北京市的五大河流串联了整个北京的水系，也是大多数发源于北京的水体的归属，此五大水系均属海河流域，它们是永定河水系、大清河水系、北运河水系、潮白河水系和蓟运河水系。其中，潮白河水系和北运河水系的水资源总量占全市水资源总量的60%，是保证北京市水资源供给的主要来源。
永定河水系：是北京市最大的水系，位于北运河、潮白河西南，大清河以北。永定河全长681千米，在北京境内流经延庆、门头沟、石景山、丰台、房山、大兴等区县，长约170千米，流域面积3168千米2，永定河含沙量大，素有“小黄河”之称。
大清河水系：位于海河流域中部，支流众多，形如折扇。河系有白沟河、南拒马河、潴龙河、赵王新河等，主要分布在京广铁路以东地区，支流小河大部分位于京广铁路以西的山区及出山口的冲积平原，流域面积2219千米2。
北运河水系：属海河水系，位于潮白河与永定河之间。上源温榆河，至通县北关闸以下，始称北运河。自北京通州至天津入海河处，长186千米，流域面积4348千米2。
潮白河水系：属海河水系，是海河北系四大河流之一，流域面积5688千米2，该水系由潮河和白河二条河流组成。流域内建有云州、密云、怀柔三座大型水库。
蓟运河水系：蓟运河水系位于潮白河水系的东南方，流域面积1377千米2，在北京境内的长度较短，其支流主要分布于北京市平谷区境内，在平谷区西南部汇流出京。
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