A bemutatni kívánt három városhatár földrajzilag a tiszai Alföldön helyezkedik el, több kistáj találkozásánál. Egyes külterületei már a Nyírséghez és a Hortobágyhoz, vagyis a Hajdúság, vagy Hajdúhát szomszédos kistájaihoz tartozik. A települések több mint hatvanezer hektár közigazgatási területe így nem homogén. Annak természetföldrajzi viszonyai, talajszerkezete és más adottságai a vizsgált terület sokszínűségét mutatják. Elsőként néhány gondolat magáról a Hajdúságról: A Hajdúság a Nyírségtől nyugatra, észak-déli irányban hosszan elnyúló táj. Nyugaton a Közép-Tisza vidék legkeletibb tagjával, a Hortobágy síkjával határos, délen, pedig a Körösvidékkel. Területe másfélezer négyzetkilométer, amelynek legmagasabb pontjai Hajdúböszörménytől délkeletre találhatók - legmagasabb pontja 165,7 méter -, s innen a felszín fokozatosan lejt északi, illetve déli irányba egyaránt. Legmélyebb pontjai a tájegység dél-nyugati részén 80-86 méter közötti tengerszint feletti magasságokban helyezkednek el. A felszín kialakításában két felszínformáló tényező vett részt markánsan: az ős-Tisza valamint mellékfolyóinak feltöltő munkája és a szél.

A folyóvíz nélkül maradt hajdúháti felszínen ma már a szél a legfontosabb felszínformáló tényező. A Hajdúvid vonaltól északra elhelyezkedő térszíneken az erős északi szelek mindenfelé futóhomokot fújtak ki az iszapos folyóvízi homokból. A vonaltól délre pedig folyamatos volt a lösztakaró képződése és idővel megindult az eróziós-deráziós völgyek kialakulása. A löszképződés a pleisztocén vége felé átterjedt az északi részre is, és véget vetett a homokmozgásnak. A Hajdúság mélyebben fekvő részein az újpleisztocén közepétől kezdve főleg finom szemcséjű üledékek rakódtak le az ártereken.

Külön szót kell még ejteni a táj kialakulásánál a két periférián található területről. Hajdúdrogtól és Hajdúböszörménytől keletre már jellegzetes homokfelszínnel találkozhatunk, mely szintén a pleisztocén korban kialakult Nyírség folyóvízi homokjaként került térszínekre a szél munkája által, kialakítva így a sok helyen dimbes-dombos arculatát e tájnak.

A másik perifériális terület, mely a nánási és böszörményi határ Keleti-főcsatorna környéki és azon túl található részéhez tartozik, a Hortobágy arculatát mutató szikes legelők. Ezek a szikesedések jobbára a folyószabályozások hatására jöttek létre. A mederbe terelt folyók áradásainak megszűnésével szárazabb lett a terület, valamint csökkent a talajvízszint. A talajban így beindul a szikesedési folyamat, melynek hatására a talajban feldúsul a nátrium ionok koncentrációja, főleg karbonát formájában. S így bizonyos területeken a nagymértékű oldott só ki is ülepedhetett a talajon, amit szikvirágzásnak hívunk. A nánási és böszörményi határ nyugati részére -melyek természetföldrajzilag a Hortobágyhoz tartoznak - tehetők e szikes foltok, melyekre még egy másik emberi beavatkozás is hatással volt, az erőszakos melioráció és a Keleti-főcsatorna megépítése.

A Hajdúság klímájának jellemzésénél fontos kiemelni, hogy az éghajlata minden tekintetben átmeneti, a valamivel hűvösebb és csapadékosabb Nyírség és a melegebb és szárazabb Közép-Tisza vidék között. Felhőzete aránylag kis területen belül is élesen változik. A középső részén még az ötven százalékot sem éri el a borultság évi átlaga, ezzel szemben északon, a táj Tiszával határos peremén és a Körös vidékkel érintkező déli részén kimutatható mértékben e fölé emelkedik. A Hajdúság a nyári évszakban Alföldünk viszonylag felhősebb tájaihoz tartozik, míg télen az ország csekélyebb borultságú része közzé sorolható.

A három település vízrajzának leírásához a jelentősebb felszíni vizek bemutatását vesszük elő elsőként. A mesterséges Keleti-főcsatorna a táj legjellemzőbb felszíni vize. Építését a Tiszántúl szélsőséges időjárása és a sorozatos aszályos évek okozta mezőgazdasági károk indokolták, amellyel a régió nagyszabású vízgazdálkodási tervét is megvalósították egyben.

A XIX. századi nagy vízrendezések idején a mérnökök már foglalkoztak a Hortobágy vidékének Tisza vízzel való ellátásának gondolatával. De csak 1940-ben láttak hozzá annak az embert próbáló megvalósításához, ezt követően a második világháború miatt évekre félbe maradt a csatorna építése, és a háborút követően 1956 nyarán vágták át a 98 kilométer hosszúságú főcsatorna utolsó gátját Bakonszegnél - ahol a Berettyóval egyesülve később újból a Tisza vizét gyarapítja. A csatorna több tízezer hektár öntözését, több ezer hektár halastó vízellátását, s emellett Debrecen város háztartásainak jelentős hányadában az ivóvíz ellátást biztosítja. A főcsatorna építése a hajdúvárosok határában, 1942-ben kezdődött el a Hajdúnánás - Balmazújváros közötti huszonöt kilométeres szakasz medrének megásásával. Az építés 1951 nyarán indult újra a kotrás folytatásával és a műtárgyak kiépítésével. A főcsatorna 1954 óta részben, s ahogy azt már korábban említettük 1956 óta üzemel teljes hosszában.

A csatorna a Hajdúság nyugati határvonala. Vízellátását a tiszalöki duzzasztó biztosítja, melynek küszöbmagassága 86,5 méter magasságú a tengerszinttől számítva. A maximális duzzasztási szinttel 60 m3/sec vízhozam biztosítható. Mivel a főcsatorna esése kicsi, ezért sebessége a Tiszáét sem éri el. A főcsatorna tervezésénél és építésénél az is szempont volt, hogy a létesítmény hajóútként is működhessen Tiszalöktől a balmazújvárosi "bukóig". A főcsatornán maximum hétszáz tonnás uszályok közlekedhetnének két irányban, de sajnos ezt az adottságát ez idáig nem aknáztuk ki. A főcsatorna a hajdúvárosok addigi belvíz csatorna rendszerét kettévágta, ezért a böszörményi Brassó- és Vidi-eret, valamint a nánási Fürj-eret bújtatóval vezették át a csatorna medre alatt.

Természetes vízfolyásainkra jellemző, hogy a terület félig áteresztő felszínéről nedvesebb években lefolyás indul a Hortobágy felé. E vízfolyások tápterületei az úgynevezett laposok. A vízmozgás helyei, pedig a hajlatok és erek. A táj nyugati részén északról dél felé halad gátak között a puszták irányába a közismert Hortobágy folyó, amely a tiszavasvári szennyvíztisztító magasságából indulva a hajdúsági szakaszon viszonylag jellegtelen kanálishoz hasonlatos. Ezt a Tisza szabályozása - amely a Dobi-foknál Széchenyi történelmi kapavágásával, 1846. augusztus 23-án kezdődött, és aminek eredményeképpen Tisza-Körös árvíz közvetlenül legutoljára az 1940-es évek elején érintette a területet - és magának a Hortobágy folyónak a vízkormányzásával járó beavatkozások eredményezték. A sorban a második legészakibb a Fürj-ér, amely tíz kilométer hosszú, s a Nánás környéki vizek levezetője. A Hajdúdorogtól délre eső területekről a 35 kilométer hosszúságú Vidi-ér - mely a terület leghosszabb és legnagyobb vízgyűjtővel rendelkező természetes vízfolyása - gyűjti össze a felszínre hulló csapadékot. Hajdúböszörménytől délre a Brassó-ér gyűjti össze a vizeket, mely egyben a város tisztított szennyvizének befogadója és szállítója közel húsz kilométer hosszan. Legdélebbi jelentősebb felszíni vizünk a Tócó-ér, amely nem nyugati, hanem déli irányba szállítja a vizet a Csonkatorony tövétől Debrecent megkerülve a Köselybe, majd onnan végül a Keleti-főcsatornába.

Csatorna számos található a fenti ereken kívül is, de ezek ismertetésére nem térünk ki, ám az állóvizeknél érdemes elidőzni. A terület tavakban egyáltalán nem gazdag. Természetes vizeknek tulajdonképpen néhány szikes tó - Hosszú és Kerek Kaján-szik - valamint a szikeseken található időszakos vízállások és laposok mondhatók, melyeken kívül néhány Dorog alatti, szintén időszakos kisebb vízállás - például a Czakó-tó, vagy a Lovászi-tó - egészít ki.

Mesterséges tavakból viszont, már több is található a három város határában, ilyenek a halastavak - a Mezőparti-, a Vidizugi és a Virágoskúti halastavak - és néhány horgásztó. Ilyen horgásztó található Hajdúnánáson a strand mögött és a böszörményi határban a Kerek-Kajánnal átellenben a főcsatorna mellett. Ezentúl néhány kevésbé jelentős és kisebb jóléti tó vagy belvíztározó tó található még majd mindegyik település perifériáján. Ezek egy része a téglaégetéshez használt agyag kibányászása után keletkezett kubikgödrökben felhalmozódó vízből alakult ki.

A talajvízviszonyokból adódóan, városunk környéke az Alföld azon területeinek egyike, ahol a talajvíz állandóan mélyen helyezkedik el. Átlagosan nyolc méter a talajvíz mélysége. Így a 2-3 méteres talajvízszint emelkedés sem szokott problémát okozni. Ez a talajvízszint a kutatások szerint a mélyszerkezet miatt alakult ki, ugyanis a Hajdúhát felszíne alatt magas pannon rögök húzódnak, melyek felett a víztartó rétegek elvékonyodnak. A talajvíz mennyisége is igen kevés, s korábban a mély gémeskutak rendszere ki is merítette sokszor nyár közepére e készleteket.   A rétegvizeket tekintve a Hajdúságot vízföldtanilag a Hortobággyal lehet összehasonlítani. Egyes mélyfúrásokból igen jó minőségű és hatású hévizek törnek fel, s Hajdúnánás után várhatóan Böszörmény is csatlakozik ennek turisztikai kiaknázására a jövőben.