ลุ่มน้ำห้วยนาตอง ห้วยเลียงตาย และห้วยวังปอ เป็นลุ่มน้ำพื้นที่สูงตอนล่างของลุ่ม น้ำแม่สาครที่ไหลบรรจบแม่น้ำน่านที่อำเภอเวียงสา จังหวัดน่าน ลุ่มน้ำทั้งสามมีขนาดพื้นที่ 8.91 2.07 และ 1.88 ตารางกิโลเมตร ตามลำดับ ตั้งอยู่ทางตะวันออกของเทือกเขาผีปันน้ำ ตะวันออก ลักษณะของพื้นที่มีความลาดชันสูงมาก เกิดจากโครงสร้างของชั้นหินคดโค้ง ลักษณะของ ชั้นหินประกอบด้วยหินทราย และหินดินดานสลับชั้นกัน มีสภาพแตกหักมาก ชั้นดินค่อนข้างลึก มีป่าไม้ปกคลุมทั้งป่าปลูกป่าเต็งรังและป่าเบญจพรรณ ลำธารสายหลักของลุ่มน้ำทั้งสาม คาดว่า เกิดจากรอยเลื่อนตามแนวทิศทางของรอยเลื่อนหลักในประเทศไทย ด้วยเหตุผลดังกล่าวจึงทำให้น้ำ ท่าจะเริ่มเพิ่มระดับขึ้นในลำธาร เมื่อฝนตกลงมาเกิน 15 มิลลิเมตร ในช่วงต้นฤดูฝน และ 8 มิลลิเมตร ในช่วงปลายฤดูฝน ลักษณะกราฟน้ำท่า และกราฟหนึ่งหน่วยน้ำท่า ของลุ่มน้ำทั้งสาม มีลักษณะกราฟส่วนขึ้นชันมาก กราฟส่วนยอดแหลมเรียวและกราฟส่วนลดลาดลงอย่างช้า ๆ พื้นที่ ลุ่มน้ำห้วยนาตอง ห้วยเลียงตาย และห้วยวังปอ มีค่าสัมประสิทธิ์ส่วนลดของกราฟน้ำท่า 0.92, 0.91 และ 0.89 ตามลำดับ ปริมาณน้ำท่าเฉลี่ยรายปีของลุ่มน้ำห้วยนาตอง ห้วยเลียงตายและห้วย วังปอ ประมาณ 2.780, 0.175 และ 0.263 ล้านลูกบาศก์เมตร ตามลำดับ อัตราส่วนระหว่างปริมาณ น้ำท่าต่อปริมาณน้ำฝนของลุ่มน้ำทั้งสามประมาณ 21.9%, 9.8% และ 11.7% ตามลำดับ อัตราส่วน ระหว่างน้ำไหลบ่าผิวดินและน้ำไหลใต้ผิวดินของลุ่มน้ำทั้งสามมีค่าประมาณ 0.74, 1.81 และ 2.17 ตามลำดับ แสดงว่าลุ่มน้ำที่สูงตอนล่างมีน้ำไหลบ่าเหนือผิวดินอย่างรวดเร็วแต่มีการ ระบายน้ำใต้ผิวดินลงสู่ลำธารอย่างช้า ๆ ปริมาณน้ำท่าเฉลี่ยรายปีและอัตราส่วนระหว่างน้ำ ท่ากับน้ำฝนของลุ่มน้ำที่ศึกษามีค่าค่อนข้างต่ำมาก ทั้งนี้อาจมาจากสาเหตุจากการซึมออกนอก ลุ่มน้ำจากใต้ดินที่ลึกลงไปเนื่องด้วยมีรอยแตกของหินในพื้นที่ลุ่มน้ำที่ศึกษา