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杭州地處長江三角洲南翼，杭州灣西端，錢塘江下游，京杭大運河南端，是長江三角洲重要中心城市和中國東南部交通樞紐。杭州市區中心地理坐標為北緯30°16'、東經120°12'。杭州西北部和西南部系浙西中山丘陵區；東北部和東南部屬浙北平原，河網密布，是著名的魚米之鄉的一部分。全市丘陵山地佔總面積的65.6%，平原佔26.4%，江、河、湖、蕩、水庫佔8%。
杭州屬亞熱帶季風性氣候，四季分明，溫和濕潤，光照充足，雨量充沛。年平均氣溫16.2℃，夏季平均氣溫28.6℃，冬季平均氣溫3.8℃。無霜期230-260天。年平均降雨量1435毫米，平均相對濕度為76%。
杭州有著江、河、湖、山交融的自然環境。市內有錢塘江、東苕溪、京杭大運河、蕭紹運河和上塘河等江河。錢塘江水系包括新安江、富春江。新安江水庫是中國東部沿海地區最大的水庫，庫區面積570多平方公裡，蓄水量達178億立方米，庫區內有大小島嶼1078個，故又稱"千島湖"。杭州市中心的西湖，南北長3.3公裡，東西寬2.8公裡，水面面積5.66平方公裡。西湖與錢塘江溝通後，每天引入錢塘江水約30萬立方米。市西南部的主要山脈為天目山、白際山、千裡崗山，東南部為龍門山。臨安市西部與安徽省交界的清涼峰。
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