یکی از راهکارهای مقابله با مسائل و مشکلات مدیریت منابع آب و عدم توزیع زمانی و مکانی متناسب آن، بهره برداری بهینه از مخازن است. در این پژوهش به منظور بهره برداری بهینه از سیستم دو مخزنه سدهای گلستان و وشمگیر واقع در حوضه آبریز گرگان رود، در یک دوره پنج ساله (از سال آبی 87-86 تا 91-90)، یک مدل کامپیوتری بر مبنای الگوریتم چرخه آب (wca) در محیط نرم افزاری matlab توسعه داده شده است. ابتدا درستی عملکرد مدل توسعه داده شده توسط چندین تابع محک استاندارد مختلف مورد بررسی قرار گرفته و سپس مدل توسعه داده شده برای بهینه سازی بهره برداری کوتاه مدت و بلند مدت سیستم مخازن حوضه آبریز گرگان رود استفاده شد. تابع هدف به صورت کمینه سازی کل کمبود در طول دوره آماری تعریف گردید. نتایج حاصل از مدل توسعه داده شده با نتایج الگوریم های فراابتکاری ژنتیک (ga)، جستجوی هارمونی (hs)، ازدحام ذرات (pso) و رقابت استعماری (ica) مورد مقایسه قرار گرفت. در بهره برداری بلند مدت، مدل های wca، ga، hs، pso و ica، به ترتیب قادر به تأمین 73/97، 07/87، 71/86، 3/94 و 75/90 درصد از نیازهای پایین دست سد گلستان و همچنین 06/97، 59/87، 29/89، 47/94 و 73/90 درصد از نیازهای سد وشمگیر بودند. همین¬طور قابلیت اعتماد زمانی (9/0= ?) برای مدل های wca، ga، hs، pso و ica، به ترتیب برابر 95، 67/26، 40، 33/58 و 67/51 برای سد گلستان و 67/91، 33/38، 33/53، 67/66 و 33/48 برای سد وشمگیر حاکی از عملکرد بالای مدل wca در مقایسه با دیگر الگوریتم های موردبررسی در بهره برداری بلند مدت از سیستم مخازن می باشد. الگوریتم wca در بهره برداری کوتاه مدت (یک ساله) نسبت به دیگر الگوریتم های مورد بررسی عملکرد راضی کننده ای داشته است. همچنین ضرایب منحنی فرمان بهره¬برداری، به وسیله الگوریتم wca بهینه شد و تابع هدف که کمینه کردن کمبود کل پنج ساله بود برابر 247/0 بدست آمد.