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El Valle del Cibao Occidental es avenado por el sistema hidrográfico del Río Yaque del Norte, que lo recorre longitudinalmente hasta desaguar en el océano Atlántico, después de formar un extenso delta próximo a la desembocadura. Es tal la importancia del Río Yaque del Norte y sus tributarios en esta región que a este valle se le conoce también como Valle del Yaque del Norte.

En tiempos geológicos, luego de que ocurriera el levantamiento de tierras durante el Mioceno, al este - sudeste de Santiago, que dividió el antiguo canal marino en dos, quedó en el lado occidental un golfo de poco profundidad, el "Golfo Yaquensis". Este golfo fue rellenado por los sedimentos que bajaban principalmente de la Cordillera Central, hasta rellenarlo completamente.

Está limitado al Norte por la Cordillera Septentrional (Sierra de Montecristi), al Sur por la Cordillera Central (Sierra del Cibao), al Oeste por el océano Atlántico y Haití y al Este por las pequeñas elevaciones que lo separan del Valle Oriental.

Es posible dividir esta región en tres sub-regiones, tomando en cuenta principalmente las condiciones de lluvia:

La primera, que va desde Santiago hasta, aproximadamente, Esperanza y Mao, con una precipitación anual comprendida entre 750 mm y 1000 mm. La zona de vida es Bosque seco Subtropical (Bs-S) aunque ya en las proximidades de Santiago se observa el bosque seco de transición a bosque húmedo subtropical. La línea entre los bosques secos y húmedos se ha ido desplazándose hacia el Este y ya se puede encontrar a mitad de camino entre Santiago y La Vega. Es la zona más poblada de toda la Línea Noroeste, incluyendo las ciudades (de este a oeste) Santiago de los Caballeros, Villa Bisonó, Villa González (Navarrete), Esperanza y Mao.

La segunda sub-región, al Oeste de Esperanza y Mao, presenta una precipitación anual menor de 750 mm. Dentro de esta sub-región se encuentra la "elipse de la seca", que es la elipse dentro de la cual la precipitación media anual es menor de 600 mm, o sea, una de las más escasas del país, y cuyo centro se localiza aproximadamente en Villa Vásquez. La zona de vida de esta región es el Bosque seco Subtropical (Bs-S). Es la sub-región menos habitada de la Línea Noroeste (anteriormente le llamaban El Desolado), siendo los principales centros urbanos Monte Cristi, Villa Vásquez y Guayubín.

Por último, tenemos la sub-región que podríamos llamar pre-montana, localizada al sur de la Sierra de Zamba y en el pie de monte norte de la Cordillera Central. Generalmente su pluviometría es mayor de 1000 mm al año y su zona de vida predominante es el Bosque húmedo Subtropical (Bh-S), aunque también es frecuente el bosque seco de transición a bosque húmedo subtropical, especialmente en los alrededores de Sabaneta, con una alta población de cana (Sabal causiarum = Sabal umbraculifera) y guanos (Coccothrinax spp.). Las principales poblaciones son Dajabón y Sabaneta (Santiago Rodríguez).

Aunque no pertenecen realmente a la Línea Noroeste, por tradición y geopolítica se incluyen otras poblaciones, tales como Monción y Loma de Cabrera, que realmente se localizan en la Sierra del Cibao (Cordillera Central).

En todo el Valle Occidental del Cibao, especialmente en la porción occidental de la sub-región pre-montana, las sabanas son comunes (sabana es una extensión de tierra cuya vegetación está formada por gramíneas y con pocos árboles). Estas sabanas están separadas unas de otras por ríos y/o pequeñas colinas arboladas (por lo menos en tiempos anteriores). Algunas de ellas son, y tomando el camino de Dajabón hacia Guayubín: Santiago, Jácuba, Larga, Talanquera, Escalante, Canoa, La Antona. En casi todas ellas se celebraron batallas durante la Guerra Domínico-Haitiana y durante la Restauración.

La hidrología del Valle Occidental del Cibao está dominada por el río Yaque del Norte y sus tributarios. El Yaque del Norte, al entrar al Valle del Cibao, gira hacia el Noroeste y atraviesa todo la Línea Noroeste, desembocando en la Bahía de Montecristi. Sus tributarios principales provienen de la Cordillera Central y apenas unos pocos arroyos y cañadas se originan en la Cordillera Septentrional.

Los principales afluentes del Yaque del Norte, mientras transcurre por la Línea Noroeste, son, de este a oeste:

Río Ámina, de 74 km. Se une al Yaque del Norte al sudoeste de Esperanza. Sus principales tributarios son el Inoa y el Guanajuma.

Río Mao, de 105 km., siendo el más largo de los afluentes del Yaque del Norte, al cual se une cerca de la ciudad de Mao.

Río Guayubín, que los franceses llamaban "Rebouc" durante los siglos 17 y 18. Tiene una longitud de 76 km. y se une al Yaque del Norte cerca de la ciudad de Guayubín, donde hay una pequeña laguna paralela al río.

Río Maguaca, que se une al Yaque del Norte cerca del poblado de Castañuelas.

Además de la cuenca del río Yaque del Norte, en esta región se encuentra la cuenca del río Dajabón o Masacre, el cual constituye la frontera norte con Haití. Este río, de 55 km. de longitud, nace en el Pico del Gallo y desemboca en la Bahía de Manzanillo.

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