ในการศึกษาวิจัยครั้งนี้ได้ใช้วิธีการแบบจำลองหาสมดุลของน้ำผิวดินแบบง่าย ในการคำนวณค่าปริมาณเก็บกักในลุ่มน้ำ โดยใช้ข้อมูล สภาพลมฟ้าอากาศ ข้อมูลสภาพน้ำฝน ข้อมูลปริมาณน้ำท่าที่รวบรวมได้ มาทำการวิเคราะห์เชิงสถิติตามหลักอุทกวิทยา รวมถึงการหาค่าการคายระเหย การใช้น้ำของพืช และการเก็บกักน้ำในลุ่มน้ำ โดยพื้นที่ศึกษามีขนาด 23,616 ตร.กม. มีแม่น้ำยมไหลผ่านใจกลางของพื้นที่ศึกษา มีลำน้ำสาขาหลายสายไหลมาบรรจบกับแม่น้ำยม การวิเคราะห์ข้อมูลหาค่าการคายระเหยอ้างอิงจากวิธีของ Modified Penman ได้ค่าเฉลี่ย1,588 ม.ม.ต่อปี และฝนเฉลี่ย 1,119 ม.ม.ต่อปี เมื่อวิเคราะห์ความต้องการใช้น้ำของพืชของพื้นที่เกษตร ต้องการใช้น้ำ 5,440 ล้านลบ.ม.ต่อปี เมื่อรวมกับน้ำอุปโภคบริโภคจะเป็นปริมาณน้ำที่ต้องการใช้ในพื้นที่รวม 5,478 ล้านลบ.ม.ต่อปี จากการวิเคราะห์ด้วยหลักสมดุลน้ำ 3 กรณี คือสภาพปีปัจจุบัน (2544-2545) สภาพปีน้ำน้อย และสภาพปีน้ำมาก พบว่าสัดส่วนของปริมาณน้ำที่กระจายอยู่ในระบบแบ่งเป็นการคายระเหย 41.5 ถึง 45.6 เปอร์เซ็นต์ การใช้น้ำในพื้นที่ 16.6 ถึง 18.2 เปอร์เซ็นต์ การซึมและการเติมน้ำใต้ดิน 5.5 ถึง 20.2 เปอร์เซ็นต์ น้ำท่า 16.7 ถึง 35.0เปอร์เซ็นต์โดยประมาณ เมื่อเปรียบเทียบปริมาณน้ำต้นทุนและความต้องการใช้น้ำ พบว่าเกิดการขาดแคลนในช่วงฤดูแล้งเกือบทุกพื้นที่ ส่วนการขาดแคลนในช่วงต้นฤดูฝนเกิดขึ้นบ่อยครั้งในเดือนมิถุนายน ในพื้นที่ที่มีการเพาะปลูกมาก คือ พื้นที่ตอนกลางและตอนล่างของลุ่มน้ำ สาเหตุเนื่องจากช่วงเวลาดังกล่าวเป็นช่วงปลูกข้าว ความต้องการน้ำในการเตรียมแปลงมีมากกว่าปริมาณฝน และเมื่อพิจารณาน้ำท่าเฉลี่ยในช่วงฤดูฝนพบว่ามีปริมาณน้ำส่วนเกินในทุกพื้นที่ของลุ่มน้ำ