La cuenca hidrográfica del Duero es la cuenca hidrográfica del río homónimo que discurre por el noroeste de la península ibérica y desemboca en Oporto. Tiene una superficie de unos 97 290 km², de los cuales el 81 % corresponde al territorio español y el 19 % al territorio portugués. Es la cuenca de mayor superficie de la península ibérica.
Aparece envuelta por una elevada orla montañosa que circunda una meseta de llanuras escalonada (páramos, mesas, campiñas). Los derrames del sistema Central siguen trazados paralelos (Riaza, Duratón, Cega, Eresma-Adaja, Tormes, Águeda, etc) mientras que en los afluentes de la cordillera Cantábrica predomina la disposición dendrítica hacia el Pisuerga (15 828 km²) y el Esla (16 081 km²). Dichas cordilleras periféricas (apenas el 10 % de la superficie) casi aportan el 90 % de los recursos fluviales, porque, no en vano, una amplia zona central de la Meseta apenas registra unos 400 mm/año, mientras que las cabeceras de la margen derecha superan los 1000 mm/año.
De otra parte, los acuíferos -singularmente las calizas de la Ibérica, del terciario detrítico, las calizas pontienses de los páramos y el cuaternario de los arenales- aseguran caudales de base al Duero alto y medio y sus afluentes (Arlanzón, Arlanza, Riaza y Duratón) durante las sequías climáticas. La sobreexplotación de acuíferos y la contaminación pueden hacer peligrar la preservación de humedales o invalidar el uso de las aguas subterráneas.
El perfil longitudinal del Duero es abrupto entre la cabecera en los Picos de Urbión y Soria. Allí comienza el tramo meseteño de escasa pendiente y sobre terrenos terciarios, por el ancho cauce y riberas adyacentes. Aguas abajo de Zamora, el Duero se encaja en un abrupto congosto, los Arribes, por donde el río abandona la Meseta, perdiendo bruscamente altura hasta llegar a las bajas tierra portuguesas. En los Arribes se localiza el complejo hidroeléctrico integrado por los embalses de Ricobayo, Villalcampo, Castro, Almendra, y los fronterizos de Saucelle, Aldeadávila, Bemposta, Miranda y Picote. Otras presas regulan las cabeceras de los afluentes, especialmnente las septentrionales. Aparte del Tormes (embalse de Santa Teresa) y el Adaja (embalse de Castro de las Cogotas), los principales embalses se localizan en el Esla (Ricobayo y Riaño) y sus tributarios (Barrios de Luna en el Órbigo, Porma) y en el Pisuerga (Aguilar).
La mayor parte del territorio español corresponde a la comunidad autónoma de Castilla y León (77 626 km², el 98,32 %) ya que el resto se distribuye entre las comunidades de Galicia (1126 km², el 1,43 %, en la provincia de Orense), Cantabria (88 km², el 0,11 %), Castilla-La Mancha (45 km², el 0,06 %, en la provincia de Guadalajara), Extremadura (35 km², el 0,04 %, en la provincia de Cáceres), La Rioja (19 km², el 0,02 %) y Madrid (13 km², el 0,02 %).
La gestión de esta cuenca en territorio español compete a la Confederación Hidrográfica del Duero.
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