黑河流域位于祁连山及河西走廊中段（北纬37°45′～42°40′，东经96°42′～102°04′），东起山丹县的大黄山，西至嘉峪关的黑山，南起祁连县境内的祁连山分水岭，北至额济纳旗的居延海，总面积12.8×104km2，东、西分别与石羊河及疏勒河流域相邻，是我国西北干旱地区较大的内陆河流域之一。流域跨青海省海北自治州、甘肃省的张掖、酒泉、嘉峪关市，以及内蒙古自治区阿拉善盟西部，计三省、11市县（旗）。流域内地貌景观具有明显的垂直分带性，南部为祁连山区，平均海拔在3600m以上；中部是以断陷盆地为特征的走廊平原，海拔高度1100～1300m；西北部为中低山山地（海拔1400～2800m）；东北部为黑河古冲积平原（海拔高度1200～1000m），部分与巴丹吉林大沙漠相邻。
（一）气象
本区位于大陆腹地，为典型的大陆性气候，主要受中高纬度的西风带环流控制和极地冷气团影响，气候干燥，降水稀少而集中，多大风，日照充足，太阳辐射强烈，昼夜温差大。区内气候变化明显受纬度和地形影响，具明显的分带性，南部祁连山区地势高亢，气温低、寒冷，年均气温为3.6～-3.1℃，相对湿度大，约为60%，为高山湿寒气候。降水相对充沛，多年平均降水量超过 300 mm，最大可达 500 mm，降水量由东向西，从340.8 mm递减到238.8 mm，雪线高度由东向西逐渐升高。中部走廊地区气候干燥，为温带干旱亚区，年平均气温5～10℃，无霜期较长，热资源丰富，日照时间长达3000～4000h，多年平均降水量由东向西递减，张掖年降水量为193.3mm，到西部的酒泉降水量为73.5 mm，而蒸发量则由东向西递增，自1324.6 mm增至1704.8 mm。下游地区，由南向北，气候逐渐变得更加干燥，降水十分稀少，中游地区的张掖、酒泉年降水量分别为193.3 mm和 72.5 mm，金塔县年降水量降低至 54.5 mm，到额济纳旗年降水量仅为40.76 mm。见表9-1。
表9-1 黑河流域气象要素特征
（二）水文
1.河流
流域内共有35条独立河流，绝大部分发源于南部的祁连山区，流经走廊平原，汇入黑河后，向北径流，最终，注入居延海。汇水面积大于100km2的河流有17条，其中，汇水面积最大的是东部的黑河及西部的讨赖河。1960年以后，由于工农业发展，人口增加，需水量与日俱增，各河流均被引流灌溉，或在其上修建水库，使得汇入黑河的水量减少，到了80年代，大部分河流均已无水汇入黑河，东部的马营河（山丹）、洪水河（民乐）、梨园河等大部分河水被引去灌溉，只有在洪水期，才有部分洪水注入黑河；走廊平原中部的马营河（酒泉）、丰乐河等河流消失在肃南与高台间的盐池——明花盆地，不再有水汇入黑河；西部酒泉地区的讨赖河、洪水河（酒泉）注入金塔南的鸳鸯池水库，由灌渠将水引到金塔进行灌溉，使之与黑河联系基本断绝，只有在大洪水时，才有水经鼎新流入黑河。
黑河是流域内最大的河流，发源于南部的祁连山区，源头由俄博河与野牛沟两条支流组成，俄博河，源于俄博的锦阳岭，流长80km；野牛沟，发源于铁里干山，流长流190km；两河在藏黄寺汇合，向北径流，于莺落峡出山，进入张掖山前断陷盆地，先后汇集山丹河、民乐洪水河、梨园河及摆浪河等诸河，穿正义峡，进入金塔———鼎新盆地，继续向北径流，过地湾东墚、狼心山，最终，注入内蒙古自治区额济纳旗的居延海，径流总长821 km，流域面积 128283.4 km2。黑河水量较为丰富，多来自上游，莺落峡以上河长303km，流域面积10009km2 ，据莺落峡水文站实测资料，多年平均径流量为15.98×108 m3。
2.冰川
中国科学院兰州冰川冻土研究所研究表明，黑河流域祁连山区发育有冰川1078条，总面积420.55km2，估计冰储量136.7×108m3，年补给河流的冰川融水量2.98×108m3，占河流径流总量的8%（杨针娘，1991）。“七一”冰川1975年比1956年最大退缩距离为40m，平均每年退缩2m。
3.湖泊
黑河流域天然湖泊较少，多为位于内蒙古境内的黑河冲积扇前缘的尾闾湖，古尾闾湖有古日乃湖、土素进海子、居延泽等，由于黑河河道历经变迁，这些湖泊相继干涸。现仅存位于额济纳旗境内的现代黑河尾闾湖西居延海（嘎顺淖尔）和东居延海（索果淖尔），但也无法摆脱干涸的命运，西居延海于1961干涸至今，湖底留下白色的盐壳；东居延海1958年时湖面积有35.5km2，此后，逐年萎缩，到20世纪80年代湖面萎缩到23.6km2，至90年代初干涸，2002年湖面积曾一度恢复到12km2 左右，但到年底又复干涸。
黑河流域内因气候具有明显的垂向和水平分带性，上、中、下游的气候、地质、地貌以及水文地质特征有着明显的不同，使得它们的水环境差异较大，有各自地表水和地下水的形成、径流、排泄模式。目前，黑河流域上、中、下游划分的通行做法是，将祁连山区定为上游地区；中游地区由张掖、酒泉、山丹盆地组成；黑河的正义峡、北大河的佳山峡则是中游地区与下游地区的分界；下游地区包括金塔、鼎新和额济纳旗盆地。
主要介绍地图三要素、地图分类