自然地理特征
一、老黄河三角洲
1.地质基础
在大地构造上，整个全新世黄河三角洲（确切地说，三角洲沉积从中更新世即已开始）位于巨大的华北沉降盆地上。该盆地的基底构造十分复杂，它受东北—东北偏北方向，东—西方向和西北—西北偏北方向三组主要断裂的切割，形成许多拗陷和隆起，交错排列，并互相叠置。因此，基底面起伏不平，使全新世沉积层厚度各处差异很大。例如开封坳陷内，全新世沉积层厚34米，但在隆起区则不到1米。
上述三组主要断裂对黄河下游流向有重要控制作用。黄河出孟津后，河道主要呈东西方向，即受东西向断裂的控制；兰考以下，河道折向东北，受北东向大断裂控制；而河道由东西向转为北南向的转折点——兰考，则正好位于北东向断裂带与北西向断裂带的交汇点上。这些断裂带还决定了地震的分布。渤海地区是我国近代地震活动最强烈的地区之一，6级以上的地震震中多位于东北偏北向的断裂带和西北偏西向断裂带上，而7级以上的大地震震中则分布在上述两组断裂的交汇点附近，如1976年的唐山大地震。横贯天津和塘沽的西北偏西向海河断裂上，1963～1975年曾发生3～4级地震5次，1915年还发生过5级地震。故塘沽周围100平方公里地区为地震高烈度异常区。
除上述三组主要断裂外，还有派生的许多小断裂，故基底内断裂密布，如老三角洲所在的黄骅拗陷，断层密度每平方公里最高可达2.2条。众多不同方向的断裂，把基底切割成无数小块，有些地区一个小断块的面积只有0.1～0.3平方公里，在现代黄河三角洲，基底一个小断块的面积最小的只有0.01平方公里。这种基底构造不但大大增加了油气勘探的难度，而且导致一些地区地面沉降较快。
渤海盆地第三纪以来持续沉降，沉降中心在渤海中部，新生界沉积厚度最大达万米，上第三系和第四系厚度亦可达5000米。在塘沽以南浅海，上第三系和第四系厚度仍有2000～4000米。第四纪以来，它仍是华北沉降速率最大的地区。
2.地貌与海岸演变
老三角洲几乎都是一望无际的大平原，地势极为平缓。就成因而论，大致汉沽-塘沽-岐口一线以西为冲积海积平原，约形成于距今5000～1100年，面积约占老三角洲总面积的80％。海拔一般2～4米，坡降小。平原上还有一些正、负微地形错落分布。正微形主要是：条状垄岗高地，高出平原2～3米，常为古河道遗迹；贝壳堤，也是一种长条状的断续垄岗，相对高度0.5～2米，宽几十米至数百米，最长的可延伸百余公里。贝壳堤由贝壳和泥沙组成，是过去海岸相对稳定时期波浪掀起海岸带贝壳和泥沙堆积而成。老三角洲平原上自海向陆主要有四道贝壳堤，彼此大致沿海岸平行排列。
平原上的负微地形主要是一些碟形洼地，低于周围平原1～2米，现为湖沼、湿地，或改为水库，其成因大部是贝壳堤内侧（向陆一侧）的潟湖或湿地，一部分是构造上相对下沉较强所成。这些洼地，如南大港、北大港、七里海、南沱等，都是平原上比较显著的负地形，它们的土地利用方式与周围平原有明显不同。
冲积海积平原以东，则为海积平原，面积约占老三角洲总面积的12％，海拔更低，坡降更小，有些地方，如塘沽区的东大沽一带，海拔仅0.5～1.0米，个别地方（如塘沽河滨公园）更降至海平面以下。
海积平原形成时间很晚，大约距今1100～500年才形成，土壤以盐土为主，地下水埋藏深度0.2～1米，矿化度可高达40克/升。老三角洲沿海的盐田均在这里。
老三角洲南部黄骅一带有第四纪火山岩，但大部埋在地下，仅在海兴附近地面上有小火山。
老黄河三角洲发育及海岸演变与最近5000年来黄河下游迁移改道的历史有密切关系。简略地说来，公元11年以前，黄河主要在天津、沧州、黄骅一带入海，公元11～1048年，南迁至利津入海。据考证，禹贡时代（约距今3000年以前）的三角洲顶点在今河北省深县附近，公元11年（汉书地理志）的三角洲顶点在今山东省高唐附近，距今天津和利津均各有约200公里。
公元1048～1128年，黄河又北迁，至天津以东的泥沽附近入海，此时三角洲向海加积迅速，这62年内，海岸每年平均向海延伸约330米。1128年黄河南迁入苏北后，这里海岸基本上保持1128年时的轮廓。
由于天津附近的贝壳堤极为典型，现已辟为国家级海岸自然保护区，以保护这一十分珍贵的海岸地貌遗迹。这是世界上第一个贝壳堤自然保护区。
近百年来，老三角洲海岸除个别岸段淤积前进外，大部受侵蚀后退。塘沽以北，如汉沽、蛏头沽一带，主要由于地面沉降，海岸普遍受到侵蚀。塘沽以南的大港、黄骅一带海岸，因泥沙供给不足，海岸亦见蚀退。大口河以南的龙王庙原在陆地上，现因海岸蚀退，已沦入海中。这一带海岸常发育有低矮的侵蚀陡坎，陡坎下并有贝壳滩或小型贝壳堤。陡坎以外的泥质海滩被潮流、波浪切割，成为许多小泥岛，散布于滩面上，呈现淤泥质侵蚀海岸的特殊景观，地貌与普通三角洲加积前进海岸完全不同。
3.气候特征
老三角洲大致位于北纬38°10′至39°20′之间，属暖温带大陆性气候。气候的基本特征是冬、夏长而春、秋短。如以每候（5天）平均气温低于10℃为冬季，22℃以上为夏季，则天津冬季长约155天，夏季约100天，春、秋季各约50～60天。
年平均温度一般为11℃左右。天津市区由于工业集中，人口稠密，形成“热岛”，年均温最高，达12.3℃。热岛效应尤以冬季最为明显。冬季很冷，1月平均在-4℃以下，极端最低气温多在-20℃左右。夏季炎热，7月平均在26℃以上。极端最高气温达39℃以上。沿海受海洋影响，冬季较内陆稍暖，夏季稍凉。如塘沽一带1月平均气温-3.5℃～4.0℃，内陆则在-5℃左右。
年平均降水量约550～600毫米，沿海略高于内陆，如塘沽、汉沽一带为600～610毫米，内陆则仅550～590毫米。全年降水主要集中在夏季，夏季两个月（6月底至8月底）的降水量常占全年降水量的70％以上。降水量的年际变化较大，多雨年与少雨年的降水量相差3～4倍，因而旱、涝灾害十分突出，最近500年中，有300年都是旱年或涝年。春季气温回升快，多大风，蒸发强烈，但降水量只有50～70毫米，故经常发生春旱，对农业生产有较大的不利影响。夏季不但雨量集中，而且常有暴雨，一天或两天的雨量可达全年降水量的1/3～1/2。如1975年7月29日～30日两天，汉沽暴雨，雨量达363.8毫米，等于该年全年降水量的45.4％。加以老黄河三角洲地势低洼，洼地众多，故夏季常发生洪涝灾害。
由于降水量小，风大，故蒸发强烈，年蒸发量一般为1750～1850毫米，较年降水量大3倍以上。塘沽沿海蒸发量最大，达1930毫米。各月分布以春季、初夏4、5、6月蒸发量最大，月蒸发量均在200毫米以上，加以此时日照强，风大，非常有利于晒盐、制盐，故每年4～6月是本区沿海一带盐场生产的黄金季节。
老黄河三角洲因纬度偏北，直接在此登陆的台风很少。
但少数的台风使沿海地区受到重大损失，部分海堤倒塌，新港码头和仓库进水，供电、通讯中断，船只、码头和一些港口设施也受到损失。同时，北上台风也常可影响到本区沿海地带，引起暴雨、大风等。
二、现代黄河三角洲
1.演变历史
现代黄河三角洲是1855年黄河由苏北北归，重新注入渤海以来，黄河泥沙堆积所成的三角洲，其形成只有136年的历史，是世界上最年轻的一个大三角洲。
在沉积学上，现代黄河三角洲以宁海（东营市以北）为顶点，南起淄脉沟，西至徒骇河，面积约5400平方公里。从地貌上来看，则三角洲顶点在宁海以西的利津，三角洲南界可达小清河。现代黄河三角洲主要属山东省东营市所辖，但西北部徒骇河口一带则属于山东省惠民地区。在行政和经济区划上，现代黄河三角洲包括山东省的东营市和惠民地区共12个县（市、区），总面积约18000平方公里，人口500万。其中东营市面积7418平方公里，人口150万。
现代黄河三角洲位于中、新生代沉降区。1855年黄河在铜瓦厢（河南省兰考县）决口，夺大清河，由利津以北的老爷庙入海。当时，利津以北原为一个河口湾，大清河也是一条深窄的河道（水深6～9米）。黄河在利津入海，河口曾多次决口、出汊、摆动、改道，形成了广阔的扇形三角洲。自1855年至今（1991），黄河尾闾大的改道共11次。但1855～1876年间，铜瓦厢以下无堤约束，河水大部漫流在曹县、砀山和大运河间的广大平原上。1876年铜瓦厢至利津间大堤修成，黄河始由利津入海。又1938～1947年，花园口决口，黄河复向南泛流至徐、淮，未入渤海。故1855～1991年间，黄河实际在三角洲行水仅106年，即河口平均约每10年改道一次。
目前，利津站（距海约100公里）黄河悬移质含沙量仍很高，平均为25.66千克/立方米，最高曾达222千克/立方米，到河口入海处，含沙量仍有20千克/米3。据估计，利津站的黄河悬移质输沙量中，大约24％沉积于河口以内，建造陆上三角洲，40％沉积于海岸带（包括距岸20公里以内的浅海），36％向外海扩散，出渤海海峡，被沿岸海流搬运，向南直到长江口以北。
2.地貌概况
现代黄河三角洲地势极为平坦，海拔大部分不到3米，有30％的面积海拔不到2米。地面平缓地从西南向东北倾斜，平均坡降仅万分之1～1.5。但由于三角洲内黄河河道曾多次改道，故三角洲平原上分布着复杂交织的废弃古河道，这些古河道高出周围平原约3米，成为现代黄河三角洲上的高地，而两条古河道间则为潮湿的洼地。
现代黄河三角洲的沉积和地貌与世界许多大三角洲有明显的差异。首先，由于三角洲形成年代很短，只有100多年，故沉积层很薄，厚度不到20米。第二，由于黄河河口含沙量和输沙量都很大，入海处为单一河道，并不分汊为若干大分流，故河口泥沙堆积迅速，三角洲沉积体呈舌状迅速伸入海中。但因河口河道大约每十年改道一次，舌状的三角洲沉积体无足够时间继续发育成长，已生成的舌状三角洲沉积体在河流改道后，即受波浪作用侵蚀，迅速消失。故整个三角洲虽平均每年向海淤进150～200米，但目前三角洲海岸大部均受侵蚀后退，海岸轮廓主要呈扇形，只有在现行河口为向海突出的舌状。例如，1964年黄河改道由刁口河入海，河口沙咀迅速向海淤长，至1976年已伸入海中约10公里，以河口沙咀为骨架，已形成了一个雏形的鸟爪状三角洲。但1976年黄河又改道，向南由清水沟入海（即现在河口）。原来刁口河附近河口不再有大量泥沙供给，海岸受波浪侵蚀，迅速后退，河口沙咀亦已全被蚀去。由于黄河河口约每10年改道一次，现代黄河三角洲海岸只有现在河口（清水沟）附近一小段为淤进海岸，其余海岸均为蚀退海岸。
现代黄河三角洲海岸线长496公里，均为淤泥质海岸。按照海岸动力过程，现代黄河三角洲海岸约可分为三个类型：（1）淤进海岸分布于现在河口两侧，由于现在黄河入海泥沙主要向南运移，故河口南侧的淤进海岸较长，一直伸延到小清河口。现在黄河口河道受科氏力影响，位置明显地偏向右方，即东南方。
黄河河道向海伸长和海岸淤进的速度均极快，1976～1987年，河口河道向海伸长29公里，造陆面积约400平方公里，而刁口河口附近则有大片陆地被蚀消失（1976～1980年被蚀去陆地65平方公里）。据测算，在1954～1975年间，现代黄河三角洲地区淤进造陆面积786平方公里同期蚀退面积208平方公里，两者相抵，实际造陆面积578平方公里，年平均造陆约28平方公里。
（2）蚀退海岸现代黄河三角洲的大部分海岸由于黄河尾闾改道，泥沙供给断绝，在海洋动力的作用下，海岸不断被蚀后退。以刁口河口的黄河海港附近的海岸为例，加以说明。黄河海港位于现在黄河口以北约55公里，因现在黄河口与海港之间的海区有一个淡水与海水锋面，故目前黄河入海泥沙影响不到黄河海港。自1976年以来，这里海岸不断蚀退，岸滩受侵蚀后退的速度每年几十米以至几百米，海岸轮廓已成为弧形。
（3）强蚀退海岸现代黄河三角洲的西北部海岸，面向强劲的北风，黄河尾闾废弃时间亦较久，海岸侵蚀过程已经充分发育，并接近完成。沿岸常见泥质的侵蚀陡坎，高0.2～1米，高潮线附近分布着泥砾和低矮的贝壳堤。如套儿河口附近，在紧靠现代海岸处，断续分布有一列弧形贝壳堤，最高可达5米，宽近100米。由于潮上带滩地的不断被蚀退，形成了极宽的潮间带滩地，在滩地上散布着一些泥质小岛，它们是原来潮上带滩地的侵蚀残余。一些河口（如徒骇河等）和潮水沟口亦因潮差较大（2米左右），被改造成三角港。因此，海岸地貌主要为贝壳堤-三角港-泥质小岛组合而成，这是蚀退型淤泥质海岸发育晚期的特征。
3.气候、土壤、植被
现代黄河三角洲位于暖温带半湿润季风气候区，四季分明，春季回暖快，降水少，风速大，气候干燥。夏季气温高，降雨多，有利于植物生长。秋季气温急降，雨量减少，秋高气爽。冬季寒冷干燥。年平均气温12.4℃，极端最低-20.2℃，气温年差较大，达29.9℃。年无霜期平均217.8天。平均年降水量594.3毫米，70％降在夏季（6～9月）。平均年蒸发量2049.4毫米，为降水量的3.6倍。特别是春季干旱，农作物需要灌溉。但蒸发量大又有利于沿海制盐工业。
现代黄河三角洲成陆时间短，地势低洼，坡降极缓，大部地区排水不畅，地下水矿化度高（大多在10克/升以上），埋深浅（大多1～2米），故土壤大部分为盐土，土壤含盐量在1％以上，仅西南部地势较高（海拔4米以上）的地区分布有小面积的潮土。潮土现大部已辟为农田，盐土则尚待利用改良。
东营市尚有未开发的盐碱荒地600多万亩，约占全市总面积的1/2左右，土地资源潜在开发能力很大。
自然植物贫乏，主要为一年生的黄须菜盐生植物群落，及马绊草、芦苇等，还有一些柽柳等木本植物。在黄河故河道，公路两旁及其他地势稍高的地方，则有人工种植的刺槐、白榆、白杨、泡桐等，局部已成小片森林。
海河水系和水文特征
