Daerah Irigasi (DI) Payaman di Kabupaten Gunungkidul mengalami kekurangan air irigasi akibat faktor iklim, topografi, dan penurunan efisiensi jaringan karena kebocoran saluran. Dari luas fungsional 672 ha berdasarkan RTT SK Gubernur DIY Tahun 2023, hanya 323,38 ha yang terlayani pada periode pengamatan 2022–2023. Penelitian ini bertujuan menentukan pola tanam optimal pascarehabilitasi jaringan berdasarkan ketersediaan air dari data hujan historis 2000–2022. Ketersediaan air dihitung menggunakan debit andalan probabilitas 80% melalui model Mock yang dikalibrasi dengan debit terukur, sedangkan kebutuhan air irigasi mengacu pada KP-01 (2013) dengan evapotranspirasi metode Penman-Monteith. Evaluasi keseimbangan air menggunakan data terukur 2022–2023 dan dilanjutkan dengan simulasi tiga alternatif pola tanam untuk mengoptimalkan luas layanan. Hasil menunjukkan bahwa secara total kondisi 2022–2023 mengalami surplus, namun terjadi defisit pada beberapa periode akibat ketidaksesuaian jadwal tanam dengan potensi ketersediaan air. Alternatif 1 dengan penanaman serentak hanya mampu melayani padi seluas 264,70 ha pada MT I dan palawija seluas 143,34 ha pada MT II. Alternatif 2 dengan pola padi–palawija meningkatkan luas layanan menjadi 470 ha atau 45% lebih besar dibandingkan luas layanan periode pengamatan, sedangkan alternatif 3 dengan pembagian golongan tanam memberikan peningkatan tertinggi menjadi 572,22 ha atau meningkat 77%. Dengan demikian, alternatif 3 dipilih sebagai solusi optimum karena paling efektif memanfaatkan ketersediaan air sekaligus memaksimalkan luas layanan irigasi.