大运河与长城同为中华文明的标志性工程。中国地势西高东低，主要江河都是自西向东流，南北向的水运则需要人工运河的沟通。大运河纵贯中国东部核心区，与各主要河流湖泊沟通，水系关系复杂，运河沿线最大地形高程达50m。在如此复杂的自然条件下，通过各类水利工程的建设和运行，保障了漕运的畅通，促进了国家统一、经济繁荣，带动了沿线城镇的发展，并衍生出丰富的运河文化。因此，水利工程遗产是中国大运河文化遗产的核心构成。
隋唐宋大运河（7—12世纪）经行示意图
元明清大运河（13—19世纪）经行及分段示意图
中国大运河申遗河段包括京杭运河、浙东运河以及隋唐宋运河的通济渠遗址和永济渠部分河段。京杭运河按自然地理及水系特点分为通惠河、北运河、南运河、会通河、中运河、淮扬运河和江南运河。隋唐宋运河与京杭运河的北运河、南运河临清以北段、淮扬运河、江南运河诸段是重叠的。不同区域的地形地貌、水系水资源条件等的差异，使不同河段呈现不同的水利工程特点和价值。
中国大运河水利工程遗产包括运河河道、水源工程、节制和通航工程、防洪工程、工程管理设施等。
京杭大运河工程体系遗产构成概念图
运河河道分主线和支线，大部分为人工河段，部分如浙东运河的姚江、甬江段为自然河段，黄河下游徐州至淮安段曾长期通槽直至清代靳辅开中运河后才退出漕运体系。运河经过城市时往往穿城而过，20世纪以来随着城市经济和基础建设的快速发展，运河航道升级时往往外迁至城外，原来城内的运河则成为文化景观河道。运河沿线的纤道既是堤防，又是漕运重要交通设施，如江南运河吴江塘路、浙东运河西兴古纤道等，其上的桥梁涵洞又具有调节水量的功能。
运河水源工程以通惠河和会通河最具代表性。北京位于永定河与潮白河冲积扇平原上，境内并无天然河流济运。元代郭守敬开通惠河时，自昌平引白浮泉、玉泉等泉水由白浮翁山河、长河进城，中间经昆明湖、积水潭等湖泊调蓄，济运的同时也塑造了北京城市水系格局。会通河跨越山东地垒，水源问题更为突出。明代宋礼主持建戴村坝拦大汶河之水，通过小汶河引至运河最高段汶上县南旺，并通过南旺、蜀山、马踏三湖调蓄济运，使运河成功跨越分水岭，堽城坝引汶、金口坝引泗至济宁和引泉济运，通过严格的水资源管理，保障了会通河的漕运畅通，使年漕运量达到400万石。科学的规划、合理的工程布置、完善的管理制度，是运河水源工程科技价值的突出体现。
通惠河水源工程
大运河部分河段由于纵比降较大，需要建设闸坝来分段节制水位、水量，会通河、通惠河最为突出，分别建有45座和24座闸，因此也被形象地称作“闸河”。运河与自然河流交汇处也均建有控制工程，以避免自然河流水位变化对运河的影响并适时引水济运，如与长江平交处的瓜洲、仪征闸和京口闸，浙东运河上的控制工程基本都位于人工运河与自然河流平交处。运河上的节制工程经历了堰坝、单闸、复闸的发展历程。早期节制工程以堰坝为主，早在公元3、4世纪就在江南、浙东运河上广泛应用了，船只通航时需要人力或畜力拖拽过坝，费时费力；唐代以后逐渐改坝为闸，以方便通航；至宋代，与现代船闸原理相同的复闸在江南运河上广泛应用，也标志着中国古代通航工程科技水平的最高峰，但由于其对工程管理的极高要求与当时管理体制不匹配，后逐渐废弃；至元明清时期，单闸又成为运河上节制工程的主要型式。通惠河、会通河上现在仍保存有许多节制闸遗址，浙东运河上仍有多处拖船坝遗址。
会通河上不同功能的闸
南、北运河作为海河流域南系和北系的干流，汛期洪水对航运造成极大威胁。其防洪设施主要是减水坝和减河，北运河上有青龙湾、筐儿港减河，南运河上有马厂、兴济、捷地、哨马营、四女寺减河。淮扬运河由于黄河夺淮后淮河洪水汇入的压力，防洪也是运河面临的主要问题，历史上建有通海五坝、通江十坝泄水。
南北运河减河分布图（15-19世纪）
在运河上的重要节点，往往建有综合性的工程枢纽，如淮安黄淮运交汇处的清口枢纽、浙东运河统一控制萧绍平原水系的三江闸枢纽、会通河上的南旺枢纽等。历代运河工程和漕运管理衙署如淮安的江南河道总督府衙署，南旺分水龙王庙及镇水铁牛、趴蝮等水神崇拜设施等，也是大运河水利遗产的重要构成。
戴春坝—南旺枢纽（至20世纪前）
总的来看，中国大运河上水利工程遗产类型丰富、数量众多、分布广泛，几乎涵盖了所有传统水利工程类型，堪称古代水利工程博物馆。系统挖掘和科学展示大运河水利遗产，是社会对了解大运河科技成就的迫切需要，对传承和发扬中国古代水利文明具有重要意义。
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