تضاد میان عرضه و تقاضای آب برای تولید کشاورزی قابلتوجه است و ارزش تولید موردانتظار قابل دستیابی نیست. ازاینرو، بررسی وضعیت عرضه و تقاضای منابع آب کشاورزی و تأثیر آب سبز بر محصولات زراعی ضروری است. این مقاله مدلی را با هدف افزایش نسبت آب سبز به آب آبی بر اساس ویژگیهای منطقهای، کاهش کمبود آب کشاورزی، بهینهسازی تخصیص منابع آبی و دستیابی به پایداری زیستمحیطی کشاورزی ارائه میدهد. این مدل بر پایه بازتخصیص بهینه اراضی برای پنج محصول کشاورزی در دوازده شهرستان استان مرکزی با هدف بهینهسازی همزمان مصرف آب و حفظ سودآوری اقتصادی، با برنامهریزی مبتنی بر الگوریتم تکاملی NSGA-II بنا شده است. قیود رفتاری نیز شامل محدودیت اراضی کشاورزی در هر شهرستان و الزام به تولید حداقلی برای هر محصول در نظر گرفته شد. با تعریف متغیرهای تصمیم بر اساس ترکیب مکان – محصول و استفاده از ساختار ماتریسی، شاخصهای بهرهوری اقتصادی و پایداری و زیستمحیطی محاسبه گردید. نتایج نشان داد که مدل توانسته با کاهش 49 درصدی نسبت آب آبی به سبز، افزایش استفاده از اراضی دیم، و انتخاب مناطقی با بهرهوری اقتصادی آب زیادتر، پایداری مصرف آب را در سطح منطقهای بهبود دهد. همچنین، شاخص پایداری آب آبی (BWS، Blue Water Sustianabilty) پس از بهینهسازی در بیشتر شهرستانها در وضعیت کاملاً پایدار قرار گرفت. چارچوب پیشنهادی این پژوهش میتواند مبنایی علمی برای تصمیمسازی پایدار در مدیریت منابع آب و اراضی کشاورزی فراهم آورد.