黑河水系位于河西走廊中部，是河西内陆河流域最大的水系，东起山丹马营河，西至酒泉讨赖河，流域面积162314平方公里，50平方公里以上河流有193条。比较大的河流有山丹马营河、民乐洪水河、大堵麻河、黑河、梨园河、摆浪河、马营河、丰乐河、酒泉洪水河、讨赖河。黑河干流发源于祁连山腹地，由东西两岔汇合而成：东岔八宝河，发源于绵羊岭；西岔野牛沟河，发源于祁连山主峰东坡。东西两岔在祁连县城西侧黄藏寺汇合折向北流，始称黑河，穿90公里峡谷，在莺落峡出山，是为上游，长度313公里。在中游走廊平原，经张掖、临泽、高台三县，流程204公里，经正义峡-大墩门穿过北山，流出走廊，进入下游阿拉善平原。下游地域宽广，自南而北先后经过甘肃金塔县鼎新灌区、东风场区（酒泉卫星发射中心），在狼心山附近流入内蒙古额济纳旗草原灌区，分为19条支岔，成扇形流向尾闾东、西居延海，长411公里。黑河干流全长883公里。在历史上，其东支流山丹河（大马营河的下游）、西支流梨园河、北大河（讨赖河的下游）曾分别于山丹桥、野沟湾、营盘三处注入黑河。后来随着水资源利用和环境演变，许多支流水量减少甚至断流。现在，除梨园河外，黑河干流已无支流汇入。黑河水系河川径流量38.3亿立方米，其中干流37.5亿立方米。
黑河是一条省际河流，不仅承担着上游青海、中游甘肃、下游内蒙古自治区的用水需要，而且我国第一个航天科研基地和载人航天中心就建在黑河下游之畔，黑河要保证其用水。将黑河水资源进行合理分配，是该河水资源进一步开发利用的首要任务。二十世纪八十年代，水利部主持编制了《黑河干流水利规划报告》，协调各方矛盾，制定了水资源分配方案，布置了水工程系统，提出了水资源管理方案。现在各省区都在规划限定范围之内开展工作。酒泉卫星发射中心的几项水利工程已在水利部帮助之下建设完成，中游甘肃省和下游内蒙古的大型水利工程正在加紧进行前期工作。规划项目完成之后，全流域水资源引用率由现在的98%提高到104%，净利用率由49%提高到62%，灌溉面积由现在25.7万公顷增加到28.5万公顷，水资源的经济效益、社会效益、环境效益得到协调发展。
第一节 概况
黑河是我国较大内陆河，甘肃省河西走廊三大内陆河水系中最大的一支。黑河古称“张掖河”、“弱水”、“山丹河”，亦有“羌谷水”、“合黎水”、“鲜水”、“覆袁水”之称谓。黑河下游现称“额济纳河”，古时候也叫“坤都伦水”。《尚书·禹贡》说“导弱水至于合黎，余波入于流沙”即指黑河，“流沙”指弱水尾闾居延泽，是现在黑河尾闾居延海附近。
1.流域范围
黑河水系流经青海省北部祁连山区、甘肃省河西走廊和内蒙古自治区西部阿拉善台地，流域范围介于东经98°～102°、北纬37°50′～42°40′之间，南隔祁连山脊与大通河流域分界，北接蒙古国边境，东以大黄山与石羊河流域相连，西达黑山和疏勒河流域毗邻，流域面积为14.29万平方公里，其中青海省1.04万平方公里，占7.28%，甘肃省6.18万平方公里，占43.25%，内蒙古自治区7.07万平方公里，占49.47%。
2.河流水系
黑河水系由发源于祁连山的36条主要河流组成，就近代地表水和地下水的水力联系及其归宿，分为东、中、西三个子水系。其中西部子水系为酒泉洪水河、讨赖河水系，归宿于金塔盆地，曾经有余水从鼎新营盘汇入黑河；中部子水系为马营河、丰乐河诸小河水系，归宿于明花、高台盐池；东部子水系包括黑河干流、梨园河及东起山丹瓷窑口、西至高台黑大坂河的20多条小河流，除梨园河尚有余水汇入黑河干流外，其余小河均源近流短水量小，出山后消失于各绿洲灌区。黑河干流经莺落峡出山，穿过河西走廊经正义峡流入阿拉善台地，终止于居延海。流域面积50平方公里以上河流有193条。黑河干流以莺落峡和正义峡-大墩门为界，区分为上、中、下游。黑河上游源于青海省祁连县的八宝河与野牛沟。八宝河发源于祁连山中段海拔4260米的绵羊岭，向西北方向流经100公里至祁连县黄藏寺与野牛沟汇合。野牛沟发源于讨赖山和祁连山主峰南麓，河源高程4145米，向东南与八宝河相向流动，行223公里到黄藏寺，汇合八宝河后折向北流始称黑河。黑河北行穿越高山峡谷，流程90公里至莺落峡出祁连山，是为上游，河长313公里，流域面积（莺落峡）10015平方公里。上游河床陡峻，水流湍急，河道平均比降10‰，天然落差3000余米，富含水力资源。
黑河出莺落峡以后进入中游河西走廊平原区，河床渐宽，纵坡变缓，经张掖、临泽、高台三县，流入合黎山山口正义峡，河道长度185公里，平均比降2‰。黑河经甘州区乌江堡北侧山丹桥，是右岸山丹河汇入口，近几十年来因为山丹河及其上游段白石崖河、大马营河兴修水库和灌溉渠道，非常充分利用了山丹河水资源，山丹河再没有地表水注入黑河，每年只约有1000万立方米的地下径流汇入张掖盆地。在临泽县城北侧野沟湾，黑河左岸是梨园河汇入口，梨园河是黑河中游唯一有剩余地表水汇入的支流。黑河中游所处张掖盆地是河西走廊平原中段最大的水文地质盆地，是黑河东子水系各河流汇集并参与地表水和地下水“两水转换”的地域，黑河干流与其他支流的流域界限难以区分，均受控于正义峡断面。正义峡至大墩门是19公里峡谷段，此上为中游，河道长度204公里。正义峡控制流域面积35634平方公里，排除其他支流后，认定黑河干流中游流域面积为14441平方公里。
黑河出大墩门流入下游阿拉善台地，北流经金塔县鼎新左侧营盘，是黑河水系西支流讨赖河与洪水河的下游北大河的汇入口，也由于北大河上游水资源的充分利用和修建了营盘水库关系，北大河再没有地表径流汇入黑河，只有微量的地下潜流加入。黑河自大墩门北流约100公里到达内蒙古自治区额济纳旗地界后称额济纳河。继续北流穿过酒泉卫星发射中心到达狼心山下的巴音保古都总分水闸，额济纳河分为东西两河，东河称达西敖包河，也叫纳林河，西河叫穆林河。两河向下分别注入东、西居延海（索果淖尔和嘎顺淖尔），形成滨湖干三角洲，是广袤的阿拉善戈壁沙漠中极其宝贵和美丽的绿洲。黑河下游河段长414公里，流域面积37697平方公里。黑河从野牛沟发源地到尾闾居延海全长883公里，流域面积80779平方公里。
3.地质地貌
黑河流域自上而下包含三个大的地貌单元：祁连山区、河西走廊平原（含南北盆地）、阿拉善台地（高平原）。
3.1上游祁连山区
本区在大地构造上属北祁连加里东褶皱带，地壳的强烈上升，构成了一系列平行山岭和山间盆地。河流与冰川的切割和剥蚀，使得山势十分陡峻，起伏很大。此区内广泛分布着巨厚的下古生界海相沉积碎屑岩、碳酸盐岩和海相火山喷发岩，经历了浅变质作用，厚达4000米以上。古生界变质碎屑岩，断裂发育，岩石破碎，沿其断裂破碎带及其影响带蕴藏着基岩裂隙潜水；上古生界至新生界的层状岩层有层间水，形成一个互有水力联系的含水层，裂隙性潜水直接受融水补给。地下水埋深随地形起伏而变化巨大，深达几十米到几百米，以10%～30%的比降排泄至河道，水质良好，矿化度为0.5～1克/升的重碳酸盐类水。
3.2 中游河西走廊和下游走廊北盆地
河西走廊属于山前凹陷带，第四纪沉积物厚达数百米至数公里，是良好的地下储水场所。走廊内部被基底的隆起和断裂分割成一系列构造盆地。这些盆地以马鬃山-合黎山-龙首山等北山山系为界，呈南北两排展布，在黑河干流流域，南部为张掖盆地，北部为金塔-鼎新盆地。南盆地由连绵不断的洪积扇构成山前倾斜平原，其岩相自南向北由粗变细，南部为扇形砾石平原，往北渐变为低平的细土平原。南盆地地面宽广，平均沉积物颗粒较粗，地面坡度较大，地下水力坡降较大，地下径流通畅。地下水有砾石平原潜水和细土平原承压水两大类型。地下水补给来源是河道和渠道的渗漏、田间灌溉入渗、少量有效降雨入渗和周边地下径流侧渗。地下水埋深在冲积扇顶部达数百米，至扇缘变浅，甚至呈泉水出露。水质为矿化度0.5～1克/升的重碳酸盐类水。过渡到细土平原，呈表层潜水和深层承压水共存状态，潜水矿化度1～2克/升，承压水矿化度小于1克/升。北部盆地金塔-鼎新盆地为黑河冲积平原，地下水补给来源是南盆地边缘溢出的泉水再次入渗和黑河径流的入渗。北盆地扇形砾石平原是一些独立的洪积扇，其岩性蓄水性远较南盆地微弱，细土平原的含水层常出现沙和沙砾石层，水质较差，矿化度1～2克/升，部分达到2～3克/升。
3.3 下游阿拉善台地（高平原）
大地构造上这里是天山—阴山东西向构造带中段、合黎山—北大山—狼心山弧形构造的内侧，是个新生代断陷盆地——额济纳旗盆地，夹于东部巴丹吉林沙漠和西部马鬃山剥蚀低山丘陵之间。盆地基底由第三系碎屑岩、碳酸盐岩组成，上覆第四系沉积物和湖积物，厚达100～250米。
本区地貌是一巨大的扇形冲积、湖积平原，向北东方向倾斜。额济纳河两岸不连续地分布着Ⅰ、Ⅱ级阶地，为粉砂、亚砂土、细沙、中粗沙组成。由于河水的灌溉和浸润，沿河两岸是林木草地覆盖的绿洲。绿洲两侧以外则是戈壁沙漠平原，地形宽阔平坦。因为地质历史上交替的沉积过程所致，造成了粗细相间、相互叠置的地层结构，从而形成多层孔隙含水层的水文地质条件。第四系和第三系地层中广泛分布着承压水和自流水。本区气候极度干旱，降水极少，蒸发强烈，能补给地下水的有效降雨极为有限，平原四周为剥蚀山丘，地下水极为贫乏，对平原地下水补给作用微弱。所以区内地下水的补给源主要是黑河径流的入渗。地下水含水层的厚度四周薄，中间厚。沿河冲积平原和古河道附近，地下水埋深1～3米，戈壁平原区埋深3～5米，在东西居延海之间低地，地下水出露，形成自流水区。
4.气候水文
黑河流域位于欧亚大陆中部，远离海洋，周围高山环绕，流域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。
黑河流域气候具有明显的东西差异和南北差异。南部祁连山区，降水量由东向西递减，雪线高度由东向西逐渐升高。海拔2600～3200米地区年平均气温1.5℃～2.0℃，年降水量350～400毫米，最高达700毫米，相对湿度约60%，水面蒸发量约700毫米；海拔1600～2300米的地区，气候冷凉，是农业向牧业过渡地带。中下游的走廊平原及阿拉善高原属中温带甘-蒙气候区，进一步分为中游河西走廊温带干旱亚区及下游阿拉善荒漠干旱亚区和额济纳荒漠极端干旱亚区。
中部走廊平原区年平均气温2.8℃～7.6℃，日照时间长达3000～4000小时，降水量由东部的200毫米向西部递减为100毫米，水面蒸发量则由东2000毫米向西递增至3000毫米。下游额济纳平原深居内陆腹地，是典型的大陆性极端干旱气候，降水少、蒸发强烈、温差大、风沙多、日照时间长。据额济纳旗气象站1957～1995年资料统计，下游额济纳平原多年平均降水量仅为42毫米，多年平均水面蒸发量3755毫米，年平均气温为8.04℃，最高气温41.8℃，最低气温零下35.3℃，年日照时数3325.6～3432.4小时，相对湿度32%～35%，年平均风速4.2米/秒，最大风速15.0米/秒，8级以上大风日数平均54天，沙暴日数平均29天。
黑河流域水文具有典型的内陆河水文特征：河川径流形成、利用、消失分区明显。上游祁连山区是径流形成区，中游走廊平原是径流利用区，下游阿拉善台地和额济纳平原是径流利用和消失区。水文特点主要有：河川径流以降水补给为主，冰川融水补给只占9.5%；出山口莺落峡多年平均径流量15.8亿立方米；河川径流年际变化不大，年径流变差系数Cv值为0.15左右；径流年内分配不均匀，6～9月径流量占年径流量的67.8%；中游地表水与地下水频繁转化。
5.自然资源
黑河干流流域水资源包括黑河干流以及在张掖盆地参与“两水转换”的其他支流出山口的河川径流量之和、中下游与地表水不重复的地下水资源量。黑河干流出山口河川径流量15.8亿立方米；有地表水可以汇入的支流梨园河出山口河川径流量2.37亿立方米；其他虽无地表水汇入但参与“两水转换”的支流出山口河川径流量6.58亿立方米；三项合计出山口河川径流量24.75亿立方米。中下游与地表水不重复的地下水资源量（从山丹桥和营盘汇入的山丹河与北大河地下潜流）3.33亿立方米。合计水资源量28.08亿立方米。中下游交接点正义峡径流量10.1亿立方米。
水力资源理论蕴藏量106.88万千瓦，技术可开发量为52.8万千瓦。黑河流域具有丰富的矿产资源，已探明的矿产主要有金、银、铜、铁、锌、钨、铅、铬、镍、锰、钛和煤、芒硝、石灰石、重晶石、萤石、滑石、石英岩、大理岩、石棉、黏土、白云岩、石膏、硅石等。
黑河流域中、下游区地势平坦，土壤肥沃，土地资源丰富，有耕地27.53万公顷，其中灌溉面积20.44万公顷，占耕地面积的74%，人工林草面积5.70万公顷。中游张掖盆地为全国重点建设的12个商品粮基地之一，盛产小麦、玉米、水稻、油菜、胡麻等农作物，以乌江大米最负盛名。瓜果、蔬菜种类多、品质好，洋葱、辣椒、茄子、西瓜及新引进的精细瓜菜畅销全国20多个省、市、自治区，是著名的西菜东运基地。红枣、苹果、苹果梨、桃子、葡萄及其他优质杂果驰名远近。
流域上游祁连山区和中游部分地区有天然森林青海云杉以及松、柏、杨、柳、桦、槐等110多种；野生动物有285种，其中有雪豹、野驴、白唇鹿、野牛、黑鹳、白雕等9种国家一类保护珍稀野生动物，以及藏羚羊、岩羊、高山雪鸡、蓝马鸡等46种国家二类保护动物。祁连山区还产有多种名贵中药材。
6.经济社会
黑河流域上游包括青海省祁连县大部分和甘肃省肃南县的部分乡镇。祁连县是回、藏、汉族聚居之处，总人口约3万人，总土地面积1.4万平方公里，经济以牧业为主，共有牲畜66万头（只），多为藏系羊。沿黑河两岸地势较低的山间盆地有少量农田，有效灌溉面积700公顷。肃南裕固族自治县有三个区位于黑河上游，人口1.5万人，耕地面积约2867公顷，灌溉面积1213公顷，经济以牧业为主，有大小牲畜约33万头。总之，上游地区经济发展水平较低。
中游地区为流域主要的绿洲农业区，行政上隶属于甘肃省的张掖、酒泉市的民乐、山丹、临泽、高台、金塔等县，农作物以小麦、玉米、油菜、甜菜等为主，人口121.2万人，2000年地区生产总值55.98亿元。下游地区是以蒙古族为主体的荒漠牧业区，行政上隶属于甘肃省金塔县和内蒙古自治区额济纳旗及东风场区（酒泉卫星发射中心）。除东风场区外，下游人口6.63万人，2000年地区生产总值3.63亿元。
7.自然灾害
干旱是限制该区经济与社会发展的主要障碍，也是造成生态环境极度脆弱的主要原因。河西走廊位于青藏高原北侧，在大地形边缘下沉气流和亚洲东岸西北气流控制之下，是世界上同纬度最干旱的地区之一。
霜冻是大面积危害流域农作物及天然林草生长的主要农业气象灾害之一，霜冻发生时最低气温可达零下2.0℃～零下6.2℃，使玉米、小麦及经济作物受灾面达到80%以上，造成农业大面积歉收，天然林草衰亡。
干热风作为干旱区普遍存在的自然灾害，在黑河流域也是常见的一种气象灾害现象，其特点是风速不大，但气温很高，异常干燥，能迅速蒸散农作物和土壤水分，导致农作物大量失水而减产。
大风是指瞬时速大于17米/秒、相当于八级以上的风。黑河流域各地均有大风天气出现，一般平原区多于山区，总体上呈现由西北向东南减少的分布趋势。中游地区年均大风日数20～30天，下游地区40～50天。沙尘暴是风沙危害的主要形式，它轻则侵蚀土壤表土，埋没农田，重则驱动沙丘，摧毁农庄，埋田毁林，常造成渠道、村舍、铁路被毁坏，甚至造成人畜伤亡，是干旱区特有的毁灭性自然灾害。
8.治理开发
新中国成立后特别是1958年以来，随着本区经济的不断发展，黑河流域修筑了大量水利工程，为工农业特别是农业供水创造了良好条件。据统计，目前全流域已兴修大小水库98座，多为中小型平原水库，其中大型水库1座，中型水库9座，小型水库88座，总库容4.567亿立方米，兴利库容3.942亿立方米。黑河流域中游张掖市、酒泉市和嘉峪关市的走廊部分，共有干渠192条，总长度2545公里，平均衬砌率为57.5%；支渠731条，总长度2927公里，平均衬砌率65.5%；斗农渠11772条，总长度8406公里，平均衬砌率36.4%。除额济纳计算单元以外，黑河流域其他计算单元渠系综合利用率都比较高，张掖盆地内各计算单元引河水和泉水的渠系利用率可以达到0.49～0.57，平均为0.55，西部子水系各单元均为0.6。
据不完全统计，黑河流域现有机电井6484眼，年开采能力达5.115亿立方米。黑河流域2003年引用地表水和地下水总量为30.53亿立方米，其中引用地表水量24.49亿立方米，开采地下水量6.04亿立方米。
黑河干流自黄藏寺到莺落峡出山口长95公里，河床比降9.1‰，根据《黑河干流水能资源梯级开发方案优化报告》，干流水力资源蕴藏量106.88万千瓦，可开发量为52.8万千瓦，年发电量38.48亿千瓦时，共计规划了黄藏寺等八座梯级水电站，目前已建成龙首一级、龙首二级（西流水）、小孤山、大孤山、二龙山、三道湾等6座，宝瓶河与黄藏寺2座正在作前期工作。
9.水文特性
黑河从上到下设有札马什克、莺落峡、正义峡三个主要水文站。札马什克水文站始建于1956年11月，2007年1月1日下迁13.7公里至祁连县札马什克乡盘子村，为札马什克（二）站。属省级重要水文站、中央报汛站、国家水质监测站、大河控制站。水文测验主要包括水位、流量、泥沙、降水、蒸发、气温、日照、冰情、水温等项目。本站径流主要由冰川融水和降水形成，主汛期为6月下旬至8月下旬，降水集中的季节，径流量年内分配不均匀。从1957年至2005年的径流变化看，总体上天然来水量为增加的趋势，年际之间变幅不大。最小年径流量5.133亿立方米发生在1997年，最大年径流量15.73亿立方米发生在1989年。
第二节 流经路线
1.上游
黑河上游正源为野牛沟，从发源地走廊南山和讨赖山之间4145米的分水岭，一直向东南流动，行进在两山夹峙的海拔高程3500～4000米的高山草甸地带，两岸有众多短小支流汇入。行至野牛台右纳较大支流柯柯里河，随即进入峡谷，经“二珠龙”、“油葫芦”和札马什克水文站到地盘子流出峡谷，进入黄藏寺山间盆地。二珠龙和油葫芦分别是黑河上游的两个大型水库地址，坝址高程均在3000米上下。扎马什克水文站是黑河上游第一个水文站，建于1956年。过地盘子行约5公里到青海省祁连县黄藏寺村，右纳自东南相向流来的八宝河而折向北流，始称黑河。野牛沟河长175公里。八宝河亦称俄博河，全长100公里，自发源地绵羊岭向西北流动，流淌在海拔3500米左右的高山草甸地带，经俄博、草大坂、拉东峡进入峡谷，穿过祁连县城到黄藏寺与野牛沟汇合。俄博以上自古是河西走廊到西宁湟水流域的交通要道。拉东峡亦是黑河上游规划的大型水库地址。
地处八宝河末端的祁连县属青海省海北藏族自治州，古为羌地，有青海北大门之称。该县是一个多民族聚居地，主要有汉、藏、蒙古、回等民族，总人口约5万人，县城所在地叫八宝镇，八宝河由此得名。祁连县是一个资源县，主要有石棉、煤炭、黄金和有色金属以及非金属矿产，每年向国家上交黄金110千克，其八宝（鹿茸、麝香、蘑菇、大黄、金、银、铜、铁）闻名遐迩。丰富的自然资源与奇特神秘的高原地貌，自然景观具有极大的开采和科研、观赏价值，是迄今为止世界上原始生态环境保存最为完整的地区之一。
黑河东西岔野牛沟和八宝河交汇处是祁连山里最大的山间盆地，黑河从此北流进入90公里的峡谷，直至莺落峡出山流入河西走廊的张掖盆地。此段是黑河水力资源集中地段，自上而下规划有8座梯级水电站，现已建成6座，2座在作前期工作，其中黄藏寺水库是黑河上游的控制性工程，对合理利用黑河水资源具有重要意义。
2.中游
黑河出莺落峡，向东北方向流入河西走廊平原的张掖盆地，经草滩庄总分水闸，大部分被密如蛛网的渠系引入灌区，河道余水和渠道、田间水量有一部分下渗补给地下水，地下水被提取引用或者在盆地北缘细土平原一带出露成泉，泉水又被再次引用，这就是地表水和地下水之间的“两水转换”现象。黑河干流东西两侧的梨园河及其他小河沟也流入张掖盆地参与两水转换。黑河河道从张掖城区西侧流过，向北到山丹桥，右岸纳入山丹河。现在山丹河已没有地表径流汇入，只有干河道与微量的地下径流。黑河纳山丹河后折向西北流，横穿临泽县，到野沟湾左纳梨园河（大沙河）。梨园河是唯一在洪水期有地表径流汇入黑河的支流。黑河继续向前经高台县城、高台黑泉乡、罗城乡到正义峡。从山丹桥到正义峡黑河穿行在张掖盆地细土平原北端，是盆地地下水补给河道地带，河道比降平缓，河床宽阔。黑河中游的张掖市甘州区是座古老的城市，《汉书·地理志》说“张掖郡地处张国臂掖，故云张掖”。隋置张掖县，1958年改为张掖市。
2002年3月1日，******批准撤销张掖地区和县级张掖市，设立地级张掖市，设立甘州区，以原县级张掖市的行政区域为甘州区的行政区域。甘州区西侧10公里处有“黑水国”新石器时期的古文化遗址，为国家重点文物保护单位。相传西汉以前匈奴移居这里，划疆为小月氏国国都。正义峡规划有正义峡水库，是继黑河上游黄藏寺水库后，中游的控制性水库。正义峡入口前有古堡“正义堡”，原名“镇夷堡”，古代中原政权在此驻军。清朝雍正四年（1726年），为调节黑河中游和下游之间的用水矛盾，驻甘巡抚年羹尧主持制订了黑河“均水”制度，规定每年芒种前封闭上段各渠口10天，给下游高台及鼎新灌区放水，并借强大军事力量实施，轮值县官临时升官一级，驻守镇夷堡监督执行。这一水权管理制度，是河西走廊较早且行之有效的制度，一直沿用至上世纪末，才被新的“黑河调水”制度所替代。
3.下游
黑河经正义峡进入19公里长的合黎山峡谷段，过赵家峡经大墩门出山直向北流入下游。下游上段是沿河70公里长的甘肃省金塔县鼎新灌区，为解决鼎新灌区和下游下段额济纳旗草原灌溉问题，大墩门已经修建了分水闸。鼎新古称毛目县，现在是金塔县的一个镇。从鼎新灌区起黑河北偏东流动，在灌区内河床开阔，地势平坦，耕地和村庄密布。在灌区中部的营盘，左纳北大河。北大河上游是黑河水系西侧支流讨赖河与洪水河，经酒泉灌区和金塔灌区的两水转换，至此汇入黑河干流。但现在北大河也没有地表径流下泄，只有微量的地下径流汇入。灌区北端沙门子以下黑河行进在东侧巴丹吉林沙漠和西侧马鬃山戈壁之间，河道束窄，直达狼心山。
狼心山上下黑河两岸广大地区是酒泉卫星发射中心管理范围，黑河河水供应该中心绿化和农副业生产用水。狼心山上游20公里处建有旁注式水库“东风水库”，亦曾名为“五一水库”、“河西新湖”。狼心山是马鬃山东部一系列残丘低山东延的一个山包，既是酒泉卫星发射中心核心地区的标志，也是黑河下游上下段分界点。从狼心山下建设的“巴音保古都水闸”以下，便是黑河下游下段额济纳河。额济纳河自水闸起分为东西两河，东河称达西敖包河，也叫纳林河，西河叫穆林河。两河向下通过一系列分水闸继续分为19条支岔，分别注入东、西居延海（索果淖尔和嘎顺淖尔），形成滨湖干三角洲。东河下游达兰库布镇是内蒙古自治区额济纳旗行政中心。额济纳河平原有“破城子”、“黑城子”、“古居延城”等遗址。
内蒙古自治区额济纳旗，是狭长的内蒙古行政区最西边的一个旗（县级行政单位），隶属于阿拉善盟。310年前，远居于西伯利亚平原的蒙古族土尔扈特部落东迁回归故土，其中一部分定居于黑河下游额济纳平原，即是现在的额济纳旗牧民的前身。在震惊世界的“东归事件”中，土尔扈特人付出了惨痛代价，离开伏尔加河时，有十七万人之众，而抵达故土时已不足半数。当时的乾隆皇帝颁布封爵谕令，对归来的土尔扈特大小首领均予封爵，并在普陀宗承之庙内建立了《土尔扈特全部归顺记》和《优恤土尔扈特部众记》两块石碑。
黑河下游额济纳平原历史上就是水草丰美的天然旷野，公元十三世纪，中国元朝年代，意大利人马可波罗东来中国的时候，曾经路过额济纳平原，在《马可波罗游记》第四十五章这么记载：“我们离开了甘州市，北行十二天，到达一座名叫伊齐纳的城市。它位于戈壁沙漠的入口处，在唐古忒省境内。居民都信仰佛教。他们拥有包括骆驼在内的各种家畜。这地方有一种兰列隼和许多优良的萨克尔隼。果实和肉类自给自足，人民不经营商业。商旅到达这座城市以后，必须准备四十天的食物，因为再向北行进时，需要穿过一片大沙漠，沙漠里除了在夏季，山里和河流两岸有少数居民外，其他季节没有人到这种地方来。这里水源充足，树林茂密，野驴和各种野兽出没其间。过了这片沙漠之后，抵达它的北部一座城市，名叫喀拉科兰（和林）。”
第三节 八宝河
八宝河是黑河干流东岔，亦名俄博河，位于青海省祁连县境内。八宝河发源于祁连山中段海拔4260米的绵羊岭，向西流淌在3500米左右的高山草甸地带，经俄博（红土城）、草大坂（加隆）、拉东峡进入峡谷，穿过祁连县城（八宝镇）到黄藏寺附近的狼舌头与野牛沟汇合。全长104公里，流域面积2511平方公里，河道落差1200米，平均比降11‰。多年平均流量14.3立方米每秒，年径流量4.51亿立方米。水力资源理论蕴藏量5.1万千瓦。
八宝河上游有冰川15条，冰川面积约10平方公里，冰储量2.2亿立方米。有大小支流50余条，主要支流是天蓬河、小八宝河、青羊河、拉洞河、黑沟、黑泉河、东草河等。径流补给来源主要是降水和冰川融水。八宝河在祁连县城附近建有小水电站2座，装机容量4000余千瓦。
八宝河设有祁连水文站。始建于1967年5月1日，属省级重要水文站、中央报汛站、国家水质监测站、区域代表站。地处青海省祁连县八宝镇下庄村，地理位置：东经100°14′，北纬38°12′。集水面积2452平方公里。从1968年至2006年的径流变化看，总体上天然来水量为增加的趋势，年际之间变幅不大。最小年径流量3.109亿立方米发生在1979年，最大年径流量6.952亿立方米发生在1989年。
第四节 梨园河
梨园河是黑河水系中游主要支流之一，位于黑河干流西侧，流经甘肃省肃南裕固族自治县和临泽县境内。梨园河上游称隆畅河，发源于祁连山中段北麓红双岔子横梁，由西北向东南流，至白泉门右纳白泉河折向东北流，始称梨园河，沿途有东柳沟、西柳沟、青沟、海牙沟、白杨沟等支流汇入，经鹦鸽嘴水库至梨园堡出祁连山，流入河西走廊的张掖盆地，出山后转向北流，经临泽县城北侧，至野沟湾汇入黑河干流。全长160公里，梨园堡以上流域面积2641平方公里。多年平均流量7.1立方米每秒，年径流量2.37亿立方米，理论水力资源蕴藏量5.9万千瓦。流域面积50平方公里以上河流12条。
梨园河流域地势西南高，东北低，在肃南县境内和临泽县梨园堡出山口以上为高山深谷、光山秃岭的火山岩体地带，梨园堡出山口以下流经开阔的绿洲平原区。
流域内气候条件差异较大，从祁连山高寒冷凉半湿润气候区逐渐过渡到走廊平原大陆性干旱气候区。祁连山区气温零下3.5℃～4℃，平原区5℃～8℃；降水量祁连山区400～600毫米，平原区60～200毫米；水面蒸发量祁连山区为1100～2000毫米、平原区为2200毫米；年日照时数为2683～3088小时。
梨园河流域内有人口8.24万人，耕地2.16万公顷。主要种植小麦、玉米、蔬菜、豆类等。流域内交通以连霍高速公路、省道312线、兰新铁路复线为骨架，县乡公路构成了公路网络，交通方便。
梨园河多洪水灾害。1955年至2006年，上游隆畅河发生洪水灾害10多次，最严重的是1975年6月25日，连续降雨6天，洪峰流量180立方米/秒，山洪突发，河水猛涨，冲毁桥涵4处、居民住宅28户、机关单位3家、人口1000多人、牲畜500头、电站1座、农田133公顷，直接经济损失460万元。1920年至1909年，中游梨园河发生洪水灾害23次。1998年发生洪峰流量250立方米/秒的洪水，冲毁兰新铁路、部分防洪堤，直接经济损失1861万元。
梨园河流域内共规划电站39座，装机容量10.85万千瓦，年发电量33820万千瓦时。已建成梯级电站10座：装机容量1.5万千瓦，年发电量度4945万千瓦时；在建电站15座，装机容量4.8万千瓦，年发电量15000万千瓦时；待建电站14座，装机容量4.5万千瓦，年发电量13874万千瓦时。梨园河出山口梨园堡一带是红西路军战斗过的地方。现存有红西路军指挥部、烈士纪念碑、血战梨园口等遗迹。
梨园河上设有肃南水文站，始建于1984年1月，属省级重要水文站、中央报汛站、国家水质监测站、区域代表站。从1984年至2006年的径流变化看，总体上天然来水量为减少的趋势，年际之间变幅不大。最小年径流量0.45亿立方米发生在2001年，最大年径流量2.33亿立方米发生在1989年。洪水主要由降水形成，一般发生在6～8月降水集中的季节，径流量年内分配极不均匀。洪水期间，洪水陡涨陡落，流量变化大。
第五节 山丹河
按照唯远唯长的原则，山丹河应当是黑河的干流，其长度最长。但是按照水量大小的原则，其不能成为干流，因此仍然将山丹河确定为黑河的支流。山丹河是黑河水系最东侧的支流，与石羊河水系西侧西大河毗邻，位于甘肃省山丹县境内，因流经大马营滩而得名，也区别于黑河西侧支流马营河。山丹河上游称白石崖河，中游称马营河，下游称山丹河。上游白石崖河发源于祁连山中段海拔4378米的冷龙岭北坡，由南向北流动，至白舌口出山进入大马营滩盆地，始为中游马营河。大马营滩夹于南部青羊岭和北部大黄山之间，是河西走廊张掖盆地之子盆地山丹盆地的南端，曾经是中国人民解放军的军马场。冷龙岭北坡的其他小河沟后梢沟、大香沟、小香沟等亦流入大马营滩与马营河发生水力联系。
马营河由南向北纵贯大马营滩，经大马营（原军马局所在地），沿大黄山西麓继续北流，至李桥水库左纳主要支流霍城河，过水库北穿山丹盆地直达盆地北缘的山丹县城。大黄山南侧的众多支流寺沟河、大口子河等亦流入山丹盆地，和马营河发生水力联系。马营河过山丹县城，沿河西走廊主方向折向西北流，称山丹河，穿过祁家店水库、甘州区的二坝水库，汇纳南草湖、西草湖、九龙江等泉水河流，至乌江堡东北汇入黑河干流。全长166公里，流域面积9833平方公里，多年平均流量1.59立方米每秒，年径流量5.05亿立方米。流域面积50平方公里以上河流30条。
马营河流域地势东南高、西北低，包括上游高山深谷区、中游山前盆地大马营滩和山丹盆地以及下游走廊平原区几个不同的地貌单元，水资源经过地表水和地下水多次复杂转换，具有典型的内陆河流域特征。流域气候也有很大差异。马营河流域内有人口12万人，耕地18000公顷。主要种植小麦、油菜、豆类等。流域内交通以连霍高速公路、省道312线、兰新铁路复线为骨架，县乡公路构成了公路网络，交通方便。
第六节 童子坝河
童子坝河是黑河水系东侧支流，汉时称祁连河，魏晋时称羌水河。发源于祁连山中段俄博岭北坡，流经青海省祁连县、甘肃省民乐县、甘州区三县区。自发源地由南向北流至民乐县扁都口出山，在民乐马营墩河道略转向西北，至山丹县东乐汇入山丹河（黑河东侧主要支流）。全长114公里，出山口以上流域面积1044平方公里，多年平均流量2.44立方米/秒，年径流量0.797亿立方米。主要支流有东沟、羊胸子、小石壁、大石壁、大羊尕、小羊尕、木虎沟、二道沟等。流域面积50平方公里以上河流2条。
童子坝河流域地势东南高，西北低，在出山口以上河流流经山势平缓的草原地带，出山后河床窄陡，至马营墩地势平缓开阔。
流域内气候条件差异较大，从祁连山高寒冷凉半湿润气候区逐渐过渡到走廊平原大陆性半干旱气候区。祁连山区气温零下3.5℃～4℃，沿山地带2℃～4℃。多年平均降水量祁连山区388.7～487毫米，沿山地带253～346毫米。多年平均水面蒸发量祁连山区为1100毫米，沿山地带为1638～2500毫米。
童子坝河流域内有人口3.9万人，牲畜3.8万头，耕地1.25万公顷。主要种植小麦、大麦、青稞、洋芋、油菜、豆类等。流域内交通以省道227线为骨架，县乡公路构成了公路网络，交通方便。河流出山口扁都口是河西走廊通向青海省的主要通道之一。
第七节 苏油口河
苏油口河（又称酥油口河）位于甘肃省民乐县和甘州区交界处，发源于祁连山雪大坂，由大西岔、南岔、东岔、小西岔、法马沟、皮家沟、窄路沟、香沟等支流汇流而成。苏油口河流域面积473平方公里，河长61公里，多年平均经流量0.399亿立方米，多年平均含沙量0.53千克/立方米。流域多年平均降水量371.7毫米，水面蒸发量2270毫米，平均气温6.2℃，年日照时数2709～3084小时。
苏油口河源头海拔4880米，有冰川面积2.52平方公里，常年冰川雪山盘踞，地势陡峻，山高谷深，河流弯曲穿行于峡谷之中，由南向偏东方向下泄，坡降73‰。源头中山林木较为茂密，低山草场广布，植被良好。河水出山后水经苗家堡东流入石岗墩滩，平、枯水期在苗家堡以北就已全部渗入河滩，只在洪水期才有部分洪水流入九龙江。
苏油口河明清时即有宣政东、西二渠，灌田2.2万亩，东渠由民乐县南古乡部分村引灌，西渠由甘州区安阳乡引灌。新中国成立后，于20世纪50年代后期在大石灰关建堆石坝水库未成，1972年在甘州区南56公里处重新建成苏油口水库，总库容385万立方米，兴利库容300万立方米，设计灌溉面积3440公顷，实际灌溉面积3666公顷，受益人口约2.6万人。
第八节 洪水河
洪水河是黑河水系西部子水系支流之一，西邻讨赖河，东邻丰乐河。洪水河发源于走廊南山与讨赖山之间4145米的分水岭，和黑河干流西岔野牛沟相背西流。上游集大陇沟、小陇沟、大洪沟、臭水沟等，西流至鼓浪峡折向北流，先后纳较大支流羊露河与黑水河，北流至新地坝佛洞庙出祁连山流入河西走廊的酒泉盆地之山前冲积扇，部分河水被渠系引灌，余水沿河道北行35公里至兰新铁路附近，全部流入密如蛛网的洪水河灌区的灌溉渠系。河水在山前冲积扇地带强烈下渗形成地下潜流，到达甘新公路一带复以泉水露头。诸多泉水在西下坝地区汇成临水河，经总寨、铧尖、临水等地，与讨赖河-北大河下游的泉水河流清水河汇合一起流向鸳鸯池水库。铧尖以上河道总长140公里，新地水文站以上集水面积1574平方公里，多年平均径流量2.44亿立方米。流域面积50平方公里以上河流14条。
洪水河上游地处祁连山区，高寒阴湿，有冰川216条，储冰量53亿立方米，年消融量0.83亿立方米，占年径流量的34%。中下游为山前冲积扇的戈壁和酒泉盆地的细土平原，地势由陡渐变平缓，海拔高程在1340～2200米之间，气候干燥，降雨少，蒸发强烈，温差大，冬冷夏热日照长，秋凉春旱多风沙。年平均气温7.3℃，年平均降水量85.3毫米，年平均蒸发量2148.8毫米，年平均无霜期130天。
洪水河灌区和临水河泉水灌区是酒泉盆地的主要农业经济区之一，主要粮食作物有小麦、玉米，经济作物主要有瓜菜、洋葱、制种和花卉等。
洪水河上设有新地水文站，设站于1965年5月10日，属省级重要水文站、省级报汛站、省级水质监测站、区域代表站。地处甘肃省酒泉市西洞乡新东一村，位于东经98°25′，北纬39°34′。测站以上集水面积1581平方公里。从1958年至2006年的径流变化看，总体上天然来水量为平缓的趋势，年际之间变幅不大。最小年径流量0.6382亿立方米发生在2004年，主要原因是上游修建拦水坝，汛期蓄水形成测验河段水量突变。最大年径流量3.911亿立方米发生在1958年。径流量的年内分配极不均衡，6～9月径流量占年总量的90%，其余月径流量占年总量的10%。一般最小径流出现在1月。
第九节 讨赖河
讨赖河是黑河水系西侧最大支流，发源于青海省祁连县境内讨赖山与讨赖南山之间海拔3937米的纳尕尔当高山草甸，汇集两山冰川融水溪流由东南向西北流，经甘肃省酒泉市冰沟出祁连山流入河西走廊酒泉盆地，再经嘉峪关市称北大河，流经金塔县鸳鸯池水库，至营盘汇入黑河干流，全长427公里，出山口以上河长195公里，流域面积19828平方公里，多年平均径流量11.6亿立方米，年输沙量66.5万吨，平均含沙量1千克每立方米。流域面积50平方公里以上河流61条。
讨赖河水系支流包括其东侧同发源于祁连山的洪水坝河、红山河、观山河、丰乐河与马营河，以及涌泉坝、黄草坝、榆林坝、瓷窑口、屈家泉、文殊沙河等小河。出山口地表水资源量11.62亿立方米，走廊平原区与地表水不重复的地下水资源量0.51亿立方米。这些支流并不直接汇入讨赖河，除关山河、丰乐河、马营河流入明花、盐池盆地消失外，其余均进入酒泉盆地参与两水转换，以泉水形式流出成为临水河与清水河，汇入北大河流向鸳鸯池水库。所以鸳鸯池水库汇集了讨赖河水系大部分水资源。讨赖河干流在上游山区较大支流还有朱龙关河与柳沟泉河。
讨赖河流域上游祁连山区是海拔3000～5000米的高山群，气温低，降水较多，冰川发育，降水量随高程由南向北递减，约在100～300毫米，属典型高寒半干旱气候；中下游是走廊平原区，分别为酒泉盆地和金塔盆地，地势平坦，在发育广阔的绿洲边缘地带有戈壁、沙漠分布，属温带及暖温带干旱气候区，其特点是：气候干燥，降雨稀少，蒸发强烈，日照时间长，冬季寒冷，夏季炎热，昼夜温差大，秋凉春旱多风沙。多年平均气温7.3℃，极端最高气温38.4℃，极端最低气温零下31.6℃。多年平均降水量85.9毫米，最大冻土深度132厘米，多年平均水面蒸发量2112.3毫米，年日照时数3012.2小时。
讨赖河流域总人口60余万，有效灌溉面积11.44万公顷。讨赖河流域水利开发历史悠久，从西汉起就有了灌溉农业。二十世纪中叶以来，水利工程建设得到空前加强，鸳鸯池水库、讨赖河渠首、大草滩水库、解放村水库等一批大中型骨干工程和四千余公里渠道、一千余眼机井等渠系配套工程相继建成，并不断得到改造完善，为促进流域内工农业生产和经济发展起到了重要作用。
讨赖河干流自发源地夹于两山之间向西北流动，行100公里到甘肃省界，续行45公里至朱龙关，右纳朱龙关河折向北流，北行15公里至三岔口左纳柳沟泉河，其西北侧是海拔5197米的镜铁山，镜铁山铁矿是酒泉钢铁公司的主要原料供应地。再北行35公里到达冰沟出祁连山。冰沟自二十世纪中期就建有水文站，至今有五十多年的观测资料。出冰沟讨赖河流入河西走廊酒泉盆地的山前冲积扇，北偏东流30公里到兰新铁路交叉处通过讨赖河灌区引水渠首，河水被渠系引灌殆尽，其间河流左岸有专用引水工程给大草滩水库供水。此后讨赖河称作北大河。讨赖河与洪水坝河连同其众多支流在山前冲积扇地带，通过河床渗漏和灌区渗漏，形成酒泉盆地的地下水资源，到兰新铁路北侧盆地细土平原一带，地下水出露成泉，逐渐汇流形成清水河与临水河两条河流。
讨赖河干流过嘉峪关和酒泉市肃州区，沿途又接纳清水河与临水河余水，穿过夹山峡流入鸳鸯池水库。1947年建成的鸳鸯池水库是我国第一座大型土坝水库，控制流域面积12439平方公里，连同其下游的解放村水库和板滩水库调节北大河水量，满足金塔灌区的用水。北大河自讨赖河引水渠首到解放村水库大坝河道长度67.5公里，再东北向流80公里至金塔县鼎新的营盘，最后汇入黑河干流。实际上自建成鸳鸯池等水库后，北大河再没有地表径流进入黑河干流，只有少量地下潜流流入，金塔县在此建有小水库，拦截北大河潜流。
讨赖河上设有嘉峪关水文站，于2003年3月1日迁移到此，属国家重要水文站、中央报汛站、省级水质监测站和大河控制站。地处甘肃省嘉峪关市火车站，位于东经98°16′，北纬39°45′。测站以上集水面积7095平方公里。从1957年至2006年的径流变化看，总体上来水量为平缓的趋势，年际之间变幅不大。由于嘉峪关系列短采用冰沟站系列，2003年由嘉峪关换算冰沟。最小年径流量4.661亿立方米发生在1948年，最大年径流量11.44亿立方米发生在1952年。径流量的年内分配极不均衡，6～10月径流量占年总量的62%，其余月径流量占年总量的38%。一般最小径流出现在1月。