Dans la vallée de la Sensée, affluent de l'Escaut, Brunémont se situe à 15 km au sud de Douai et à 15 km au nord de Cambrai, dans le département du Nord, en région Hauts-de-France. La commune fait partie du canton d'Aniche et de la communauté d'agglomération du Douaisis. Son territoire, situé dans le bassin Artois-Picardie, est drainé par la Sensée, qui prend sa source à Arleux et se jette dans l'Escaut canalisé à Bouchain. Le marais de Brunémont, plan d'eau de plus de vingt hectares, complète ce réseau hydrographique. La commune relève du schéma d'aménagement et de gestion des eaux « Sensée », porté par le syndicat mixte Escaut et Affluents. Pour signaler une défaillance de l'éclairage public, un problème de voirie, un défaut d'entretien des espaces verts ou un dépôt sauvage, les habitants transmettent leur demande à la mairie de Brunémont via Signaleo.

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