ส่วนวางโครงการที่ 4 มีหน้าที่รับผิดชอบในการศึกษาวางแผนพัฒนาแหล่งน้ำและการชลประทานในระดับลุ่มน้ำและโครงการ โดยมีเขตพื้นที่รับผิดชอบครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด 7 ลุ่มน้ำ ได้แก่  ลุ่มน้ำเพชรบุรี ลุ่มน้ำชายฝั่งทะเลตะวันตก ลุ่มน้ำภาคใต้ฝั่งตะวันออก ลุ่มน้ำตาปี ลุ่มน้ำทะเลสาบ สงขลา ลุ่มน้ำปัตตานี และลุ่มน้ำภาคใต้ฝั่งตะวันตกในเขตสชป.14, 15, 16, 17 โดยพิจารณาความสัมพันธ์ในเชิงศักยภาพของการใช้ทรัพยากรต่างๆ ทั้งภายในลุ่มน้ำและระหว่างลุ่มน้ำจัดทำแผนหลักแนวทางการพัฒนาแหล่งน้ำในระดับลุ่มน้ำหรือระดับภูมิภาควางแผนพัฒนาโครงการพัฒนาแหล่งน้ำทุดขนาดและทุกประเภทเพื่อการจัดหาน้ำสำหรับด้านเกษตรกรรมทั้งในฤดูฝนและในฤดูแล้ง วางแผนการพัฒนาโครงการชลประทานในระยะต่างๆ โดยดำเนินการศึกษาความเหมาะสม ควบคู่ไปกับการศึกษาผลกระทบสิ่งแวดล้อมของโครงการ วางโครงการพัฒนาแหล่งน้ำในพื้นที่เศรษฐกิจที่ได้รับการส่งเสริมจากรัฐบาลเป็นกรณีพิเศษเพื่อรองรับความต้องการใช้น้ำในการขยายตัวทางภาคอุตสาหกรรมและการขยายตัวของชุมชนและอื่นๆ รวมถึงการพิจารณาวางโครงการเพื่อบรรเทาอุทกภัย โครงการระบบระบายน้ำ ตลอดจนการวางโครงการชลประทานระบบท่อ ประสานงานและสนับสนุนทางด้านวิชาการในโครงการศึกษาร่วมระหว่างองค์กร / หน่วยราชการต่างๆ รวมทั้งโครงการความช่วยเหลือทางวิชาการจากต่างประเทศภายใต้ความรับผิดชอบของส่วนบริหารโครงการเงินกู้และเงินช่วยเหลือ กำหนดขอบเขตและเงื่อนไขของการศึกษาในโครงการที่ว่างจ้างที่ปรึกษา ควบคุม กำกับ ดูแล ให้คำปรึกษาทางด้านวิชาการให้ถูกต้องตามความต้องการของกรมชลประทาน ติดตาม ตรวจสอบ วิเคราะห์ผลงานและประเมินหลักเกณฑ์การพิจารณาโครงการให้เหมาะสมกับวิทยาการสมัยใหม่ รวมทั้งดำเนินงานกิจกรรมพิเศษหรือเฉพาะกิจอื่นๆ ตามที่ได้รับมอบหมาย รับผิดชอบในการศึกษาปรับปรุงโครงการขนาดกลางและขนาดใหญ่ที่มีอยู่แล้วให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการพัฒนา และประเมินผลด้านวิศวกรรมของโครงการที่ก่อสร้างแล้ว เพื่อให้ดำเนินงานได้เต็มศักยภาพของโครงการ