در نگرش سیستمی، آب سطحی و آب زیرزمینی عناصر مجزا در یک سیستم هیدرولوژیکی نیستند ، بلکه در چرخه هیدرولوژیکی به صورت یکپارچه عمل می کنند. این دو منبع آب در تنوع وسیعی از مناطق آب و هوایی بر همدیگر اثر متقابل دارند و مکانیزم های اندرکنش به وسیله عوامل طبیعی و مصنوعی تحریک می شوند. بنابراین تغییر و نوسان یکی از آن ها، خواه مربوط به کمیت و یا کیفیت، منجر به تغییر در دیگری می شود. غالباً بدلیل وجود پیچیدگی های محاسباتی، اندرکنش کمی و کیفی آب های سطحی و زیرزمینی در شبیه سازی ها در نظر گرفته نمی شود و این دو منبع آب به صورت مجزا شبیه سازی می شوند. این موضوع می تواند در سیاست های مدیریتی تدوین شده اثر قابل ملاحظه ای داشته باشد. از این رو شبیه سازی تلفیقی آب سطحی و آب زیرزمینی به عنوان ابزاری کارآمد در مدیریت حوضه های آبریز مطرح می گردد. یکی از انواع سیستم های آب سطحی- آب زیرزمینی، سیستم آبراهه- لایه آبدار می باشد. شبیه سازی حرکت آلاینده در چنین سیستمی از دو جزء اصلی تشکیل شده است. جزء اول دربرگیرنده حرکت آب در سفره آب زیرزمینی، حرکت آب در رودخانه و تبادل جریان مابین رودخانه و سفره آب زیرزمینی است و جزء دوم حرکت آلاینده در سفره آب زیرزمینی، حرکت آلاینده در رودخانه و تبادل آلاینده مابین رودخانه و سفره آب زیرزمینی را شامل می شود. در این تحقیق شبیه سازی کیفی یک هیدروسیستم پیچیده شامل آبخوان کوهپایه- سگزی و رودخانه زاینده رود در گذر از آن انجام گرفته است. با توجه به اینکه فعالیت عمده در محدوده مورد مطالعه کشاورزی می باشد، مهمترین منبع آلاینده آبخوان پساب های کشاورزی می باشند که باعث بالا رفتن غلظت آنیون ها و کاتیون های موجود، خصوصاً کلراید، سدیم، کلسیم و منیزیم می گردند. با توجه به اینکه این آلاینده ها کاملاً محلول هستند، tds به عنوان متغیر کیفی شاخص انتخاب گردید. به علت ماهیت کاملاً پایستار آلاینده ها، فرآیند های غالب در حرکت آلاینده در محیط متخلخل و رودخانه فرآیند های انتقال و پخشیدگی بودند. مدل شبیه ساز کیفی این هیدروسیستم پیچیده برای پنج دوره تحریک در حالت ناماندگار اجرا گردید. پس از واسنجی مدل کیفی در این هیدروسیستم پیچیده نتایج بدست آمده از این مدل شبیه ساز با نمونه های برداشت شده از چاه های مشاهده ای دیگر مقایسه گردید و صحت شبیه سازی تأیید شد. همچنین نتایج آنالیز حساسیت برای پارامتر ضریب دیسپرسیویته در لایه های آبدار سطحی و عمقی نشان داد که مدل نسبت به این ضریب حساس نیست. به عبارت دیگر فرآیند غالب در حرکت آلاینده در این هیدروسیستم پیچیده فرآیند انتقال می باشد. همچنین با بررسی و تحلیل خروجی های مدل شبیه ساز کیفی، نقش اساسی و کلیدی رودخانه زاینده رود در تأثیر بر کیفیت آب آبخوان مورد تأیید قرار گرفت.