//////Вот с этой-то первоначальной прикидкой и все проблемы.
Как определить перепад высот на расстоянии 50 км (да хотя бы - 20...)
Вполне допускаю, что решение есть и оно - простое. Но какое?//////

Не совсем так. Мы задаем всего два параметра, причем оба задаем физически: уровень воды в водоводе в конкретной точке города и наклон водовода. Все. Длина водовода не задается, следовательно она может быть и 50 и 30 км. На практике все выглядит гораздо проще. Удобные места для водозабора ограничены. Относительно простые маршруты для водовода тоже. Выбирается место для водозабора, которое является оптимальным (в соответствии с выбранными критериями) и от него начинается строительство водовода с заданным наклоном. Если его конец окажется в верхней (гипсометрически) части города, то всем хорошо, если в нижней, то жителям верхней части города придется носить воду в свои жилища на себе. Таким образом, точность первоначальной прикидки может быть +/- первые десятки метров.