上海开埠后近百年中，除专业收集的粪便外，大量合流污水直接排入河道，使苏州河水质早在20年代已遭受污染，黄浦江的水质从50年代中期起亦开始恶化。江水黑臭的天数逐年递增，到80年代，每年已超过100天。

为治理苏州河和黄浦江，50～60年代，市城建、规划部门组织进行调查研究和论证，1965年，市城建局提出污水放泄长江，利用大水体稀释污水的方案。1968年夏，久旱不雨，黄浦江水质黑臭加剧。是年秋，市城建局与上海市规划设计院、同济大学、上海市农业科学研究院、上海市水利局等联合调查研究并提出排污工程报告。

1969和1970年，市革命委员会先后决定将南区污水干线工程和西区污水干线工程列入基建计划。两项工程都是利用防汛泵站输送旱流污水，以灌溉为主，结合排放。两条干线分别于1969和1970年开工，主管道先后于1970和1971年完工通水。1973年，日均输送污水为54万立方米；到80年代，日输送量稳定在80～90万立方米。

两条干线在设计时均未考虑雨水截流倍数，故每逢下雨，水量骤增时，只能由防汛泵站向附近江河排放，使苏州河、黄浦江和其他各河流仍受污染。又因合流污水中有害物质大大超标，南干线污水灌溉后带来不良后果，被迫停止灌溉。由于两个排放出口均为岸边排放，达不到利用大水体稀释的要求，反而形成两条绵延数公里的污染带。