阿拉善盟孪井滩扬水灌溉工程位于阿拉善盟南部，阿左旗嘉尔嘎勒赛汉镇境内，灌区北接十三道梁缺水草场，西靠腾格里沙漠，东南两面为贺兰山余脉环抱，南与宁夏中卫市灌区隔山相邻，距黄河水源60km。灌区规划面积24.6万亩，设计灌溉面积17.2万亩。

    孪井滩扬水灌溉工程，自宁夏回族自治区黄河沙坡头水利枢纽工程北干渠发电站取水，进入美利渠，水流自流引水经过扶农渠至北干渠26＋065处一泵站开始扬水，美利渠设计流量为52m3/s，扶农渠设计流量为26m3/s，进入北干渠，北干渠段长8.55km，设计流量为15m3/s。孪井滩扬水灌溉工程的一级泵站水源取自中卫县美利渠引水口下游北干渠处，经四级泵站扬水上滩扬水高度208m，总扬程238m，设计提水流量5m3/ｓ，加大流量6m3/ｓ。

    孪井滩扬水工程地处干旱荒漠草原区，气候特点是干旱少雨，多风沙，蒸发强烈，空气干燥，气温较低，年温差及月温差较大。夏季酷热，日照充足，是典型的大陆性气候。
    该工程所在区域多年平均气温8.3℃，极端最高气温38.4℃，最低气温-33.1℃，多年平均降雨量148.9 mm，多年平均蒸发量2600～2800mm。多年平均风速3.8m/s，最大风速21m/s。最大冻土深度122cm。

    灌区内主要含水层为上第三系和下第三系孔隙地下水。
    上第三系碎屑类孔隙、裂隙地下水
    由上第三系（N1h）的砂岩细砂岩，含砾砂岩组成潜水。承压不主要分布于北部和中部广大地区。东部与南部的近山前地带，处在地下水位以上为透水不含水状态。该含水岩组上部地段的砂岩层，一般组成潜水含水层，厚60余m。地下水位埋深小于50m，单位涌水量12.36t/d•m，埋深150m以下含砾砂岩层，构成承压含水层，单位涌水量3.4t/d•m。
    下第三系碎屑类孔隙、裂隙地下水
    由下第三系（E3g）砂岩和砾岩组成潜水，局部地段具承压水，主要分布于灌区东部、南部及西部沙漠区。含水层厚20～60ｍ，地下水埋深大于50ｍ，单位涌水量5.44t/d•m。小红梁以南含量受构造影响局部为承压水，水位埋深24～50ｍ，单位涌水量4.58t/(d•m)。

    孪井滩灌区四周群山环抱，孪井滩灌区分布在封闭洼地东南两面的坡地上，海拔高程1325m～1450m。灌区南邻宁夏自治区中卫县卫宁灌区，北接阿左旗有名的十三道梁缺水牧场，西靠腾格里沙漠东缘，东南两面由贺兰山余脉环抱，灌区的形状为一扇形。
    灌区地貌可分为山前洪积扇区、固定半固定沙丘区和风蚀流沙区三个单元。灌区主要位于山前洪积扇区内,地形平缓，地势广阔，扇形宽大，延伸较远，地形有由东南向西北缓缓倾斜。
扬水灌溉工程所经地段，按其地貌特征可分为低山丘陵区和山前波状丘陵区两个地貌单元。
    低山丘陵区分布在扬水工程二泵站至三干渠，由石岩系单梁山组及臭牛沟组地层组成，局部及沟谷间有第四系覆盖，高程1230～1445m之间，为梁脊、坳谷组成，上覆盖有第四系冲积地层。
    山前波状丘陵区，分布在一泵站至二泵站及三干渠末端至四干渠末端，地貌形态为不规则的坳谷与起V的近东西向波状相间。前段第四系覆盖较厚，为风积沙，冲洪积砂石，沙壤土覆盖，后段由第三系砂岩、砾石组成。