การอนุรักษ์ต้นน้ำลำธาร หมายถึง การใช้ การดูแลรักษาและปรับปรุงฟื้นฟูทรัพยากรธรรมชาติในบริเวณพื้นที่ต้นน้ำลำธาร ที่สำคัญได้แก่ ป่าไม้ ดิน และน้ำ ด้วยวิธีการที่เหมาะสมโดยให้มีการสูญเสียทรัพยากรธรรมชาติแต่น้อยแล้วได้รับประโยชน์คุ้มค่า อีกทั้งยังรวมถึงการป้องกันและรักษาทรัพยากรธรรมชาติบางอย่างซึ่งถูกทำลายให้มีคุณภาพดีดังเดิมหรือดีขึ้นกว่าเดิมอีกด้วย ถ้าพบว่าบริเวณใดของพื้นที่ต้นน้ำลำธารมีความเสื่อมโทรมเกิดขึ้น จะต้องรีบดำเนินการปรับปรุงและฟื้นฟูพื้นที่เสื่อมโทรมเหล่านั้น ให้คืนสภาพโดยเร็วที่สุดเสมอ
วิธีการอนุรักษ์ต้นน้ำลำธาร โดยทั่วไปประกอบด้วย การอนุรักษ์ป่าไม้ ร่วมกับการ อนุรักษ์ดินและน้ำ ด้วยวิธีการที่เหมาะสมต่างๆ ดังนี้
การอนุรักษ์ดินและการอนุรักษ์น้ำในบริเวณพื้นที่ต้นน้ำลำธารเป็นกิจกรรมซึ่งมีผลเกี่ยวข้องและสัมพันธ์กัน กล่าว คือ ในการอนุรักษ์ดินส่วนใหญ่เราจะดำเนินการในด้านการลดความรุนแรงของน้ำที่ไหลบ่ามาบนผิวดินมิให้ทำอันตรายต่อผิวดิน โดยการชะลอความเร็วของกระแสน้ำที่ไหลหรือด้วยวิธีการเก็บกักน้ำไว้ตามลำธารลำห้วยเป็นตอนๆ เพื่อที่น้ำจะได้มีโอกาสไหลซึมลงไปเก็บสะสมอยู่ในดินให้มากที่สุด หลังจากนั้นจึงค่อยไหลระบายออกจากดินลงสู่ลำธารและลำห้วยตลอดทั้งในฤดูฝนและฤดูแล้ง ทำให้ลำธารและลำห้วยดังกล่าวมีน้ำไหลตลอดปี และอำนวยประโยชน์เกี่ยวกับความเป็นอยู่ตลอดจนการทำมาหากินให้แก่ประชาชนที่อาศัยอยู่ในเขตลุ่มน้ำอย่างทั่วถึง ดังวิธีการอนุรักษ์ดินและน้ำที่สำคัญต่อไปนี้
๑. วิธีการอนุรักษ์ดินและน้ำด้วยพืช โดยการปลูกต้นไม้หรือพืชคลุมดิน เพื่อป้องกันการพังทลายของดินในบริเวณพื้นที่ต้นน้ำลำธารที่ไม่มีป่าไม้ ด้วยพันธุ์ไม้ที่เหมาะสมกับพื้นที่และวิธีการปลูกดังนี้
๑.๑ การปลูกพืชเป็นแนวตามเส้นชั้นระดับเดียวกัน โดยการปลูกพืชชนิดใดชนิดหนึ่งเป็นแนวไปตามแนวเส้นชั้นระดับเดียวกันและตั้งฉากกับความลาดเทของพื้นที่
๑.๒ การปลูกพืชสลับเป็นแถบ โดยการแบ่งพื้นที่ปลูกพืชหลายชนิดเป็นแถบสลับกันและตั้งฉากกับความลาดเทของพื้นที่มีอยู่ ๒ รูปแบบ คือ ปลูกเป็นแถบคดโค้งไปตามแนวเส้นชั้นระดับเดียวกัน และปลูกเป็นแถบตั้งฉากกับความลาดเทเป็นแนวตรงขนานกัน
๑.๓ การปลูกพืชหรือใช้วัสดุคลุมดินสำหรับพื้นที่บางแห่ง เพื่อป้องกันไม่ให้หน้าดินถูกน้ำและกระแสลมกระทำโดยตรง และยังเป็นการลดการระเหยของน้ำออกจากดินมากเกิดขอบเขตอีกด้วย พืชคลุมดิน ได้แก่ พืชตระกูลถั่วและหญ้าบางชนิด ส่วนวัสดุคลุมดินได้แก่เศษพืช เป็นต้น
๑.๔ การปลูกต้นไม้หรือพืชหลายอย่างในพื้นที่เดียวกัน เพื่อให้ใบพืชต่างๆสามารถคลุมพื้นที่ได้มากที่สุด เพื่อลดการถูกชะล้างพังทลายของดินและช่วยรักษาความชื้นในดินด้วย
๒. วิธีการอนุรักษ์ดินและน้ำด้วยการก่อสร้าง โดยทั่วไปการปลูกต้นไม้หรือพืชคลุมดินในบริเวณพื้นที่ต้นน้ำลำธารซึ่งมีความลาดชันมากแต่เพียงอย่างเดียว จะไม่สามารถชะลอความเร็วของน้ำที่ไหลบ่ามาบนผิวดินได้ดีเท่าที่ควร จึงนิยมก่อสร้างหรือดัดแปลงสภาพพื้นที่ร่วมกับวิธีการอนุรักษ์ด้วยพืช เพื่อช่วยลดความรุนแรงของน้ำที่ไหลบ่ามาดังกล่าว นอกจากนั้น ตามร่องน้ำและลำธารต่างๆ จะนิยมก่อสร้างหรือหาวิธีเก็บกักน้ำไว้เป็นระยะๆ อีกด้วยสำหรับใช้ชะลอความเร็วของกระแสน้ำ และน้ำที่กักกั้นไว้ก็จะซึมเข้าไปเก็บขังอยู่ในดินตามตลิ่ง และท้องน้ำได้มากขึ้น วิธีการอนุรักษ์ดินและน้ำด้วยการก่อสร้างที่สำคัญ มีดังนี้
๒.๑ การก่อสร้างคันดิน โดยการก่อสร้างคันดินกั้นน้ำห่างกันเป็นระยะๆตลอดความยาวของพื้นที่ลาดเอียง ซึ่งคันดินแต่ละแนวจะสร้างไปตามพื้นดินที่มีระดับดินเท่า กันโดยประมาณ หรืออาจสร้างมีแนวลาดลงสู่ที่ต่ำทีละน้อยพร้อมกับขุดร่องน้ำที่มีลักษณะแบน และตื้นอยู่ทางด้านหน้าติดกับคันดินด้วย เพื่อจะได้ระบายน้ำที่คันดินกั้นไว้ออกไปจากพื้นที่ลงสู่ร่องน้ำและลำธารต่อไป
คันดินที่ก่อสร้างขึ้นควรมีลักษณะเตี้ยและแบน มีระยะความสูงของคันไม่เกิน ๓๐ เซนติเมตร และขนาดความกว้างของฐานคันดินกับความกว้างของร่องน้ำควรมีระยะรวมไม่น้อยกว่า ๕ เมตร เพื่อให้คันดินมีความมั่นคงแข็งแรง และสร้างด้วยเครื่องจักรกลได้สะดวก
๒.๒ การก่อสร้างขั้นบันได ในบริเวณลาดเนินเขาทั่วไปสมควรขุดตักดินเป็นขั้นบันไดห่างกันเป็นระยะตลอดความยาวของพื้นที่ลาดเนิน โดยเลือกขั้นบันไดดังกล่าวให้เหมาะสมกับสภาพท้องที่ดังต่อไปนี้
๑) ขั้นบันไดแบบราบ มีพื้นที่ขั้นบันไดอยู่ในแนวระดับ และนิยมสร้างคันดินเพื่อกั้นน้ำที่ขอบบันไดทุกชั้นด้วย เหมาะสำหรับท้องที่ซึ่งมีฝนตกชุกและต้องการเก็บขังน้ำไว้ใช้เพาะปลูกพืชตามขั้นบันไดดังกล่าว
๒) ขั้นบันไดแบบลาดเทออกมีพื้นที่ขั้นบันไดลาดเทออก สามารถใช้ได้ผลดีเฉพาะในท้องที่ซึ่งมีฝนตกน้อย
๓) ขั้นบันไดแบบลาดเทเข้ามีพื้นที่ขั้นบันไดลาดเทเข้า ซึ่งจะสามารถดักและเก็บขังน้ำอยู่ตามขั้นบันไดได้ จึงเหมาะที่จะก่อสร้างในภูมิภาคที่มีฝนตกชุก
การอนุรักษ์ดินและน้ำในบริเวณพื้นที่ลาดเอียงโดยวิธีการก่อสร้างคันดินและขั้นบันไดดังกล่าว สมควรปลูกต้นไม้หรือพืชคลุมดินให้ทั่วทั้งบริเวณ ทั้งนี้เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันการพังทลายของดิน และทำให้พื้นที่ต้นน้ำลำธารบริเวณนั้นมีความชุ่มชื้นเพิ่มมากขึ้น
๒.๓ การก่อสร้างฝายปิดกั้นทางน้ำ ตามร่องน้ำและลำธารต่างๆ ในบริเวณพื้นที่ต้นน้ำลำธารซึ่งถูกทำลายจนมีสภาพเสื่อมโทรมควรพิจารณาสร้างสิ่งก่อสร้างปิดกั้นลำน้ำที่เรียกว่า "ฝาย" เป็นระยะๆ เพื่อใช้ทดและเก็บน้ำที่ไหลบ่าลงมาไว้ในลำน้ำคล้ายกับอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กให้กระจายอยู่ทั่วไปตามบริเวณพื้นที่ต้นน้ำลำธารโดยน้ำที่เก็บกักนี้จะซึมเข้าไปในดินตามตลิ่งและท้องน้ำ เข้าไปเก็บอยู่ในช่องว่างระหว่างเม็ดดินทำให้น้ำที่เก็บกักอยู่ในดินตามบริเวณต้นน้ำลำธารนั้นมีปริมาณเพิ่มมากขึ้นกว่าแต่ก่อน ทำให้พื้นที่บริเวณต้นน้ำลำธารดังกล่าวเกิดความชุ่มชื้นและมีน้ำไหลอกจากดินหล่อเลี้ยงลำธารตลอดปี
ฝายที่สร้างปิดกั้นทางน้ำในบริเวณต้นน้ำลำธาร อาจสร้างด้วยวัสดุซึ่งมีราคาถูก และหาได้ง่ายในท้องถิ่น เช่น กิ่งไม้ ใบไม้ ไม้ไผ่ เสาไม้ ทราย และกรวด เป็นต้น โดยนำเสาไม้ มาตอกให้ห่างกันเป็นระยะๆ ขวางทางน้ำให้ได้หลายแถวตามที่ต้องการ และนำไม้เคร่ามาตอกติดกับเสาแล้วกรุด้วยไม้ไผ่ติดกับเคร่าพร้อมกับสะกิ่งใบไม้และอัดกรวดทรายลงไปในคอกให้เต็ม หรือฝายในบางท้องที่อาจใช้วัสดุก่อสร้างอันประกอบด้วยก้อนหินขนาดต่างๆ นำมากองก่ายเป็นรูปคล้ายสี่เหลี่ยมคางหมูขวางลำน้ำ โดยในช่องว่างของหินขนาดใหญ่แต่ละชั้นบรรจุด้วยกรวดและหินย่อยขนาดเล็กลงไปจนเต็ม ซึ่งฝายที่สร้างด้วยหินดังกล่าวนี้จะต้านทานน้ำที่ไหลผ่านตัวฝาย และน้ำที่ล้นข้ามสันฝายได้เป็นอย่างดี
เมื่อต้องการสร้างฝายให้มั่นคงแข็งแรง และเก็บขังน้ำได้ดียิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งทางน้ำที่มีน้ำไหลแรงในฤดูฝนก็จะต้องใช้วัสดุที่มีความคงทนถาวรเป็นหลัก ได้แก่ หิน ซีเมนต์ และคอนกรีตล้วน โดยมีการคำนวณออกแบบกำหนดสัดส่วนของฝายให้เหมาะสมกับภูมิประเทศ ให้เหมาะสมกับปริมาณน้ำที่คาดว่าจะมีมามากที่สุดให้ไหลข้ามฝายไปได้อย่างปลอดภัย และจะต้องทำการก่อสร้างให้ถูกวิธีด้วย
