Les bassins versants de la Saâne et de la Scie reposent sur les assises crayeuses du Pays de Caux. Le Pays de Caux est une région naturelle de Haute Normandie. Il s’agit d’un plateau crayeux, délimité au sud par la Seine, à l’ouest et au nord par les falaises de la cote d’Albatre et à l’est en crête du bassin versant de la Scie.

Les bassins versants de la Saâne et de la Scie occupent un vaste plateau à la surface ondulée. Il s’élève doucement passant de 80m sur la côte à prés de 170 mètres d’altitude. Ce plateau appartient à l’ensemble géologique du Bassin Parisien, formé à l’ère du Secondaire.

Le sous sol est constitué d’une grande épaisseur de Craie, pouvant mesurer jusque 200 mètres de profondeur. Il est couvert d’une couche d’argiles à silex et d’un limon fertile.

     La Saâne est un fleuve côtier dont la longueur de son cours d'eau est de 41 kilomètres. La Saâne prend sa source dans le Pays de Caux, sur le territoire de la commune de Val-de-Saâne. Après un parcours orienté au nord, dans une vallée de plus en plus encaissée, elle débouche sur la côte d'Albâtre, se jetant dans la Manche entre Quiberville et Sainte-Marguerite-sur-Mer.

Le débit moyen annuel à Longueil, non loin de l'embouchure, s'avère relativement faible (2,6 m³/s) en raison de la superficie réduite du bassin hydrographique (270 km²). Toutefois à Gueures, ce petit fleuve reçoit, en rive droite, l'apport d'un affluent notable, la Vienne, longue de 15 kilomètres.

La Saâne arrose Val de Saâne, Imbleville, Saâne-Saint-Just, Auzouville-sur-Saâne, Biville-la-Rivière, Brachy, Gueures, Ouville-la-Rivière, Longueil, Quiberville.

La Vienne naît sur le territoire de la commune de Beauval-en-Caux, suit une direction presque parallèle à la Saâne durant la première partie de sa course, avant de s'orienter vers le nord-ouest et de confluer avec le fleuve côtier à Gueures, au terme d'un parcours de 15 kilomètres. La Vienne apporte 0,42 m³/s à la Saâne lors de sa confluence à Gueures (pour un bassin versant de 88 km²).

La Vienne traverse Beauval-en-Caux, Saint-Mards, Bacqueville-en-Caux, Lammerville, Hermanville, Gueures.

La Scie est un fleuve côtier d’une longueur de 37 km.La Scie prend sa source à Saint-Maclou-de-Folleville à l'est de Tôtes. Sa vallée étroite, qui s'enfonce assez profondément dans le plateau du Pays de Caux, est occupée par la voie ferrée Rouen-Dieppe. Elle se jette, au terme d'un cours sinueux orienté nord-nord-ouest à l'exemple des autres petits fleuves côtiers de Seine-Maritime, dans la Manche à Pourville-sur-Mer, hameau de Hautot-sur-Mer.

Le débit à l'estuaire, se révèle particulièrement faible (1,8 m³/s) en raison de l'étroitesse du bassin versant (217 km²) liée à l'indigence du réseau tributaire (aucun affluent notable). Bénéficiant d'un courant rapide, la Scie est prisée des pêcheurs, mais également des adeptes du canoë-kayak.

La Scie arrose Saint-Maclou-de-Folleville, Vassonville, Saint-Denis-sur-Scie, Auffay, Heugleville-sur-Scie, Saint-Crespin, Longueville-sur-Scie, Dénestanville, Crosville-sur-Scie, Anneville-sur-Scie, Manéhouville, Sauqueville, Saint-Aubin-sur-Scie et Hautot-sur-Mer.

Le fonctionnement hydrologique dans les vallées est fortement impacté par une artificialisation ancienne des cours d’eau. Ils ont été utilisés comme source d’énergie mécanique pour alimenter des moulins. Afin de maximiser la puissance des moulins, le cours des rivières a été perché en flanc de vallée substituant à un profil en pente régulier, un profil en long fait de pente très douce et jalonné de chutes.

Afin de se protéger et de valoriser les basses vallées, les hommes ont endigué les débouchés des fleuves côtiers. Une digue protège les terres contre les intrusions marines. Les fleuves se jettent dans la Manche par le biais d’une buse équipée d’un clapet interdisant la pénétration des eaux marines.

Les terrains géologiques forment l’aquifère de la craie. Cet aquifère est affecté par des phénomènes karstiques importants. Le karst est parcouru par de nombreuses fracturations. Il en découle que les eaux circulant dans les drains sont peu ou pas filtrées. Lors des épisodes pluvieux, les eaux se chargent en particules entrainées par le ruissellement et s’infiltrent par des effondrements naturels (bétoires) ou anthropiques (marnière). Ce phénomène peut entrainer des pollutions sur les points de captage des eaux. Ce phénomène est appelé turbidité.

La population des bassins versants représentent 45000 habitants. Les communes les plus peuplées sont Offranville, Hautot-sur-Mer, Yerville, Auffay et Bacqueville en Caux. Aucune d’entre elles n’affichent une population supérieure à 5000 habitants.

Les activités agricoles connaissent d’importantes mutations depuis plusieurs décennies. On assiste à une diminution régulière des surfaces de prairies au profit des terres labourables et des zones urbanisées. Les terres cultivées sont réparties largement sur les plateaux mais ont gagné les zones à forte pente et parfois les fonds de vallée.

Sur le plateau, un paysage d’openfield s’est développé et se substitue à un paysage plus varié où dominaient les clos-masures.

Les activités économiques se sont développées dans les vallées héritant pour la plupart des implantations autrefois réalisées pour exploiter l’énergie hydraulique. A ce titre, de nombreux moulins (52 au total pour la vallée de la Saâne et celle de son affluent, la Vienne, au début du 19ème siècle) étaient également installés le long des berges, bénéficiant de la remarquable régularité du débit et d’une puissance hydraulique suffisante.

Les vallées de la Saane, de la Vienne et de la Scie restent souvent en herbage en raison de la présence de la nappe et du vieillissement ou l’abandon des réseaux de drainage. Toutefois, la configuration des vallées a été impactée par des activités humaines (campings, lotissements, activités de loisirs).