This study aims to support the efficient management of exogenous nutrient sources, with respect to a dam reservoir containing water quality problems such as algal blooms. For systematic pollutant management of watersheds, it is necessary to understand the relationship among the land-use patterns, the morphological characteristics, and the nonpoint pollutant loads of the study site (Youngju dam, South Korea). In this context, our methodological framework is founded upon the following concept including (i) identification of hydrological response units, (ii) land-use analysis, (iii) estimation of nutrient loads, and (iv) multivariate analysis. In detail, using the GIS Tool, the Youngju-Dam basin was classified into 44 subwatershed units including tributary streams. The watershed environment analysis reflected the land-use patterns and morphological characteristics that are the basis of the variability of the pollution load of the watershed. As a method, non-point pollution sources such as land-cover map, topographic map (DEM, slope), arable land-use pattern, and livestock breeding status. In analyzing the characteristics of nutrient inflow and outflow by subwatershed, flow rate, nutrients(TN, TP, NO3, PO4) and aquatic environment monitoring were performed at 36 monitoring points excluding watersheds. Finally, this study tried to quantify the characteristics between land cover type and nutrients by spatial pattern type through spatial analysis. The key findings from this study will be useful for quantitatively assess the nutrient loads according to land-use types and agricultural management practices in conjuction with watershed modelling approaches.