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黄河年均过境水量280亿m 3 ，水质较好，故这一地区利用黄河灌溉发展农业历史悠久。黄河自宁夏经乌海市进入河套平原，流经灌区南缘，境内全长345km，多年平均径流总量在316亿m 3 ，平均流量993m 3 /s。径流量在年际间的变化是相对稳定的，但在年内的逐月分配是悬殊的。每年的11月到翌年6月，径流量占年径流量的40%左右，7—10月，径流占年径流总量的60%左右，且多集中在8月、9月，与当地的自然降水分配相一致，与农作物的需水同期不同步。
河套灌区地下水以潜水为主，潜水含水层主要是细沙和中细沙。在地势低洼、黏质土覆盖层厚度较大的地区有半承压水存在。灌区潜水补给来源主要是各级渠道的渗漏水及田间余水渗入，其次是降水和山洪水。灌水期的潜水变化主要取决于灌溉，灌溉期埋深1.0～1.5m，秋浇期（10—11月）埋深在0.5m左右，土壤封冻期，潜水受土壤冻融影响，埋深可达2.5m左右。灌区地下水质可分为全淡型（矿化度小于3g/L）、上淡下碱型、全碱型（矿化度大于3g/L）三种类型。含水层厚度为60～200m，矿化度小于1.5g/L，以HCO 3 、CL-Na、Mg型水为主。上淡下碱型主要在永济渠以及乌前旗北部地区，矿化度小于2g/L，以HCO 3 、CL Na、HCO 3 -Na型水为主。全碱型主要在灌区南北两条碱水带内，北部矿化度以5～10g/L为主，南部矿化度多大于10g/L，以CL-Na型水为主。