حوضه سد کمال صالح در جنوب غرب استان مرکزی (بخش سربند) و شمال شرق استان لرستان (بخش جاپلق) واقع است. بطوریکه از مساحت 655 کیلومتر مربعی این حوضه، 73.5 درصد آن در استان مرکزی و 26.5 درصد آن در استان لرستان قرار دارد. این حوضه که به شکل کشیده و کوهستانی است جزء سرشاخه های حوضه سد دز به حساب می آید. با توجه به تقسیمات هیدرولوژیکی حوضه دز، منطقه مذکور جزء زیرحوضه تیره- ماربره با کد 1-3-3 می باشد. رودخانه تیره دوآب که ساختگاه سد کمال صالح می باشد از دو زیرحوضه اصلی تغذیه می شود؛ ۱- زیرحوضه رودخانه بزرگ که سرچشمه آن از ارتفاعات باقرآباد و چهار چریک است. ۲- زیرحوضه آشورآباد که از ارتفاعات پلنگدر و نیز بالادست روستای آشورآباد سرچشمه می گیرد. متوسط بارندگی 450 میلی متر و متوسط دمای 11 درجه سانتیگراد نشان دهنده اقلیم نیمه خشک سرد در این حوضه است. همچنین محیط حوضه 146 کیلومتر، طول رودخانه اصلی 40 کیلومتر، شیب متوسط حوضه 8/12 درصد، حداکثر ارتفاع 2960 متر، حداقل ارتفاع 1820 متر و ارتفاع متوسط 2157 متر می باشد.