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塔里木河属于内流河，河流短，水量小，有夏汛，水位变化大，河流含沙量大，有结冰5261期，冬季河流断流。塔里木河源区有冰川分布，河水来源为冰雪融水和雨水，产水比较丰富，水量年际变化较小，为沿河引水发展农林牧业提供了较好的条件。
塔里木河水文特征
塔河四大源流出山口处水质良好，水质类别为1-2级，能够满足生活、农业灌溉和渔业养殖。塔河干流不产流，源流水质优于干流，上游优于下游。由于受地理环境因素及农田排水影响，干流非汛期水质较差，河水矿化度已超出盐碱地区标准，水质类别为超5类。
多年平均含沙量，天山南坡河流在2.0-5.6千克·立方米之间，昆仑山及阿尔金山河流在2.0-11.5之间，帕米尔及喀拉昆仑山河流在2.9-5.9之间，塔河干流中下游在4.1-5.0之间。
多年平均输沙量，塔河流域内最大2849万吨，最小37900吨，相差751倍。主要来源于阿克苏河、叶尔羌河、和田河三条源流。
塔河的洪水分为融雪（冰）洪水、暴雨洪水、溃坝型洪水和溃坝－融冰混合型洪水。融雪洪水一般发生夏季，高山区5-9月为冰川高山积雪融水期。这类型洪水历时较长，阿克苏河、叶尔羌河、和田河较为明显。暴雨型洪水库车河在1958年8月13日洪峰流量为1940立方米/秒。
塔河流域多年平均天然径流量398.3亿立方米，主要以冰川融雪补给为主，不重复地下水资源量为30.7亿立方米，流域水资源总量为429亿立方米。