استفاده کارآمد از منابع محدود آب مخصوصاً در مناطق خشک و نیمه خشک باید به طور جدی بررسی شود. در این راستا مدیریت آب در مزرعه مخصوصاً در شرایط خشک مهم ترین عامل است چون عمده منابع آب در بخش کشاورزی مصرف می شود. مسأله کمبود منابع آب در بخش کشاورزی در مناطق نیمه خشک در فصل زراعی تابستان که بارندگی رخ نمی دهد بیشتر خود را ظاهر می کند. بنابراین استفاده کارآمد از آب آبیاری در بخش کشاورزی باید به طور جدی تر مورد ملاحظه قرار گیرد. ذخیره آب و بهبود بهره وری آب که معیارهای اقتصادی-اجتماعی نظیر عدالت را تحت تأثیر قرار می دهد باید در مدیریت توزیع آب مورد ملاحظه قرار گیرد. در این تحقیق در مرحله اول پارامترهای بهره وری آب، بهره وری اقتصادی آب و نسبت بهره وری اقتصادی آب را برای گیاهان غالب زمستانه (گندم و کلزا) و تابستانه (ذرت و برنج) در شبکه آبیاری سد درودزن و در سطح مزرعه برای روش های مختلف کم آبیاری مقادیر مختلف راندمان کاربرد آب در مزرعه تحت شرایط مختلف آب و هوایی محاسبه گردید. نتایج نشان داد که در اکثر موارد حداکثر بهره وری آب در سناریو آبیاری کامل رخ نمی دهد که برای گندم (گیاه با حساسیت کم به تنش آبی) این مقدار حداکثر در کسر کاهش آب 2/0 حاصل شد. در روش هایی از کم آبیاری که در آنها در مراحل حساس به تنش آبی، آبیاری کامل انجام شد، بهره وری آب بیشتر از روش هایی بود که در آنها در این مراحل حساس کم آبیاری اعمال شده است. با افزایش راندمان کاربرد آب در مزرعه، بهره وری آب افزایش یافت و مقدار حداکثر بهره وری آب در مقادیر بالاتر کسر کاهش آب به دست آمد. به طور کلی حساسیت گیاه کلزا به تنش آبی از گیاه گندم زمستانه بیشتر است، بنابراین اگر در مراحل حساس رشد گیاه کلزا آبیاری کامل انجام شود، کاهش کمی در محصول دانه رخ می دهد و اعمال کم آبیاری از نظر اقتصادی توجیه پذیر می شود. با در نظر گرفتن هزینه واقعی آب، نسبت بهره وری اقتصادی آب تا حد زیادی کاهش یافت به طوری که در سیستم آبیاری سطحی برای تولید محصول اقتصادی باید راندمان کاربرد آب در مزرعه افزایش می یافت و از اعمال کسر کاهش آب بزرگتر یا مساوی 4/0 اجتناب می شد. در سیستم آبیاری بارانی ثابت، با افزایش راندمان کاربرد آب در مزرعه، نسبت بهره وری اقتصادی آب افزایش یافت و برای گندم زمستانه و کلزا اعمال کسرهای کاهش آب تا 8/0 نیز از نظر اقتصادی توجیه پذیر شده است. سیستم آبیاری قطره ای برای گندم زمستانه از نظر اقتصادی قابل قبول نیست و برای کلزا اعمال این سیستم آبیاری فقط در کسر کاهش آب کمتر یا مساوی 2/0 قابل قبول می باشد که با کاهش راندمان کاربرد آب در مزرعه، اعمال کسر کاهش آب 4/0 نیز در این سیستم از نظر اقتصادی توجیه پذیر می باشد. بنابراین برای انجام کم آبیاری هزینه آب باید در نظر گرفته شود. به طور کلی حساسیت گیاه ذرت به تنش آبی از گیاهان زمستانه (گندم و کلزا) بیشتر است؛ بنابراین اگر در مراحل حساس رشد گیاه ذرت (مانند مرحله گلدهی) آبیاری کامل انجام شود، کاهش کمی در محصول دانه رخ می دهد و اعمال کم آبیاری از نظر اقتصادی توجیه پذیر است. علیرغم حساسیت بیشتر گیاه برنج به تنش آبی نسبت به ذرت، نتایج نشان داد که اعمال کم آبیاری در مراحل مختلف رشد این گیاه به جز در راندمان های کاربرد آب بیشتر از 70% از نظر اقتصادی توجیه پذیر است. با در نظر گرفتن هزینه واقعی آب، نسبت بهره وری اقتصادی آب تا حد زیادی کاهش یافت به طوری که در سیستم آبیاری سطحی برای تولید محصول اقتصادی گیاه ذرت باید راندمان کاربرد آب در مزرعه افزایش می یافت و از اعمال کسر کاهش آب بزرگتر یا مساوی 4/0 اجتناب می شد. در سیستم آبیاری بارانی ثابت، با افزایش راندمان کاربرد آب در مزرعه برای گیاه ذرت، نسبت بهره وری اقتصادی آب افزایش یافت و اعمال کسرهای کاهش آب تا 6/0 از نظر اقتصادی توجیه پذیر می باشد. در آبیاری قطره ای ذرت به کار بردن کسر آبیاری 2/0 و کمتر از آن قابل قبول بود که با کاهش راندمان کاربرد آب در مزرعه، اعمال کسر کاهش آب 4/0 نیز پذیرفته می شود. مرحله دوم این تحقیق بهینه سازی همزمان معیارهای کارایی عدالت و بهره وری آب را برای سناریوهای مختلف مدیریت آب آبیاری مورد بررسی قرار داد. این بررسی در شبکه آبیاری سد درودزن برای گیاهان غالب زمستانه و تابستانه (به ترتیب گندم و ذرت) با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شد. برای گندم زمستانه، افزایش در کسر کاهش آب و راندمان انتقال آب منتهی به اثر افزایشی حداکثر و حداقل در معیارهای کارایی شد. مقدار این افزایش ها 5/212% و 8/37% برای عدالت و 7/107% و 9/16% برای بهره وری می باشد. این مقادیر برای اثر افزایشی راندمان کاربرد آب در مزرعه روی معیارهای عدالت در توزیع آب و بهره وری آب به ترتیب 3/92% و 1/52% می باشد. برای ذرت، افزایش در کسر کاهش آب و راندمان انتقال آب (از 70% به 90%) منجر به حداکثر (7/125%) و حداقل (6/28%) اثر افزایشی در معیار عدالت در توزیع آب شد. این مقدار برای اثر افزایشی راندمان کاربرد آب در مزرعه روی معیار عدالت، 2/89% می باشد. افزایش راندمان کاربرد آب در مزرعه و راندمان انتقال آب حداکثر و حداقل اثر را در افزایش بهره وری آب داشتند که مقادیر این افزایش ها به ترتیب 8/104% و 8/13% می باشد. این مقدار برای اثر افزایشی کسر کاهش آب روی معیار بهره وری، 75% می باشد. بعلاوه، مقادیر معیارهای کارایی از سال آبی مرطوب به سال آبی خشک برای هر دو گیاه کاهش یافت. برای گندم، سیستم آبیاری بارانی ثابت به عنوان بهترین سیستم آبیاری برای رسیدن به مقادیر بالاتر معیارهای عدالت و بهره وری شناخته شد. برای ذرت، در مقادیر کسر کاهش آب کمتر یا مساوی 4/0، سیستم آبیاری قطره ای و در مقادیر کسر کاهش آب بیشتر یا مساوی 6/0، سیستم آبیاری بارانی به عنوان بهترین سیستم برای رسیدن به مقادیر بالاتر معیارهای عدالت و بهره وری شناخته شد. وقتی معیارهای عدالت در توزیع آب و بهره وری آب در یک روش خاص برنامه بندی آبیاری با یک مقدار مشخص آب آبیاری با هم بررسی شدند، با افزایش معیار عدالت، معیار بهره وری کاهش یافت که البته این کاهش ناچیز بود. همچنین نتایج نشان داد که با بزرگ شدن ناحیه مورد مطالعه از سطح یک کانال به سطح شبکه آبیاری، مقادیر معیارهای عدالت در توزیع آب و بهره وری آب به طور معنی داری کاهش یافت.