Le réseau hydrographique du département est structuré par la Loire qui lui a donné son nom et le traverse du sud-ouest au nord-est sur une distance de 130 km. Le bassin versant de la Loire s’étend sur plus de 80 % du territoire du département et collecte les eaux d’affluents venus des montagnes qui l’encadrent, parmi lesquels, sur la rive droite, la Coise ou, sur la rive gauche, le Lignon.
Le bassin versant du Rhône au sud-est du département draine les eaux du massif du Pilat et du versant est des Monts du Lyonnais collectées principalement le Gier et ses affluents, parmi lesquels la Durèze et le Couzon.
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