با توجه به محدودیت منابع آب و مشکلات کیفی مخزن سدها و همچنین حضور تصمیم‌گیران متعدد با مطلوبیت‌ها و اهداف متضاد، تصمیم‌گیری درباره تعیین مقدار برداشت متوسط ماهانه آب بطوریکه مطلوبیت همه ذینفعان تامین شود، از موضوعات بسیار مهم برای بهره‌برداران از مخزن سدها محسوب می‌شود. در این تحقیق با تلفیق مدل تصمیم‌گیری چند معیاره فازیELECTRE I و تئوری بازی‌ها یک روش جدید برای تعیین مقدار بهینه تخصیص کمی‌-کیفی آب مخزن سد با هدف افزایش مطلوبیت تصمیم‌گیران و کاهش تنش بین آنها ارائه شده است. در این پژوهش ابتدا با شناسایی تصمیم‌گیران خبره ذینفع در بهره‌برداری از مخزن سد و تعیین مطلوبیت آنها، ارجحیت نقاط بهینه روی منحنی تبادل کمی و کیفی ارائه شده توسط محققین قبلی از دیدگاه هر یک از ذی‌نفعان و با توجه به پنج شاخص مختلف کمی، کیفی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی، تعیین می‌شود. در ادامه با استفاده از تئوری بازی‌ها نقطه مورد توافق ایشان بر روی منحنی تبادل مورد تحلیل و بررسی قرار می‌گیرد. نتایج تحلیل نشان می‌دهد به دلیل استفاده از مدل تصمیم‌گیری با منطق فازی و در نظر گرفتن معیار‌های مختلف، ترجیحات هر یک از تصمیم‌گیران به یکدیگر نزدیک شده و محدوده مورد نظر برای چانه‌زنی کوچک‌تر می‌شود و عملا شانس رسیدن به توافق در مدت زمان کوتاه‌تر با استفاده از تئوری بازی‌ها افزایش می‌یابد. نتایج کاربرد روش تلفیقی پیشنهادی برای بهره‌برداری از مخزن سد 15 خرداد ایران در یک دوره آماری 30 ساله (1997-1968)، نشان‌دهنده امکان توافق بر روی میزان تخصیص ماهیانه آب با کیفیت 1580=TDS میلی گرم بر لیتر با توجه به معیارهای تصمیم‌گیران و کاهش اختلاف بین ایشان است.