پدیده‌های فرسایش، انتقال رسوب و برآورد بار رسوب در رودخانه‌ها با توجه به خسارات ناشی از آن یکی از مهم‌ترین و پیچیده‌ترین موضوعات مهندسی رودخانه می‌باشد. مدل‌سازی و پیش‌بینی دقیق این پارامتر با توجه به میزان اهمیت آن در تعیین عمر مفید سازه‌های آبی و شبکه‌های آبیاری و زهکشی می‌تواند بسیار مفید واقع شود. در واقع با استفاده از مدل‌های چند متغیره در مدل‌سازی دبی - رسوب با دخالت دادن عوامل موثر دیگر مانند آورد رودخانه‌ها، می‌توان نتایج توصیف، مدل-سازی و پیش‌بینی آن را بهبود بخشید. در این مطالعه با استفاده از مدل‌های سری زمانی رایج (ARMA)، چند متغیره (CARMA) و تلفیقی (CARMA-ARCH و ARMA-ARCH)، متوسط بار رسوب سالانه (Ton.day) و متوسط دبی سالانه (m3/s) رودخانه سیستان در دوره آماری 42 ساله (1391-1349)، برآورد گردید. جهت استفاده از مدل چند متغیره از دو سری زمانی دبی و بار رسوب رودخانه مورد مطالعه استفاده شد. نتایج نشان داد که با دخالت داده‌های دبی جریان در مدل چند متغیره، دقت و خطای مدل‌سازی نسبت به مدل تک متغیره در مرحله واسنجی به ترتیب حدود 8 درصد افزایش و 50 درصد کاهش یافت. از بین چهار مدل مورد بررسی نیز نتایج نشان داد که مدل چندمتغیره تلفیقی از دقت بالاتر و میزان خطای کمتری برخوردار است. هم‌چنین با استفاده از مدل چند متغیره تلفیقی، بار رسوب رودخانه مورد مطالعه با در نظر گرفتن متوسط دبی سالانه تا پایان سال 1401 به صورت سالانه پیش‌بینی گردید که نشان از کاهش بار رسوب نسبت به سال‌های گذشته است.