Una estrategia adecuada de suministro de agua es imperativa para obtener tomates de alto rendimiento y calidad; la falta de una ha causado desperdicio de recursos y deterioro de la calidad. Para determinar la cantidad de riego adecuada y simular la transpiración diaria bajo estas condiciones óptimas de riego, se llevó a cabo un experimento de cultivo en invernadero durante dos años, de 2022 a 2023. Comenzando en la antésis, se activaron tres gradientes de riego distintos y se designaron como controles de riego con los límites inferiores establecidos en 80% (T1), 70% (T2) y 60% (T3) de la capacidad de retención de agua del sustrato. Determinamos la cantidad óptima de riego clasificando los tratamientos utilizando el método TOPSIS, equilibrando el rendimiento y la calidad del tomate. Se estableció un modelo de transpiración diaria segmentado bajo condiciones óptimas de riego impulsado por factores de cultivo y ambientales utilizando el método de Marquardt y datos de 2022, y el modelo fue validado utilizando datos de 2023. Los resultados indicaron que T2 era la cantidad óptima de riego, con una eficiencia en el uso del agua aumentada en un 18.0%, pero con una disminución del 10.9% en el rendimiento, mientras que los índices de calidad mejoraron significativamente. Los valores del modelo segmentado en la etapa de floración y cuajado de frutos y en la etapa de cosecha fueron 0.92 y 0.86, respectivamente, lo que podría proporcionar apoyo para la gestión optimizada del agua en el cultivo de tomates en sustrato de invernadero.