黑河发源于祁连山北麓，干流全长821公里。出山口莺落峡以上为上游，河道长303公里，面积1.0万平方公里，两岸山高谷深，河床陡峻，气候阴湿寒冷，植被较好，年降水量350毫米，是黑河流域的产流区；莺落峡至正义峡为中游，河道长185公里，面积2.66万平方公里，两岸地势平坦，光热资源充足，但干旱严重，年降水量仅有140毫米，蒸发能力达1410毫米，人工绿洲面积较大，部分地区土地盐碱化严重；正义峡以下为下游，河道长333公里，面积8.04万平方公里，除河流沿岸和居延三角洲外，大部为沙漠戈壁，年降水量只有47毫米，蒸发能力高达2250毫米，气候非常干燥，干旱指数达47.5，属极端干旱区，风沙危害十分严重。
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