北洛河全长680千米，流域面积为2.69万平方千米，是渭河的一级支流。北洛河上游（刘家河水文站以上）集水面积为7325平方千米，主要为黄土梁峁丘陵沟壑区，水土流失非常严重，退耕还林工程实施前多年平均侵蚀模数达1.53万吨/（平方千米·年）。北洛河上游多年平均径流量仅占全流域的27%，多年平均输沙量却占全流域的83%，既是北洛河流域主要暴雨区，也是北洛河泥沙集中来源区。自1999年实施退耕还林工程以来，北洛河上游生态环境发生重大变化，初步呈现出梁峁坡林草丰茂的植被景观，植被覆盖度显著提高，实测径流泥沙锐减。地处北洛河上游河源区的吴起县被誉为全国“退耕还林第一县”，成为黄土高原封山禁牧、退耕还林典型示范区。