Para realizar la separación del flujo base en la Cuenca Superior del Río Lebrija, se desarrollaron y aplicaron conceptos físicos como la ecuación de conservación de masa con trazadores llamados isótopos estables del agua y algoritmos numéricos basados en curva de recesión de series de tiempo de caudales. Estos algoritmos utilizan parámetros que tienen base física en la recesión de los ríos y pueden representar comportamientos no lineales en el almacenamiento de los acuíferos. Se realizaron muestreos de isótopos estables tanto en aguas lluvias, como en aguas subterráneas y en ríos, teniendo en cuenta la respuesta de las componentes del hidrograma en diversas escalas temporales y espaciales. Los análisis resultantes de la aplicación de curvas de recesión y ecuación de conservación de masa en esta cuenca, validan la existencia de sistemas de acuíferos interconectados y en contacto con el río principal. Los resultados obtenidos mediante las dos técnicas, permiten proponer un valor significativo de flujo base en la cuenca.