Il lago di Santa Croce è un lago naturale (il cui bacino è stato ampliato artificialmente negli anni trenta) situato in provincia di Belluno, nella zona dell'Alpago, al confine con la provincia di Treviso.
I principali immissari del lago sono a nord il Canale Cellina, che raccoglie le acque del fiume Piave a Soverzene, e il torrente Tesa. Il lago di Santa Croce ha un solo emissario, il torrente Rai che serve da sicurezza in caso di piene del lago e confluisce nel Piave in località Cadola di Ponte nelle Alpi.
Fino alla metà del secolo XVIII il Lago di Santa Croce non aveva alcun emissario, ma la vicinanza del Bosco del Cansiglio, da cui si traeva gran quantità di legname da costruzione, spinse a scavare il torrente Rai, lungo 7 km, che immetteva nel Piave.
Sul lago si affacciano i centri abitati di Farra d'Alpago a nord, della frazione di Poiatte a est, del paese di Santa Croce del Lago a ovest e della frazione de La Secca a nord. Inoltre, l'intero versante occidentale del lago è attraversato dalla strada statale 51 di Alemagna, che costituiva la principale via di comunicazione tra la provincia di Treviso e la provincia di Belluno prima dell'inaugurazione nel 1995 del tratto Vittorio Veneto-Belluno dell'autostrada A27.
Il Lago di Santa Croce e, più a sud, il Lago Morto rappresentano due esempi di laghi intravallivi formatisi per sbarramento alluvionale, morenico e di frana.
Sulle origini del lago, soprattutto sulla successione temporale degli avvenimenti, e sul ruolo preciso del Fiume Piave nella formazione dell'intera vallata non vi è ancora assoluta chiarezza. Vi è chi, soprattutto tra gli studiosi meno recenti, ritiene che il dirigersi del Piave prima verso il lago di Santa Croce per poi svoltare bruscamente all'altezza di Ponte nelle Alpi verso la Val Belluna, indichi che anticamente questo fiume scendesse verso il mare passando per la Val Lapisina e poi per la Valle del Meschio, passaggio mascherato successivamente dai fenomeni glaciali e di frana. Ricerche più recenti condotte nella conca di Ponte nelle Alpi e nella Val Lapisina hanno chiarito che le acque del Piave, provenienti dal Cadore, defluirono con continuità verso il Vallone Bellunese e quindi nel Canale di Quero solo dopo il ritiro dei ghiacciai pleistocenici, e precisamente dopo lo sbarramento della Valle di Santa Croce determinato dalla frana di Fadalto
Le immagini che seguono visualizzano l'inquadramento geografico e la rappresentazione del complesso sistema orografico sovrastante il Lago di Santa Croce - Lago Morto ottenute mediante l'elaborazione di un Modello digitale di elevazione (DEM - Digital elevation model) del terreno, derivato dalla composizione di alcuni elementi della Carta Tecnica Regionale Numerica della Regione Veneto.
Il Lago di Santa Croce, con una capacità idrica di circa 120 milioni di metri cubi, sbarrato a nord da una diga che ne alza il livello a 386 m, costituisce il centro vitale del sistema degli impianti idroelettrici Piave - Santa Croce gestiti dall'Enel. Gli impianti nascono nel 1913 (centrali di Fadalto Vecchia e Nove Vecchia) per iniziativa della Società Italiana per l'Utilizzazione delle Forze Idrauliche del Veneto, comunemente nota come Società "Cellina", che più tardi verrà assorbita dalla SADE - Società Adriatica di Elettricità e infine dall'Enel.
La deviazione dal fiume Piave del flusso d'acqua che viene convogliato nel lago viene effettuata presso Soverzene a quota 390 m, mediante una diga trasversale lunga circa 1 km. Un canale di 10 km, parte in galleria e parte all'aperto, convoglia l'acqua nel lago, dal quale con appositi canali in galleria passa ad alimentare successivamente le centrali di Fadalto, Nove e San Floriano, con scarico rispettivamente nel lago Morto, nel lago del Restello e in quello di Negrisiola. All'estremità di quest'ultimo l'acqua, nuovamente incanalata, viene condotta verso le centrali di Castelletto e di Caneva, a sud est di Vittorio Veneto. Il ciclo termina con la restituzione delle acque in parte al fiume Piave (nei pressi di Colfosco), ed in parte al fiume Livenza (nei pressi di Francenigo), e la loro massima parte è destinata all'irrigazione agricola.
Il bacino di utilizzo delle acque a scopo idroelettrico ha una superficie complessiva di 1.840 km². Gli impianti interessano il territorio di tre province: Belluno (approvvigionamento delle acque), Treviso e Pordenone (produzione di energia elettrica e restituzione delle acque). La centrale di Fadalto Nuova, la più potente, riceve le acque in pressione dal lago di S. Croce tramite una galleria di 2,5 km, ed è in grado di sviluppare una potenza efficiente di 210 MW.
A dicembre 2004 il quadro complessivo degli impianti idroelettrici di grande dimensione del sistema Piave - Santa Croce è il seguente:
Complessivamente la potenza efficiente totale degli impianti idroelettrici del sistema Piave - Santa Croce è pari a 338,4 MW con una produzione media annua totale pari a 1029,1 GWh.
Il Lago di Santa Croce è molto noto tra i windsurfisti e i velisti che escono in località Poiatte (metà lago, lato est) e tra i kiters che escono sulla spiaggia a nord antistante ad un campeggio.
Questo lago è caratterizzato da un vento termico pomeridiano analogo a quello presente sul Lago di Garda, che soffia da sud verso nord dalle prime ore del pomeriggio fino a sera con una intensità variabile tra i 5 e i 10 m/s. Il vento termico sul Lago di Santa Croce generalmente si presenta da primavera a autunno, con maggior intensità nei mesi primaverili ed è generato dalla differenza termica che viene a crearsi tra le montagne sovrastanti l'altopiano dell'Alpago a nord e la Pianura padano-veneta a sud; la particolare conformazione della Val Lapisina a sud del Lago, che viene a restringersi bruscamente in prossimità della Sella del Fadalto sopra il Lago Morto, accentua l'intensità del vento, fenomeno evidentemente provocato da un Effetto Venturi.
Lo specchio d'acqua del Lago di Santa Croce presenta delle caratteristiche zone a maggiore (o minore) intensità di vento dovute alla particolare orografia del Monte Millifret e della Sella del Fadalto a sud, dal quale proviene; generalmente a centro lago vi è presente una zona a minor intensità mentre ai lati ovest (Punta Trifina) e est (località Poiatte), vi possono essere locali rinforzi di notevole intensità anche se questa situazione, talvolta, può risultare del tutto ribaltata. La presenza del vento termico su questo lago è fortemente influenzata (come sugli altri laghi) dalle condizioni meteorologiche di copertura nuvolosa e precipitazioni sulle alture circostanti; generalmente, condizioni di soleggiamento mattutino sull'Alpago, unite ad una certo grado di umidità in pianura, sono garanzia della presenza di un buon vento pomeridiano.
Complessivamente il Lago di Santa Croce, nella logica degli sport velici, può ritenersi un lago adeguatamente ventilato e proprio per questo è meta di un gran numero di appassionati e di sportivi.
Questi sono i comuni (e le relative frazioni) che si affacciano sul Lago di Santa Croce:
Sulla sponda meridionale del lago si trova la stazione di "Santa Croce del Lago" (ferrovia Ponte nelle Alpi-Conegliano), nei pressi della frazione omonima.
Il versante ovest del lago è attraversato dalla strada statale 51 di Alemagna e il versante est del lago è attraversato dalla strada provinciale 423 del lago di Santa Croce (ex strada statale 422 dir dell'Alpago e del Cansiglio) per Farra d'Alpago.
Nell'autostrada A27 è possibile raggiungere il lago tramite due svincoli:
