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南水北调工程对于缓解北方水资源短缺矛盾，促进经济、社会、资源环境协调发展具有重要意义。简要回顾了南水北调中线工程的论证、研究、设计历程。对输水总干渠设计的难点进行了梳理，主要包括渠道线路选择、输水交叉建筑物布置、渠道工程设计。其中，侧重对膨胀土渠坡防护、穿越煤矿采空区、穿黄河盾构隧道工程等进行了介绍，并结合地质条件、施工设备情况阐述了工程设计施工中的难点及技术创新点。通过以上技术问题总结，不仅有利于中线工程后期维护与管理，也可为其他类似工程提供借鉴。