با توجه به رشد روزافزون مصرف آب، مدیریت توام عرضه و تقاضا نیاز به توجه بیشتری دارد. راهبردی که در برنامه توسعه چهارم (ماده 17 بند الف) به صراحت به آن پرداخته شده است. این مهم، هدف اصلی این رساله است که سد زاینده رود و شبکه های کشاورزی پائین-دست آن را منطقه مطالعاتی قرار داده است. بدین منظور ابتدا مدل بهینه سازی تخصیص آب برای بخش تقاضا در سه لایه، شامل تخصیص بین شبکه ای، محصولات درون هر شبکه و مراحل مختلف رشد آنها انجام گرفت. جهت ارزیابی آن نیز، رویکرد بهینه سازی فوق برای خشکسالی 78-1377 اجرا و با رودیکرد سنتی در این حوضه تحت عنوان ونش بندی مقایسه گردید. نتایج نشان داد که اعمال این در تخصیص آب می تواند درآمد شبکه ها را تا 42 درصد نسبت به سنتی بالا ببرد. اما، با توجه به توابع هدف در مرحله قبل جواب بهینه سراسری حاصل نشد و مدلسازی بخش قبل بصورت دو لایه و با استفاده از روشهای الگوریتم های تکاملی ga و pso انجام شد. نتایج نشان داد که هیچ یک از روشها نتوانستند به جواب سراسری برسند، ولی در رسیدن به بهترین جواب موضعی، nlp بهترین عملکرد را داشته است. بعد از قسمت تقاضا، مدلسازی برای بخش عرضه با استفاده از قوانین محدود کننده (hedging)با هدف حداکثر کردن درآمد و حداقل کردن خسارات خشکسالی، در دو حالت ثابت و متغیر صورت گرفت. در ادامه نیز با قاعده بهره برداری استاندارد مقایسه شد. بهره برداری طولانی مدت از مخزن با استفاده از قوانین محدود کننده و نیاز متغیر نشان داد که این رویکرد می تواند نقش موثری در کاهش مدت زمان مواجهه با کم آبی، شدت و خسارات آن داشته باشد. اجرای مدلهای ساخته شده در قسمتهای قبل برای مدیریت عرضه و تقاضا، مستلزم پیش بینی سالانه جریان ورودی به مخزن می بود که پس از بررسی روش های مختلف، مدل knn بطور مطلوب تری عمل نمود. مجموع روش شناسی فوق منتها به سه روش برای نحوه تصمیم گیری در تعیین حقابه بخش کشاورزی و در ابتدای فصل بهره برداری گردید که می تواند جهت مدیریت سیستم های منابع آب در شرایط خشکسالی مورد استفاده قرار گیرد.