黄土高原河流众多，沟壑纵横，沟壑面积约占总土地面积的50%。主要河流有黄河及其支流渭河、泾河、洛河、延河、无定河及窟野河等。河水主要来源于降水，降水分布的特点是南部多、北部少，山区多、平原谷地少。因此，径流的分布规律是自南向北减少，山区大于原区谷地。
黄土高原位于大陆腹地，气候较干旱，降水稀少，蒸发强烈，水源短缺。全区地表水资源105.56亿立方米，人均536立方米，亩均263立方米。泾阳、富平、蒲城一带亩均不足100立方米。由于季风气候的影响，降水的年变率大，年内分配不均。因此，地表径流的年际变化大，年径流变差系数cv值在0.4以上，径流的年内分配集中，汛期(7～10月)径流量占年径流量的60～70%以上，甚至集中于几场大暴雨中，形成丰水年雨涝洪灾，少水年干旱缺水。
地貌
黄土是第四纪时期形成的土状堆积物，分布很广，从全球范围看，主要分布在中纬度干燥或半干燥的大陆性气候环境内。我国黄土集中分布在北纬34~40°，东经102~114°之间，即北起长城，南界秦岭，西从青海湖，东到太行山面积约达30万平方公里的范围内，地理上称为黄土高原。本区除了一些基岩裸露的山地外，黄土基本上构成连续的盖层，厚度达100~200m，形成非常特殊的地貌。甘肃西部、青海西北部及新疆等地前低山丘陵及一部分山地的山坡上，黄土呈片状分布，而在山麓洪积-冲积平原和古河谷阶地上，也断续分布着经过搬运的黄土状土层。东北松辽平原、辽西翼北山地、华北平原和山东低山丘陵等地亦分布有黄土和黄土状土层。上述地区黄土一般呈零星分布，厚度也不大，加上自然条件等因素，黄土地貌发育受到很大限制，形态不典型。
分布在黄土高原区的典型黄土地貌可分为两大类：谷间地地貌和沟谷地貌。黄土地貌总的特征是地面非常破碎，表现在沟谷密度（单位面积的沟谷总长度）和地面分割度（沟谷面积占流域面积的百分数）两项数值很高，例如晋西个别地区沟谷密度为8km/km2，地面分割度达43.70%。地势起伏频率大也是黄土地貌的一个特征，地面频繁的出现200~300m的起伏。上述两个特征是我国其它地区所罕见的。
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