊投资筹资方案，采用受水区水、电适当加价和各级财政拨款、贷款等办法解决。
1996年1月，水利部论证委员会对南水北调工程东线、中线、西线，分别提出规划、线路、环评、投资、经济5个专题论证报告。同月，南水北调工程论证工作第二次会议讨论修改南水北调论证委员会综合组提出的论证报告初稿，省水利厅表示，论证报告初稿只提东线在适当时机上，未体现出山东、华北缺水严重情况，也未说明东线优点；山东省委、省政府多次向中央写报告，初稿只字未提，这是不恰当的；不同意将东线人为地划为引江济鲁工程，不同意将东线降为地方工程；东线工程条件很好，是“短平快”项目，但在“初稿”中却看不出来，应给东线以应有地位，不能拿一条线的缺点与另一条线的优点比，强烈要求早上、快上东线工程。
3月，南水北调工程论证工作第三次会议讨论通过了《南水北调工程论证报告》。报告认为，东线调水工程虽然投资较小、便于分期实施、调蓄条件好、综合效益大、主要技术问题已经解决，但黄河南大部分河段的现状水质属IV～V类，黄河北为V类。鉴于现状水质不好和河北、天津不要东线水的情况，可相机实施东线工程不过黄河的第一步方案（即抽江500立方米/秒，向胶东送50立方米/秒)。中线调水工程输水渠线所处位置地势较高，可控制京、津和华北地区，水质好、能自流，虽然调蓄工程少、丹江口水库移民多，但得到了京、津、冀、豫、鄂五省市的一致认同，社会基础好。建议实施南水北调工程的顺序为： 中线、东线、西线。省水利厅向论证委员会和水利部递交书面意见：不同意“相机实施东线工程不过黄河的第一步方案”的论证意见；山东省在国家经济和社会发展中具有举足轻重的地位，东线调水水质可以达到Ⅲ类，近期实施东线是南水北调三条调水方案的最佳选择；要求在东线实施前，增加引黄分配水量，同时启用东平湖，引蓄黄河水，在中央的支持下，尽早实施西水东调工程。
1996年3月，国务院成立南水北调审查委员会，由国务院副总理邹家华任主任，国务院副总理姜春云、国务委员陈俊生、全国政协副主席钱正英任副主任，审查委员共86人，并聘请40多名专家，对水利部提出的《南水北调工程论证报告》进行审查。审查委员会下设综合、规划、工程、经济和环境5个专题审查组。山东省副省长和省水利厅厅长、省计委副主任出任审查委员会委员。5月，在南水北调工程审查委员会第二次专题会议上，山东省提交书面意见：要求东线单线输水；不同意黄河北采用导污措施，不同意卫运河污水导入山东；应抓紧穿黄探洞续建成洞；安排南四湖上级湖湖西河入湖口建闸工程。
1997年7月，在南水北调工程实施时间不确定的情况下，为解决干旱缺水问题，省政府专题研究了西水东调问题，认为西水东调工程作为山东省水利大格局中的一项战略性工程，在科学论证的基础上尽快组织实施。西水东调工程是南水北调东线胶东输水干渠西段工程，西起东平湖，东接引黄济青输水河，全长236.55千米，把长江水、淮河水、黄河水、汶河水等水源经过东平潮调蓄后，调往山东省中部和胶东地区。据此，至1998年，省水利勘测设计院开展了西水东调第一期工程可行性研究，包括查勘东平湖和济平干渠线路，论证小清河干线作为输水河道的可行性，研究与济南市田山引黄供水工程相结合等，并编制完成了可行性研究报告。
1998年2月，南水北调工程审查委员会第三次会议讨论通过了《南水北调工程审查报告》。在小组讨论和大会发言中，山东省阐述了态度和意见：山东是北方水资源严重短缺的省份，黄河来水越来越少，实施南水北调东线工程刻不容缓；山东是全国的人口、农业、经济大省，在全国具有举足轻重的地位，历来对国家贡献大，现在制约山东国民经济和社会发展的最大因素是水，如果近期水问题得不到很好解决，不仅给山东省经济发展和生态环境带来严重的影响和不良后果，同时也会给国家造成很大损失，须引起重视；实施东线一期工程(不过黄河)条件已经成熟，而且工程简单，投资省（1995年价格，约75亿元）、见效快；省委、省政府十分重视防治水质污染问题，措施得力，效果明显，2000年淮河流域水变清是有保证的。南水北调东线工程不能等污染治理完工再开工建设，应同步进行；不反对审查报告中提出上中线工程方案，但要求东线一期工程也要同时建设。
同月，省政府向国务院上报《请示尽快实施南水北调东线第一步工程》，提出山东水资源严重短缺，调引长江水刻不容缓，实施南水北调东线第一步工程的条件已经成熟，请求国务院尽快决策、立项建设南水北调东线第一步工程。第一步工程方案是：抽江流量500立方米/秒，入东平湖100立方米/秒。多年抽江水量59.9亿立方米，其中分配山东省26.8亿立方米，工程总投资（1995年价格）75亿元，其中分摊山东投资21.7亿元。
三、规划研究与编制
1998年长江流域发生大洪水，2000年春中国北方地区包括山东地区遭遇严重干旱，中国水资源南多北少的特点凸显，党中央、国务院把南水北调工程提上议事日程，要求加紧前期工作，尽早开工建设。
2000—2001年，国务院副总理温家宝以及全国政协、国家计委、水利部、国家环保总局等部门多次到山东实地考察南水北调东线工程，与山东省交换意见。省委、省政府多次召开会议研究南水北调问题；根据国家部署，省水利厅、省计委、省建设厅、省交通厅、省环保局、省物价局等部门联合开展前期工作，并由省水利勘测设计院编制完成《江水北调补充南四湖及胶东供水规划》《南水北调东线山东供水区水资源规划报告》《南水北调东线山东省应急方案》和《南水北调东线工程向胶东地区供水应急方案》《南水北调东线向胶东地区应急调水一期工程可行性研究报告》《南水北调城市水资源规划及报告》以及柳长河、梁济运河、邓楼、长沟、二级坝泵站等项目的建议书。同时，山东省多次对水利部编制的工程规划提出意见，并被吸纳进《南水北调工程总体规划》。
2000年8月，淮委、海委联合完成《南水北调东线工程规划意见（初稿）》，提出总体规划、应急（第一期）工程规划、第二期工程规划、第三期工程规划，进行经济分析和环境影响及调水水质初步分析，提出了工程管理意见。10月，省水利厅发函淮委，要求将胶东应急调水工程纳入到东线应急（第一期）工程方案中，由中央统一安排用水量和组织实施以及建设资金的筹措；鲁北段线路建议利用已有的小运河、七一河和六五河，在德州的四女寺通过立交后进入南运河；二级坝泵站站址不同意设在三闸与船闸间，应维持原规划拟定的，设在二级坝溢洪道东侧；将南四湖湖西的大沙河、杨官屯河及顺堤河等河湖的入湖口建闸工程编入《项目建议书》中；要求进入下级湖仍采用韩庄运河和不牢河双线输水方案。
12月，水利部、国家计委联合在北京召开南水北调工程前期工作会议。山东省提出，水量的分配除保证工业和城市生活用水外，还应适当兼顾农业和生态用水，要求对这部分用水实行优惠水价；不同意二级坝泵站站址设在二级坝西头；要求把胶东输水干渠西段纳入东线主体工程统一安排同步实施；在投资分摊比例上，建议资本金部分由中央承担75%，地方承担25%；不同意用长江水置换黄河水的方案。
2001年4月，省政府向国家计委、水利部发函，就南水北调东线工程建设的有关问题提出意见和要求，主要内容有：（1）在特枯年份预测2010年和2030年需调江水量分别为14.65亿立方米和34.63亿立方米；（2）要求一期工程双线入南四湖下级湖，鲁北输水线路走小运河、七一河和六五河至大屯水库，二级坝泵站建在坝的东侧；（3）工程投资的筹措，要求中央出资占资本金的80%，地方投资部分按各省的调水量比例分摊，要求水价在南四湖上级湖不能高于每立方米0.15元；（4）南水北调东线实施后，对南四湖和东平湖的湖产将产生不利影响，应纳入总体规划通盘考虑，予以解决；（5）东线水质污染治理标准高，时间集中，投资大，要求国家作为一个专题，安排一块财政和信贷资金，专门给予解决；（6）要求将胶东干线工程与南北干线工程作为一个整体进行规划和建设，投资同样对等，同时设计，同时开工。
8月，省水利厅就《南水北调东线工程修订工程规划报告（初稿）》向淮委提出审查意见：（1）不同意修订规划推荐的管理方案，提出两种管理方案，一是可组建南水北调供水总公司，下设省、市分公司，供水总公司作为唯一法人，对各公司在人、财、物等方面实行统一领导。也可组建国家南水北调工程建设与管理委员会，下设办公室，在国家建委领导下组建省、市供水公司，分别作为独立法人负责本省、市范围内的工程建设与管理。（2）要求交水站应设在省界，山东境内工程应由山东省建设与管理。（3）南四湖属山东行政区域，水资源管理权归山东，山东成立专管机构是法律赋予的职责。（4）南四湖下级湖的调水应由韩庄运河单线输水进入，理由是投资省、水质好、成本较低，具备输水条件。（5）二级坝泵站应设在坝的东侧，不同意在西侧或东西侧分设。（6）鲁北输水线路要走小运河、七一河、六五河。
当年，淮委组织编制完成《南水北调东线工程修订规划》，提出东线工程分两期实施，主体工程静态投资416亿元。由于天津对东线水质存有疑虑，要求由中线供水，因此，东线工程分为三期实施：第一期工程供水范围调整为江苏省、山东省，输水线路终点定为山东省德州市。调水规模为多年平均抽江89.4亿立方米(流量500立方米/秒)，穿黄水量5.1亿立方米 (流量50立方米/秒)，向山东半岛供水8.8亿立方米 (流量50立方米/秒)，主体工程静态总投资177亿元，其中截污导流工程投资17.3亿元。第二期工程在扩大黄河以南工程规模的同时，调水线路向北延伸至天津。工程实施的前提是东平湖水质达到国家地表水Ⅲ类水质标准。调水规模为多年平均抽江105.9亿立方米 (流量600立方米/秒)，穿黄水量20.8亿立方米 (流量100立方米/秒)，向山东半岛供水8.8亿立方米（流量50立方米/秒），主体工程静态总投资124.3亿元（在第一期工程的基础上增加的投资），其中含截污导流工程投资8亿元。第三期工程调水规模为多年平均抽江148.2亿立方米 (流量800立方米/秒)，穿黄水量37.7亿立方米 (流量200立方米/秒)，向山东半岛供水21.3亿立方米 (流量90立方米/秒)，主体工程静态总投资115.3亿元。
2002年，党中央、国务院审议通过《南水北调工程总体规划》，山东段率先开工建设。