مطالعات بیلان آب زیرزمینی موضوعی اساسی در مدیریت منابع آبی به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد چرا که برداشت پایدار از منابع آب زیرزمینی نیاز به مطالعات دقیق بیلان آب زیرزمینی دارد. یکی از نامطمئن ترین مولفه های این بیلان، میزان تغذیه منابع آب زیرزمینی از سطح یک دشت در یک محدوده مطالعاتی می باشد. همچنین، برآورد مقدار صحیح تغذیه در تهیه یک مدل مفهومی کمی صحیح در فرآیند مدل سازی ریاضی آب زیرزمینی در یک دشت امری مهم و اجتناب ناپذیر است. یکی از روش های برآورد تغذیه آب زیرزمینی، که مناسب دشت های ایران می باشد، روش بیلان آب است. در این روش کلیه مولفه های معادله بیلان که قابل اندازه گیری هستند، محاسبه می شوند و سپس تغذیه آب زیرزمینی به عنوان مولفه مجهول در معادله بیلان برآورد می شود. دقت برآورد تغذیه در این روش، به دقت برآورد دیگر مولفه های بیلان وابسته است و خطاهای کوچک در آن ها منجر به برآورد اشتباه از تغذیه می شود. بدیهی است که در صورت کاهش خطاهای موجود، می توان برآورد دقیق تری از مقدار تغذیه داشت. هدف مشخص از تحقیق حاضر ارائه یک روش در برآورد میزان تغذیه آب زیرزمینی بر پایه حداقل سازی مجموع خطاها در معادله بیلان عمومی آب و معادله بیلان آب زیرزمینی می باشد. روش ارائه شده در قالب مطالعه ای موردی در حوضه فیض آباد- مه ولات واقع در استان خراسان رضوی پیاده شد. پارامترهای فیزیکی آبخوان با استفاده از اطلاعات سونداژهای ژئوفیزیک و لوگ چاه های پیزومتری موجود برآورد شدند. کلیه مولفه های معادلات بیلان عمومی آب و بیلان آب زیرزمینی منطقه با استفاده از اطلاعات موجود، نظرات کارشناسان فنی مرتبط و به کمک ابزار های تحلیل گر زمین آمار و تحلیل گر مکانی در نرم افزار arc gis 10برای سال های آبی 79-78 الی 88-87 برآورد شدند. با توجه به میزان قابل توجه خطا در سطح اطلاعات موجود، با در نظر گرفتن ضرایبی اصلاحی برای مولفه های موجود در معادلات بیلان در مقیاس سالانه، در یک فرآیند بهینه یابی مجموع قدرمطلق خطاهای موجود در معادلات بیلان عمومی آب و آب زیرزمینی حوضه فیض آباد- مه ولات کمینه شدند. خروجی این محاسبات مقادیر بهینه ضرایب اصلاحی در دامنه تغییرات منظور شده برای آن ها بود. پس از کمینه سازی مجموع قدرمطلق خطاها، این خطا از 1371.7 به 200.3 میلیون مترمکعب کاهش یافت. همچنین، با در نظر گرفتن مقدار 12 درصد از مجموع بارندگی و برداشت از منابع آب زیرزمینی (در مقیاس سالانه و متوسط گیری شده در سطح دشت) به عنوان درصد تغذیه اولیه در محاسبات، ضریب اصلاحی برای درصد تغذیه پس از کاهش مجموع خطای معادلات بیلان، 0.51 بدست آمد و یا به عبارتی درصد تغذیه 6.1 درصد از مجموع بارندگی و برداشت از منابع آب زیرزمینی، برآورد شد.