西安市位于渭河流域中部关中盆地，东经107.40度～109.49度和北纬33.42度～34.45度之间，北临渭河和黄土高原，南邻秦岭。东以零河和灞源山地为界，与华县、渭南市、商州市、洛南县相接。
西以太白山地及青化黄土台塬为界，与眉县、太白县接壤；南至北秦岭主脊，与佛坪县、宁陕县、柞水县分界。辖境东西长约204公里，南北宽约116公里。截至2016年，西安面积9983平方公里，其中市区面积1066平方公里。
西安市的地质构造兼跨秦岭地槽褶皱带和华北地台两大单元。距今约1.3亿年前燕山运动时期产生横跨境内的秦岭北麓大断裂，自距今约300万年前第三纪晚期以来。
大断裂以南秦岭地槽褶皱带新构造运动极为活跃，山体北仰南俯剧烈降升，造就秦岭山脉。与此同时，大断裂以北属于华北地台的渭河断陷继续沉降，在风积黄土覆盖和渭河冲积的共同作用下形成渭河平原。
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西安市水文
西安境内河网密集，共有54条河流。其中，渭河、泾河及石川河系过境河流，其余河流均发源于秦岭山地或骊东南丘陵，绝大多数河流由南向北流经渭河平原注入渭河。黄河流域面积占全市总面积的98.46%。
西安各条河流的流域面积相差悬殊。流域面积超过1000平方公里的有黑河、灞河与沣河。上述三条河流的流域面积占境内总面积82.37%。
发源于秦岭山地的渭河南侧支流，因秦岭北坡山势陡峭，沟谷深邃，谷峰相间，状若梳齿，使河流具有以下结构特征：
一是流向多呈东南—西北向。河流在秦岭山地沿沟壑曲折南向，出峪后，顺地形斜面自东南流向西北，地质构造断裂带也大致沿东南—西北走向，灞、浐、沣诸河等均沿断裂带走向流动。
二是河道纵向比降大。各条河流上游段流经秦岭山地时，谷深、坡陡、流急。出峪后中游段切穿山前洪积倾斜平原，坡度减小，水流较缓。
三是下游河道横向摆动显著，具有游荡性河流特征。渭河不断向北迁移，灞河由东向西摆动，沣河由西向东演变，潏、滈交替泛滥，形成片状展布的古河道、边滩和心滩。
四是上游河道曲折深切，多峡谷险滩。秦岭北侧峪口多达70余处。
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