除黄河干流的串珠状地形外，支流上也有不少河谷盆地，如洮河中游的临洮盆地、庄浪河的永登盆地、大夏河的临夏盆地、宛川河的榆中金崖盆地以及祖厉河的定西、会宁盆地等。这类盆地两端不一定都有峡谷阻隔，主要是流水侧蚀拓宽河谷的结果。东南部的渭河上游及其支流葫芦河也有峡谷段和较宽的河谷盆地，较大的盆地有天水、三阳川、甘谷—武山、陇西—首阳等盆地。黄河流经的主要是干旱、半干旱和半湿润地区，气候干燥，年降水量300mm~600mm之间，加之蒸发强，径流量相对贫乏。虽系我国第二大河，年径流量仅为480亿m3，还不及长江一条中等大小的支流（如乌江549亿m3）。同时，黄河河床呈峡谷段、宽谷段交替出现，干流流程水量时增时减，流速时大时小，颇为独特（表5.2）。龙羊峡以上流经高原，水分消耗极少，水量较多。龙羊峡以下，有洮河、湟水来汇，水量显著增多。按利律站计算，兰州以上流域面积占利津以上集水面积的29.6%，而水量却占72%，是全流域最主要的增水区。兰州以下，特别是青铜峡至河口镇间，注经干旱、半干旱地区，既无支流汇入，又由于灌溉农业发达，加之工业、城市生活用水量大，水量反而减少。例如兰州至包头段流域面积增加20%，径流量却减少60亿m3，至河口镇（247.8亿m3）比兰州减少了23%。河口镇以下的中游段，先后有汾、洛、泾、渭等支流汇入，水量才大为增加，至陕县站为423.5亿m3。花园口至利津为地上河，无支流汇入，两岸渗漏严重，加以引黄灌溉耗水量大，故水量又趋减少。上世纪70年代以来，在下游还曾出现过多次断流无水现象。
二、洮河
洮河在省境中部偏南，是黄河水系的一级支流、甘肃省第3大河。藏语称“碌曲”，意为龙水或神水。源出碌曲县西南西倾山与李恰如山间的勒尔当草原，上源名代桑曲，东南流经李恰如山东麓折向北流。汇西来之延曲后，东北流纳周曲、科才曲，再东流经碌曲、临潭、卓尼等县，汇下巴沟、车巴沟、卡车沟、大峪沟、迭藏河，至岷县茶埠急转向西北，汇羊沙河、冶木河，穿白石山区的石门、出九甸峡与海奠峡后入临洮盆地，右有南川河、东峪河，左有三岔河、广通河汇入，于永靖县注入黄河。洮河自源头至刘家峡水库，形如一横卧的“L”字形，全长673km，流域面积2.55万km2。
根据自然特点，洮河干流分为三段：岷县西寨以上为上游，河道长384km，平均比降为4.9‰，河谷开阔，地势平缓，水流稳定；西寨至临洮县的海奠峡（倒流河口）为中游，河道长148km，平均比降2.8‰，河道弯曲多峡谷，水流湍急，峡谷具有优良坝址，利于引水和发电；海奠峡以下为下游，河道长141km，平均比降2.5‰，谷宽滩多。海奠峡以上多土石高山，碌曲以西属山原草地，为天然牧场；碌曲以东两岸林木茂盛、产少量木材，宽谷有农田，峡谷具优良坝址，利于引水和发电。海奠峡以下的临洮盆地和支流广通河的广河盆地等，都是宽广平缓之地，气候适宜，水源条件好，灌溉农业发达。建有百万立方米以上水库4座，洮惠、溥济、通广、临康等渠道灌地均在万亩以上，农产丰富。
洮河流域穿越我国地质的一、二级阶梯，地跨两大地貌单元，即甘南高原和陇西黄土高原。二者大致以西秦岭山脉分支延伸的白石山、太子山、南屏山一线为界，南部为甘南高原，北部属陇西黄土高原。流域东以鸟鼠山、马啣山与渭河、祖厉河分水，西以长岭山与大夏河为界，北邻黄河干流，南抵西秦岭山脉。沟门村站多年平均流量172m3/s，年径流量53.0亿m3，主要来自上、中游地区，岷县以上年径流量占全流域的72%，而控制面积只占流域面积的59%，平均每平方千米径流模数为25万立方米，高出黄河流域平均数的2.3倍。洮河对流经的甘肃省各县生产生活均有重要意义，其人均水量和亩均水量分别相当于甘肃省平均数的225%和272%。目前，流域内用水量有限，只是下游农业区对灌溉的依赖性较高，预计今后灌溉面积发展将不超过100万亩，需水4.7亿m3，加上工业及城乡生活用水，年需水量约6亿m3，只占地表水资源量的11%多。因此，洮河有大量水资源可以外调。洮河水力资源开发条件好，其理论蕴藏量为225万千瓦。目前流域水资源利用率只有7.2%，水能资源的开发利用率还不到1%。水利水电资源的开发前景十分可观。
洮河年输沙量2910万t，平均含沙量约5.5kg/m3，仅为黄河流域平均数的1/6，是一条少沙支流。下游两岸黄土覆盖深厚，丘陵起伏，地形破碎，植被稀少，水土流失严重，是洮河泥沙的主要来源区。洮河年输沙量虽不多，但对刘家峡水库的影响却很大。刘家峡水库，于1968年10月正式蓄水运用以来，1972年汛后在洮河口的黄河干流河段形成了拦门沙坎，到1981年已淤成一道长达10km的沙坎，犹如在水下修了一座宽体缓坡均质土坝，坎顶距刘家峡大坝仅800m，对刘家峡水电站发电有明显影响。当刘家峡水库低水位运用时，由于沙坎上水深很浅，已有很明显的阻水作用。若遇洮河洪水，大量水草和泥沙随水流而下，直抵坝前，对拦污栅造成极大威胁。因此，加速治理洮河下游水土流失区，减少洪水泥沙入库，不但是洮河本身治理的需要，同时也是刘家峡水电站迫切的要求。
由于地形高差大，全流域内气候有明显的垂直分带，由上游到下游，年平均气温2.3℃~7.0℃，降水量613mm~312mm，无霜期46天~145天。洮河中上游多峡谷、险滩，水流湍急，浪花飞溅。每逢冬天，气候寒冷，飞起的浪花旋即结成冰珠，落到水中不融化，所以河面上就形成了许多细碎滚圆的冰珠，称为“珠子凌”。这些珠子凌浮在水面，顺流而下，似串串珍珠在波涛中流动，故有“洮河流珠”之说。洮河除了流珠奇景之外，还为书画爱好者孕育了文房四宝之一——砚台，被称作“洮砚”。洮砚是中国三大名砚之一，具有坚细莹润、色泽雅丽、发墨细快、保湿利笔等特点。北宋著名鉴古家赵希鹄说：“惟洮河绿石，北方最贵重。绿如蓝，润如玉，发墨不减，端溪下岩，然后在临洮大河深水之底，非人力所致，得之为无价之宝”。这种砚石出自古洮州（今卓尼县）翱河东岸喇嘛崖。该地山陡水急，三面环水，水势激险，砚石就在悬崖峭壁之间，采掘极其不易。正因洮砚如此名贵，才使得历代书画家倍加珍重，并常咏诗相赞。北宋黄庭坚写道：“旧闻岷石鸭头绿，可磨桂溪龙文刀。莫嫌文吏不知武，要试饱霜秋兔毫”。“岷石”即洮砚，因洮河流经岷州，故称。黄庭坚还有一首《以团茶、洮州绿石砚赠无咎、文潜》诗，赞曰：“洮河绿石含风漪，能淬笔锋利如锥，请君元祐开皇极，第入思齐访落诗”。黄庭坚在这里是勉励文潜（即张文潜）用自己赠送的洮砚为皇帝著业撰文，载入史册。张文潜回赠黄庭坚的诗中说：“明窗试墨吐秀润，端溪歙州无此色”。由此可见，洮砚世世代代被文人墨客所深深地喜爱着。
三、湟水和大通河
湟水是黄河上游的重要支流之一，又名西川、西宁河。源出青海海晏县大通山南麓的包呼图山，顺北西西向流经大通—达坂山与拉脊山之间的纵谷。至湟源县纳发源于日月山之药水河，至湟中县又纳水峡河，至西宁市有北川河、南川河与沙塘川分别自南北流入。此下经平安、互助、乐都、民和，汇入的支流更多，以在享堂汇入之大通河为最大。至甘肃省兰州市与永靖县间注入黄河八盘峡水库。两岸汇入较大支流有40余条，除大通河外，多与干流垂直，呈羽状水系。干流全长374km，流域面积3.29万km2。由于流域有不同的岩性与构造区，因而发育成一系列峡谷和盆地形态。峡谷有巴燕峡、扎马隆峡、小峡和老鸦峡等。峡谷一般长5km~6km，其中老鸦峡最长，达17km，两壁陡峭，谷窄而深。盆地有西宁盆地、大通盆地、乐都盆地和民和盆地，其中以西宁盆地为最大。湟水穿流于峡谷与盆地间，形成串珠状河谷。下游河谷宽阔，富水力资源，灌溉便利，孕育和发展了湟水流域的农业文明。
据《后汉书·西羌传》记载：春秋时期以前，湟水流域“少五谷，多禽兽”，人们主要依靠射猎为生。周考王五年（前436）羌人无弋爰剑由秦国逃到河湟后，把从秦地学到的农牧业生产技术和经验传播到这里，河湟地区的农牧业生产逐渐发展起来了。西汉赵充国屯田河湟，引水灌溉农田6万余亩。当时为了有利于屯田区的交通，还横跨湟水建桥约70座。直到宋代何灌在西宁等地兴修水利时，汉唐故渠仍然可考。至清乾隆年间，湟水两岸已有引水渠道约200条，灌田38万亩。清代初年西宁道佥事杨应琚描绘湟水流域“漠漠皆良田”、“溪外一片沙鸥白，麦中几片菜花黄”，清人张思宪也有诗句赞曰：“湟流一带绕长川，河上垂杨拂柳烟。把钓人来春涨满，溶溶分润几多田？”在湟水的哺育下，河谷地带曾经是草木丛生，绿树成荫，“宛如荆楚（江南地区）”。“湟流春涨”曾是西宁胜景之一，近年来由于污染致使湟水河水质日趋恶化，只能通过城市环境治理和生态环保意识的加强，或许在不远的将来能重现当年的“湟流春涨”、“鱼翔浅底”景观。
湟水流域位于青藏高原与黄土高原的交接地带，地质构造处在祁连山褶皱带内。由于地质构造的制约和水系发育的综合结果，形成“三山两谷”的独特地理景观。流域北界走廊南山—冷龙岭，南界拉脊山，中部的大通—大坂山为支流大通河与干流湟水的分水岭。湟水最大支流大通河（又称浩门河），源出祁连山托勒南山南麓、青海省刚察县的木里山，河源高程4520m。上游唐莫日曲、莫日曲、阿泽合曲三支流汇合东流，经夺龙滩称大通河。干流穿行于大通山与冷龙岭之间，经青海省门源县入甘肃省天祝藏族自治县，再经永登县河桥，至享堂汇入湟水，入湟口高程1727m。河道长561km，流域面积1.5万km2。大通河比湟水干流长187km，如从汇入点计算，则比干流长256km。若按“河源惟远”与流量大小等原则，大通河无疑为湟水正源。走廊南山—冷龙岭与大坂山之间为大通河狭长条状谷地，山高谷深，林草繁茂，人烟稀少，当地多以经营放牧业为主，依然具有青藏高原的特点。大坂山与拉脊山之间的湟水干流宽谷盆地，丘陵起伏，黄土深厚，人口稠密，居民以农为主，农业历史悠久，水资源短缺，水的利用程度很高，呈现出黄土高原特点。由此形成了在一个流域内，干流和支流并行，而自然条件和社会经济条件迥然不同的两种地理景观。
大通河流域地形西北高，东南低，两侧依山傍岭，干流峡谷与盆地相间。河源至尕大滩水文站为上游，尕大滩水文站至连城为中游，连城至大通河河口为下游。上中下游各有一段构造沉降带而形成宽谷。上游宽谷海拔高，有大面积高位沼泽。中游浩门川（门源县城附近）与下游八宝川（连城、窑街间两宽谷为重要农耕区。位于永登县西南部的八宝川盆地，平坦宽谷长约30km，宽约3km，面积约640km2。八宝川原名八堡川，据传是以明、清时代坐落于境内的八座城堡而得名。地理文献中一般称之为连城盆地或河桥盆地，由大通河侵蚀第三系红层而成。盆地由上覆薄层黄土的中、高山环绕，内部由大通河东岸的5~6级阶地组成的河谷平原缓缓倾向南方。谷地海拔最低1700m，山地海拔最高3615m。两侧发育沟谷百余条，大部分为“V”形谷，表明当地处于较强烈下切阶段。因有大通河水灌溉，俗称“小江南”。
湟水流域气候为典型的大陆性季风气候。由于流域地势西高东低，并有盆地、高山影响，所以气候垂直变化明显，且地域差异大。愈向上游气温愈低，降水量增大，蒸发量减小，多湖泽湿地。流域年平均气温0.6℃~7.9℃，最高气温34.7℃，最低气温—32.6℃。年降水量300mm~500mm，局部地区可达600mm。湟水干流谷地，6月~9月降水占全年降水量的70%左右，且多暴雨。无霜期西北部山区为31天，东南部丘陵区为130天~180天。湟水流域的水资源，据民和、享堂两水文站实测，年平均径流量为46.3亿m3。流域年输沙量2241万t，年平均侵蚀模数736t/km2，大通河年输沙量只323万t。由于人口、耕地分布不均，各地水资源利用的差别甚大。湟水干流平均每亩耕地只有地表水341m3，再加城镇生活及工业用水，已感严重不足。而大通河流域平均每亩耕地有地表水4748m3，却远没有开发利用。为了合理利用水资源，调节余缺，青、甘两省都提出调引大通河水的规划设想，如甘肃省的“引大入秦”、“引硫入金”等工程。
根据1956年7月至1990年6月34年系列水文资料计算，大通河（享堂站）多年平均径流量为30.05亿m3（下同），流域多年平均径流深200mm，是黄河流域花园口站以上多年平均径流深的2.6倍，为湟水干流地区控制站民和站以上多年平均径流深的1.6倍、黑河干流地区的5.5倍、西大河流域的6.3倍。因此，相对于黄河流域及大通河邻近地区来讲，大通河流域的河川水资源量较为丰富，是甘肃省天祝县、永登县和红古区工农业主要水源。大通河径流依靠山区降水及高山冰雪融水补给，河流含沙量少，径流的年际变化不大，经流变差系数为0.2~0.3，且有自上游向下游逐渐减小之势，如武松他拉为0.28，尕大滩为0.25，天堂寺为0.2l，享堂为0.20。最大年径流与最小年径流之比为2~3，亦有自上游向下游逐渐减小之势，如武松他拉为2.95，尕大滩为2.63，天堂寺为2.26，享堂为2.10。大通河流域水资源开发利用的有利条件包括下列方面：一是水资源量比较丰富，且流域内用水量不大，属丰水地区，为跨流域调水，以丰补欠缓解流域外缺水的严重局面创造了条件；二是干流来水过程与农业灌溉需水过程基本一致，所需调节工程规模较小；三是干流水力坝址众多，水能资源开发潜力大，电站掩没损失小，地质条件好，水能资源开发潜力大。
