农业是黄河上的用水大户，目前黄河上中游地区占全流域农业用水量85%，节水潜力最大。《黄河流域水资源综合规划》认为，中上游农业节水潜力在51.6亿立方米。但近期的一些研究成果表明，黄河中上游农业节水空间并没有这么大。
黄河宁蒙河套灌区目前已发展成为灌溉规模达1400万亩的大型自流灌区，成为国家重要的农产品主产区，但这里长期采用大水漫灌，农业实际灌溉定额分别高达885立方米和508立方米。
据黄河勘测规划设计公司课题组研究发现，河套灌区周边沙漠环绕，土壤中风沙土占半数以上，农业灌溉具有明显的生态用水功能；不仅保证农作物生长需要，还可以补足地下水，满足周边植被与湖泊湿地用水需要。灌区一些水利工作者也向本刊记者表示：“如果没有几千年的大水漫灌，河套地区早变成沙漠了。”
内蒙古河套灌区处于库布其沙漠和乌兰布和沙漠夹击之下，多年平均地下水总补给量为30.7亿立方米，其中渠系与土壤补给占95%，如此才得以维持灌区平均地下水埋深为1.5至2米的绿洲存在条件。如果将农田渠系利用系数由目前的接近0.5提高到0.58，地下水埋深将接近2.5米红线，可能引发生态系统性变化。
黄河勘测规划设计公司课题组认为，黄河上中游六省区农业灌溉工程毛节水潜力为34.5亿立方米，而且每节约一立方米单方水投资高达25.5元。一些专家指出，黄河目前没有发生供水危机，主要是靠大量挤占河道生态用水支撑的，但日积月累后，会产生量变到质变的河流生态危机；仅靠节水，已难以弥补巨大的用水缺口，需要跨流域调水解黄河之渴。
适时启动南水北调西线工程
“南方水多，北方水少，如果可能，借一点来也是可以的”。1952年毛泽东主席视察黄河时，听到当时的黄委会主任王化云介绍已派勘探队到通天河查勘，希望把通天河水引到黄河里来时，风趣地说：“通天河是猪八戒去过的那个地方。”随后，便阐发了南北水调的伟大构想。
根据2002年国务院批复的《南水北调工程总体规划》，南水北调西线工程通过在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，开凿输水隧洞，穿越黄河长江分水岭巴颜喀拉山，分三路（三期）每年共调170亿立方米的水进入黄河上游。2006年，水利部要求将第一二期工程（第一第二条线路）水源合并，作为南水北调西线一期工程。根据项目建议书，一期工程将从雅砻江上游、大渡河上游通过320公里隧洞直接调水到黄河干流，年平均可调水量约80亿立方米。
