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吉木萨尔县位于天山山脉东段北麓,准噶尔盆地东南缘。地处东经 88°30′-89°30’,北纬43°30 ′-45°30 ′,东临奇台县,西接阜康市,南以天山分水岭与吐鲁番及乌鲁木齐县为界,北越卡拉麦岭山与富蕴县交接。
吉木萨尔县城西距自治区首府乌鲁木齐165公里,距昌吉回族自治州首府昌吉市206公里,东距奇台县40公里,距哈密市550公里。
吉木萨尔县总面积为0.82万平方公里,县境总人口14.1万人。全县辖6镇3乡:吉木萨尔镇、三台镇、泉子街镇、北庭镇、二工镇、庆阳湖乡、老台乡、大有镇、新地乡,境内有新疆生产建设兵团农六师的2个团场。全县有汉、回、哈萨克、维吾尔、蒙古等十三个民族,其中少数民族人口约占32.1%。
吉木萨尔县地势南高北低。地貌南部为高山雪岭,北部为卡拉麦里山岭的低山残丘,两山之间是山前倾斜平原和低缓起伏的沙丘,最高点是二工河源头的雪峰,海拔4 344.8米,最 低处是准噶尔腹地沙漠,海拔500米。南部山区面积为436平方千米,以云杉为主的针叶林,四季常青。中部平原面积为2828平方千米,占县城面积的22%,是吉木萨尔县主要农作物种植区。北部属古尔班通古牧沙漠,面积达6719.9平方千米,占全县面积的53%,生长着耐旱的梭梭、红柳、小灌木等植物。
气候:属中温带大陆干旱气候,冬季寒冷、夏季炎热,降雨量少,昼夜温差大,平均年日照时数为2861.1小时,年平均气温7.0℃。平原无霜期170天,山区无霜期145天左右。
河流:境内有主要河流10条及一个后堡子泉水系,由西向东为二工河、西大龙口河、大东沟河、新地沟河、渭户沟河、东大龙口河、牛圈子沟河、吾塘沟河、小东沟、白杨河。
土地资源:县域土地面积814458.5公顷,其中地方占有土地70125.7公顷,兵团占有土地113205.8公顷。耕地面积59196.7公顷,其中地方48994.7公顷,兵团10202公顷。基本农田保护39705.9公顷。
森林资源:吉木萨尔县的森林面积3548818亩,其中天然林3346010亩,人工林202808亩,全县森林覆盖率10%。
矿产资源:现已探明矿种有30余种,尤以石油、煤炭、天然气、油页岩、沸石、膨润土等最为可观。吉木萨尔县有“油盆煤海气库”之称,预测煤炭储量1600亿吨(探明548.87亿吨)、石油18亿吨、天然气1000亿立方、油页岩46亿吨。