Khu vực Đông bắc tỉnh Nghệ An có 2 hệ thống sông lớn đó là Sông Hiếu - Sông Chu và Sông Cả với phụ lưu là hệ thống khe suối khá dày đặc, đặc điểm chung của sông suối là đều đặt lòng theo các đứt gãy, phần thượng nguồn rất dốc, hạ nguồn thoải, có chiều ngang hẹp chảy uốn khúc, quanh co, độ dốc lớn, có nhiều ghềnh thác, lưu vực sông lớn, độ phân cắt địa hình mạnh, ở 2 huyện Quế Phong và Quỳ Châu sông suối có bãi bồi hẹp, thềm sông biểu hiện không rõ ràng. Lưu lượng của sông suối trong vùng biến động mạnh theo mùa. Mùa lũ thường bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 11, mùa nước cạn từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau, về mùa lũ mực nước sông dâng cao, nhanh, tốc độ dòng chảy lớn do chênh cao về độ dốc của địa hình. Mùa khô mực nước sông cạn, nhiều đoạn bị thu hẹp. Do điều kiện thủy văn như trên nên khu vực điều tra chứa đựng nhiều nguy cơ xảy ra lũ ống, lũ quét và xói lở bờ sông.
Trong khi đó, khu vực khảo sát phía Tây tỉnh Nghệ An, hệ thống sông suối trong vùng điều tra rất phát triển và đều thuộc lưu vực sông Cả. Sông Cả có dòng chính bắt nguồn từ Nậm Cắn, thuộc vùng núi biên giới Việt Lào ở phía Tây Nghệ An, trên độ cao 1.800- 2.000 m, chảy theo phương TB-ĐN, đoạn cuối vòng lên phía Bắc, đổ ra Biển Đông ở Cửa Hội (Nghệ An). Sông dài 513 km, phần chảy ở Việt Nam 361 km, diện tích lưu vực 27.200 km2, phần ở Việt Nam 17.730 km2, cao trung bình 294 m, độ dốc trung bình 18,3%; lưu lượng trung bình năm 688 m3/s, mô đun dòng chảy năm 25,3 l/s.km2. Theo chiều dài, có thể phân chia sông thành 3 đoạn có đặc điểm sau:
+ Đoạn từ biên giới đến Cửa Rào (gọi là sông Nậm Mộ): Lòng sông hẹp (có nơi chỉ
khoảng 50-70 m) và dốc từ 5-15o, dòng chảy ngoằn nghèo, phát triển mạnh xâm thực ngang và sâu, rất ít tích tụ bãi bồi và thềm sông. Thung lũng sông dạng chữ “V” hẹp, với sườn dốc cao, hai bờ tạo vách dựng đứng. Sông có lưu lượng nhỏ vào mùa khô, nhưng lưu lượng lớn vào mùa lũ; lưu lượng trung bình năm tại Cửa Rào 236 m3/s. Mùa lũ từ tháng 6 đến tháng 11 hàng năm, chiếm khoảng 74-80% tổng lượng nước cả năm. Bờ sông hữu ngạn (là phần chân của vách taluy âm Quốc lộ 7), chủ yếu cấu tạo bởi đá phong hóa hoặc trầm tích bở rời do san gạt làm đường đổ xuống, nên rất dễ bị xói lở vào mùa mưa. Một nhánh khác của sông Cả gọi là Nậm Nơn, bắt nguồn từ vùng núi phía TB Kỳ Sơn, hợp lưu với dòng chính tại Cửa Rào. Trên dòng Nậm Nơn đã xây dựng thủy điện Bản Vẽ, lòng hồ diện tích hơn 45 km2, độ cao mức nước 140 mét, gây ngập hầu hết các đường giao thông, các khu dân cư dọc sông, khiến 3.000 ngàn hộ dân phải di dời và các khu dân cư còn lại nằm trong lòng hồ đều không có đường giao thông bộ.
+ Đoạn từ Cửa Rào đến Con Cuông: Thung lũng sông dạng chữ “U” mở rộng, lòng sông
thoải hơn phần thượng nguồn (dốc <15o), hai bờ rải rác có bãi bồi, thềm sông, sườn khá dốc. Hoạt động của sông chủ yếu là xâm thực dọc và xâm thực ngang vào mùa lũ. Biểu hiện TBĐC liên quan có trượt đất và xói lở bờ sông.
+ Đoạn từ Con Cuông đến Đô Lương: Thung lũng sông rộng, hai bờ phát triển nhiều bãi
bồi, thềm sông; lòng sông thoải, dòng chảy quanh co uốn khúc. Hoạt động của sông chủ yếu là xâm thực ngang, gây xói lở bờ, nhất là vào mùa lũ.
Vùng thượng nguồn sông Cả có 386 dòng chảy từ cấp 1 đến cấp 5. Các dòng chảy đều có độ dốc rất lớn, đặc biệt dòng cấp 1 đạt 5,6-13,3%:
- Lưu vực bậc 1: số lượng là 300, phân bố chủ yếu ở thượng nguồn dòng cấp 2 và một số ở hai bên sườn các dòng cấp cao hơn. Chiều dài lớn nhất của dòng cấp 1 khoảng 8 km, ngắn nhất khoảng 900 m. Dòng cấp 1 thường có lưu lượng nước lớn về mùa mưa, nhưng mùa khô lại rất nhỏ, thậm chí không có nước.
- Lưu vực bậc 2: với 78 dòng chảy, chiều dài lớn nhất đạt 9 km, ngắn nhất khoảng 3 km. Độ dốc lòng dẫn đạt 3,3-6,7%.
- Lưu vực bậc 3: với số lượng 16, phân bố chủ yếu ở Kỳ Sơn, ĐB Tương Dương, Con Cuông. Dòng dài nhất khoảng 12 km, ngắn nhất xấp xỉ 4 km. Độ dốc lòng dẫn 2,2-3,3%. - Lưu vực bậc 4: gồm 2 suối (Nậm Mộ và nhánh bên trái chảy qua bản Lả) với chiều dài khoảng vài chục km. Dọc theo dòng chảy có những đoạn bãi bồi rộng hàng trăm mét, bằng phẳng. Độ dốc lòng dẫn thường nhỏ hơn 2,2%.
- Lưu vực bậc 5: số lượng dòng cấp 5 là 1, bắt đầu từ thị trấn Hoà Bình (Tương Dương) - nơi hợp lưu của suối Nậm Mô bên phải và nhánh bên trái chảy qua bản Lả, xuôi xuống Con Cuông. Chiều dài của dòng cấp 5 gần 70 km. Dọc theo dòng chảy có những bãi bồi rộng hàng trăm mét. Độ dốc lòng dẫn trung bình 0,2-0,5%