La Loire, qui la traverse d'est en ouest, forme l'unité géographique du Centre-Val de Loire. Le relief qui se dessine de part et d'autre de son lit est constitué de plaines et de plateaux aux caractéristiques géographiques différentes. Au plateau calcaire légèrement ondulé de la Champagne berrichonne, au sud-est, succèdent la Brenne (pays "aux mille étangs"), et les plateaux argileux de la Touraine dans le sud-ouest.
Au sud et à l'est se dessinent des cuestas avec des plateaux calcaires et des dépressions argileuses en bordure du Massif central (collines du Sancerrois Motte d'Humbligny, 431 m). Au nord et au centre s'étendent les plateaux calcaires de Beauce et les dépôts argilo-sableux de la Sologne et de la forêt d'Orléans. En Sologne, l'histoire et la nature des sols ont favorisé la formation de milliers d'étangs artificiels, de landes et de taillis. C'est le paradis des oiseaux et du gibier.
Le Centre-Val de Loire est traversée par le plus long fleuve de France (la Loire, 1 013 km) qui connaît des débits les plus irréguliers. De plus, de nombreux et divers affluents viennent s'y greffer.
Des inondations en région sont possibles. Le Centre-Val de Loire est soumis à trois types de crues:
.les crues d'origine océanique caractérisées par une lente montée des eaux issus de perturbations atmosphériques provenant de l'ouest,
.les crues d'origine cévenoles caractérisées par des précipitations intenses et longues se produisant sur les hauts bassins de la Loire et de l'Allier,
.les crues dites "mixtes" mêlant les deux origines.
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