其中，天峻县境内全长82公里，流域面积1588.23平方公里，占全县面积的6.17%。其发源地海拔4330米，出境处海拔3730米，落差600米，平均比降为1/137。刚察县境内长90公里，落差228米，集水面积2282平方公里。祁连县境内长165.6公里。流经默勒、多隆两个乡，集水面积2767.22平方公里。门源县境内河长175.8公里，集水面5204.79平方公里，落差802米。西自巴里哈图以西5公里处入境，于珠固寺沟口出境。天祝藏族自治县境内流域面积1108平方公里，长约70公里，在铁城沟附近流入永登县。永登县内54公里，流域面积为1331.2平方公里。

河源至尕大滩为上游段，尕大滩水文站距河源308.4公里；尕大滩至连城为中游段，此段河长223.4公里；连城以下为下游段，河段长40.2公里。

据上源天峻县水文记录，出境处流量每秒为8.26立方米，年径流量2.61亿立方米，径流深164毫米。汛期径流量1.9亿立方米，占年径流量的72.9%。枯水期径流量。.125亿立方米，占年径流量的4.800。冰期：据吴松他拉水文站多年测定，封冻期最早11月18日，最晚12月13日，一般在11月下旬。解冻期最早4月18日，最晚5月16日，一般为4月下旬。封冻天数，最长170天，最短129天，平均为157天。

据连城水文站测量，年最大径流量可达35.6亿立方米（1954年），年最小径流量为19.0亿立方米（1970年），多年平均径流量为28.4亿立方米，多年平均流量为88.9立方米／秒。径流年内分配不均，6～9月径流占年径流量的62.4％，其中8月最大，占年径流量的27.4%；12~3月径流只占年径流量的8.0%，其中2月最小，只占年径流的1.7％。大通河中上游地域植被比较好，水土流失量小，河流最大含沙量为53.7公斤／立方米，年输沙率为137万吨。大通河水质好，属重碳酸钙镁型，pH值8.1~8.4，总硬度为10～11，矿化度为0.29～0.32克／升。

大通河河口享堂（三）水文站1940~1979年年平均流量90.7立方米/秒，最大年平均流量134米/秒（1943年），最小年平均流量55.5米/秒，极端最大流量1510米/秒（1947年7月31日）极端最小流量7.13米/秒（1975年1月18日）。大通河含沙量低，一般仅为湟水河的十分之一，干流多年平均含沙量从上游的尕大滩0.31公斤/米3至下游的享堂（三）增至1.12公斤/立方米。多年平均水温较湟水低，同期一般低1-2℃，7月份以前差距大，8月份后差距逐渐减小。

大通河享堂（三）水文站1945~1979年平均初冻日期11月14日，平均封冻日期12月9日，平均解冻日期3月1日，平均终冰日期3月18日，平均封冻天数83天，最大河心冰厚1.00天。

据《天峻县志》，大通河流域有冰川4条，面积2.45平方公里储量为0.878亿立方米。

先后汇入支流百余条，其中河道长度大于50公里的有永安河，其他支流均较短。干流和支流以羽状水系为主。

上游水系发育，呈树枝状，主要支流有莫日曲、江仓曲、呼达斯曲、萨拉沟、莱日图河、永安河、扎麻图河，以上7条支流，除莱日图河、永安河外，均为右岸支流；中游水系亦较发育，呈羽状，主要支流有白水河、老虎沟、讨拉沟、塔里华沟、初麻沟、珠固沟、甘禅沟、郎士当沟、朱岔沟、扎龙沟、金沙峡沟、土路沟、皮袋沟等，以上支流中除甘禅沟、郎士当沟扎龙沟、土路沟、皮袋沟外，均为左岸支流；下游河段主要有截龙沟等几条小支流，多从右岸汇入。

唐莫日曲，大通河上游支流。在青海省东北部。源出天峻县东北部沼泽地。沿祁连县边界南流折向西流，至天峻县夺龙滩附近汇合莫日曲，南流称大通河。全长67公里，流域面积876平方公里。流域海拔高程4479～4773米。

永安河，大通河左岸支流，位于海北州门源县西北部。发源于门源县祁连山脉岗什卡达坂东北3公里处的雪峰，河长56公里，流域面积357.7平方公里。源头海拔4500米，河口海拔3059米，河道落差1441米，河道平均比降15.2‰。径流由降水和冰雪融水补给。流域多年平均年降水量550毫米，干流多年平均流量3.79立方米每秒，多年平均年径流量1.20亿立方米，年结冰期5个月。永安河上游名硫磺沟，支沟呈羽状分布，砂砾石河床，河源区右侧分水岭一带，有长约5公里的雪山和数条现代冰川，左岸沿分水岭也有数处小面积孤立的雪峰，冰雪总面积约5.3平方公里。源流段河道从东北向西南约3公里后转为向西北，至石峡门出峡谷进入中游，名大梁河；从西北向东南直到口门子（山口），河谷展宽，两岸山势转缓，山上多灌木林。河道在口门子附近又进入峡谷，两岸束窄。口门子以下为下游，河名永安河，河转向西南，在皇城蒙古族乡政府所在地马营以南约3公里处汇入大通河。下游一带为宽阔平缓的滩地（永安滩），属半农半牧区，著名良种马“大通马”繁殖基地门源种马场设于此地。永安河中下游河床为沉积砂砾地层，部分地表水因渗漏转为潜流，因此在二道沟汇入处流量最大。永安河下游河道东侧有永安城遗址，永安城建于清雍正三年（公元1725年）。永安河下游地区是门源县百里油菜花海的一部分。每年油菜花盛开之季，当地都举办祁连山之夏油菜花节，到此观光的中外游客络绎不绝。

门源县境内，大通河左右两岸有永安河、老虎沟河、讨拉河、初麻河、珠固寺沟河等20余条较大支流汇入。

在天祝藏族自治县境内汇集了左岸的业土沟、朱岔沟、科拉沟、沙金沟、先明峡河和右岸的赛拉隆、吐鲁沟和大滩子沟等支流，

江仓河，发源于县境吾陇日岗北山，由西南流向东北，河长45公里，最后流入大通河。集水面积472平方公里，平均比降1.44%；克克赛河——发源于县境克克赛以西，全长29公里，集水面积121平方公里，平均比降1.45%。

先明峡河，起点位于天祝县赛什斯镇下古城村三岔滩，终点位于天祝县赛什斯镇先明峡村峡口，汇入大通河，拟划河流长度约10.86公里。

业土沟，起点位于天祝县天堂镇菊花村拉尔加，终点位于天祝县天堂镇天堂村业土沟口，汇入大通河，拟划河流长度约18.51公里。

科拉沟，起点位于天祝县天堂镇雪龙村朗热口，终点位于天祝县天堂镇本康村科拉口，汇入大通河，拟划河流长度约21.18公里。

朱岔河，起点位于天祝县天堂镇大科石旦村浪仪口，终点位于天祝县天堂镇麻科村香克，汇入大通河，拟划河流长度约25.90公里。

金沙峡沟，起点位于天祝县炭山岭镇金沙沟与阿沿沟交汇处，终点位于天祝县炭山岭镇金沙峡口，汇入大通河，拟划河流长度约8.61公里。

永登县地，汇吐鲁沟、皮袋沟、水磨沟。过连城又汇大沙沟。

水磨沟，起点为天祝县浪承沟，终点为连城镇连城村，水磨沟全长约40公里。

截龙沟，起点为青海省乐都，终点为连城镇明家庄村，截龙沟永登段全长约14.34公里。

皮带沟，起点为天祝县棵棵寺，终点为连城镇丰乐村，皮带沟永登段全长约28.98公里。

土路沟，起点为天祝县吐鲁村，终点为连城镇东河沿村，土路沟全长约19公里。

小井沟，起点为青海省马场乡，终点为河桥镇主卜村，小井沟永登段全长约28公里。

大冰沟，起点为河桥镇四渠村，终点为河桥镇四渠村，大冰沟永登段全长约8.53公里。

马军沟，起点为七山乡官川村，终点为河桥镇马军村，马军沟全长约15公里。

措喀玛日湖，“措喀玛日”系藏语，意为“红岸湖”。位于木里乡政府驻地西约10公里处，北纬38°03'，东经99°03'。水源来自托勒南山冰雪融化之水和周围沼泽、泉水，湖之中央亦有泉水上冒。湖面为略呈三角状的圆形，面积3.05平方公里，水深约2~3米，库容750万立方米。水质良好，可供人畜饮用。湖之周围系木里乡夏秋牧场。湖中盛产湟鱼。

纳子峡水库，大通河上游的一座大型水库，位于海北州门源县苏吉滩乡与祁连县默勒镇交界处的大通河干流上，距西宁市公路里程为186公里，距门源县青石嘴镇约51公里。水库正常蓄水位为3201.5米，死水位3191.5米，水库总库容7.33亿立方米，调节库容1.72亿立方米，是大通河流域具有年调节性能的“龙头”水库。坝后电站装机容量8.7万千瓦（3×2.9万千瓦），保证出力1.66万千瓦，多年平均年发电量3.1亿千瓦时。坝址以上控制流域面积6593平方公里，坝址断面多年平均流量41.2立方米每秒。主要建筑物以五百年一遇洪水设计、五千年一遇洪水校核，其洪峰流量分别为1810立方米每秒、2340立方米每秒。水库坝址下距纳子峡出口约460米，坝址区两岸山体雄厚，河道水面宽40～50米，水深1～3米。两岸地形不对称，总体上呈不规则的左陡右缓的“U”字形峡谷。水库枢纽工程由混凝土面板砂砾石坝、引水发电系统及泄水系统三部分组成。大坝坝顶高程3204.6米，最大坝高121.5米，坝顶长408.30米，坝顶宽10米。泄洪系统由右岸溢洪道和左岸泄洪洞组成。溢洪道堰顶高程3194.6米，泄槽末端设有挑流鼻坎；放空泄洪洞与导流洞采用“龙抬头”型式结合使用，出口设挑流鼻坎及护坦段。工程于2004年6月开工，2013年底竣工，2014年2月20日通过下闸蓄水验收。

石头峡水库，大通河上游的一座大型水库，位于海北州门源县苏吉滩乡境内，距西宁市148公里。该水库为青海省引大济湟跨流域调水工程的龙头枢纽，是青海省“十一五”期间的项重点工程。水库大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高114.5米，坝顶长424米，坝顶宽10米，正常高蓄水位3086米，总库容9.85亿立方米，调节库容4.67亿立方米，水库蓄水面积31平方公里。坝后电站总装机容量10万千瓦，多年平均年发电量3.52亿千瓦时。工程于2008年7月开工，2014年12月竣工，总投资15.33亿元。工程建成投运后，远期每年可向湟水流域调水7.5亿立方米，同时对提高下游各梯级电站的保证出力具有重要的作用。该工程对实现“引大济湟”跨流域调水的目标，提升大通河中下游防洪能力，补充电网电力及加快青海省东部工业化、城镇化和农业现代化进程，有效改善湟水流域生态环境等具有非常重要的意义。

科拉水库，是小（二）型水库，建在大通河系的科拉沟。1969年开工，1979年竣工，由县水电局负责施工。坝高14米，长130米，坝体为红土心墙土坝；溢洪道为开敞式浆砌石重力拱坝，建在大坝右坝尖，输水洞为内径80公分钢筋混凝土预制件承接安装结构，建有坝后启闭机闸室及消力池；库容12万立方米。1982年实测已淤库容0.6万立方米，历年最大蓄水量12万立方米，设计有效灌溉面积1200亩，实际为834亩。受益区为朱岔公社雪龙、科拉大队。水库竣工的当年出现库区内西山坡滑坡问题，即用浆砌石做了护面。1980年秋季，溢洪道排水1月多，大坝经受了洪水考验。但水库防洪标准未达到要求，属不安全工程，现只能经受10年一遇的防洪能力。要达到防洪标准，大坝需加高0.15米。1981年将配套工程科拉东干渠9.8公里报废后改建为人畜饮水管道，长15.32公里，解决2262人和4100头（只）牲畜饮水，保持农田灌溉面积834亩。水库上游正常来水可保证下游用水，不存在多蓄或增加复蓄次数的问题，汛期不准蓄水，空库迎洪。

大通河水能理论蕴藏量60万千瓦，其中以门源县克图峡口至青岗峡（省界）长约75公里河段为水能富集区段。到2006年底，大通河干流青海境内已建水电站19座（含附属次级电站1座），合计装机20.065万千瓦；在建水电站2座，装机4.46万千瓦；规划待建水电站7座，装机2万千瓦。其中：克图峡口至青岗峡段，已建水电站16座（含附属次级电站1座），共装机23.945万千瓦；该段尚有规划待建水电站2座，装机5.2万千瓦。克图峡以上河段已建水电站2座，装机0.12万千瓦；规划待建水电站5座，装机16.8万千瓦。青岗峡省界口至汇河口长约100公里河段（含与甘肃界河段）已建水电站1座，装机1万千瓦；在建水电站2座，装机4.46万千瓦。大通河干流克图峡口至青岗峡已建和在建的16座水电站中，有1座蓄水引流式小型水电站及其附属的1座次级小水电站、4座蓄水坝后式小型水电站、10座全截河引流式中（1）小型（9）水电站。

纳子峡水电站，是青海省“十一五”期间的重点工程，是大通河流域水利水电规划的13个梯级中的第4级水电站。电站进水口位于左岸，为岸塔式进水口，进口洞底板高程3176.00米，其后为发电引水隧洞，由上平段、竖井段和下平段组成，含压力管道埋管段水平轴线全长575.79米，其后由压力管道明管段和岔管段进入厂房。升压站布置在副厂房上游侧。水库电站的建成，对有效改善下游梯级电站运行环境，提高发电效益，对“引大济湟”工程调水，对下游的防洪安全均具有十分重要的意义。

1960年，海北州水利局技术人员自己动手，试制木质旋桨式水轮机在东川乡孔家庄前滩建成装机容量为48千瓦水力发电站一座，运行至1976年报废。旱台村群众制作铁制斗叶式转轮，传带12千瓦电机发电，运行至1968年报废。

1976年后，县水利部门先后建成巴哈、珠固、仙米3座水电站，共使用国家投资96.7万元，总装机6台，515千瓦，架设高低压线路67.9公里，安装配电变压器44台，2270千伏安，供3个乡12个村的群众生产生活用电。其中：巴哈电站1976年建成发电，装机2台，115千瓦，国家投资19.06万元，运行8年后因浩门火电厂输电，加上管理不善，水源不足，于1985年经批准报废拆除。珠固电站位于珠固乡初麻沟口，装机2X75千瓦，供给该乡浩门河沿岸及初麻沟4个村群众用电，国家投资27.18万元，架设高低压线路23.4公里，电站于1979年建成运营十余年，运转正常。1980年以后，共建成17座电力提灌站，使该乡3个农业村的农田灌溉条件彻底改善，水地平均粮食产量由1976年的71.5公斤提高到1989年205.5公斤，翻了两番，结束了吃返销粮的状况。仙米电站位于仙米乡讨拉沟口，装机2X125千瓦，使用国家投资43.96万元，架设高低压线路26公里，供仙米、克图两乡的5个村群众生产生活用电。自1981年运营供电以来，因为输水渠道多次遭受山洪冲淤、决口，1986年又因地震引起一前池山体滑波塌陷，运行一直不够正常；1988年县水利部门改建了前池工程，一直运行良好。

1958~1966年，先后调北山、西滩、浩门3个乡近6000多劳力，投工18万个，修建北山渠，海北州水利局支援资金，建筑该渠引、输水工程；1962年渠道通水至沙沟梁，部分灌区灌溉受益；1963年，省水利厅工程局支持帮助完成全渠工程，通水至西滩乡。1972~1973年二次进行改建配套，该渠水源来自老虎沟，流量4立方米/秒，干渠3条，长21.6公里，支渠11条，38.99公里，防渗3.8公里，共有建筑464座，斗渠17条，25.86公里。灌溉北山、西滩两乡13个行政村耕地，原设计灌溉面积53000亩，有效面积44400亩。国家先后投资198.32万元，是门源县第一个万亩灌溉区。1963年进行东川浩惠渠改建工程，次年完工全面受益，初步改变了孔家庄、塔龙滩缺水干旱，农业产量不高的面貌。

1964年以后，集中力量建设民族地区水利工程，在省、州水利部门的协助支持下，依靠群众和县内技术力量，先后建成吊沟、麻莲、沙河、大滩四个回族聚居乡4条自流灌溉工程，其中：大滩渠1965~1966年由省水利厅设计，门源县农牧科负责施工，引浩门河水，流量1立方米/秒。干渠1条长6.1公里，支渠4条11公里，斗渠7条2.5公里，建筑物6座。灌溉1乡4个行政村耕地，设计面积11000亩，有效面积5800亩，国家先后投资28.84万元，是门源第二个万亩灌溉区。从1963年（包括1958年投资3.06万元）至1969年的8年中，累计使用国家投资55.6万元，建成二道崖湾、照壁山前滩等自流灌溉渠道6条，干支渠全长61.9公里，设计灌溉面积3.45万亩，有效灌溉面积2.16万亩。

引大入秦工程，1976年开工建设，2015通过竣工验收。是将黄河支流大通河水跨流域调至兰州秦王川地区的大型自流供水工程，总投资达28.33亿元。工程于1976年开工建设，总干渠于1994年建成通水，主体工程于1995年基本建成。工程跨甘肃、青海两省的4市6县区，供水范围覆盖兰州、白银、景泰、皋兰、永登、天祝和兰州新区，被誉为“当代都江堰”。工程的建成，对于改变以秦王川为中心的兰州市北部地区干旱缺水状况，促进区域经济社会全面发展起到了重要的基础性支撑作用。是甘肃省自新中国成立以来最大的外流域调水工程的竣工，使工程受益区200多万人口和近20万头（只）牲畜的饮水困难成为了历史。21世纪以后，甘肃省及时调整了引大入秦工程最初以“发展灌溉、生产粮食、解决温饱”为主的功能定位，通过调整优化供水结构，使供水范围突破了秦王川，延伸覆盖了兰州新区和永登、皋兰、景泰、白银等城乡生产生活用水，同时突破了季节性束缚，实现了常年不间断供水。供水领域突破了单一的农业灌溉，形成了集农业、城乡生活、工业、生态等为一体的多元化供水新格局。引大入秦主体工程通水运行20多年，供水区新增有效灌溉面积66.13万亩、兰州南北两山生态灌溉面积7.34万亩，累计安置移民5.64万人。2015年，工程实现了安全运行和稳定输水的目标，仅2014年向供水区供水2.07亿立方米，灌溉面积达101.94万亩（次）。

引大济湟工程，总投资146.34亿元，是一项跨流域的大型调水工程，从青海省东北部大通河调水，穿越祁连山余脉达坂山引入湟水河，横跨青海东部地区。工程由调水总干渠、石头峡水库、黑泉水库、北干渠一期、北干渠二期和西干渠6个子项目组成，是青海有史以来建设规模最大、综合效益最广、受益群众最多、建设条件最复杂的战略性调水工程。工程主要任务是解决工程性缺水问题，通过智慧精准调度，解决青海湟水北岸群众饮水安全和6.67万公顷农林灌溉及工业、生态用水问题，为青海乡村振兴、共同富裕、黄河流域生态保护和高质量发展，提供可靠的水资源支撑和水生态保障。

引硫济金工程，是从青海省门源县境内的大通河支流永安河上游的硫磺沟石峡门上游布置分水闸引水，通过8.8公里长隧洞和引水枢纽将调水送入永昌县西大河水库上游的小平羌沟，再经西大河水库通过西金输水渠入金川峡水库。为了缓解金昌用水紧张的局面，20世纪70年代开始，经过大量勘察﹑分析，有关专家提出了从青海省跨流域调水的初步设想。经过近20年努力，国家计委于1996年4月19日批准了引硫济金工程项目建议书，1997年3月24日批准了引硫工程可行性研究报告，1997年6月12日，甘肃省建委批准了引硫济金工程初步设计报告，1997年7月8日批准了引硫济金工程开工报告，由此拉开了建设引硫济金工程的序幕。2003年5月建成通水，数据显示，引硫济金工程自2003年通水运行至2019年底，共计引水4.26亿立方米。

大通河流域大部分在青海省东北部，只有约1/7的面积在甘肃省境内，地理位置为东经98°54'～102°55'，北纬36°20'～38°20'。北以托莱山、冷龙岭与河西走廊内陆河水系为邻，南依大通山、大坂山与青海湖水系和湟水水系分界，东隔盘道岭与庄浪河流域接壤。大通河自西北向东南流经青海省天峻、刚察、祁连、海晏、门源、互助、乐都等县（区）和甘肃省的天祝、永登两县及兰州市红古区西部，在青海省民和县川口镇享堂村注入湟水。流域面积15227平方公里，其中青海省境内为13037平方公里。

大通河流域呈狭长状，东西长350多公里，平均宽仅30～50公里。地形西北高、东南低，大通河穿行于两侧高山所形成的谷地之间。上游区高山有冰川分布，山下滩地多草原和沼泽；中下游区多高山峡谷和山间盆地，河谷下切较深，阴坡山地林草茂盛。除下游区东部属黄土高原外，流域总体具有青藏高原地貌特点。