黑河地区山丘起伏连绵 ， 河流纵横交错 ， 小兴安岭犹如一道绿色的屏障自西北向东南贯穿全市 ， 使地势呈现出中部高、两侧低 ， 北部高、南部低的特点 。 低山面积17235平方公里 ， 占全区总面积的25.08% ， 平均海拔在500-900米之间 ， 最高的大黑山海拔867.4米 。 有丘陵地26990平方公里 ， 占全区总面积的39.27% ， 海拔在300-500米之间 。 有火山群16座 ， 占山地密集的1/4 ， 海拔在400-600米之间 ， 以五大连池火山群为最有特色 ， 是全国著名的旅游风景区 。 全区大体为"六山一水一草二分田" 。
黑河市地处中高纬度 ， 属寒温带大陆性季节气候 ， 春季映山红盛开 ， 夏季绿野如黛 ， 秋季金叶婀娜 ， 冬季白雪皑皑 ， 四季分明 ， 景色宜人 。 年平均温度-1.3-0.4℃ 。 一月最冷 ， 七月最热 ， 年较差44.2-46.7℃ 。 年平均降雨量491-540毫米 ， 夏季为最多 ， 占全年总降雨量的61-67% 。 冬季最少 ， 仅占3-5% 。 无霜期96-125天 ， 全年日照总时数2562-2677小时 ， 平均太阳辐射量105-125千卡/平方厘米年 ， 5-8月 ， 太阳辐射可达56千卡/平方厘米年 。 温度的年较差与日较差大 ， 5-8月 ， 昼夜温差可达14-18℃ 。
黑河土地辽阔 ， 有耕地1708万亩 ， 人均耕地9.8亩 。 土地平坦肥沃 ， 适宜种植大豆、小麦和亚麻 ， 是国家重要的商品粮基地、大豆生产基地和长纤维亚麻生产基地 。
黑河有草原653万亩 ， 载畜量70万个羊单位 ， 现已利用154万亩 ， 是重要的牛羊生产基地和畜牧产品生产加工基地 。
黑河有林地6004万亩 ， 森林覆盖率59.92% ， 经济价值较高的有红松、樟松、落叶松、云杉、水曲柳、黄菠萝等20余种 ， 是黑龙江省三大林区之一和国家重要的木材生产基地 ， 每年还进口大量的俄罗斯木材 ， 为发展木材加工工业提供了得天独厚的条件 。 黑河双兴木业生产的地板块已远销俄罗斯、匈牙利、荷兰等欧洲国家和地区 。
黑河境内有大小河流621条 ， 属黑龙江、嫩江两大水系 ， 年均径流量28亿立方米 ， 人均占有水量是黑龙江省的3.6倍、全国的2.7倍 。 黑龙江干流中上游水能蕴藏量为1500万千瓦 ， 内河装机量可达75万千瓦 ， 可建水电站43座（不含黑龙江和嫩江干流） ， 已建成7座 ， 总装机容量9.8万千瓦 ， 在建中的3座建成后 ， 可增加5.95万千瓦 。 装机总容量14.8万千瓦的四个水电站正在积极筹建之中 ， 其中仅新鄂水电站就达10万千瓦 。
黑河已发现有矿藏93种 ， 约占全国矿藏种类总数的57.5% ， 占全省的71% 。 矿产地630处 ， 已探明储量的222处55种 ， 金、铜、玛瑙石、石灰石、矿泉水等14种矿藏储量居黑龙江省之首 。 享有"中国国水"之称的五大连池矿泉水与法国维西矿泉、格鲁吉亚北高加索矿泉并称"世界三大冷泉" ， 已探明储量的4个矿泉区自流量8463吨/昼夜 ， 现年生产能力10万吨；多宝山铜矿储量276万吨 ， 为全国可供开采的第二大铜矿 ， 现年生产铜含量2300吨 。 正投资兴建年产2000吨的无氧铜杆厂和年产2500吨的电解铜厂；关鸟河大理岩矿储量2.9亿吨 ， 居全国第一位 ， 现正在筹建年产300万吨的大型水泥厂；珍珠岩矿产地28处 ， 年产5万吨的珍珠岩矿正在开发之中；泥炭矿产地121处 ， 年产5万吨复合生物肥厂已开工兴建；煤炭储量13亿吨 ， 现年生产能力127万吨 。
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