Le bassin versant réunit l’ensemble de la surface recevant les eaux qui circulent naturellement sur ce territoire et convergent jusqu’à une même rivière. Il convient d’y associer les nappes souterraines qui interagissent fortement avec lui. Il se délimite par des lignes de partage des eaux entre les différents bassins.
Lorsqu’il pleut, une partie de l’eau ruisselle et rejoint les cours d’eau. L’autre partie s’infiltre dans le sol et s’accumule dans les nappes d’eau souterraines. Au sein du bassin versant, une rivière collecte également les eaux d’autres cours d’eau. Ces affluents drainent les eaux de sous-bassins versants.
La rivière principale s’écoule alors dans le fond de la vallée pour rejoindre la mer ou se jeter dans un fleuve à l’exutoire du bassin versant en aval.
Lors de fortes précipitations, les cours d’eau peuvent déborder et sortir de leur lit mineur, délimité par les berges, pour s’étaler dans les plaines : ce champ d’expansion des eaux est appelé le lit majeur, constitué essentiellement de zones humides offrant de nombreuses fonctionnalités gratuites (épuration des eaux, zones de stockage des eaux en période de crue par exemple).
Au fond de son lit, chaque cours d’eau charrie des sédiments. Il s’agit de pierres, de cailloux, de graviers, de sables arrachés aux berges là où la rivière est la plus puissante et où la pente est la plus forte. C’est le phénomène d’érosion.Le cours d’eau transporte les éléments les plus fins en suspension tandis que les éléments les plus grossiers roulent au fond.
Dans les zones plus calmes, où la pente et le courant sont plus faibles, les sédiments se déposent, les particules les plus grosses dans un premier temps, puis ensuite les plus fines. C’est le phénomène de sédimentation.
Ce sont les phénomènes d’érosion et de sédimentation qui dessinent la forme naturelle des rivières, notamment en créant des sinuosités appelées aussi des méandres.
L’artificialisation des rivières porte atteinte au fonctionnement des cours d’eau. Depuis les années 70, les cours d’eau ont été aménagés : ils ont été creusés, élargis et leurs sinuosités naturelles ont été supprimées. Ces aménagements de la rivière et de ses berges ont eu des impacts sur la qualité et la quantité des eaux, aggravés de nos jours par le réchauffement climatique.
En période de sécheresse, le niveau des cours d’eau baisse plus fréquemment et plus longtemps, menaçant la biodiversité aquatique.
En période de crue, les eaux évacuées trop rapidement accentuent l’impact des inondations.
Cette artificialisation a aussi contribué à la régression des zones humides en limitant le débordement de la rivière dans son lit majeur. Celles-ci vont alors s’assécher provoquant une altération de leurs fonctionnalités.