پیچیدگی ارتباط بین عوامل و شاخص های مختلف فنی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی به طورعام، و پیچیدگی مسائل مدیریت منابع آب به طور خاص، سبب استفاده از دانش و هنر تصمیم گیری چندمعیاره برای حل نسبی این پیچیدگی گردیده است. تصمیم گیری چندمعیاره، یکی از شاخه های شناخته شده تحقیق در عملیات است که مسائل تصمیم گیری را تحت تعدادی از معیارهای تصمیم بررسی می کند. در این تصمیم گیری ها به جای یک معیار سنجش بهینگی، از چندین معیار برای سنجش مدل استفاده می گردد. تصمیم گیری چندمعیاره به دو دسته کلی تصمیم گیری چندهدفه و تصمیم گیری چندشاخصه تقسیم می شود. به طورکلی می توان گفت که در فرآیند تصمیم گیری چندمعیاره، ابتدا جواب های بهینه توسط روش های تصمیم گیری چندهدفه به دست آمده، سپس ارجح ترین گزینه از بین گزینه های موجود با استفاده از روش های تصمیم گیری چندشاخصه انتخاب می گردد. در این تحقیق، ضمن معرفی و بررسی انواع روش های تصمیم گیری چندشاخصه، کاربرد و کارایی این روش ها در مدیریت و بهره برداری بهینه از منابع آب مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور، موردمطالعاتی حوضه آبریز تالار و کسیلیان با تعدادی گزینه پیشنهادی به عنوان ساختگاه سد به همراه شماری از شاخص ها مورد بررسی قرار گرفته است. در فرآیند تصمیم گیری، پس از شناسایی و ارزیابی و تعیین وزن های شاخص ها و گزینه ها براساس روش های گزینش یافته، اولویت بندی گزینه ها براساس چندین روش، صورت گرفته است و تحلیل حساسیت نسبت به هریک از روش های مورداستفاده در هر مرحله انجام شده است و نتایج حاصله مقایسه گردیده و پیشنهاداتی جهت نیل به انتخاب گزینه ارجح ارائه گردیده است