吐鲁番盆地是新疆天山东部南坡的一个山间盆地，范围以吐鲁番市为主，面积50140平方千米。吐鲁番盆地是一个典型的地堑盆地，是中国地势最低，也是世界地势最低的地方。20世纪80年代以来，通过营造防护林和加强灌溉管理，风沙已初步控制，生态环境有所改善。

吐鲁番盆地四周为山地环绕，北部的博格达山和西部的喀拉乌成山一段，高度都在3500～4000米之间。其中博格达峰海拔5445米。艾丁湖洼地低于海平面154米，是中国大陆的最低处，盆地边缘群山环抱，最高的博格达峰终年积雪。盆地中部有二列东西向低山，北为火焰山，低于900米；南为觉罗塔格山，约1000～1500米，两者之间为绿洲。

火焰山以此为天山南麓冲积扇，多砾石戈壁，地下水丰富，坎儿井（地下引水渠道）从此开始引水。盆地降水稀少，平均年降水吐鲁番城16.4毫米，托克逊城6.9毫米，北部山地300～400毫米，高峰有积雪，为盆地主要灌溉水源。

盆地光热资源丰富，年日照逾3000小时，大于或等于10℃年积温5000℃上下；夏季炎热，6～8月份均温38℃以上。吐鲁番市郊极端最高气温曾达49.6℃（1975年7月13日吐鲁番机场所测）。 光热丰富，所产葡萄、甜瓜、长绒棉等为著名产品，蚕桑也宜发展。盆地油气资源丰富。兰（州）新（疆）铁路通过盆地，南疆铁路起于吐鲁番，已通车至库尔勒。

盆地的地下水资源十分丰富，其水源主要是天山的冰雪融水。冰雪融水在通过地下粗砂砾层向盆地渗透过程中，被火焰山所截，在山间沟谷呈泉涌出地面，并汇成河流。河流两岸田园苍翠，风景秀丽，盛产瓜果，最著名的水果品种是无核白葡萄和哈密瓜。位于吐鲁番市东北10千米处的葡萄沟久负盛名。该沟长7千米，宽约2千米，横穿火陷山，东西两侧山峰对峙，沟内泉水欢流，果树丛生，清爽宜人。一行行参天白杨郁郁葱葱，满沟满坡的葡萄架层层叠叠，一串串葡萄如翡翠般嫩绿，晶莹夺目，被誉为“中国的绿珍珠”。

吐鲁番盆地夏季之热，主要有三个原因。第一是因为气候特别干旱，天上没有云彩阻挡强烈阳光热量，地面没有水分蒸发消耗热量，所以阳光热量得以全力用来升高气温；第二是吐鲁番的盆地地形，白天阳光热量不易向外散发。第三是这里海拔低，在海平面附近，是中国内陆干旱地区最低的地方。海拔越低则气温越高，平均每低100米上升0.6℃。

新疆已经完成引额尔齐斯河之水，来解决吐鲁番盆地的用水问题。从乌鲁木齐市到吐鲁番盆地直线距离大约为180千米，那就大大节省了引额尔齐斯河水的投资费用了，因为额尔齐斯河的水量既稳定又可靠，水量还丰富，应该说这对吐鲁番盆地引水来说是一条最理想的引水线了。

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