یکی از مهم ترین مسایلی که در هنگام احداث و بهره برداری سد حائز اهمیت است مسئله میزان نشت آب از تکیه گاه و پی سد می باشد. در سدهای کارستی بخاطر حضور دو سیستم مجرایی و ماتریکس، مکانیسم حرکت آب زیرزمینی و نشت پیچیده می باشد. سد کارون 4، یکی از سدهای کارستی است که آب گیری در آن انجام شده است. هدف از مطالعات حاضر بررسی میزان نشت آب با استفاده از شبیه سازی مدل ریاضی آب زیرزمینی محل سد و همچنین شبیه سازی انتقال ماده رنگی جهت پیش بینی رفتار هیدروژئولوژیکی مناطق کارستی است. بدین منظور از داده های تراز آب زیرزمینی قبل و بعد از احداث سد، لاگهای حفاری، نتایج پرده تزریق، هندسه آبخوان در محل تکیه گاه، نتایج آزمون ردیابی و اطلاعات دیگر اقدام به شبیه سازی جریان آب زیرزمینی و انتقال ردیاب شده است. مدل مورد استفاده تخلخل دوگانه بصورت المان محدود بوده که جریان ماتریکس بر اساس رابطه دارسی و جریان در محیط کاندویتی و مجرایی بر اساس روابط جریاهای آشفته شبیه سازی می گردد. کالیبراسیون و صحت سنجی با در نظر گرفتن تراز سطح گمانه ها در حالت پایدار، ناپایدار و هنگام آبگیری سد، انجام شده است و در مرحله بعد پارامترهای غلظت-زمان برای ماده رنگی ورودی به مدل وارد شد و از طریق mt3dms شبیه سازی انجام گردید. نتایج این مدل سازی نشان می دهد بیشترین نشت، به داخل رودخانه کارون، صورت می گیرد و میزان نشت از مرز جنوبی مدل، ناچیز می باشد. همچنین نتایج مقایسه ی بین میزان نشت از تکیه گاه چپ و راست، نشان می دهد که میزان فرار آب از پهلوی چپ بیش از پهلوی راست می باشد و همچنین پارامتر تخلخل موثر در انتقال جرم، بسیار مهم و موثر در ایجاد شکل منحنی – غلظت زمان است.