در این پژوهش به منظور تخصیص بهینه آب و افزایش سود خالص کشاورزی و بهره وری آب اقدام به مدل سازی تخصیص آب کشاورزی در محیط matlab گردید. بدین منظور از تابع استوارت جهت تعیین عملکرد محصولات و معادله رطوبتی خاک جهت برآورد تبخیر- تعرق واقعی گیاهان و بیلان حجم مخزن استفاده شده است. نتایج حاصل از اجرای مدل تخصیص آب کشاورزی با عملکرد واقعی محصولات در شبکه آبیاری تلفیقی در سال 89 مقایسه و واسنجی گردید. مدل مورد نظر با همبستگی بالایی (r2=0.95) از دقت مناسبی برخوردار میباشد. برای بررسی دقیقتر و جامعتر بحران کم آبی در این منطقه سناریوهای مختلفی از جمله روش های برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع، داده های پایه دبی و بارش ورودی، درصدهای مختلف آورد رودخانه، حجم اولیه مخزن و الویت تخصیص آب در مدل مورد نظر تعریف گردید. با استفاده از نتایج اجرای مدل در سناریوهای نامبرده سطح زیر کشت محصولات با هدف دستیابی به حداکثر سود خالص کشاورزی توسط الگوریتم ژنتیک در محیط matlab بهینه سازی گردید. به منظور بهینه سازی سطح زیر کشت محصولات محدودیت های حداکثر سطح قابل کشت، حجم آب در دسترس شبکه آبیاری تلفیقی و حد مرزی حداقل و حداکثر سطح زیر کشت هر یک از محصولات با توجه به اقتصاد معیشتی و اهداف احداث سد ستارخان در نظر گرفته شد. در مدل بهینه سازی الگوریتم ژنتیک تابع هدف و قیود در قالب معادلات و نامعادلات ریاضی گنجانده شده است. جهت رسیدن به هدف تحقیق (بیشینه سازی سود خالص کشاورزی) و استفاده از حداکثر سطح قابل کشت در پایاب سد ستارخان و افزایش بهره وری آب، مدل بهینه سازی الگوریتم ژنتیک در شرایط موجود و شرایط توسعه اجرا گردید. نتایج پژوهش نشان می دهد در صورتی که شبکه دچار بحران کم آبی گردد و الویت تخصیص آب بر اساس قیمت محصولات انجام گیرد، سود به مقدار قابل توجهی افرایش می یابد. نتایج حاصل از بهینه سازی سطح زیر کشت توسط الگوریتم ژنتیک نیز رضایت بخش و عملی بوده و باعث افزایش سود می گردد.