Le bassin versant du Lac, très étendu (209 157 km2), s’étend à part égale entre le Kenya et l’Éthiopie, avec des extensions mineures au Sud-Soudan et en Ouganda (moins de 2 % de la surface du bassin). Mais 90 % des eaux alimentant le lac Turkana proviennent de la rivière éthiopienne Omo, contre 10 % pour les affluents kenyans, les rivières Turkwel et Kerio.
Cherchant à valoriser son potentiel hydroélectrique et d’irrigation, l’Éthiopie s’est engagée dans la construction de plusieurs gros barrages dans les principaux bassins hydrographiques auxquels elle appartient, dont le Nil. Une cascade de cinq installations hydroélectriques, est prévue sur le cours de la rivière Omo, qui apporte 90 % des écoulements alimentant le lac Turkana.
Le principal risque pour le Lac Turkana vient des composantes agricoles de la valorisation de l’Omo. Plusieurs centaines de milliers d’hectares de terres irriguées sont en cours d’aménagement dans la partie aval du bassin du fleuve. Aucune étude d’impact environnemental n’aurait par exemple été conduite pour les périmètres irrigués qui vont être cultivés par l’Ethiopian Sugar corporation31 (175 000 hectares !), dont l’aménagement a été annoncé en 2011. Les conséquences d’usages agricoles de l’Omo modifieraient en revanche profondément la balance hydrologique du lac Turkana.