โครงการส่งน้ำและบำรุงรักษาหนองหวายมีเขื่อนอุบลรัตน์เป็นแหล่งน้ำต้นทุน ซึ่งมีพื้นที่รับน้ำประมาณ 12,000 ตารางกิโลเมตร ทิศเหนือของลุ่มน้ำจากเทือกเขาจังหวัดหนองบัวลำภู ถึง อำเภอนาด้วง จังหวัดเลย มีลำน้ำที่สำคัญ คือ ลำพะเนียงและลำน้ำพวย ทิศตะวันตกของลุ่มน้ำจากเทือกเขาเพชรบูรณ์ มีลำน้ำพองซึ่งเกิดจากภูกระดึงเป็นลำน้ำหลัก ทิศใต้ของลุ่มน้ำจากภูเขียวถึงภูเม็ง เขตอำเภอภูเขียว อำเภอเกษตรสมบูรณ์ อำเภอบ้านแท่น มีลำน้ำพรม และ ลำน้ำเชิญเป็นลำน้ำหลัก อ่างเก็บน้ำเขื่อนอุบลรัตน์มีความจุ 2,431.32 ล้านลูกบาศก์เมตร ประชากรบริเวณรอบอ่างทำการเพาะปลูกและการประมงขนาดเล็ก เขื่อนอุบลรัตน์เป็นเขื่อนเอนกประสงค์ เพื่อการเกษตรและผลิตกระแสไฟฟ้า เมื่อเขื่อนเดินเครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าจะระบายน้ำลงสู่ลำน้ำพอง โดยมีฝายหนองหวายเป็นอาคารทดน้ำให้สูงขึ้นเพียงพอที่จะส่งน้ำเข้าคลองไปใช้เพื่อการเกษตร ความยาวลำน้ำจากท้ายเขื่อนถึงฝายหนองหวายประมาณ 35 กิโลเมตร มีลำน้ำสาขาไหลลงลำน้ำพองในช่วงดังกล่าว คือ ห้วยทราย ห้วยคุมมุม ห้วยโจด ห้วยเสือเต้น มีพื้นที่รับน้ำท้ายเขื่อนอุบลรัตน์ถึงหน้าฝายหนองหวายประมาณ 1,080 ตารางกิโลเมตร มีความจุในลำน้ำหน้าฝายหนองหวายที่ระดับฝายยาง +163.100 เมตร รทก. ปริมาตร 81 ล้านลูกบาศ์กเมตร เกษตรกรมีการใช้น้ำโดยสถานีสูบน้ำด้วยไฟฟ้าและเครื่องสูบน้ำเล็กพ่วงรถไถนารวมทั้งเลี้ยงปลาในกระชังตลอดลำน้ำพอง มีโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้าพลังความร้อน(ก๊าซธรรมชาติ) โรงงานผลิตเยื้อกระดาษ (SCG) ร่วมใช้น้ำด้วย

          หัวงาน (Headwork) เป็นฝายคอนกรีตเสริมเหล็กและอาคารประกอบ เพื่อยกระดับน้ำในลำน้ำเข้าสู่ระบบส่งน้ำฝั่งขวาและฝั่งซ้ายของลำน้ำพอง ประกอบด้วย  

  1.ฝายคอนกรีตเสริมเหล็ก (WEIR)
  - คอนกรีตเสริมเหล็ก แบบ OGEE CREST สูง 5.90 เมตร ยาว 125.24 เมตร 
  - ระดับเก็บกัก +162.500  เมตร (รทก.)
  - ระดับพื้นฝาย +156.600  เมตร (รทก.)
  - ปริมาณน้ำผ่านฝาย 1,500 ลูกบาศ์กเมตร/วินาที

  2.ฝายยาง (RUBBER DAM)
  - เป็นแผ่นยางเสริมผ้าใบ 2 ชั้น หนา 10 มิลลิเมตร พองตัวโดยการสูบอัดด้วยลม 
  - เมื่อสูบลมแล้วมีความสูง 0.60 เมตร 
  - ความยาวเท่ากับสันฝายเดิม 125.24 เมตร 
  - ระดับเก็บกักเมื่อสูบฝายยางเต็มที่ +163.100 เมตร (รทก.)

  3.ทำนบปิดกั้นลำน้ำเดิม
  - ความกว้าง  8.00 เมตร
  - ความยาว   450 เมตร

  4.อาคารระบายน้ำฉุกเฉิน
  - คันดินสูง  3.50 เมตร 
  - ความยาว  240 เมตร
  - ระดับสันทางระบาย +166.000 เมตร (รทก.)

  5.ประตูระบายทราย (SAND SLUICE GATE)
  - ฝั่งขวา 2 ช่อง ขนาด 4.00 x 2.25 เมตร 
  - ฝั่งซ้าย 3 ช่อง ขนาด 4.00 x 2.25 เมตร
  - ปริมาณน้ำผ่านสูงสุด 200 ลูกบาศ์กเมตร/วินาที

  6.อาคารน้ำตกท้ายฝาย
  - ระดับสันอาคาร  +158.580  เมตร (รทก.)
  - ความยาว  148.820 เมตร

  7.ประตูระบายปากคลองส่งน้ำสายใหญ่ฝั่งขวา
  - บานโค้ง 2 ช่อง ขนาด 3.00 x 2.00 เมตร 
  - ธรณีประตู  +160.300 เมตร (รทก.)
  - ส่งน้ำสูงสุด  15.80 ลูกบาศ์กเมตร/วินาที

  8.ประตูระบายปากคลองส่งน้ำสายใหญ่ฝั่งซ้าย
  - บานโค้ง 2 ช่อง ขนาด 4.00 x 2.25 เมตร 
  - ธรณีประตู  +160.250 เมตร (รทก.)
  - ส่งน้ำสูงสุด  37.20 ลูกบาศ์กเมตร/วินาที