یکی از اثرات مهم پس از ساخت سدها، مسئله ی رسوب گذاری در مخازن می باشد. این پدیده بهره برداری بهینه از حجم ذخیره شده در مخزن سد را با مشکلاتی مواجه می سازد. علاوه بر این، رسوب گذاری بر تولید انرژی، کشتی رانی، عملکرد توربین ها، تولید و تأمین آب و ایمنی سدها تأثیرگذار است. در تحقیق حاضر، به منظور پیش بینی روند رسوب گذاری مخزن سد شهید رجایی، از مدل gstars3.0 به دلیل داشتن خاصیت نیمه دو بعدی و شبه پایدار، قابلیت شبیه سازی انتقال رسوب در حالت عدم تعادل و به کارگیری دامنه وسیعی از معادلات انتقال رسوب، استفاده شده است. بعد از واسنجی مدل به کمک داده های هیدروگرافی مخزن سد شهید رجایی برای یک دوری ده ساله، مقدار و نحوه رسوب گذاری در مقطع طولی و مقاطع عرضی مخزن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از واسنجی مدل نشان داد، که باانتخاب تابع یانگ 1979 به عنوان رابطه ی حمل رسوب، تعداد سه لوله ی جریان و ضریب زبری برابر با 04/0، نتایج مدل تطابق بهتری با نتایج واقعی خواهد داشت. نتایج شبیه سازی مدل نشان می دهد که پس از طی 50 سال از زمان بهره برداری سد، حجم رسوبات انباشته شده در مخزن به حدود 21 میلیون متر مکعب می رسد که تقریباً 22% از حجم مفید مخزن را پر خواهد نمود. همچنین برای برآورد دقیق تر رسوب گذاری، نتایج حاصل از مدل gstars3.0با مدل سه بعدی ssiim1.0 برای مدت یک سال، با هم و با حجم رسوبات انتقالی مقایسه شد و مقدار خطای مدل ها بررسی گردید. نتایج شبیه سازی نشان داد که مدل gstars3.0 با درصد خطای کمتری شبیه سازی رسوب گذاری مخزن سد شهید رجایی را انجام داده است ولی در مقایسه با کار دیگران که در شبیه سازی رسوب گذاری مخزن خطایی بین 7 الی 27% را به دست آورده اند نتایج برای هر دو مدل قابل قبول می باشد.