El río Sagua la Grande delimita la mayor cuenca hidrográfica de la provincia Villa Clara. En su parte baja es represado por el embalse “Alacranes” para luego seguir su cauce recorriendo la ciudad homónima hasta desembocar en el mar. En este trayecto, sus aguas son empleadas en múltiples actividades socio - económicas que se ven amenazadas; sobre todo por su impacto en la salud humana; por la contaminación antropogénica y la falta de estudios sobre su calidad y capacidad de autodepuración. Los modelos matemáticos de calidad de agua constituyen una herramienta efectiva empleada a escala mundial para sustentar la planificación de estrategias sanitarias y de conservación de ecosistemas que aseguren la autodepuración de las aguas superficiales. A partir de un detallado análisis de datos existentes y otros tomados experimentalmente, se propone un modelo conceptual definido por ocho secciones con características morfológicas, hidrodinámicas y de contaminación particulares, que determinan las bases para elaborar un modelo preliminar de calidad de agua del río Sagua la Grande (tramo embalse “Alacranes”-Desembocadura) que se establece a partir del modelo expandido de OD-DBO de Streeter y Phelps, ajustado a las particularidades del sistema en estudio, donde se considera un estado estacionario de las características fluviales y contaminantes del río en época de seca. Como resultado fundamental de la investigación se obtiene por primera vez un modelo matemático que puede ser utilizado con adecuado grado de confianza para evaluar y prevenir; de manera preliminar; las características de calidad de agua y autodepuración de la corriente fluvial del río Sagua la Grande en su último recorrido correspondiente al tramo “Embalse Alacranes”–Desembocadura, de especial importancia económico - social y su respectivo impacto en la salud humana de la región.