中国历史文化名城——天水市，位于甘肃省东南部，地处陕、甘、川三省交界，东连祖国内地华中、华东及沿海各地，西通青海、西藏、新疆、直至欧亚大陆桥上的欧洲各国，南邻祖国大西南，四川、重庆、云南、贵州，北上翻越六盘山便可进入宁夏。天水正好在祖国的几何中心，地处东经104°35′～106°44′、北纬34°05′～35°10′之间，市区平均海拔高度为1100米。天水市居西安至兰州两大城市中间。
天水境内山脉纵横，地势西北高，东南低，海拔在1000—2100米之间。最高峰天爷梁，高达3120米；最低点牛背村，海拔760米。天水地貌区域分异明显。东部和南部因古老地层褶皱而隆起，形成山地地貌。北部因受地质沉陷和红、黄土层沉积，形成黄土层沉积，形成黄土丘陵地貌。中部小部分地区因受纬向构造带的断裂，形成渭河地堑，经第四纪河流分育和侵蚀堆积，形成渭河河谷地貌。
北部为黄土梁峁沟壑区。渭河及其支流横贯其中，形成宽谷与峡谷相间的盆地与河谷阶地。土壤在河流和沟谷区为冲击、洪积物形成的淤淀土、草甸土，经过开垦耕种熟化而形成以黄绵土、黑垆土为主的耕作土壤。土层深厚，山塬开阔，是粮、油、菜、果主要生产区。中东部为秦岭、关山山区。以西部尽皇山、云雾山、景东梁为主体的西秦岭山地和东部八卦山、火焰山、秦岭大堡、关山为主体的小陇山、陇山山地，重峦迭嶂，山险谷深。
年平均降水量574毫米，自东南向西北逐渐减少。中东部山区雨量在600毫米以上，渭河北部不及500毫米。年均日照2100小时，渭北略高于关山山区和渭河谷地，日照百分率在46—50%，春、夏两季分别占全年日照的26.6%和30.6%，冬季占22.6%。冬无严寒，夏无酷暑，春季升温快，秋多连阴雨。气候温和，四季分明，日照充足，降水适中。
天水地跨长江、黄河两流域，以西秦岭为分水岭，北部地区为黄河水分的渭河流域，面积11673平方公里，占全市总面积的81.49%；南部地区为长江水分的嘉陵江流域，面积2652平方公里，占全市总面积的18.51%。
境内渭河流长约280公里，沿河接纳流域面积1000平方公里的支流有榜沙河、散渡河、葫芦河、藉河、牛头河。嘉陵江的主要支流有白家河、花庙河、红崖河等，流程较短，水量丰沛。
天水属华北、华中、蒙新和喜玛拉雅植物交汇处，树种成份复杂，森林资源丰富。天水市现有森林总面积589.91万亩，森林覆盖率为26.5%。天然林地主要分布在东部、东南部的陇山、西秦岭和关山林区，有木本植物87科224属804种，其中乔木312种，灌木437种，藤本55种，常绿植物122种。属国家一级保护的有水杉；二级保护的有连香树、星叶草、杜仲、银杏、大白红杉、大果青杆、金钱松、小白树、水青树；三级保护的有秦岭冷杉、庙台槭、穗花杉、华榛、领椿木、胡桃楸、獐子松、青檀等。野生药用植物660多种，其中常用药220多种。广阔的天然森林，繁衍了许多珍禽异兽，栖息着30多种野生动物，有国家一类保护的羚牛、梅花鹿、金猫、云豹等；二类保护的有羚麝、马麝、白臀鹿、斑羚、石貂、水獭、猞猁、猕猴、红腹角雉、兰马鸡、红腹锦鸡、大鲵、暗腹雪鸡、淡腹雪鸡、勺鸟、血雉、黑熊、秦岭红鳞鲑等。
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