天橋區地處濟南市區北部，跨黃河兩岸，東與歷城區毗連，東南與歷下區為鄰，南與市中區相連，西南與槐蔭區接壤，西北與德州市齊河縣交界，東北與濟陽縣相鄰。區境介於東經116°47′54″—117°04′47″，北緯36°39′50″—36°51′44″之間；東西最大距離19.8公里，南北最大距離22.5公里；行政區域面積258.97平方公里。
地質
天橋區地處華北地層區魯西地層分區，區境以南由太古界泰山群變質岩系組成基底，蓋層總體北傾，傾角5°—12°，由南往北依次展布寒武系、奧陶系石灰岩，岩層一般為單斜產狀，褶皺不顯，斷裂發育，至山前逐漸隱伏於第四系之下。各地層自南向北由老到新依次排列。各地質時代地層發育齊全，在中生代岩漿活動、新生代造山運動以及第四紀以來的外營力水流剝蝕、風化、搬運、堆積等作用下形成現在的基本形態。
境內出露地層較少，僅有中生界和新生界。中生界岩漿岩系（白堊系）分佈面積廣，厚30—100米，大部埋於地下，被第四系鬆散沉積層覆蓋，有部分出露於地表，形成鵲山、藥山等山峰；岩漿岩為中生代侵入岩，其中閃長巖分佈在轄區東部、南部，未出露，輝長岩分佈在城區西北部。新生界沉積岩土系（第四系）不整合於基岩上，廣佈于山前傾斜平原和黃河沿岸平原，厚度變化大，黃河兩岸厚300米，往南逐漸變薄，大部分覆蓋於白堊系岩漿岩上；山前殘積和衝洪積、洪積地層分佈在膠濟鐵路以南，河流沖積層和湖相沉積層分佈在膠濟鐵路和黃河兩岸平原地區。在地質構造上，區境南部屬魯西隆起區，北部為濟陽凹陷區，為泰山單斜構造。北臨齊（河）—廣（饒）大斷裂，中生代燕山運動使古生代沉積的水平岩層傾斜和斷裂，千佛山斷裂通過境內。
地形
天橋區地處泰山山脈北麓，地勢南、西兩面略高，北、東兩面稍低，海拔在21—120.8米之間。南部為以石灰岩為主的山地丘陵區，北部為山前傾斜平原和有典型黃泛微地貌的黃河沖積平原區。
平原
鵲山腳下的黃河沖積平原
山前平原主要分佈在小清河以南地域，海拔24米以上，地勢南高北低；由於岩漿岩的侵入和地表徑流的沖刷，局部地帶由東至西地形呈波狀起伏。
河流沖積平原分佈在黃河兩岸。黃河與小清河之間海拔低於24米，最低處約21米，是濟南市區最低窪地帶，雨季排洩不暢，易澇；地面一般由南向北傾斜；但濼口一帶略高，西北高，東南低。黃河以北地區標高23—27米，地勢南高北低、西高東低，自然坡降約1/6000；歷史上受黃河多次決口氾濫沖積作用的影響，地貌主要為緩平坡地、淺平窪地、決口扇形地，有局部低窪地帶。黃河、小清河沿岸曾分佈著眾多的淺平窪地，大多被近年引黃泥沙淤高填平，成為建設用地和旱作良田。
山丘(3)
山丘
城區北部由於燕山期岩漿岩的侵入體局部突出地面，形成獨有的星點形小園山地貌。境內有14座山丘，黃河以北有鵲山、梅花山、南小山；黃河以南有藥山、粟山、北馬鞍山、金牛山、無影山、黃岡、標山、鳳凰山、紫荊山、黃台山、狗屎山。除黃台山為石灰岩變質的大理石外，其餘均為輝長岩（俗稱黑砂石），質地堅硬不透水，有光澤。
氣候
天橋區地處中緯度地帶，屬暖溫帶半溼潤區的大陸性季風氣候。其主要特徵是季風明顯，四季分明，冬寒夏暖，雨量集中。年平均氣溫14.8℃，最冷月為1月，最熱月為7月。年均降水總量693.4毫米，冬、春季降水較少，夏、秋季降水頗多，7月降水較集中，屬水分不足的半溼潤氣候區。年均日照總時數2347.1小時，≥10℃積溫4907.8℃。風向隨季節而變化，冬季多偏北風，夏季多南風或偏南風，春、秋季風向多變；全年以4月份風速最大且最多，平均最大風速在18—28.1米/秒之間。
水文
地表水
天橋區境內河流主要分屬於黃河、海河、小清河三大流域。地表水徑流中，黃河水系佔53.7%，小清河水系佔46.3%。大氣降水是河川徑流最主要補給來源，年平均徑流量0.33億立方米，徑流深127.43毫米。南部城區年徑流係數為0.2—0.3，北部平原區為0.1。徑流季節變化明顯，全年75%—85%徑流量集中在6—9月。
黃河天橋區段(6)
黃河流經天橋區北部，右（南）岸上起藥山街道新徐社區，下至濼口街道趙莊社區；左（北）岸上起桑梓店街道西秦村，下至大橋街道高韓吉家村。境內長25.2公里；自西而東高程漸低，縱比降萬分之一；河面平均寬1.5公里，河槽狹窄，屬典型的彎曲型窄河段；多年平均徑流量175.02億立方米，多年平均流量554.5立方米/秒；河水水質較好，礦化度低，硬度不高；含沙量14.43公斤/立方米，多年平均輸沙量2.47億噸，為世界河流之冠。槽灘泥沙淤積嚴重，河床逐年抬高，主河槽年均淤厚約0.05米，灘地年均抬高約0.1米，堤頂高出地面10餘米，成為“地上懸河”。沿黃設堤防30.2公里，險工5處，控導工程2處，涵閘8處。4月上旬和中旬有桃汛，7月—10月有伏汛、秋汛，12月至次年2月時有凌汛。非汛期主河槽水深3—5米，汛期平槽水深一般5—10米。河道內有新徐莊、大魯莊、趙莊、鵲山、丁口、八里6處灘區，總面積13.54平方公里。
小清河境內長12.15公里，主河道寬50—60米；多年平均徑流量3.69億立方米，平均流量11.69立方米/秒，是濟南市區主要排水河道。支流呈不規則羽狀分佈，南側有工商河、前（後）引河、生產渠、柳行河、柳行河西支邊溝、北護城河、西圩子壕、東濼河、西濼河、興濟河、三角線溝、萬盛大溝、萬盛大溝無影山支溝、邊莊溝等15條河道，北側有濼林溝、徐李溝、藥濼河、虹吸乾渠、北太平河南支、北太平河北支、山化溝等7條河道。
小清河
大寺河和齊濟河屬海河流域徒駭河水系，具有排、灌雙重功能。大寺河南起鵲山水庫，向北穿越大橋街道，在張公店村東北出境，境內長12.3公里，流域面積111.17平方公里，有大王廟東干溝、魏梁支溝、青銀高速公路溝3條較大支流。齊濟河南起桑梓店街道朱河圈村，貫穿桑梓店街道，在石門孫村出境，境內長11.4公里，流域面積64.6平方公里。
鵲山水庫位於黃河北岸，建於1999年，為引黃調蓄水庫，儲水面積6.07平方公里，總庫容4600萬立方米，設計蓄水位30.4米。鵲山龍湖位於黃河北展區內，始建於2005年，面積1.33平方公里。金牛湖位於濟南動物園內，面積2.2萬平方米，水深2.5—3米。
地下水
五龍潭月牙泉“月牙飛瀑”
區內地下水主要有第四系鬆散巖類孔隙水和碳酸鹽巖裂隙岩溶水。第四系鬆散巖類孔隙水主要賦存於砂礫石層中及砂礫石類黏性土中，主要分佈於北部黃河沖積平原和城區山前衝洪積平原地帶，相對貧水，水化學類型較為複雜，具雙層或多層結構，礦化度1—2克/升，屬微鹹水、弱鹼性水、微硬水或硬水。碳酸鹽巖裂隙岩溶水水量富集，主要分佈於轄區南部，為岩溶水徑流排洩區，地下水具有承壓性質，水位埋藏淺，地下水上升常形成泉，單井出水量1000～5000立方米/日，屬重碳酸鹽水、弱鹼性水、軟水或微硬水，為區內主要含水層，具有供水意義。五龍潭泉群位於濼源橋以北，護城河西側，有泉池29處；平均湧量3.29萬立方米/日（1959—1977年），流量在濟南四大泉群中位居第三；主泉眼溢水標高25.80米，流量440—608升/秒。
西周，今天橋區境域屬譚國。周莊王十三年（公元前685年），屬齊國濼邑。
戰國，改稱為齊國曆下邑，屬歷下邑。
秦代，秦滅齊為郡，屬齊郡；後從齊郡析出濟北郡，屬濟北郡歷下邑。
西漢高帝六年（前201年），從濟北郡析出博陽郡，後以其地於濟水之南，改稱為濟南郡；文帝十五年（前164年），改置濟南國；景帝三年（前154年），濟南王伏誅，濟南國除為郡。景帝四年（前153年），始設歷城縣，屬青州濟南郡歷城縣。
東漢建武十五年（39年），復置濟南國，屬濟南國曆城縣。
三國魏，屬青州安平郡歷城縣，又屬青州濟南國曆城縣。黃初元年（220年），國除為郡。正始七年（246年），置濟南國。景元五年（263年），改為濟岷郡。此郡後自然消亡，今轄區黃河北地區屬此郡。
西晉太康元年（280年），濟南國除為郡，屬青州濟南郡歷城縣。
十六國後燕，屬齊州濟南郡歷城縣。
南朝宋，屬青州濟南郡歷城縣。
北魏，屬齊州濟南郡歷城縣。
隋開皇三年（583年），濟南郡除為州，改為齊州，屬齊州歷城縣。大業三年（607年）復改州為郡，稱齊郡，屬齊郡歷城縣。
唐初，沿隋置。貞觀元年（627年），分天下為十道，屬河南道齊州歷城縣。天寶元年（742年），改齊州為臨淄郡；天寶五年（746年）復為濟南郡；乾元元年（758年）又稱齊州。
五代，沿唐置。後梁時因避朱溫之父的名諱，歷城縣曾一度改為歷山縣。至後唐複稱為歷城縣。
宋初，改道為路。至道三年（997年）分天下為十五路，屬京東路齊州歷城縣。熙寧七年（1074年），將京東路分為京東東路和京東西路，屬京東西路齊州歷城。元豐元年（1078年），又將齊州劃屬京東東路，屬京東東路齊州歷城。政和六年（1116年），齊州升為府，屬京東東路濟南府歷城縣。
金天會六年（1128年）至崇慶二年（1213年），屬山東東路濟南府歷城縣。天會八年（1130年），劉豫改濟南府為興平郡，屬偽齊興平郡歷城縣。天會十五年（1137年），齊政權廢，濟南府直屬尚書省。
元初，屬中書省直轄的濟南路總管府歷城縣；元末，屬山東行中書省濟南路總管府歷城縣。
明洪武元年（1368年），改山東行中書省濟南路為濟南府，屬濟南府歷城縣。
清代，屬山東省濟南府歷城縣。
民國二年（1913年），山東省廢府改道，屬山東省岱北道歷城縣。民國三年（1914年），岱北道更名為濟南道，屬山東省濟南道歷城縣。民國十六年（1927年），廢道存縣，屬山東省歷城縣。
民國十八年（1929年）7月，設立濟南市；今轄區制錦市、北坦、緯北路、官紮營、寶華街、堤口路、工人新村、天橋東街、北濼口、北園西部等地區由歷城縣析出劃歸濟南市，其他地區仍屬歷城縣，歷城縣仍直屬山東省。
民國十九年（1930年），濟南市劃分為10個區，今境域城區部分屬第四、五、六、八、九、十區。
日偽時期，濟南劃分為11個區，今境域城區部分屬城外西區、商埠東區、商埠中區、西鄉區、北鄉區、東鄉區。
民國三十四年（1945年）日本投降後，濟南市設11個區，今境域城區部分屬第四、五、六、八、十、十一區。
民國三十七年（1948年）9月，濟南解放，成立濟南特別市。民國三十八年（1949年）5月，濟南特別市改為濟南市。其間，區劃未變。
1951年1月，濟南市劃分為6個市區、5個郊區、2個直轄鄉（鎮），今境域城區部分分屬第三區、第四區、郊一區、郊二區、郊三區、郊四區和濼口鎮。
1955年9月，調整濟南市區劃並變更區名，因轄區內有橫跨津浦、膠濟鐵路之天橋，第四區改稱為天橋區。
1966年9月，天橋區改稱為向陽區。
1973年7月，複稱天橋區，隸屬濟南市。
水資源
鵲山水庫
天橋區分為黃河以南市區和黃河以北引黃灌區兩個水資源分區。南部山前平原地下水富集，北部地區富水性微弱。多年平均水資源總量4524萬立方米，其中地表水3537.6萬立方米，地下水986.4萬立方米；可利用水資源4228.1萬立方米，其中地表水3537.6萬立方米，地下水690.5萬立方米。水資源主要是降水及黃河、小清河側滲補給的天然水。黃河水是農業灌溉和城鄉飲用水的主要水源，鵲山水庫總庫容4600萬立方米，調節庫容3930萬立方米，主供天橋區生產、生活和東郊地區工業用水，佔濟南市總供水量40%。南水北調東線工程建成後，長江水成為第二大客水資源。
土地資源
天橋區土地利用結構
據《天橋年鑑（2011—2013）》資料，天橋區土地資源總面積258.97平方公里。其中，城區面積60.4平方公里，黃河以北198.57平方公里。
全區耕地面積9919.37公頃，園地面積99.05公頃，林地面積1921.87公頃，草地面積206.53公頃，城鎮村及工礦用地面積8275.23公頃，交通運輸用地面積1266.33公頃，水域及水利設施用地面積3955.68公頃，其他用地面積253.00公頃。
礦產資源
天橋區主要礦產資源有砂、石、黃河淤泥及地熱、煤。黑砂石，又名“濟南青”，堅硬色黑，研磨後有美麗光澤，是堅固名貴的裝飾材料，主要分佈於北部孤山丘中。青砂儲量豐富，是重要的建築材料，主要分佈於無影山、黃崗嶺一帶。黃河淤泥分佈於黃河河道兩側，是燒磚用的重要材料，可有效減少耕地資源的開採。地熱是區內的清潔能源，主要分佈在西、北部，適用於旅遊開發、療養、養殖、娛樂休閒。煤炭分佈於黃河以北的桑梓店、大橋地區，與濟陽煤礦分佈區一起形成濟北煤田，總儲量12億噸，為特大型煤礦。
1958年，天橋區人口202792人，1973年增長到25萬人，1984年突破30萬人，1990年達到35萬人，1999年人口390245人，人口密度5323人/平方公里。2000年劃入大橋鎮、桑梓店鎮、靳家鄉後，人口增加8萬人，達到472178人（人口普查常住人口數據為570296人）。據2010年人口普查數據，天橋區總人口688415人，其中男性347853人，女性340562人，性別比102.14人；0—14歲82852人，佔總人口的12.04%，15—64歲547424人，佔79.52%，65歲及以上58139人，佔8.45%，人口年齡中位數35.25 歲；民族構成以漢族為主，佔97.1%，少數民族中，回族17336人，滿族1023人。
截至2017年末，天橋區常住人口52.06萬人。
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