ویژگی های اقلیمی کشور ما، افزایش جمعیت و نیاز روز افزون به منابع آبی، اتلاف زیاد آب در مصارف مختلف مخصوصاً راندمان پایین آن در بخش کشاورزی، عدم تمایل بخش خصوصی به سرمایه گذاری در توسعه ی منابع آبی و الگوی نامناسب کشت محصولات از یک طرف و کمیابی منابع آبی از سوی دیگر باعث شده است که تخصیص بهینه ی آب مورد توجه و اهمیت ویژه ای واقع شود. روش های بسیاری برای افزایش بهره وری آب بخصوص در بخش کشاورزی مطرح گردیده است که یکی از روش های کارآمد و عملی، تدوین الگوی کشت براساس معیارهای بهینه سازی مصرف آب می باشد. دشت بیرجند به عنوان یکی از مناطق گرم و خشک کشور محسوب می گردد، محدودیت منابع آب از یک طرف و نبود الگوی کشت متناسب با شرایط اقلیمی از طرف دیگر، کشاورزی را در این منطقه دچار چالش کرده است. از آنجا که بیشتر اراضی زیر کشت محصولات زراعی دشت بیرجند آبی است و بارش به مقدار کافی و در زمان لازم انجام نمی گیرد و تنها منبع تأمین کننده آب مصرفی، سفره های زیرزمینی می باشد، برداشت بی رویه ای از منابع زیرزمینی صورت گرفته که همین عامل باعث کاهش سطح آب در این دشت شده و هر ساله افت بیشتری را به دنبال دارد. بنابراین اجرای الگوی کشت بهینه در دشت بیرجند لازم و ضروری است. در این تحقیق با تشکیل تابع هدف که متشکل از عمده محصولاتی است که در دشت بیرجند کشت می شوند، به دنبال بهینه سازی سطح زیر کشت هر محصول و در کنار آن بهینه سازی آب مصرفی محصولاتی که در الگوی کشت تدوینی جا گرفته است، می باشیم. به علت تعداد زیاد متغیرهای تابع هدف در نظر گرفته شده، محاسبات بسیار پیچیده و زمان بر می باشد، پس بر آن شدیم که از الگوریتم های فراکاوشی و هوشمند که نیاز به محاسبات کمتر و کارایی بیشتری نسبت به روش-های دیگر دارند استفاده کنیم. الگوریتم های فراکاوشی متنوع می باشد که از بین این روش ها، الگوریتم ژنتیک انتخاب گردید و بهینه سازی تابع هدف براساس این الگوریتم مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات شدید تراکم و الگوی کشت در یک منطقه بسهولت امکا ن پذیر نیست و در تعیین الگو و تراکم کشت از جهت ظرفیت بازار، نیازهای محصولات به نیروی انسانی و تجهیزات مورد نیاز می بایست حداقل و حداکثر سطح زیر کشت محصول را در نظر گرفت در نتیجه تغییرات سطح زیر کشت در 4 سناریوی75،50،30 درصد سطح اولیه و سناریوی آخر بصورت تغییرات آزاد تعریف گردید. نتایج نشان می دهد طبق 3 سناریوی اول حدوداً10 تا 30 درصد در مصرف آب صرفه جویی می شود و این میزان در سناریوی4 به میزان حدوداً 10 درصد می رسد و همچنین میزان سودآوری در سناریوی چهارم بر خلاف 3سناریوی قبلی به میزان چشم گیری افزایش پیدا می کند. در 3 سناریوی اول، همچون سطح زیرکشت در حالت کنونی، گندم بیشترین سطح زیرکشت و پس از آن محصولات جو، زعفران، زرشک بیشترین سطح را به خود اختصاص داده اند. در سناریوی چهارم (تغییرات آزاد) برخلاف شرایط بالا بیشترین سطح متعلق به محصول گندم نمی باشد بلکه بیشترین سطح به ترتیب به محصولات زیره، زعفران، سبزیجات و عناب تعلق دارد.