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全州县河流均属长江流域湘江水系。境内6公里以上河流有123条，其中主流1条，一级支流20条，二级支流55条，三级支流47条，沿程曲长2182公里。县内总流域面积4003.46平方公里。
湘江是全州县的干流，发源于兴安县海洋山近峰岭，原地高程899米，自兴安县界首镇流入全州县境内，县内长110.1公里，河面平均宽度约为180米，河床降为0.05%，多年平均流量201立方米每秒，多年平均流经深1087毫米，多年平均径流量63.41亿立方米。湘江自兴安县界首镇入境后，流径凤凰乡、绍水镇、才湾镇、枧塘乡、全州镇、永岁乡、黄沙河镇、庙头镇等8个乡镇，于庙头镇的岔岗入湖南省东安县境。其中有圩客船通航的航区有两段：庙头居委至兆村12.6公里，黄沙河客运码头至永岁乡梅塘14公里。
灌江河，简称灌江，是全州县内湘江最大的一级支流，源于灌江县海洋山系的猪婆岭，源地高程1362米，总流域面积2285.7平方公里，本县流域412.7平方公里。河段长32.4公里，多年平均流量58.9立方每秒，枯水流量7.1立方米每秒，流域多年平均径流深813毫米，多年平均径流量18.583亿立方米，河床坡降0.1%。主要支流有璜溪江、新富。灌江自灌阳县上马头入境，流径两河乡白水、两河、桂家、五桂岭、源东，枧塘乡的江东、高峰，全州镇的邓家埠、绕山，在水南汇入湘江。其中有圩客船通航的航区全州镇三江口至邓家埠5.6公里。
宜乡河是湘江一级支流，源出大西江的大云山，源地高程1962米，流域面积642.63平方公里，河长56.1公里，多年平均流量16.98立方米每秒，枯水流量3.3立方米每秒，多年平均径流深833毫米，多年平均径流量5.353亿立方米，河床坡降1.4%，100平方公里以上流域面积的二级支流有大河源、戈渡源。三级支流有16条。宜湘河由炎进流径包家湾、锦塘、大西江至渡船头与戈渡源合后径文桥镇的白毛、双陂渡，在水口庙与大河源汇合，入庙头镇的歌陂，至沙坪汇入湘江。
万乡河是湘江一级支流，源出越城岭灵牌石西南2.5公里处，源地高程1904米，流域面积698.9平方公里，河长41.4公里，多年平均流量23.3立方米每秒，枯水流量4.1立方米每秒，多年平均径流深1050毫米，多年平均径流量7.338亿立方米，河床坡降1.3%，经大联、亭子江、龙水、桥渡后与山川河汇合，再东流至大新与长乡河汇合，至全州县城注入湘江，主要支流有长乡河、山川河、河床多为卵石夹沙。
源口水库位于全州县永岁乡暮霞，东经11°9'，北纬26°6'，最大库容量1234万立方米，正常水位233.23米，危急水位237.43米，最大流量1225立方米每秒。其中圩客船舶航行区域从坝首至黄沙河右江3.5公里。
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