Ante la crisis de agotamiento del recurso hídrico por efecto del cambio climático y los efectos sociales consecuentes por el desabastecimiento de los sistemas urbanos, es necesario establecer procedimientos claros para la interpretación de procesos hidrológicos, con el propósito final de establecer los mecanismos para el manejo sostenible de los recursos hídricos. En esta investigación se describen los resultados del análisis de un modelo de cuenca no lineal, que permite ver, para el caso de estudio, un panorama diferente en términos del uso de las fuentes de aprovechamiento. En este sentido, se destaca que las fuentes de agua subterránea son la única respuesta para atender la demanda de agua de los ciudadanos Duitamenses, sin embargo, persisten varios interrogantes muy importantes ¿Por cuánto tiempo las fuentes de agua subterránea abastecerán la ciudad de Duitama?, ¿es la calidad del agua subterránea adecuada para el consumo humano? ¿Los costos de operación de pozos de agua subterránea podrán ser manejados efectivamente por la economía local?