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La znieff comprend la majeure partie de la vallée, en excluant les espaces urbains des secteurs médian et aval (agglomération rouennaise). C’est une petite vallée étroite d’une quinzaine de kilomètres de longueur, aux flancs vallonnés et boisés. Le fond est occupé par des prairies et des cultures. Les sources du Robec, alimentées par l’aquifère crayeux, sont situées à Fontaine-sous-Préaux dans la partie médiane ; elles sont en grande partie captées pour l’alimentation en eau potable, mais un débit est réservé pour le ruisseau. Utilisé dès le Moyen-Age pour actionner divers moulins, puis par l’industrie textile, le Robec est endigué sur la quasi-totalité de son cours, puis canalisé dans Rouen où il rejoint la Seine.
Malgré une forte pression urbaine, cette vallée conserve un intérêt écologique majeur dû essentiellement à ses milieux forestiers. Six sites boisés classés en Znieff de type I recèlent un fort intérêt écologique. Il s’agit de hêtraies, essentiellement neutrophiles, abritant une flore rare (Alchémille vert jaunâtre, Digitale jaune, Sureau à grappes etc.). Outre leur intérêt écologique, ces formations boisées ont une fonction majeure dans la préservation des sols, la lutte contre l’érosion et les ruissellements.
Quelques lisières et pelouses sèches calcicoles sont aussi remarquables, comme celles présentes sur la côte du Mont Pilon, caractérisées par une flore diversifiée, des espèces rares dont certaines légalement protégées (Épipactide brun rouge par exemple). Face à l’environnement soit urbain au Sud, soit agricole sur le plateau tout autour, la vallée offre le refuge pour de nombreuses espèces animales, que ces dernières affectionnent les milieux boisés ou ouverts (lisières, prairies).
La voie ferrée, parcourant tout le fond de la vallée, joue le rôle de corridor biologique pour un grand nombre d’espèces animales appréciant les habitats prairiaux linéaires, mésophiles à secs. Parmi les papillons et les libellules, des espèces rares ont été inventoriées. Aux portes de l’agglomération rouennaise, la vallée est donc un réservoir de biodiversité qu’il convient de préserver.
En termes de biodiversité, ce sont ainsi sur l'ensemble de cette Znieff une soixantaine d'espèces déterminantes qui ont été répertoriées, dont certaines protégées telles que le Damier de la succise (Euphydryas aurinia), l'Épipactide rouge sombre (Epipactis atrorubens), et l'Ophrys bourdon (Ophrys fuciflora) ; ou menacées à l'instar de l'Azuré des ajoncs (Plebejus argus) -NT sur la LR 2022 rhopalocères de Normandie- ou encore de l'Alchémille vert jaune (Alchemilla xanthochlora) -VU sur LR HN-, entre autres.
