El Valle del Mezquital recibe desde hace siglos las aguas residuales procedentes de la Ciudad de México, que actualmente ascienden a más de 1500 Mm3 anuales. La tesis presenta un modelo conceptual que desagrega las aguas negras de las limpias para el cálculo del balance hídrico del Valle del Mezquital en el año base 2005 y su calibración para predecir los escenarios de la demanda, disponibilidad natural media y balance del agua, así como el análisis de los flujos por sectores para los años 2030 y 2050. Además, se estudia el estrés hídrico del sector agrícola en la zona y estima las emisiones de metano en seis sub-cuencas para el mismo período de tiempo. La tesis contiene una Introducción que explica el contexto y la importancia del tema, un capítulo de Antecedentes que revisa el estado del arte de los métodos de modelación de la disponibilidad y demanda del agua, así como la situación del agua en el Valle del Mezquital.