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Le réseau hydrographique de la région se structure en trois grandes catégories :
- Un réseau dense de petits cours d’eau naturels, dans l’Avesnois et le Boulonnais ;
- Un réseau lâche de cours d’eau tranquilles sur sols crayeux (dans l’Artois par exemple) ;
- Un réseau dense de canaux et fossés artificiels dans les plaines (Scarpe, Lys, Flandres).

La principale caractéristique hydrographique du Nord Pas-de-Calais est l’absence de grands fleuves et de reliefs importants. Les cours d’eau, constitués de rivières et de petits fleuves côtiers, se caractérisent par la faiblesse de leur débit et de leur pente. Ces facteurs engendrent une forte sensibilité des eaux de rivières aux pollutions liées à la forte densité de population et aux activités humaines.

Par ailleurs, la région a une forte tradition d’aménagements hydrauliques : lutte contre les intrusions salées, évacuation des eaux de ruissellement, canalisation de cours d’eau liée à l’activité industrielle … Avec 680 km de cours d’eau canalisés et canaux, la région a ainsi un réseau de voies navigables sans équivalent en France.

La superposition de bassins versants hydrographiques (eaux superficielles) et hydrogéologiques (eaux souterraines) témoigne d’une communication étroite entre l’ensemble des cours d’eau de l’Artois et la nappe de la craie. Par exemple, les eaux souterraines participent à 80 % au débit de l’Authie et de la Canche, à 70 % à celui de la Lys et de l’Aa.
Selon les saisons, les échanges entre la rivière et la nappe changent. En période de basses eaux de la rivière, son débit est soutenu par le drainage de la nappe. Mais, lors des séquences pluvieuses, la tendance s’inverse et les hautes eaux de la rivière rechargent alors les nappes.