מפעל נחל שקמה הוקם ע"י 'מקורות' בשנת 1958, כמפעל חלוץ לתפיסת מי שיטפונות והחדרתם לאקוויפר החוף. המפעל ממוקם כ- 1.5 ק"מ מחוף הים התיכון,  והוא מנקז שטר של כ- 750 קמ"ר באזור השפלה הדרומית ומישור החוף הדרומי. כמות הגשמים הממוצעת היורדת על שטח האגן הוא כ- 450 מ"מ בשנה. נחל שקמה נמצא באזור דיונות חול המתאימות להחדרת המים.

בסוף שנות ה- 50 נבנה סכר על אפיק הנחל המקורי שיכול היה לאגור עד 3 מלמ"ק מי שיטפונות. במהלך השנים הוגדל נפח המאגר ל- 6 מלמ"ק. משם נשאבים המים ומוזרמים לתעלה פתוחה המובילה אותם בגרוויטציה אל שדות הפיזור, המשתרעים על שטח של כ- 400 דונם.  המים מציפים את שדות הפיזור ומחלחלים אל תוך האקוויפר. תהליך החדרת המים לאקוויפר החוף גורם לסינון טבעי של המים העוברים דרך שכבות החול.מסביב לשדות הפיזור נקדחו מספר קידוחי הפקה המשמשים לשאיבת המים.

בכל תקופת התפעול של מפעל נחל שקמה,  נתפסו והוחדרו כ- 4- 6 מלמ"ק בשנה (בממוצע הרב שנתי) אך רק במחצית מהשנים היתה זרימה בנחל וברבע מהשנים לא עלתה הזרימה בנחל על 2 מלמ"ק. המים המוחדרים מתווספים אל מאגר מי התהום המקומי ומגדילים את פוטנציאל הניצול.