东海县位于江苏省东北部，地处北纬34°11′～34°44′，东经118°23′～119°10′。东与连云港市新浦区、海州区接壤，西达马陵山与山东省郯城县分界，南与沭阳县为邻，北与山东临沭县交界，东北沿新沭河与赣榆县相望，西南与新沂县相连。全县总面积2037平方公里。地属黄淮海平原东南边缘的平原岗岭地，地形东西长、南北短，东西最大距离70公里、南北最大距离54公里；地势西高东低，中西部平原丘陵起伏连绵，东部地势平坦，湖荡连海。地势西高东低，在海拔2.3～125米之间。境内山脉主要有，西北有羽山，北有磨山、南有牛山、安峰山、房山等，其中羽山最高，海拔269.5米。羽山位于临沭县城东南30公里苏鲁交界处。平地崛起，东西走向，形若笔架。主峰海拔269.15米，长约7.5公里。 境内河流均属沂、沭河下游水系，主要拥有新沭河、淮沭新河、蔷薇河、鲁兰河、石安河、龙梁河等16条干支河流。东海县为“百库之县”，共兴建大中小型水库63座，总库容为8.9亿立方米，其中石梁河水库和安峰山水库分别为全省第一和第四大水库。
东海县矿产品资源量大质优，迄今已发现各种矿藏37种，其中水晶、石英、金红石、蛇纹石、白云石等29种非金属矿藏具有工业开采价值；全县水晶总储量约30万吨，石英储量约3亿吨，储量、质量均居全国之首。东海县是闻名中外的“水晶之都”。现存国家地质博物馆的“水晶大王”即出自东海县，毛主席的水晶棺也主要是由东海水晶原料精制而成。东海县农副产品十分丰富。是全国农业综合实力百强县、全国粮食生产县标兵、首批五十个商品粮基地县之一，是江苏省花生生产基地、瘦肉型猪基地和果品基地等。2009年，全县耕地面积181.79万亩，粮食总产101.59万吨，油料总产4.07万吨、果品产量7.22万吨、水产品总产量4.61万吨、全年肉类总产量6.25万吨，禽蛋产量4.9万吨。东海县生态环境优美。是国家级生态示范区。全县有林地面积72.4万亩，森林覆盖率22.45％，活立木蓄积量240万立方米，先后被评为全国平原绿化先进县、全国首批绿化模范县，2009年荣获江苏省24个建制县生态环境综合评比第一名。
东海县属温带湿润季风气候，日照充足，雨热同季，四季分明。年平均日照时数为2300小时，年平均降水量913毫米，常年无霜期225天。
2009年度年平均气温14.5℃，比常年值13.8℃偏高0.7℃，极端最高气温36.8℃，出现在6月25日。极端最低气温-10.4℃，出现在1月24日。年总降水量827.8mm，比常年值872.5mm偏少44.7mm。一日最大降水量93.1mm，出现在8月8日。最长连续降水日数4天，出现在7月11日至7月14日。最长无降水日数35天，出现在2008年12月29日至2009年2月1日。年总蒸发量1464.6mm，较常年偏少155.3mm。年总日照时数2030.5小时，较常年偏少268.8小时。相对湿度偏少5%。全年无霜期214天。
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