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白杨河发源于额敏县境内乌肯拉卡尔山的艾来斯奇山口，流经哈拉阿拉特山口，最后注入乌尔禾以南的艾里克湖。属于高山融雪型季节河流。全长180多千米，在克拉玛依境内流域长度45千米，平均径流量为1。09亿立方米。每年4至6月为洪水期，7至10月为平水期，11月至次年3月为枯水期。
克拉苏河发源于加依尔山北麓，在克拉玛依境内流域长度约40多千米。上游常年有水，进入百口泉冲洪积扇后为季节性河流。每年3至4月水量较大，最大流量12。3立方米/秒，多年平均流量0。37亿立方米。在上世纪50年代初期，河水可以到达百口泉冲洪积扇南缘的小艾里克湖。60年代后水量逐渐减少，80年代后河水到达阿（勒泰）………独（山子）公路附近时因散流而被蒸发。
达尔布图河发源于加依尔山南麓，为季节性河流。在克拉玛依境内流域长度约50千米。每年4至6月有水，其余时间多为枯水期。多年平均径流量为0。168亿立方米，洪水期最大流量12。3立方米/秒，河水流至百口泉附近时逐渐渗入地下。
百口泉水源位于克拉玛依市东北，距离市区65千米，属新第三系承压水水源。由于受到克拉苏河、达尔布图河和白杨河3条河流的渗透滋润，水资源比较丰富。1958年查明其储水面积为565平方千米，水层埋藏深度25米，平均水层厚度15米，静储水量为16亿立方米。1960年投入开发，曾为克拉玛依生产生活用水的主要水源之一。
2007年5月，克拉玛依市正式开工建设引水工程。2000年8月，克拉玛依河（引水工程）建成投产后，有效缓解了克拉玛依用水紧张状况，白杨河来水重新注入艾里克湖，艾里克湖湖面和百口泉水源地下水位得到逐步回升。市南部的独山子区主要引用奎屯河水。
土地资源，克拉玛依市全境大部分为戈壁荒漠，从南到北分布的土壤依次为棕钙土、荒漠灰钙土和灰棕色荒漠土，土中多含沙砾，土质低劣，境内不少地方土壤含盐量很高。境内有自然林地约28100公顷，主要是胡杨次生林和荒漠灌木林。上世纪50年代至70年代，由于生活用柴而砍伐植被，使林地面积有所减少。从80年代开始，随着燃料和供热方式的改变，再不需要砍伐植被作燃料，戈壁荒漠植被逐渐得到恢复，胡杨次生林和荒漠灌木林覆盖率达3。5％。境内有天然草地约10。5万公顷，其中牧草地约8。16万公顷。草场质量较差，且由于地下水位下降和过度放牧，造成了草场逐年退化现象。
生物资源，克拉玛依市境内野生动物主要有鹅喉羚（黄羊）、盘羊、野兔、狐狸、鼠、狼、蛇、蜥蜴、蟾蜍、野鸡、野鸭、天鹅、麻雀、黄鹂、喜鹊、百灵、乌鸦、斑鸠等30余种。野生荒漠植物主要有梭梭、红柳、胡杨、半灌木的沙枣、枸杞、芦苇等230余种。
矿产资源，克拉玛依的主要矿产资源是石油和天然气。石油天然气油层浅、储量大，原油质地优良。分布状况是横向连片，纵向叠合，由多种油气层系和油藏类型组成。主要分布在准噶尔盆地腹部、西北缘和南缘地区。其他矿产主要有天然沥青和沥青砂、煤炭、金丝玉、食盐、石膏、芒硝、耐火材料、砂石等。其中天然气沥青和沥青砂储量丰富，沥青地质储量约2。5亿吨。
石油资源，克拉玛依市境内石油资源发现早，开采历史长。20世纪初，有关独山子原油、黑油山沥青丘、乌尔禾沥青脉的记述，已经出现于地方官吏编撰的方志籍和中外地质学家的著述中。1909年，新疆商务总局在独山子钻凿第一口工业油井，开新疆近代石油工业之先河。1936年至1943年，新疆政府与苏联合作，在独山子进行石油开采和炼制，独山子进行石油开采和炼制，独山子油矿成为当时与甘肃玉门、陕西延长齐名的三大油矿之一，原油年产量最高达到7321吨。1943年至1949年，独山子油矿经历了甘肃油矿局乌苏油矿筹备处和新疆“三区”革命政府经营管理两个时期，采油、炼油生产时断时续，产量时起时落，到1949年新中国成立时，独山子油矿仅有职工150名，2口出油井，日产原油3至5吨。
中华人民共和国的成立，开创了新疆石油工业发展的新纪元。1950年3月27日，中国与苏联两国政府签订《中苏关于在新疆创办中苏石油股份公司的协定》，同年9月30日，在迪化（乌鲁木齐）成立中苏石油股份公司。到1954年末中苏石油股份公司结束时，年生产原油48800多吨，有职工5500余人，这批职工成为建设和发展新疆石油工业的骨干力量。根据1954年10月12日中苏两国政府联合公报，1955年1月1日，中苏石油股份公司移交给中国，移交后成立新疆石油公司。1956年7月1日，更名为新疆石油管理局。克拉玛依是新中国成立后勘探开发的第一个大油田。1955年6月14日，由8个民族36名职工组成的独山子矿务局钻井处1219青年钻井队，在技师陆铭宝、副技师艾山卡日·艾拜拉木带领下进军克拉玛依，在距黑油山东南方向5。5千米处的1号井现场布置打井。7月6日开钻，10月29日完井出油，标志着新中国成立后第一个大油田………克拉玛依油田的发现，揭开了新疆石油工业大发展的序幕。同年11月26日，新华社报道了克拉玛依黑油山地区1号井出油的消息。此后，克拉玛依油田经过50年代开发，70年代发展、80年代腾飞，90年代创新，取得累累硕果，2002年，原油产量突破1000万吨，成为中国西部第一个原油产量上千万吨的大油田。2008年，新疆油田在准噶尔盆地全面完成“数字油田”建设，成为国内第一个数字化油气田。
克拉玛依是以石油命名的城市，“克拉玛依”系维吾尔语“黑油”的译音，得名于市区东北角一群天然沥青丘——黑油山。克拉玛依是新中国成立后勘探开发的第一个大油田，于1958年建市，2002年，其原油产量突破1000万吨，成为中国西部第一个原油产量上千万吨的大油田。2011年12月20日，克拉玛依市获得“全国文明城市”荣誉称号。
克拉玛依拥有众多旅游景点，世界魔鬼城曾被评选为“中国最瑰丽的雅丹”和“中国最值得外国人去的50个地方之一”。
克拉玛依辖境内历史上属北疆草原地带，许多游牧部族曾在此繁衍生息。秦代，今克拉玛依辖境为塞种等人游牧之地。汉初，辖境为西迁的大月氏人控制。南北朝时期，辖境为高车、突厥诸部落游牧之地，后为突厥汗国辖地。隋代，辖境为西突厥铁勒等部之地。唐初，辖境为西突厥五咄陆部胡禄屋等部游牧之地。公元657年，唐朝平定西突厥汗国后，在其地设盐泊都督府（地址在今克拉玛依市区附近），归安西大都护府治下的昆陵都护府管辖。公元702年，归北庭都护府管辖。唐末，今克拉玛依市辖一带为葛逻禄等回鹘别部游牧地，后为喀喇汗王朝东北境。
1130年，辽宗室耶律大石率部西迁叶密立（今额敏县），今克拉玛依辖境为其领地。1132年西辽建立后属西辽。1218年，成吉思汗击灭西辽政权，今市辖境为蒙古汗国辖地。成吉思汗分封诸子时，今克拉玛依地区为窝阔台封地。1251年，蒙哥汗即位后，设别失八里行尚书省，今克拉玛依一带归其管辖。1309年，今克拉玛依一带属察合台汗国。明代，瓦刺蒙古土尔扈特部在此游牧，1628年，土尔扈特部西迁后，属准噶尔部游牧地。
1755年，清朝平定准噶尔部后，今克拉玛依辖境内附。1762年，清政府在库尔喀喇乌苏设办事大臣，今市境南部独山子及五五新镇、共青镇等地归其统领。1764年，清政府设塔尔巴哈台参赞大臣，今克拉玛依辖境西北部一带归其统领。1778年，清政府在玛纳斯河流域设绥来县（今玛纳斯县），属迪化直隶州管辖。辖区包括今克拉玛依百口泉、夏子街、大拐、中拐、小拐等地区。至1886年，库尔喀喇乌苏直隶厅设立，仍辖今市境南部一带，属镇迪道管辖。1888年，塔尔巴哈台直隶厅成立，辖区包括今市境北部地区。市境东部大拐、中拐、小拐一带则仍属绥来辖区，归迪化（今乌鲁木齐）府管理。
1913年，塔尔巴哈台、库尔喀喇乌苏直隶厅改置为县，仍分辖市境南、北二部。1916年，裁塔尔巴哈台参赞大臣，设塔城道，下辖塔城、乌苏、沙湾县，今克拉玛依市境一带统归其管辖。其后，今市境相继隶属于第五行政区、塔城专区管辖。至新中国成立前，分属于沙湾县、乌苏县、克烈半个县（今托里县）、和丰县（今和布克赛尔蒙古自治县）管辖。
中华人民共和国成立后，为适应乌苏县独山子石油工业的发展，于1955年2月成立了独山子矿区行政工作委员会。1956年，依据自治区人民委员会《关于工矿区政权设置的决定》，成立了县级建制的独山子镇，行政工作委员会改为镇人民委员会，直辖于自治区人民委员会。今市境其余各地仍为邻县管辖区：乌尔禾一带属和布克赛尔蒙古自治县，大拐、中拐、小拐属沙湾县，黑油山、白碱滩一带属托里县，五五新镇、共青镇一带属乌苏县。至1958年5月，国*院批准克拉玛依设市后，其辖地也随之正式划定。
克拉玛依市主要旅游参观景点大致分为四大部分：一是自然遗址（景观）。主要有世界魔鬼城、黑油山、艾里克湖、白杨河大峡谷、野生胡杨林、彩石滩、油砂山、恐龙化石丘、红山丘、未名湖、玛河古道、西部戈壁地质公园吐孜沟、中拐荒漠自然植被保护区、清代居民村落遗址、乌尔禾天然沥青脉、独山子泥火山；二是石油工业遗址（景观）。主要有独山子油井遗址、独山子蒸馏釜遗址、独山子石油工人俱乐部、克1号井、英雄193井、克拉玛依展览馆、克拉玛依地质陈列馆、中国石油西部井控中心、克拉玛依石化公司、独山子石化公司以及石西、陆梁、彩南、准东沙漠油田和野生动物逍遥油区；三是城市景观。主要有世纪公园、新行政区、文化一条街、人民广场、克拉玛依河、九龙潭、黑油山公园、朝阳公园、东湖公园、阳光水世界、风城高位水库、大漠国际高尔夫球俱乐部、侏罗纪冰雪世界、西月潭（水库）、白碱滩游乐园、魔鬼城恐龙奇石馆、龙吟山庄、独山子滑雪场以及朱德视察独山子下榻处。四是荒漠生态农业景观。主要有大农业观光园区、林业基地、普林生态科技园、庭院经济区和永升度假村等。其中，最著名的有世界魔鬼城、黑油山、艾里克湖、白杨河大峡谷和野生胡杨林。世界魔鬼城，克拉玛依风情。
又名乌尔禾风城。位于准噶尔盆地西北缘，克拉玛依市东北部乌尔禾区境内，距克拉玛依市约100千米，呈北西……南东走向，整体面积约120平方千米。其中景区长约5000米，宽约3000米，面积约15平方千米，地面海拔350米左右。景区内地表沟壑纵横，岩层千姿百态，属于典型雅丹地貌，是世界著名的两大雅丹地貌之一。因该地处于风口，四季多风，每当大风到来，黄沙漫天，故称“风城”。又因大风在群岩间激荡回旋、凄厉呼啸，如同鬼哭狼嚎，令人毛骨悚然、惊恐万状，继而成为奇观美谈，故又得名“魔鬼城”。多年来，魔鬼城吸引了世界及全国各地众多游客旅游观光。2008年11月，魔鬼城景区被命名为国家4*级旅游景区。2009年，被评为新疆维吾尔自治区优秀旅游景区。
白杨河大峡谷，也称白杨河谷地。是白杨河水库至乌尔禾区之间的一段河道谷地，为东西走向，由白杨河水冲积而成。峡谷全长24千米，两侧河岸陡峭，徒壁险峻，岸高20至30米不等。河谷水面5至10米不等。河水曲曲折折沿谷地蜿蜒而下，历经亿万年的风雨剥蚀，早就了千奇百怪的形状。水流两侧是茂盛的胡杨林以及灰杨、毛柳、尖果沙枣、铃铛刺、蔷薇、白刺、甘草、芨芨草等灌木杂草。野鸡、野鸭、黄羊、野兔、狐狸、狼、鼠等野生动物出没其间。谷内绿地覆盖面积达60％以上，整个峡谷犹如一条翠绿长廊，是旅游休闲的理想之地。
黑油山位于克拉玛依市中心城区东北2000米处，其外观是一个不高的山丘，相对高度只有13米左右，面积约0。2平方千米。是地下原油经过长年自然喷发外溢，凝结和风化而成的沥青沙丘，由被石油浸染的砂岩或被石油凝结的砂砾岩构成。整个山丘呈黑褐色，地表凹凸不平。迄今为止，山丘上仍有多处油泉和油泡不断涌出，形成众多小油沼。油质色泽黝黑，呈粘稠状，为珍贵的低凝原油。1982年，克拉玛依市人民政府在山丘顶设立了一座花岗岩石