Büyük Melen Projesi, Türkiye'nin en büyük su temini çalışması olarak, İstanbul'un içme suyu ihtiyacını karşılamak üzere Melen Çayı'ndan şehre boru hatlarıyla su getirilmesini sağlar. 1990'lı yıllarda göç kaynaklı hızlı nüfus artışı nedeniyle su sıkıntısı yaşayan İstanbul için proje 1997'de DSİ tarafından hazırlandı ve 2001'de inşaat başladı; ilk etap 20 Ekim 2007'de devreye alındı. Proje kapsamında 105 km uzunluğunda boru hattı döşenmiş, gelen su Şile Ağva'daki Yeşilçay sistemine aktarılarak Cumhuriyet Arıtma Tesisi'ne ulaştırılmaktadır. İstanbul Boğazı'nın 135 metre altında inşa edilen 5.551 metre uzunluğundaki Boğaziçi Su Tüneli sayesinde dünyada ilk kez iki kıta bir su tüneli ile birleştirilmiştir. Projenin ilerleyen aşamasında, 124 metre yüksekliğinde ve 694 milyon m³ su depolama kapasiteli Melen Barajı (temeli 2014'te atıldı) ile yıllık 1 milyar 77 milyon m³ su kesintisiz şekilde şehre pompalanacak ve ayrıca 45 MW gücünde bir hidroelektrik santral ile elektrik üretilecektir. Baraj tamamlandığında günlük 34,4 m³/sn'lik su akışı ile İstanbul'un 2040 yılında tahmini 17 milyon nüfusunun ihtiyacının karşılanması hedefleniyor.