برنامه ریزی تخصیص منابع آب در سطح حوضه آبریز به دلیل تعدد اجزاء و ارتباطات آنها یک مسأله با پیچیدگی بالا محسوب می شود. مدلهای شبیه سازی با توجه به توانایی در تحلیل سیستمهای با قیود و روابط غیرخطی می تواند برای حل این مسأله مورد استفاده واقع شود. از طرف دیگر به منظور در نظرگیری توأم جنبه های فیزیکی، هیدرولوژیکی و قانونی تخصیص آب و هماهنگ سازی بهره برداری از اجزاء مختلف سیستم و یا بهینه سازی طراحی پروژه های جدید در حوضه مدلهای بهینه سازی می توانند مفید واقع شوند. بنابراین هدف استفاده توأم از مدلهای شبیه سازی و بهینه سازی، به طوریکه مدل شبیه ساز نمایش واقعی تر از سیستم فیزیکی و طبیعی را ارایه دهد، می تواند در مدلسازی ریاضی سیستم منابع آب در سطح حوضه پیگیری شود. در این پایان نامه به منظور حل مسأله طراحی، بهره برداری و تخصیص بهینه منابع آب در سطح حوضه آبریز یک مدل بهینه سازی - شبیه سازی، با تلفیق مدل modsim (مدل شبکه جریان با قابلیت شبیه سازی اجزای مختلف منابع آبی در حوضه رودخانه) به عنوان مدل شبیه ساز و الگوریتم ژنتیک (ga) به عنوان مدل بهینه ساز، توسعه یافته است. سیستم بالادست حوضه سیروان به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. این سیستم مشتمل بر 9 سد مخزنی شامل سدهای گاران، گردلان، آزاد، شویشه، پلنگان، قشلاق، ژاوه، سلیمانشاه، گاوشان و سیستم نیازهای پایین دست سدها و حوضه های مجاور می باشد. متغیرهای طراحی شامل ظرفیت مخازن سدهای ژاوه، گردلان و پلنگان و همچنین ظرفیت سیستمهای انتقال آب به حوضه های مجاور مشتمل بر انتقال آب به قروه- دهگلان، روانسر و کرخه می باشد. متغیرهای بهره برداری نیز شامل اولویت ذخیره یا رهاسازی آب مخازن حوضه است که مدل بهینه سازی شبکه جریان یک زمانه (single period) و در نتیجه مکانیسم تخصیص منابع آب بین انواع مصارف را در modsim کنترل می نماید. تغییر متغیرهای مذکور درmodsim 8.1 با استفاده از کد نویسی با زبان برنامه نویسی vb.net در محیطcustom code editor در modsim و یا مستقیمأ در نرم افزار matlab صورت می گیرد. قابلیت modsim در شبیه سازی عملکرد سیستم و در نهایت ارزیابی متغیرهای طراحی و بهره برداری با در نظرگیری تابع هدف مدل می باشد. تابع هدف مدل بهینه سازی ga، که هر بار ارزیابی آن با اجرای مدلmodsim انجام می شود، میزان سود خالص عملکرد سیستم است که شامل تفاوت هزینه ساخت سدها و اجزای سیستم انتقال آب و مقادیر سود حاصل از تأمین نیازهای شرب و کشاورزی می باشد. همچنین برای بهبود قابلیت ga در افزایش احتمال نیل مدل به جواب نزدیک به بهینه سراسری از تکنیک کشش تابع استفاده شده است. کاربرد مدل ریاضی شبیه سازی- بهینه سازی توسعه یافته در برنامه ریزی تخصیص منابع آب حوضه بالادست سیروان بیانگر قابلیت مطلوب مدل به عنوان یک ابزار موثر در برنامه ریزی و تعیین سیمای توسعه طرحهای ذخیره و انتقال آب حوضه ای و بین حوضه ای است.