El crecimiento de la población, la rápida urbanización, los cambios en las dietas y el desarrollo económico están entre los principales factores impulsadores de la creciente demanda de agua, alimentos y tierras. En este estudio, se desarrolló un modelo integrado para gestionar el nexo tierra-agua-alimentos. Se desarrolló un programa de programación fraccional difusa basado en la huella hídrica (WFFP) para optimizar la asignación de recursos hacia la seguridad alimentaria y hídrica sostenible bajo las restricciones agrícolas, alimentarias, socioeconómicas y de recursos naturales. Calculando la huella hídrica azul y verde de cada cultivo, los requisitos óptimos de alimentos se convirtieron en opciones de cultivo óptimas. El método WFFP puede abordar problemas de optimización de ratios asociados con información difusa, en los que se integra la programación posibilística difusa en un marco de programación fraccional lineal. El método se aplica a un estudio de caso de la Región de las Cabeceras de los Tres Ríos (Yangtsé-Amarillo-Lancang) de China. Los resultados pueden proporcionar la base para la formulación de políticas hídricas y agrícolas y la gestión del nexo tierra-agua-alimentos en la región de estudio.