Lima Metropolitana es la segunda ciudad desértica más grande del mundo después de El Cairo. Depende casi exclusivamente de la escorrentía superficial de tres ríos y de captaciones subterráneas en Chilca. Sus cuatro cuencas son estudiadas de manera integral por AGUA-C:
1. Cuenca del Río Rímac (El río hablador)
Abastece a más del 75% de la población urbana de Lima a través de las plantas Atarjea y Huachipa de SEDAPAL. Cuenta con una longitud de 127 km y un caudal promedio anual estimado en 26 m³/s, condicionado por lagunas represadas y galerías de infiltración en la cordillera alta (túnel transandino de Marca III).
2. Cuenca del Río Chillón (El valle agrícola norte)
Cruza distritos norteños como Carabayllo, Comas y Puente Piedra. Longitud de 126 km, nace en la laguna Chicrón a 4,850 m.s.n.m. Tiene un caudal promedio estacional de 8 m³/s, con niveles críticos de estiaje durante los meses de junio a noviembre.
3. Cuenca del Río Lurín (Último valle verde de Lima)
De régimen muy estacional, con una longitud fluvial de 108 km. El Lurín nace en la confluencia de los ríos Taquia y Lahuaytambo y cuenta con un caudal promedio anual de solo 4.5 m³/s. En su cuenca alta en Huarochirí (Tupicocha, San Andrés), AGUA-C y las comunidades realizan la siembra de agua mediante amunas.
4. Cuenca del Río Chilca (El acuífero costero sur)
Ubicada en el extremo sur, es una cuenca seca sin caudal superficial continuo, altamente dependiente de la recarga hídrica del acuífero subterráneo para abastecer sus campos de cultivo y lagunas salinas tradicionales de Huacachina costera.