La hoya del río Bio Bío tiene una superficie de 24.029 kilómetros cuadrados y es una de las más extensas del país. Su longitud es de 380 kilómetros. Nace en la Cordillera de Los Andes en la Región de La Araucanía, siendo el desaguadero de dos lagos cordilleranos: Icalma y Galletué, en la Región de la Araucanía.

En el sector andino (curso superior) presenta una orientación norte-sur y recibe numerosos afluentes alimentados por los deshielos primaverales. En el curso del río se alimenta de los tributarios como el Duqueco y Bureo, que nacen en la precordillera, cuyos caudales aumentan en las lluvias invernales.

En su paso por el valle longitudinal, el río Biobío tiene una dirección oriente-poniente, pero al entrar en contacto con la cordillera de la costa, en la confluencia del río Vergara, nuevamente se orienta en dirección norte-sur.

El río Vergara es el principal tributario que drena el área sur de la región y los llanos de Angol en la IX región, a través de sus afluentes, los ríos Renaico, Malleco y Rehue. Estos ríos tienen un régimen de alimentación netamente pluvial y por tanto sus mayores aportes son invierno.

En el ámbito cordillerano costero recibe al río Laja, su mayor afluente con un caudal medio de 173 m3/s. Este río nace en la cordillera de los Andes y desagua en la laguna del mismo nombre, atraviesa el valle longitudinal donde posee un hermoso salto de agua y, luego, al entrar en contacto con la cordillera costera, desemboca en el río Bio Bío al norte de la ciudad de Laja.

El curso inferior cruza un valle en la cordillera de la costa mientras cambia su dirección hacia el poniente y desemboca hacia el mar. Por la gran cantidad de sedimentos que acarrea, es imposible su navegación.

El río Bio Bío tiene un régimen de alimentación mixto, con crecidas en primavera y en invierno. El período de gastos abundantes es de siete meses, entre mayo y noviembre, siendo de julio y agostos los meses de mayor caudal. el caudal medio de desembocadura es de 976 m3/s.

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