This paper outlines a probabilistic modeling proposal of the components and processes involved in surface water availability and demand of an irrigation system of Chile’s central zone. The objective is aimed to develop a methodology for field water balance studies oriented to optimize available water resources allocation. The model includes relevant variables related to soil, crop, water availability, climatic data and hydraulic infrastructure. Hydrologic modeling tools are used for estimating water availability, describing time and spatial variation of surface water resources. A probability distribution model is applied for estimating flow rates associated to occurrence probabilities. Also, atime and spatial model for water requirements for the irrigation system studied has been developed,calculating different probabilities of excedence based on the Penman-Monteith equation, recently adopted and recommended by the FAO for the calculation of the reference crop evapotranspiration.The simulation model developed, is used both to obtain a better knowledge about the irrigation systemactual situation and its water supply confidence, as well as for the evaluation of future situations and alternatives to promote the efficient use of water resources and optimize surface water availability. Este trabajo describe una propuesta metodologica para modelar en forma probabilistica los componentes y procesos involucrados en la disponibilidad de agua superficial y la demanda hidrica para sistemas de riego en la zona central de Chile. El objetivo fue desarrollar una metodologia para estudiar el balance hidrico en campos agricolas que permita optimizar la asignacion del agua disponible. Con este proposito se desarrollo un modelo de distribucion probabilistica que estimo los flujos hidricos asociados a probabilidades de ocurrencia. Asimismo, se desarrollo un modelo espacial y temporal para simular los requerimientos hidricos de los cultivos, que permitio calcular las probabilidades de excedencia basadas en el modelo Penman–Monteith sugerido por la FAO. El modelo incluyo las caracteristicas fisico-hidricas de los suelos, la evolucion temporal de los requerimientos hidricos de la vid ( Vitis vinifera ), la variabilidad temporal y espacial de los recursos hidricos disponibles y de la demanda evaporativa de la atmosfera, asi como las capacidades fisicas de la infraestructura hidraulica disponible. El modelo de simulacion desarrollado en este trabajo se utilizo para evaluar la situacion actual y la seguridad de riego en vinedos (Alto Jahuel, Region Metropolitana, Chile), y para evaluar futuros escenarios y alternativas de inversiones en nuevos equipos de riego mecanico y en nuevas plantaciones para promover el uso eficiente de los recursos hidricos y para optimizar la disponibilidad de agua superficial. El modelo obtenido permitio decidir la superficie maxima que la empresa puede plantar con nuevos vinedos, decidir las inversiones alternativas en nuevos equipos de riego, con una consideracion probabilistica de diferentes escenarios de disponibilidad de recursos de agua.