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山丹县位于甘肃省西北部河西走廊中段,地处东经100°41′~101°42′,北纬37°50′~39°03′,是张掖市的东大门,素有“走廊蜂腰”“甘凉咽喉”之称,是古代“丝绸之路”通往西域的必经之地。东靠永昌县,西邻民乐县,西北与甘州区接壤,东南与肃南裕固族自治县皇城镇相连,南以祁连山冷龙岭与青海省为界,北过龙首山与内蒙古自治区阿拉善右旗相望。东西宽89公里,南北长136公里,总面积5402.43平方公里。海拔最高点在祁连山冷龙岭为4444米,最低点在东乐乡西屯沙河为1549米。属大陆性高寒半干旱气候,季节分布不均,太阳辐射强,日照时数长,气温低,昼夜温差大,降水量少而集中,蒸发量大,湿度小,无霜期短。年平均气温为9.0℃,年降水量为232.1毫米。自然灾害主要有旱灾、风灾、洪灾、沙尘暴、冰雹、低温冻害、病虫害等。境内祁连山耸立于南,大黄山雄踞于东,龙首山屏障于北,丘峦起伏,沟壑纵横。除山区外,县境南部和东部为冲洪积平原,中部为槽形地带的冲积平原,瞭高山区为褶皱低山丘陵,东北龙首山南麓为波状丘陵,北部红寺湖地区为封闭型沟谷平原,全境自东南向西北缓斜坡降,地质构造处于河西走廊地震带。兰新铁路、312国道、连霍高速公路横贯全境,县、乡、村三级公路纵横交错,交通便利。
全县矿产资源较为丰富,已发现矿种24种,各类矿产地54处,现已开发利用的有煤、黏土、铁、石灰岩、硅石、滑石、金、银、白云岩、花岗石等10种。山丹县的水系属内陆河流域,东、南部山区属石羊河水系和黑河水系。水资源主要来自大气降水和南部祁连山、中部大黄山的融雪。全县水资源总量1.24亿立方米【地表水0.8亿立方米、地下水0.44亿立方米】。全年总用水量18271.57万立方米。其中:地表水8924.54万立方米,地下水8965.36万立方米。境内河流有马营河、霍城河、寺沟河和山丹河以及大黄山浅山区的小沟小岔。
植被在山区垂直分布,由山麓到山顶,依次出现灌丛草原带,森林草原带。走廊平原多为灌木丛和稀疏乔木或人工栽培的用材林、经济林、防护林。绿洲外围,由于水分不足,多系荒漠化草原、山地草原、灌丛草甸草原等,植被稀疏、结构简单,覆盖率低,呈现典型的荒漠植被特征。植物资源有乔木、灌木、草木花卉、菌类等,其中农作物30余种,林果木70种,野生植物70种,药用植物47种。土特产品资源主要有麻黄、秦艽、枸杞、甘草、发菜、黄参、蕨麻、蘑菇、益母草等。全县分布野生脊椎动物近300种,其中有雪豹、马麝、黑鹳、金雕、白肩雕、玉带海雕、白尾海雕、胡兀鹫、斑尾榛鸡、雉鸡等国家一级保护动物10种,豺、石貂、草原斑猫、荒漠猫、猞猁、马鹿、鹅喉羚、黄羊、岩羊、盘羊、大天鹅、小天鹅、猎隼、红隼、鸢、苍鹰、雀鹰、普通鵟、草原雕、秃鹫、兀鹫、白尾鹞、白头鹞、短趾雕、淡腹雪鸡、暗腹雪鸡、血雉、蓝马鸡、灰鹤、蓑羽鹤等国家二级保护动物30种。
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