Of the total water on the planet, only 2.5% is freshwater, and much of it is inaccessible for human use. In Mexico, the approximate availability is 451,584.7 million m3, with the majority lost to evapotranspiration and surface runoff and only a fraction contributing to aquifer recharge. Currently, the exponential growth in freshwater consumption has led to severe problems regarding its availability and created challenges for dependent resources, particularly food. In response, efforts have intensified to develop technologies and methodologies that provide sustainable solutions. This research was conducted in two stages: first, designing a sampling plan to assess water quality and estimate its availability for both agricultural and municipal uses; and second, implementing a multi-objective optimization model in GAMS to evaluate water resource allocation in a lacustrine region. The model was applied to the Zirahuén Lake region in Michoacán to analyze its performance and explore its potential for transferability to other lacustrine areas. The aim is to contribute to the preservation of these water bodies, given their vital importance and multifaceted environmental functions, including serving as surface water sources, climate regulators, natural filters and habitat providers. Moreover, these ecosystems play a critical role in food production, supporting fishing, irrigated agriculture, and natural resource harvesting, thus reinforcing the water-food nexus. The resulting model was applied to the lacustrine region of Zirahuén Lake, Michoacán, with the purpose of analyzing its operation and exploring its possible adaptation to other lacustrine regions. The intention is to contribute to the preservation of water bodies due to their vital importance and their multiple environmental functions, such as being sources of surface water, climate regulators, natural filters, and habitat forms. Furthermore, these ecosystems play a crucial role in food production, supporting activities such as fishing, irrigation agriculture, and the conservation of natural resources, which reinforces the importance of the water-food nexus. The research results show that the water quality in the study area remains within the permissible limits for agricultural and domestic use.
Del agua disponible en el planeta, solo el 2.5% corresponde a agua dulce y gran parte de ella no es accesible para uso humano. En México, la disponibilidad aproximada es de 451,584.7 millones de m3, de los cuales la mayor parte se evapotranspira o escurre superficialmente, y solo una fracción recarga acuíferos. En la actualidad, el consumo de agua dulce ha crecido exponencialmente, generando así, problemas graves en su disponibilidad, así como problemas con los recursos que dependen de ella, particularmente los alimentos. Como respuesta a esta problemática, se ha intensificado la búsqueda de tecnologías y metodologías que ofrezcan soluciones sostenibles. El presente trabajo se desarrolló en dos etapas: primero, un plan de muestreo para determinar la calidad del agua y estimar su disponibilidad considerando usos agrícolas y poblacionales, y segundo, la aplicación de un modelo de optimización multiobjetivo en GAMS para evaluar la asignación del recurso hídrico en una región lacustre. El modelo obtenido se aplicó a la región lacustre del lago de Zirahuén, Michoacán; con el propósito de analizar su funcionamiento y explorar su posible adaptación a otras regiones lacustres. La intención es contribuir a la preservación de los cuerpos de agua debido a su importancia vital y sus múltiples funciones ambientales, tales como ser fuentes de agua superficial, reguladores del clima, filtros naturales y formadores de hábitats. Además, estos ecosistemas desempeñan un papel crucial en la producción de alimentos, al sustentar actividades como la pesca, la agricultura de riego y la recolección de recursos naturales, lo que refuerza la importancia del nexo entre agua y alimentos. Los resultados de la investigación muestran que la calidad del agua en la zona de estudio se mantiene dentro de los limites permisibles para uso agrícola y doméstico.
