آبیاری تکمیلی اراضی دیم در کشت های زمستانه، موجب بهبود و تثبیت بهره وری آب می گردد. در حوضه کرخه بهرهوری اراضی دیم پایین بوده و توسعه آبیاری تکمیلی برای ارتقاء بهره وری آب کشاورزی و تأمین معیشت پایدار بهره برداران توصیه شده است. اگرچه افزایش عملکرد با آبیاری تکمیلی در سطح مزرعه محرز می باشد ولی در زمینه پتانسیل یابی و اثرات توسعه آن در سطح حوضه، تحقیقات زیادی صورت نپذیرفته است. در این تحقیق، روش شناسائی اراضی بالفعل مناسب برای آبیاری تکمیلی و همچنین فرآیند برنامه رایانه ای برای تخصیص دینامیکی جریان رودخانه جهت آبیاری تکمیلی در زیر حوضه های مختلف ارائه می گردد. مطالعه موردی برای محدوده رودخانه بالادست حوضه کرخه با 42908 کیلومتر مربع مساحت که 15840 کیلومتر مربع از اراضی آن به صورت اراضی دیم می باشد، پیاده گردید. پتانسیل آبیاری تکمیلی در اراضی دیم 53 زیر حوضه در طبقات شیب مختلف با روش تلفیق لایه ها در gis تهیه و اراضی دیم داخل محدوده یک کیلومتری آبراهه ها با شیب های 0-5%، 0-8%، 0-12% و 0-20% مناسب برای آبیاری تکمیلی تشخیص داده شد. در این راستا چهار سناریوی جریان شامل شرایط نرمال جریان (متوسط 30 ساله)، شرایط نرمال با احتساب دبی محیط زیستی، شرایط خشکسالی و شرایط خشکسالی با احتساب دبی محیط زیستی، برای تخصیص از منابع آب در نظر گرفته شد. آب مورد نیاز آبیاری تکمیلی برای کشت زودرس (75 میلیمتر در پائیز) و دو سطح کم آبیاری در بهار (جمعاً 100 میلیمتر) در نظر گرفته شد. خشکسالی دبی رودخانه با دوره بازگشت 5 ساله (احتمال وقوع80%) به عنوان آستانه خشکسالی هیدرولوژیک انتخاب و حداقل 15% از میانگین آورد سالانه هم برای حفظ اکوسیستم رودخانه در هر زیر حوضه، منظور گردید. آب تخصیصی از رودخانه با احتساب راندمان انتقال، برای کشت زودرس (100 میلیمتر در پائیز) و دو سطح کم آبیاری در بهار (جمعاً 150 میلیمتر) برای تأمین نیاز آبی اراضی مستعد آبیاری تکمیلی برآورد شد. نتایج حاکیست که 37% (km2 5801) اراضی دیم دارای شیب کمتر از 5% بوده و 31% (km23559) این اراضی برای توسعه آبیاری تکمیلی مناسب بوده و تنها 22% (km21278) تحت شرایط نرمال جریان، می تواند هم در پائیز (75 میلی متر) و هم در بهار (100 میلی متر) آبیاری تکمیلی گردد. اگر همه اراضی مستعد تا شیب 0-20% آبیاری گردند، حداکثر 2057 کیلومتر مربع که 13% اراضی دیم و 28% اراضی مناسب برای توسعه آبیاری تکمیلی خواهد بود، می تواند تحت پوشش آبیاری تکمیلی در پائیز و بهار قرار گیرد. این مقدار، جریان متوسط سالانه رودخانه در ورودی سد کرخه را 9% کاهش خواهد داد. در صورتی که نیاز زیست محیطی نیز مد نظر قرار گیرد، این سطح به 1444 کیلومتر مربع کاهش خواهد یافت و چنانچه شرایط خشکسالی حاکم باشد، حداکثر 1013 کیلومتر مربع می تواند آبیاری تکمیلی گردد که در این حالت نیز جریان ورودی، 9% نسبت به دبی جاری کاهش خواهد یافت. بنابراین برداشت جریان رودخانه برای آبیاری تکمیلی بر آب ورودی سد، نسبتاً اثر کمی خواهد گذاشت. چنانچه سیاست گذاری ها در جهت بهبود اراضی دیم در حوضه بالادست کرخه باشد، بایستی گزینه های ذخیره سطحی نیز مد نظر قرار گیرد.