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乌兰乌拉湖地处 [[ 乌兰乌拉山 ]] 和 [[ 祖尔肯乌拉山 ]] 之间的断陷盆地，呈环岛状。乌兰乌拉湖是羌塘盆地北缘的一个大型咸水湖及毗邻的沼泽地，该湖有深锯齿状的湖岸及10个岛屿，其中最大岛屿的面积为904356 m²，岸线长10.53 km；最小岛屿的面积为6677 m2，岸线长301 m。是由北、西、东三个湖以环状排列而成，北湖狭长，东、西两湖面积差不多，面积为504平方公里，海拔4900-5300米。乌兰乌拉湖周边补给水系的水源有高山冰帽冰川消融水和中一新生代碎屑岩系的泉线涌水，其南面分布有[[等马河]]，其西南面分布有[[跑牛河]]、[[熊鱼河]]，其西面分布有[[天水河]]等，其东面尚有一些季节性河流。其中，等马河是汇入湖区最大的地表径流；跑牛河位居其次。季节性补给水量对湖流及湖水更替周期有一定影响。湖滩周围植被类型以高寒草原与河谷灌丛为主。