牛头山水库位于灵江支流逆溪上游，水库坝址在邵家渡街道牛头山村的牛头山和蟹钳山之间，距临海市区12公里。水库工程总投资1.15亿元，于1979年11月动工兴建，1989年5月建成并下闸蓄水运行；水库除险加固工程总投资1.1095亿元，于2004年10月全面开工，2007年底完成建安工程，水库控制流域面积254平方公里，库区年平均降雨量1745毫米，年平均入库径流量2.41亿立方米，正常水位46.5米，总库容3.025亿立方米，按百年一遇洪水标准设计，万年一遇洪水标准校核，是一座以灌溉、防洪为主，结合发电、供水、养殖等综合利用的大型水库，也是治理大田港和解决椒北及大田平原农田灌溉用水的大型水利骨干工程。

水库枢纽主要由大坝、溢洪道、泄洪放空洞、引水发电洞和发电站五部分组成。水库大坝坝址在牛头山和蟹钳山之间，坝型原为沥青混凝土斜墙砂砾石坝，斜墙总面积44000平方米，经过除险加固后，现大坝迎水面已改为砼面板；坝基防渗采用混凝土防渗墙，平均深度38.9米，最大深度62.5米，防渗总面积12600平方米，是目前国内建造在砂砾石地基中最深的砼防渗墙之一；2004年，在原砼防渗墙上游面又浇筑一道深10米的悬挂式砼防渗墙，整个拦河坝全长435米，净高50米，坝顶宽6米，坝底部宽207米。溢洪道位于大坝右岸垭口处，泄洪闸分5孔，每孔净宽8米，底板为驼峰堰，堰高3米，堰顶高程45.0米，泄洪闸设五扇露顶式孤形钢闸门，每扇闸门高12米、宽8米，设计洪水位最大泄流量839立方米/秒，校核洪水位最大泄流量3315立方米/秒。泄洪放空洞位于溢洪道右侧，洞底高程为11.0米，洞身断面为方圆型，长194.4米、宽6.5米、高7米，内设工作闸门和事故闸门，最大下泄流量543立方米/秒。引水发电洞位于大坝左岸山体中，洞身长301.24米，洞径4米，进水口高程19.0米，设计流量24.8立方米/秒，是电站水轮发电机组的引水通道。水库发电站位于大坝左坝岸坝脚处，安装有2台水轮机发电机组，装机容量为6400千瓦，年设计发电量1670万度。

牛头山水库的建成，承担防洪面积10万亩，保护人口32.5万人，担负着下游20多万亩的有效农田灌溉，年发电量1569万千瓦时，还担负着临海城区和周边乡镇50多万人的生活用水和工业供水的任务。