1833-ban megkezdődött a Tisza vízrajzi felmérése is, amelyet Lányi Sámuel vezetésével, de Vásárhelyi irányítása alatt végeztek. Majd amikor 1845-ben Széchenyi István a Közlekedési Bizottmány elnökeként a Tisza szabályozását határozta el, Vásárhelyit bízta meg a szabályozási tervek kidolgozásával, aki elsőként "Előleges javaslat"-át, majd "Általános Tisza-szabályozási terv"-ét készítette el. Alapelve az volt, hogy a Tiszát csak egy átfogó terv alapján, az összes érintett vármegyének és birtokosnak az összefogásával lehet sikerrel szabályozni.
Részletesen kidolgozott, a vízrajzi felmérésekre támaszkodó szabályozási elképzelését a Tiszavölgyi Társulat Központi Bizottságának ülésén ismertette. Előadásával oly heves vitát váltott ki, hogy tervének védése közben szívrohamot kapott és 1846. április 8-án meghalt. A Tisza szabályozása csak részben készült el az ő tervei alapján. A munkálatokat végül Pietro Paleocapa velencei műszaki igazgató módosításaival végezték el.