雲林縣位於濁水溪下游南岸，因濁水溪水質混濁、流量豐枯懸殊，以往每日用水26萬公噸全部來自地下水，雖自95年4月林內淨水場啟用後，約可由濁水溪集集攔河堰供應每日12萬公噸用水，但受原水濁度影響處理能力，無法穩定供水，不足部分仍需使用地下水。另沿海養殖用水大部分抽取地下水供應，造成大部份地區地層下陷，沉陷中心已由沿海一帶移至內陸地區。政府為減緩高鐵周邊地層下陷之速率，已核定高鐵沿線三公里封井計畫，受影響之水源亦須由其他水源替代。
經濟部水利署(以下簡稱水利署)經多年規劃並經方案比較後，計畫於斗六丘陵西麓闢建湖山水庫，由清水溪引入豐水期餘水蓄存，以提供枯水期供水。完工後與集集攔河堰聯合運用，可為雲林地區提供量穩質優之地表水源，除可作為民生用水之替代水源以減抽地下水、緩和地層下陷及提升民生用水品質外，剩餘水量亦可提供區域發展用水。
水庫工程：大壩、溢洪道、取出水工、施工導水路等。
引水工程：引水路、攔河堰等。
配合工程：聯外道路、下游河道整治、下游連接管路、管理中心等。