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黄浦江是上海市供水的主要水源。由于历史原因，上海自来水的水源取水口与下水道排水口的位置犬牙交叉，城市水厂中约占70%能力的取水口设在黄浦江下游，28%能力的取水口设在中游，只有1%的闵行水厂设在上游。历年来生活污水和工业废水大量排入黄浦江，使黄浦江的水质严重恶化。
1980年6～10月，上海市土木工程学会受市政府的委托，组织市内24个有关单位的科技人员，专门讨论上海市自来水的用水发展规划和水质的改善途径。认为利用现有给水设备，另觅新水源，是最切实可行的方案。对新水源的选择，比较了长江取水、淀山湖取水、黄浦江上游取水3个方案的优缺点。经过专家反复论证，认为利用现有给水系统，将取水口移至黄浦江上游作为新水源，在经济上是合理的，技术上是可行的。1984年，上海市人民政府批复同意《黄浦江上游引水工程设计任务书》。
黄浦江上游引水工程的总规模为500万立方米/日（1994年二期工程兴建时改为540万立方米/日），为节约近期投资，工程分两期建设，均由上海市政院设计。一期工程从临江取水，设计规模为每日290～310万立方米，1987年7月1日建成通水。中共上海市委书记芮杏文、市长江泽民参加通水典礼。二期工程于1994年起兴建，从松浦大桥附近取水。一期工程获1988年上海市优秀设计一等奖、1989年国家优秀设计银质奖。
黄浦江上游引水工程为上海市的重点工程，也是当时国内最大的城市供水工程。为了确保这项工程的设计做到优质快速，中共上海市政院党委决定由院长徐彬士到现场，担任现场工作组组长，设计负责人陈宝书、范民权常驻现场及时解决各种技术上的难题，直到竣工通水。
一、取水构筑物
经上海市人民政府批准，黄浦江上游引水工程最终取水点设在黄浦江松浦大桥附近，在女儿泾与得胜港之间，该处河段属凹岸起点，水深流大，与航道的矛盾较小。一期工程的取水口设在临江。在二期工程建成后，这里作为备用水源。取水头部为矩形钢筋混凝土结构，宽8.5米，长31.5米，高10米，前部设固定格栅，以1根直径3500毫米的钢板管与岸边调节池相连，相距约150米。取水头部有引桥与江岸连接。二期工程的取水头部为4座高8米，直径8米的钢筋混凝土筒形结构，由顶部及四周进水，筒体外装有格栅，以拦截漂浮杂物，并在四周设置钢筋混凝土桩围护。以4根直径3000毫米的钢进水管与岸边泵房接通，相距为125米。
二、输水管道
输水管道的投资约占工程总投资的70%。对管道的材质、断面、走向布置和埋设高程等，设计中都进行详细的技术经济比较。
输水总管道的材质比较了预应力钢筋混凝土管、现浇钢筋混凝土低压输水渠、钢管3种，比较结果，以现浇钢筋混凝土低压输水渠道最为经济合理。根据输水量大小分为3种断面，即：四孔，每孔3.6米×3.0米；三孔，每孔2.8米×2.5米；三孔，每孔3.0米×2.5米。输水至各水厂的支管都采用钢管。
一期工程输水管渠的走向，经方案比较，选择了浦东方案。优点是避免穿过市中心区，拆迁少、投资省、施工方便。自临江泵站向东，经三林塘至杨高路与三鲁公路连接处，分为两路，一路向北至杨思水厂，另一路折向东北至严桥泵站。自严桥泵站分两路，一路向西北，过黄江至南市水厂；另一路向东，再折向北，过黄浦江至杨树浦水厂。在未过江之前有两条支管，一条接居家桥水厂；另一条接浦东水厂。两处过江管均为直径3000毫米钢管，采用项管法施工。南市水厂过江管全长1547米（顶管1120米），杨树浦水厂过江管全长1212米（项管690米）。
二期工程输水管的走向，比较了4个方案，最后选择浦西方案。优点是距离短、施工方便、投资少。由松浦大桥到共青路，由此分为两路，一路向北至长桥水厂及计划新建的陇西水厂；另一路向东北，过黄浦江至临江泵站。过江管为直径3500毫米的钢管，全长约700米。
远距离大水量的混凝土输水管渠，为满足压力和抗渗的要求，设计中采取了几项有效措施：规定施工中严格控制水泥用量及水灰比，并掺加18%粉煤灰；合理布置纵向构造钢筋和沉降伸缩缝的间距，而对伸缩缝的构造和止水带的物理机械性能，从实际出发规定其扯断力、伸长率、永久变形、硬度和老化系数；实行管道试水泵验，检查每段管渠的施工质量。上述几项措施实行后，保证了输水管的工程质量，达到了压力和抗渗的要求。
对于钢管的防腐蚀，设计中根据沿线土壤性状，综合评价属偏强腐蚀类型，采用氯磺聚乙烯耐腐涂料作为外防腐绝缘涂层，再加牺牲阳极法电化学保护。过江管的外防腐采用超厚浆型环氧煤沥青防腐层，再加深井阳极（石墨）外加电流电化学保护。钢管的内防腐采用水泥砂浆衬里。直管埋地段均采用工场离心喷涂，过江管则用离心喷涂机现场喷涂。涂层的厚度均为16毫米。
输水管道的管内壁粗糙系数对长距离输水的节约电能关系颇大。因此，设计中为了降低粗糙系数，规定混凝土渠道施工时采用钢滑模，底板进行两次刷浆，以保证平整和相对光洁度，钢管则全部做水泥砂浆内涂层。采取以上措施后，管道粗糙系数可降低到0.013以下。
三、大型泵站
整个工程中有大型泵站3座，即大桥泵站、临江泵站、严桥泵站。大桥泵站属二期工程，临江及严桥泵站均为一期工程
临江泵站为引水工程的增压泵站，在二期工程未建设前，又作为一期工程的取水泵站。二期工程建成后，取水部分作为备用水源。临江泵站由调节池、泵房、调压池及其他辅助设施组成。调节池为有效容量2万立方米的矩形土堤式结构，半挖半填，最高蓄水位4.7米，最低蓄水位0.5米，池底标高－0.2米，一期工程建造时与取水头部的进水管连通，二期工程建设时与浦西来的直径3500毫米过江管连接。由1条3.5米×3.0米的钢筋混凝土渠道连通调节池与泵房进水室。泵房为大型钢筋混凝土沉井结构，长52米，宽49.4米，深14.5米，是当时国内最大的沉井泵房。泵房内配置6台1800HLWB－12型混流系，其中1台备用，为了节约电能，3台采用可控硅单级调速控制，总设计出水能力为每日310万立方米，最大扬程18米，水泵启闭采用虹吸断流方式，以节约电能。自泵房敷设6根虹吸出水管，接入调压池内，调压池为钢筋混凝土结构，有效容积约2万立方米，设计最高水位标高为14.06米。
严桥泵站由闸门井、调节池、泵房、调压池及其他辅助设施组成。闸门井为钢筋混凝土结构，平面尺寸为20.4米×11.6米，井底标高为－0.5米，分为2室，分别控制临江泵站来水，一室接通调节池，另一室接通调压池，2室中均装有闸门。调节池为容量2万立方米的圆形钢筋混凝土水池，直径68米，由6条3.0米×2.5米的渠道连通泵房前池、有闸门控制。泵房为大型钢筋混凝土沉井结构，长48.9米，宽25.0米，深14.5米，上部为配电间。泵房内配置6台1800HLWB－12型混流泵，其中1台备用，3台采用可控硅调速，总设计出水能力为每日250万立方米，最大扬程为18.0米。调压池为49.0米×36.6米的矩形钢筋混凝土水池，设计最高水位标高为14.6米，有旁通渠道与闸门并连通。
两座泵站的电气设计中，采用“SBZ”（同步电动机失步保护及带载自动再整步）新技术，属国内首创。
整个取水引水系统的检测监控，设计中根据建设单位要求，由上海自来水公司中心调度室统一调度，指令各泵站运行或停止，并通过遥测、遥信传输各泵站的运行参数，包括液位、流量、压力、流速、水温、电气参数及开关信号等。在临江泵站设立水质监测站1座，连续测定氨氮、溶解氧、氯离子、氧化还原电位、浊度、电导、酸碱度、硝酸根、氰化物等数据。沿线泵站中都采用计算机现场数据采集、处理、记录、监视、打印报表及远传任务。整个取水引水工程的自控系统采用无线通道，包括通话和传输两个信道，都是双机备份。
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