در این تحقیق تلاش شده است مدل ریاضی جهت بهره‌برداری به‌هنگام از مخزن چند منظوره سد ارس با اهداف تامین نیازهای کشاورزی، تولید انرژی برقآبی و کنترل سیلاب ارایه، و معادلات حاکم بسط داده شود. روابط حاکم بر سیستم سد مخزنی شناسائی شده واین روابط در قالب مدل‌های برنامه ریزی پویای معین و پویایی تصادفی حل شوند. نتایج اجرایی این مدل ارایه دستورالعملی است که مقدار خروجی از مخزن را به صورت تابعی از حجم ذخیره اولیه مخزن و جریان ورودی در ماه جاری و جریان ورودی در ماه قبل نشان ‌دهد. نظر به اینکه در هنگام بهره‌برداری بهنگام، مقدار جریان ورودی در ماه جاری مشخص نیست لذابه یک مدل پیش‌بینی جریان نیاز می‌باشد. همچنین بنا به فرض مارکفی بودن فرایند آب‌دهی ماهانه رودخانه، از ماتریس‌های احتمال گذار بین حالات مختلف آب‌دهی استفاده می شود. نتایج تحقیق نشان می‌دهد مدل تصادفی، مقدار آب در دسترس بیشتری را در اکثر ماه‌های مختلف برای تامین مصارف کشاورزی و برقابی در اختیار می‌گذارد بنابراین مدل تصادفی مناسب‌تر است.