地理环境

地理位置

保护区位于甘肃省、兰州市榆中县境内。地理位置：东经103°50′-104°10′，北纬35°38′-35°58'。坐落在榆中县西南隅，南靠临洮，东临定西，西北与兰州毗邻，属祁连山的东延余脉。保护区总面积约33301公顷，占榆中县总土地面积的10.1%。

地形地貌

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保护区山脉系祁连山山系东延部分，由马衔山系的高中山群所组成，主要山脉有马衔山、兴隆山和栖云山。马衔山与兴隆山南北对峙呈马鞍形，兴隆山、栖云山两座主峰由马衔山分支曲折而来。

山体长约37公里，宽约17公里，山势走向呈西北西东南南，地势南高北低，海拔在2000—3600米之间，马衔山主峰海拔3670.3米，比高为500—1000米之间，是黄土高原范围内唯一超过3600米的高峰。山体过境后，向东延伸终止于海浩瀚的黄土丘陵。在大地构造上是介于秦岭地槽系和祁连山地槽系之间的秦祁台块上的孤岛状的石质山地，次级构造单元为青石岭─马衔山横断带的马衔山褶穹和兴隆山褶凹，本山地自寒武纪前隆起，经过加里东、燕山期、喜马拉雅期等新老造山运动的影响，到了第四纪初才形成基本的山脉水系。

在漫长的地质历史时期，山地因受造山运动的显著抬升和切割作用，主体复式向斜多呈V型的陡壁深谷，沟谷纵横，河床比降较大多跌水，山脊呈波状起伏，坡度多在30度以上，地形呈齿状。山体两侧与黄土高原镶嵌，多为黄土剥蚀地貌，主要地形形态有高山深谷，土石山梁峁。

气象特点

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保护区地处东亚大陆内地，按中国自然区划气候分类为东部季风区，大陆性气候显著，属高寒半湿润性多雨气候。气候特征是冬季长而寒冷，夏季多云、多雾、多雨。年均气温4.1℃，无霜期123天，年降水量621毫米，相对温度、降水量随着海拔高度增加而增加，形成山地垂直气候带和多地形雨的特点。主要灾害性天气是干旱。

主要特征表现：为四季分明。春季干燥多风；夏季昼热夜凉，初夏干旱，盛夏多雨；初秋阴雨稍多，深秋凉爽少雨；冬季寒冷少雪。年平均气温3─7℃，其中最高(7月)为13─18℃，最低(1月)为零下8─9℃；活动积温为1800─2800℃；年降水量450─622mm，有效降水量340─520mm，降水频率不均匀，多集中在7、8、9月，降水量约占全年降水量的55%左右，在山地增雨作用下，一般海拔每升高100m降水量约增27mm。马衔山主峰年降水量可达800mm；无霜期70─130天，平均103天。林区年平均温度4.1℃；平均降雨量621.6mm；平均蒸发量918.6mm，为年降水量的1.5倍；相对湿度68%；平均无霜期110天左右；干燥度0.65；冻土深度平均为120cm，极端最大150cm。

河流水文

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保护区河流水系发育比较健全，长年流水的河道有兴隆峡、龛谷峡、徐家峡、分壑岔、麻家寺、水岔沟、官滩沟、新营、黄坪、马坡、银山等11条长流水河道，均发源于马衔山和兴隆山，年总径流量5349万立方米；其中兴隆峡径流量最大，正常径流量0.23立方米每秒，年径流量715.5万立方米；最小的徐家峡正党径流量0.03立方米每秒，年径流量90.6万立方米。

水质PH为6.9─8.1，硬度为5.8─14.8德度，属中硬度水，符合一般饮用水。

地下水资源主要埋藏在马衔山山前冲积、洪积倾斜平原及河谷平原，发育在马衔山以北断坳之上，构成的一个半封闭水文地质盆地之间，储存于上更新统砾卵石层中，静储量为有效静储量，因第四系隔水地板是倾斜的，倾斜方向与地下水流向一致，当下游大量开采时，上游埋藏深的静储量可转化为动储量流向下游。据有关资料，在兴隆山北麓向西延入的断层线长约104公里，即南北断裂格状构造网，均为地下水富含水。