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【区域位置】 大厂县位于北纬 39°49′17″至 39°58′56″，东经 116°48′20″至117°03′55″，地处燕山南麓平原。总面积 176.30 平方公里，县域东西最长距离22.22 公里，南北最长距离 17.89 公里，京哈公路和京秦电气化铁路在县境北部夏垫自西向东穿过。县城西至北京径距 47.90 公里，公路里程 56.50 公里；西南至石家庄和廊坊径距分别为 275.50 公里、47.50 公里，公路里程分别为 299.50 公里、65 公里；东、东南至唐山、天津径距分别为 135 公里、107 公里，公路里程分别为 167.50 公里、118.50 公里。
县域东北与三河市交界，至三河市区径距 13 公里，公路里程 18 公里；南与香河县接壤，至香河县城径距 13.20 公里，公路里程 17 公里，距京沈高速公路香河收费站 11 公里；西至友谊大桥与北京市接壤，至通州城区径距 27 公里，公路里程 30 公里。
县行政边界西北由东小屯村西高楼道起，往东至小定福煤矿路沟，往南沿幸福渠、鲍丘河古道，至吴辛庄扬水站；东南由扬水站起，往西沿三香沟、丰收渠至潮白河主航道；西南由半边店村西南沿潮白河主航道往北，至田各庄东北往东至谢疃村西，再往北至东小屯西高楼道止，全境界线长 109 公里。边境界线共 394个拐点，最大间距 1690 米，最小间距 20 米，其中：西部与通州区交界长 15.10公里，拐点 35 个；北部、东部与三河市交界长 73.70 公里，拐点 300 个；南部与香河县交界长 20.20 公里，拐点 59 个。
【地质地貌】 大厂县位于燕山纬向构造带的南缘。具体地质构造位置：三河至迁安弧形褶带以南和涞源至乐亭断裂带以北地区，属纬向构造带展布区。燕山运动早期，新华夏系开始产生发展，华北平原沉降带出现，并波及到纬向构造带南缘。从此，这一地区逐渐沉降为华北平原的北部边缘。燕山运动晚期至喜山运动，新华夏系进一步发展，除大规模沉降外，还形成一系列北北东走向的断裂带。冀中凹陷中的一组断裂带延入县域，即程各庄至夏垫断裂带。县域则被断裂带中的夏垫断裂和香河断裂所夹持。进入新生代后，两个断裂带间大幅度下沉，形成著名的大厂凹陷。大厂凹陷沉降的最深点在县域西南 25 公里的通州区觅子店一带，钻进 3162 米未穿透上第三纪地层。物探推测总深度超过 5000 米。县域正处在凹陷东部的翘起部分。县内地层表层为第四纪全新世粘土、亚粘土。钻探验证，地下上部为第四纪更新世河湖相夹海相及冰川沉积，厚约 500 米至 600 米，下部为上第三纪河流相湖相碎屑岩沉积，最底部为中上元古代白云岩及白云质灰岩。地貌形态为平原区。但由于邻近燕山山区，地形上略有差异。西北部略高，最高高程 24.5 米，东南部略低，高程最低 10.5 米。流经县域的河流有鲍丘河、潮白河。
【气候】 大厂县属于暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候，大陆度 62.2，历年平均降水量 555.4 毫米，历年平均气温 11.9℃。七月最热，平均气温 26.2℃。一月最冷，平均气温－4.6℃。气温年较差 30.8℃。
冬季在内蒙古高压控制下，盛行自大陆吹向海洋的寒冷而干燥的冬季风。夏季在太平洋高压影响下，盛行自海洋吹向大陆的温暖的夏季风。春季是两种气流的交替时期。因此，干湿交替显著，四季比较分明。
春季（3 月至 5 月），冷空气势力明显衰退，温度回升较快。月平均气温由5.5℃升高到 19.7℃，季平均气温 13.0℃。降水量 74.3 毫米，占年降水量的13％，而蒸发量为 614.3 毫米，占全年蒸发量的 37％，相对湿度 53％，为全年次小。平均风速 2.3 米／秒。大风日数平均 6.6 天，占全年的 43％。由于温度迅速升高，降水稀少，空气干燥，风速大，蒸发强，因而形成“十年九春旱”的气候特点。
夏季（6 月至 8 月），在暖湿气团控制下，高温多雨，平均气温 25.1℃，极端最高气温 40.6℃。平均降水量 387.6 毫米，占全年降水量的 70％。平均降水日数45 天，占年降雨日数的 52％。雨量一般集中在 7 月中旬至 8 月中旬。由于雨量高度集中，低洼地带易出现沥涝。
秋季（9 月至 11 月），副热带高压减弱南撤，蒙古高压开始活跃，气温明显下降，雨量减少。平均气温 12.1℃，降水量 84.4 毫米，占全年降水量的 15％，秋高气爽的天气对大秋作物的成熟和收获比较有利。但如果秋雨过少，形成“秋吊”，对小麦播种不利。
冬季（12 月至 2 月），在内蒙古高压控制下，寒冷干燥，平均气温－2.8℃，极端最低气温－27.3℃。土壤于 11 月 29 日稳定冻结，平均最大冻土深度 51 厘米，极大深度 73 厘米。降水量 9.1 毫米，占年降水量的 2％，雨雪日仅有 10 天，盛行偏北风，平均风速 2.4 米／秒，2 分钟平均最大风速 20 米／秒。