Genetic Classification of Lakes in Wuhan Based on River and Lake Geological Process
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摘要: 武汉市位于长江中游，长江与汉江在此交汇，城区河网纵横，湖泊众多，素有"江城"和"百湖之市"之称.湖泊对于武汉城市的可持续发展及宜居城市建设有着特别重要的意义.关于武汉市的湖泊前人曾开展了大量的研究，但对于湖泊的成因则研究较少.湖泊的成因不仅对武汉市近代地质环境演化具有重要意义，同时也是湖泊保护的基础科学问题.在地质地貌调查上，通过江湖古地理演变分析，结合历史文献记录等综合研究，认为武汉湖泊的形成与河流地质作用过程密切相关，据此将武汉市湖泊的成因类型划分为：河道遗迹湖（又分河道废弃湖和河道洲滩夹湖）、河堤溃口湖、河间洼地湖和沟谷壅塞湖四种类型.分析了各类湖泊的特征、地貌分布及形成过程.其中沟谷壅塞湖是现存湖泊的主要类型，其形成演化与区域气候变化背景下的河海相互作用密切相关，分别经历了湖盆形成期（20~14 ka）、湖泊形成期（14~7 ka）和湖泊发展期（7 ka以来）3个阶段.此外，武汉的城市与湖泊经历了由"湖中城"到"城中湖"的发展历程，围湖造地是武汉市最重要人为改造自然工程，依湖泊类型的不同采取了不同的围湖发展方式，汉口地区以河间洼地湖为主，主要以"筑堤-排水-造地"填湖发展；武昌和汉阳地区以沟谷壅塞湖为主，采取的是"堵塞湖汊造地"的环湖发展方式.在未来的城市建设中，有计划地实施湖-湖连通和河-湖连通工程是十分必要的.Abstract: Wuhan is located on the confluence of the Yangtze and Han river in the middle reaches of the Yangtze River. Wuhan is known as "River City" and "City with hundreds of lakes" because of dense river network and numerous lakes in Wuhan. The lakes in Wuhan are of great significance to the sustainable development of Wuhan and the construction of livable city. Many studies have been carried out on the lakes in Wuhan, but few on factors controlling formation of the lakes. The study of genesis of lakes is not only great significance to the Wuhan's modern geoenvironmental evolution but also is a basic scientific issue of lake protection. Based on geological and geomorphic survey, a comprehensive study was carried out on the evolution of river and lake palaeogeography and the historical literature records and so on. The results suggest that the formation of the lakes in Wuhan is closely related to river geological process. And the lakes in Wuhan can be divided into four types based on cause of lake formation: Oxbow lakes (also called abandoned channel lake and lake bounded by a channel and a shoal), bank burst lake, interfluvial depression lake and valley barrier lake. Based on the characteristics, geomorphic distribution and formation process of all types of lakes, we suggest that valley barrier lake is the main type of lakes inWuhan and that its formation and evolution are closely related to the interaction between river and sea controlled by climate change. The valley barrier lakes have experienced three stages: lake basin formation (20-14 ka), lake formation (14-7 ka) and lake development (since 7 ka). In addition, Wuhan has experienced the development process from "the lakes encircling a city" to "the city surrounding lakes". The reclamation of the lakes is the most important man-made natural reconstruction project in Wuhan, which is also the main cause of the tension between man and land at present. The major lakes in Hankou area are interfluvial depression lake. The mode of filling development of these lakes is "Dike-Draining-Land". The lakes in Wuchang and Hanyang areas are dominated by valley barrier lakes. The mode of lake surrounding development of these lake is "Lake branches filling and Land forming".
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Key words:
- Wuhan city /
- genesis of lake /
- river geological process /
- river-lake system /
- hydrogeology
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0. 引言
长江中下游平原和青藏高原是我国湖泊分布最集中的区域，形成东、西相对的两大稠密湖群（Ma et al.，2010）. 其中，长江中下游平原是我国淡、浅水湖泊分布最集中的地区，面积在1 km2以上的大约有651个，而位于长江中游的江汉平原有约300个，武汉市又是其集中分布区之一. 由于湖泊的成因对过去地质环境（构造、气候、沉积等）变化及人类活动有着重要的指示意义，近年来湖泊的成因研究已成为地学界研究的热点之一，特别是青藏高原的湖泊成因研究.
武汉市位于长江中游，河网纵横，湖泊众多，素有“江城”和“百湖之市”称谓. 中国最大的河流长江和她的“长子”汉江在这里相汇，区内现有0.1 km2以上的湖泊有166个. 市域范围内较大的湖泊有梁子湖、斧头湖、鲁湖、汤逊湖、东湖、北湖、童家湖、武湖、后湖、涨渡湖、沙湖、南湖、月湖、墨水湖、严西湖、南太子湖、北太子湖、严东湖等（图 1）. 武汉市的江、湖关系密不可分，同时，武汉临近中国东部海域，第四纪海面的升降变化所引发长江的冲淤变化，可以直接波及到武汉地区，从而对武汉长江段的河道及两侧的湖泊产生重大影响（Xu et al.，2019）. 因此，武汉市湖泊的形成演化研究对长江中游第四纪环境变化，江湖关系过程，以及江、河、湖、海相互作用都具有十分重要的意义（李长安等，2009）. 此外，湖泊湿地是长江大保护主要内容，湖泊对于武汉的城市安全、生态环境以及城市形象有着特别重要的意义. 关于武汉市湖泊的研究前人已开展了大量的研究，但绝大多数集中于湖泊的生态环境（顾延生等，2008a，2008b）和近几十年的湖泊规模变化（裴来政等，2018；马建威等，2017；杨柯等，2016），但对于武汉地区的湖泊是如何形成的——成因类型以及与区域地质环境演化的关系一直缺少系统的研究. 我们的研究发现，武汉地区的江、湖是一个相互联系的“河湖系统”，湖泊的形成主要与河流地质作用过程有关. 根据湖盆的形成与河流地质过程的关系，可将武汉地区的湖泊分为4种类型：河道遗迹湖、河堤溃口湖、河间洼地湖和沟谷壅塞湖. 本文重点就不同类型湖泊的特征和形成机理进行了探讨.
1. 河道遗迹湖
河道遗迹湖是指其湖盆曾是过去河道的一部分，由于河道废弃而残存部分积水而形成的湖泊，其中最典型就是牛轭湖. 武汉地区位于长江和汉江交汇处，现今的河道系统看起来比较简单. 但在人工改造之前的自然河道系统是极为复杂的，特别是汉江武汉段历史上曾经存在多河道并存的状态①. 这些河道在发展、重组过程中，一些河道被废弃之后，其中的某一段被堵塞成湖. 根据河道堵塞的方式不同又可分为两种类型：河道废弃湖和河道洲滩夹湖.
① 李长安, 张玉芬, 庞设典, 等. 武汉市近代地质环境演变与城市发展研究报告. 中国地质大学（武汉），2020
1.1 河道废弃湖的特征与成因
河道废弃湖是因为河流改道而废弃河道的部分因积水而形成的湖泊. 这类湖泊主要分布于洪泛平原区，湖泊的形态常呈条带状，或弯曲或平直，湖岸光滑整齐，依然保持着原河道的特点. 武汉的汉口—东西湖地区为汉江、长江及府河所围限的洪泛平原，加之历史上汉江曾在此游荡，是河道废弃湖发育的最佳环境. 但由于自晚清以来特别是新中国成立之后，城市建设对洪泛平原自然环境的强烈改造，这类湖泊已极少保存，位于武汉东西湖的金银湖依然显示出河道废弃湖的一些特征（图 1）. 但最为典型是19世纪末20世纪初期存在于汉口地区的襄河故道湖（图 2），即为汉水的支流-襄河改道后遗留下来的湖泊，沿湖周边居民点密布，表明有河流天然堤存在，早期先民择沿河高地而居的特点. 历史上这种类型的湖泊在汉口——东西湖洪泛平原曾有很多.
河道废弃湖的沉积地层结构一般表现为湖相沉积之下有一层原河道沉积的河床相砂层，形成了由河床相砂层与湖相沉积层构成的“二元结构”. 由于武汉市的河道废弃湖主要发育于洪泛平原上，该“二元结构”沉积镶嵌于河漫滩沉积中（图 3a1）
图 3 不同成因湖泊的沉积地层结构1. 现代湖相层；2.河床相砂层；3.河漫滩砂质黏土；4.晚更新世下蜀土；5.长江；6.湖泊；a. 河道遗迹胡（a1. 河道废弃湖；a2. 河道洲滩夹湖）；b. 河堤溃口湖；c. 河间洼地湖；d. 沟谷壅塞湖Fig. 3. The structures of sedimentary stratum of lakes of different genesis1.2 河道洲滩夹湖的特征与成因
河道洲滩夹湖是指河道中的江心洲在发生并岸后，在沙洲和河岸之间遗留下来的湖泊. 实际上是江中沙洲并岸后残留下来的部分河道，这是本研究新提出的一种湖泊类型. 我们在对长江武汉段河道沙洲演化中发现，历史上的长江河道平面形态呈由一系列基岩节点控制的宽窄相间的“藕节状”，宽谷处曾存在着一系列大型的沙洲（涂格平等，2021），武昌和汉阳长江两岸的平原低地就是这些沙洲并岸的结果（详情另文讨论）. 而在沙洲并岸时，常在沙洲和原河岸之间遗留下湖泊，武昌地区的沙湖、青菱湖以及汉阳鹦鹉洲后缘的湖泊均属于此类湖泊（图 4）. 而与夹湖共生（存）的还有夹河的存在，夹河作为夹湖与长江的连接通道，多位于夹湖的下游，如汉阳的夹河，沙湖的沙湖港，青菱湖的武昌溪等.
图 4 沙洲夹湖黄色为沙洲并岸部分；原图据1912年江夏（东乡）汉阳（南乡）图拼接Fig. 4. The lakes between rivers and and land河道洲滩夹湖位于长江两岸由江心洲并岸而形成的低平原区的后缘，及与晚更新世岗地的过渡区，湖泊面积较小，湖水位较低，高程一般在19 m以下. 形态多呈不规则的长条形，长轴走向大致与长江平行，湖岸总体较规则，同平原和岗地交界带一致，两岸地形明显不同（图 4）.
在沉积地层结构上，河道洲滩夹湖的湖底与朝江一侧的湖岸为长江河道沉积砂层，背向长江的湖岸为晚更新世下蜀土（图 3a2）.
2. 河堤溃口湖
河堤溃口湖（也称决口湖）是由于洪水期河流堤岸溃口，在堤脚处由于高速水流强烈冲蚀地面形成冲刷坑，后积水成而形成的湖泊. 历史上长江中游江汉平原段溃口频发（贺秋华等，2020），常沿长江、汉江等河道两侧形成溃口湖，成为江汉平原的主要湖泊类型之一（何报寅，2002）. 在荆江两岸以“渊”或“潭”为名的大都为溃口湖，如荆州市的范家渊、木沉渊等，洪湖市的螺山潭等. 在武汉市的长江、汉江两岸历史上也多有溃口湖存在，但由于该类型的湖泊规模一般较小，常被后期人工填埋. 位于武汉市青山的倒口湖为仅存的溃口湖. 据《青山区志》记载，1931年8月22日，长江洪水泛滥，武青堤溃口，江水冲刷在堤内形成了现在的长约120 m、宽约100 m余的倒口湖. 在人类活动改造较小的早期遥感影像上可以看到，该湖泊形态呈类皇冠头饰型（图 5），临江一侧湖岸平直，向堤内方向由于溃口时水流的放射状冲刷而呈锯齿状撒开. 倒口湖溃口处就像是河岸堤防上的“伤疤”，极易发生管涌，成为汛期武汉市长江大堤的重要险段，1954年、1982年等曾发生散浸、管涌等险情. 2016年7月5日倒口湖再次出现管涌险情，李克强总理7月6日到现场考察. 河堤溃口湖的沉积地层结构如图 3b所示.
3. 河间洼地湖
河间洼地湖是两条或以上的河流之间的低洼地积水而形成的湖泊. 由于冲积平原区河流的天然堤比较发育，地貌单元多为河道-天然堤-泛滥平原组合. 洪水期河水漫过天然堤进入平原，随着动能的降低所携带的泥沙发生沉积分异. 在河道或天然堤处，冲积物的颗粒较粗、平均堆积速率高、厚度最大；在泛滥平原区，随着远离河道，冲积物的颗粒逐渐变细、平均堆积速率降低、厚度变小乃至“尖灭”. 于是，在河流之间的地形往往较低，称为河间洼地，常积水成湖. 江汉平原的四湖地区的湖泊就是如此.
河间洼地湖的特征是：湖泊面积一般较大，湖泊岸线相对规则、简单，湖盆呈碟状，湖滩缓倾，湖底平坦，湖泊深度较小，一般小于2 m. 湖水位稍有升降变化，湖面便发生明显的扩展或缩小，属大型浅水湖泊.
武汉市的汉口—东西湖地区地处汉江、长江和府河之间的河间洼地，具备形成河间洼地湖的条件. 在20世纪20年代的军测地形图上发现这里确实存在着两个巨大的湖泊——“东湖”和“西湖”，其中“东湖”的范围因张公堤修建而填掉了东南角的一部分（图 6）. 湖泊的面积（均400 km2）10倍于现在武汉最大的城中湖武昌东湖（旧称“郭郑湖”）. 直到新中国成立后的20世纪50年代，因府河大堤和东西湖大堤修建而围湖造地，“东湖”和“西湖”才相继消失，其中“西湖”的遗迹在现在的遥感影像上还可以较清楚看到. 河间洼地湖的沉积层常呈饼状覆于河漫滩沉积之上，地层结构如图 3c所示.
4. 沟谷壅塞湖
沟谷壅塞湖是武汉市现存大型湖泊中数量最多的一类湖泊，也是长江中下游干流两岸最主要的湖泊类型. 武汉地区一些规模较大的湖泊如梁子湖、汤逊湖、童家湖、武湖、涨渡湖、南湖、墨水湖、汤逊湖、南太子湖、北太子湖、严西湖、严东湖等均属于此类湖泊. 该类湖泊对目前武汉市的水安全、水环境、水生态等意义重大.
4.1 沟谷壅塞湖的特征
这类湖泊主要分布于近邻长江两岸平原外侧市的剥蚀岗地区，湖泊的形态特征为：在湖泊与堆积低平原相邻的一侧，湖岸平直、整齐，湖面相对开阔；在朝向岗地的一侧，湖岸弯曲，湖汊发育且复杂，曲折的湖湾与湖岬或湖嘴犬牙交错. 在大规模围湖之前，可看到一些湖泊的湖汊呈枝状伸向岗地内部（图 7）. 湖深一般为2~4 m，由岗地向平原有逐渐加深的趋势. 湖岸线发育系数K值（指湖泊岸线长度与湖泊面积相等的圆周长的比值，K=L/2πR）较大（表 1）. 沟谷壅塞湖的湖相沉积物大都直接下伏为晚更新世下蜀土之上，两者由侵蚀面分隔，呈假整合接触（图 3d）.
图 7 1960年代的汉阳墨水湖形态特征据1966年美国卫星遥感图Fig. 7. The Morphological characteristics of Moshui Lake in Hanyang in the 1960s表 1 武汉市主要湖泊（面积 > 10 km2）一览表Table Supplementary Table List of Major lakes in Wuhan (area > 10 km)2湖泊名称 所属水系 湖泊面积（km2） 湖深（m） 岸线K值/（K=L/2πR） 湖泊形状 梁子湖 梁子湖水系 271.0 4.51 8.80 树枝状 斧头湖 162.4 2.50 6.00 斧头形 汤逊湖 汤逊湖水系 47.6 3.50 4.87 树枝状 鲁湖 44.9 2.20 树枝状 后官湖 蔡甸南湖水系 37.3 2.55 6.85 树枝状 东湖 东沙湖水系 33.9 4.66 5.84 树枝状 豹澥湖 梁子湖水系 28.0 2.00 树枝状 武湖 25.5 3.30 3.70 “山”字状 后湖 东沙湖水系 16.3 2.50 锯齿状 严西湖 北湖水系 14.2 2.50 4.90 树枝状 西湖 汤逊湖水系 10.6 3.00 树枝状 在长江横向摆动不大的河段可看到，岸线平直的一侧实际上是因为长江或汉江天然堤的存在. 图 8是民国二十一年1∶10万团凤幅中涨渡湖与长江的关系，从中可见两者之间为天然堤所分割.
4.2 沟谷壅塞湖的形成过程
4.2.1 沟谷壅塞湖的形成时代
据武汉市城市地质调查第四纪地质专题的湖泊钻孔资料揭露，沟谷壅塞湖湖相沉积的下伏地层大部分为晚更新世下蜀黄土，少量为中更新世网纹红土. 湖相沉积物与下伏地层之间呈侵蚀接触关系. 据14C测年，湖泊沉积物的地质年龄为14.0~12.0 ka①. 由此可见，沟谷壅塞湖的湖盆是晚更新世岗地遭受侵蚀后的洼地-冲沟系统.
① 张玉芬, 李长安, 等. 武汉城市地质调查第四纪地质专题研究报告. 中国地质大学（武汉），2015
4.2.2 沟谷壅塞湖形成的控制因素
长江中游的河道演化和湖泊变迁深受区域新构造运动和气候变化背景下的江-海相互作用的影响（李长安，1998；李长安等，2000）. 从区域地质环境演化来看，距今20.0 ka BP以来武汉地区的地壳升降并不明显，而末次冰盛期以来东海海平面的大幅度降升（幅度达130 m），可能才是由此引发的长江溯源侵蚀，武汉地区河道深切，长江两岸地面随之遭受剥蚀（杨达源，1986；Xu et al.，2019），是导致武汉地区长江两岸岗地树枝状冲沟系统——沟谷壅塞湖湖盆的主要原因. 之后，随着全球变暖，海平面快速上升. 受海水的顶托，长江发生壅水和溯源堆积，长江中下游两岸低地随之发生加积. 随着长江沿岸天然堤的发育和两岸平原地面的升高，原先排向长江的岗地冲沟因排水不畅而积水成湖.
4.3 沟谷壅塞湖的形成过程
大量研究表明，晚更新世末次冰盛期之后，全球气候大致经历了末次冰消期和全新世气候适宜期等变化. 关于末次冰期极盛期（LGM）以来中国东部的气候变化和海平面的升降前人曾开展过大量的研究，自20世纪中叶以来，中国科学家对中国东部全新世海平而变化进行了长期的、系统的研究（杨怀仁和谢志仁，1984；赵希涛等，1994；谢志仁和袁林旺，2012；Song et al.，2013；Zheng et al.，2018）. Lambeck et al.（2014）总结了全球数以千计的海平面变化数据，并根据全球冰量变化模式推演，最终绘制出了LGM以来的全球综合海平而变化曲线，这是迄今为比最为详尽和权威性的成果（图 9）. 从已有的研究来看，末次冰期盛期海平面大致下降了130 m左右. 之后气候转暖海平面开始上升，大约从距今16.5 ka开始海平面快速上升，到7 ka达到接近现在海平面的高度，平均上升速率为12 m/ka. 之后的上升幅度有限. 但也有人认为在6 ka前后海平面曾高于现今2~3 m（杨怀仁和谢志仁，1984；赵希涛等，1994）.
在全球气候变化控制下的海平面升降，使长江的侵蚀基准面发生变化，从而引发海、江、湖联动效应（李长安等，2009），这是沟谷壅塞湖形成的主控因素. 据此，可将该类湖泊形成过程划分为3个阶段（图 9）.
4.3.1 湖盆形成期（20~14 ka）
在LGM的时候，由于海平面比现在低大概120~130 m，中国的东部海岸线向海延伸约500 km，长江可能直接汇入冲绳海槽中（Yang et al.，2015）. 作为长江流域系统的最终基面，海平面的降低导致长江及其支流的溯源下切. 从已有的资料看，在长江三角洲地区，LGM时己下切到海拔-80 m左右（Li et al.，2000. 在距离现代河口上游约310 km的南京，钻孔中海拔约-60 m处的沉积物年代约为18 ka（Cao et al.，2010）. 最近，我们根据武汉的天兴洲和白沙洲的钻孔发现LGM时长江深切至海拔-20 m左右①. 随着长江主河道的深切，两岸支流也侵蚀为沟槽，江汉平原普遍出现沉积间断. 钻孔资料揭示江汉平原的沉积间断普遍存在于地面以下10 m，对应的年代跨度是~30~10 ka左右. 而在沟槽处沉积间断位于地面35 m左右，对应的时间范围是~30~20 Ka左右（Xu et al.，2019）. 在洞庭平原也与之相似（陈渡平等，2014）. 武汉地区有两种地貌单元，在长江-汉江以北和府河以南的汉口-东西湖地区为全新世洪泛平原区，晚更新世—全新世界线的埋深 > 30 m；长江以南的武昌地区、长江与汉江之间的汉阳地区以及府河以北为晚更新世下蜀土（局部中更新统网纹红土）组成的剥蚀岗地区，全新世湖相层呈侵蚀接触覆盖于其上.
① 张玉芬, 李长安, 庞设典, 等. 武汉市第四纪深槽调查及其对地下空间开发利用影响研究报告.中国地质大学（武汉），2020
晚更新世LGM期间的长江深切，导致位于长江两岸由下蜀土组成的地面遭受侵蚀，从而形成一系列的侵蚀洼地（近长江）及枝状坳谷（远离长江），此即为后期沟谷壅塞湖形成的湖盆（图 9a）.
4.3.2 湖泊形成期（14~7 ka）
到距今14.0 ka BP前后，随着冰消期全球气候的变暖，东海海平面发生波动性快速上升. 到大约距今7 500 a前后的全新世适宜期，海平面到达最高位置. 随着海平面的升高，长江水位不断抬高，并随之发生向源堆积. 武汉地区LGM时期形成的河槽发生快速充填，据江汉平原内部的资料推测（Xu et al.，2019），沉积速率超过5.16 m/ka. 随着冰消期海平面快速上升，长江因排水不畅而产生壅水，加之冰消期长江洪水的频发，长江河道两侧的天然堤形成并不断加高. 天然堤的形成，阻挡了岗地区冲沟水流向长江的排泄，从而发生壅塞积水成湖（图 9b）.
4.3.3 湖泊发展期（7 ka以来）
到了距今7 500 a，全球气候进入温暖适宜期，在长江来水增加及海平面上涨的双重作用下长江水位不断上升，长江两岸的天然堤不断升高，沟谷壅塞湖不断发展，逐渐形成现在的湖泊状态（图 9c）.
5. 不同湖泊类型与城市围湖发展方式
武汉的城市发展与湖泊的关系经历湖中城到城中湖的转变. 民国之前武汉市一直是三镇（武昌、汉阳、汉口）各自发展，主要选择沿江高地建城，分别经历了依山发展（明代中期之前武昌城和汉阳城）和沿江发展（汉口城）（李长安和张玉芬，2021）. 城市范围局限于龟山、蛇山山脚（汉阳城和武昌城）以及沿汉江、长江天然堤展布（汉口镇），现在武汉城市范围的大部分均为湖沼之地. 1927年初，国民政府自广州迁至武汉，将汉口、武昌两市划为京兆区，后三镇合并成立武汉市. 由于临江山地、河堤的空间有限，武汉市成立后，城市发展开始走向两岸堤内平原. 因为堤内湖泊密布，城市便开始了围湖发展阶段. 由于武汉三镇的地质环境不同、湖泊类型的不同，围湖发展方式也有差异.
5.1 河间洼地湖——筑堤-填湖发展
由于晚清汉口的快速发展，城市空间不足矛盾突出，围湖发展首当其冲，最早始于1905年的张公堤修筑. 汉口地区属于原汉江三角洲，地势低洼，湖泊遍及. 这些湖泊大都属于河间洼地湖，如形成于汉江与府河间低地的西湖、东湖等；长江与府河间的后湖、潇湘湖等. 这些湖泊面积大，湖盆宽浅，呈碟状；湖水浅，一般1~2 m. 围湖的主要方式是：筑堤—排水—填湖. 晚晴以来汉口城市的两次快速扩张，一是张公堤修筑与后湖消亡；另一次是东西湖大堤修筑与西湖和东湖消失. 这些地区现已成为武汉市长江-汉江以北的主要城区.
5.2 沟谷壅塞湖-环湖发展
武昌和汉阳地区除少数沿江平原存在河道遗迹湖（如沙湖、青菱湖等）外，大部分为沟谷壅塞湖. 由于这类湖泊的中心相对较深，湖汊发育又相对较浅. 沿湖泊周边，堵塞湖汊和湖滨，便成为主要的围湖方式. 一些规模较大的湖泊相继成为了城中湖.
在武昌地区，1966年到1996年环湖发展主要在蛇山-喻家山一线以北地区，到上世纪80年代沙湖已成为城中湖. 之后，发展的范围开始转向东湖周边，到上世纪末东湖已成为城中湖. 1996年以后，武昌地区的城市发展最显著变化发生在在蛇山-喻家山一线以南地区. 特别是南湖周边以及汤逊湖北半部发展迅速，很快纳入武汉市市区版图，成为了城中湖.
在汉阳地区，1966年汉阳地区的城市边界仅限于长江汉江所夹的三角区域内. 1982年开始进入环湖发展阶段，到1996年汉阳北部墨水湖一带的环湖发展格局已基本形成. 1996年之后环湖发展全面展开，汉阳南部地区的三角湖、北太子湖、南太子湖汤湖和万家湖等一系列湖泊也先后成为了城中湖.
5.3 武汉未来城市发展与湖泊保护的展望
河湖相通、湖湖相连是武汉市自然环境的本底，武汉城市与湖泊的关系总体上经历了由湖中城到城中湖的转变. 随着城市范围的扩大，极大地挤占了原有的河湖空间，致使河江湖隔断、湖湖独立，并由此带来城市防洪安全、湖泊生态环境等一系列问题. 在未来的城市建设中，为了应对日趋严重的城市内涝、湖泊淤积和生态退化等问题，应确保湖泊的蓄洪空间，有计划地实施湖-湖连通和河-湖连通工程，加强三镇的区域性多湖连通和江湖连通的生态水网建设是十分必要的.
6. 结论
（1）研究发现，武汉地区的湖泊的形成主要与河流地质作用过程有关，根据湖泊的形成与河流过程的关系将武汉地区的湖泊分为四种类型：河道遗迹湖、溃口湖、河间洼地湖和沟谷壅塞湖.
（2）不同类型的湖泊分布于不同的地貌单元，其中河道遗迹湖、溃口湖、河间洼地湖主要分布于河流两岸的全新世平原区，沟谷壅塞湖主要分布于晚更新世剥蚀岗地区.
（3）沟谷壅塞湖是武汉市现存最广泛最主要的湖泊类型，规模较大的湖泊均属此类. 其形成于末次冰期盛期以来，形成过程与气候变化引起的东海海平面及其海-江-湖系统作用有关. 大致可分为3个阶段：湖盆形成期（20~14 ka）、湖泊形成期（14~7 ka）和湖泊发展期（7 ka以来）.
（4）武汉的城市发展与湖泊的关系经历湖中城到城中湖的转变，城市发展必然要围湖. 依湖泊类型的不同采取的围湖方式也不同，汉口地区主要为河间洼地湖，采取围湖方式是“筑堤-排水-造地”填湖发展；武昌和汉阳地区以沟谷壅塞湖为主，围湖发展方式为“堵塞湖汊造地”环湖发展. 在未来的城市建设中，有计划地实施湖-湖连通和河-湖连通工程，加强区域性多湖连通和江湖连通的生态水网建设是十分必要的.
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图 3 不同成因湖泊的沉积地层结构
1. 现代湖相层；2.河床相砂层；3.河漫滩砂质黏土；4.晚更新世下蜀土；5.长江；6.湖泊；a. 河道遗迹胡（a1. 河道废弃湖；a2. 河道洲滩夹湖）；b. 河堤溃口湖；c. 河间洼地湖；d. 沟谷壅塞湖
Fig. 3. The structures of sedimentary stratum of lakes of different genesis
图 4 沙洲夹湖
黄色为沙洲并岸部分；原图据1912年江夏（东乡）汉阳（南乡）图拼接
Fig. 4. The lakes between rivers and and land
图 7 1960年代的汉阳墨水湖形态特征
据1966年美国卫星遥感图
Fig. 7. The Morphological characteristics of Moshui Lake in Hanyang in the 1960s
表 1 武汉市主要湖泊（面积 > 10 km2）一览表
Table 1. List of Major lakes in Wuhan (area > 10 km)2
湖泊名称 所属水系 湖泊面积（km2） 湖深（m） 岸线K值/（K=L/2πR） 湖泊形状 梁子湖 梁子湖水系 271.0 4.51 8.80 树枝状 斧头湖 162.4 2.50 6.00 斧头形 汤逊湖 汤逊湖水系 47.6 3.50 4.87 树枝状 鲁湖 44.9 2.20 树枝状 后官湖 蔡甸南湖水系 37.3 2.55 6.85 树枝状 东湖 东沙湖水系 33.9 4.66 5.84 树枝状 豹澥湖 梁子湖水系 28.0 2.00 树枝状 武湖 25.5 3.30 3.70 “山”字状 后湖 东沙湖水系 16.3 2.50 锯齿状 严西湖 北湖水系 14.2 2.50 4.90 树枝状 西湖 汤逊湖水系 10.6 3.00 树枝状 
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[1] Cao, G. J., Wang, J., Wang, L. J., et al., 2010. Characteristics and Runoff Volume of the Yangtze River Paleo-Valley at Nanjing Reach in the Last Glacial Maximum. Journal of Geographical Sciences, 20(3): 431-440. https://doi.org/10.1007/s11442-010-0431-3 [2] Chen, D. P., Li, C. A., Bai, D. Y., et al., 2014. Preliminary Discussion on the Quaternary Stratigraphic Framework of Dongting Basin. Geological Science and Technology Information, 33(1): 67-73(in Chinese with English abstract). [3] Chen, Z. Y., Stanley, D. J., 1998. Sea-Level Rise on Eastern China's Yangtze Delta. Journal of Coastal Research, 14(1): 360-366. https://www.jstor.org/stable/pdf/4298785.pdf [4] Gu, Y. S., Li, X. Y., Qiu, H. O., et al., 2008a. Sediments Records of Eutrophication History in the Donghu Lake, Wuhan, over the Past 100 Years. Ecology and Environment, 17(1): 35-40(in Chinese with English abstract). [5] Gu, Y. S., Qiu, H. O., Xie, S. C., et al., 2008b. Lake Sediment Records for Eutrophication History in Response to Human Activity during Recent Century in the Liangzi Lake, Hubei Province. Earth Science, 33(5): 679-686 (in Chinese with English abstract). [6] He, B. Y., 2002. The Origin Types and Their Characteristics of the Lakes in Jianghan Plain. Journal of Central China Normal University (Nat. Sci. ), 36(2): 241-244(in Chinese with English abstract). [7] He, Q. H., Yu, D. Q., Wang, L. C., et al., 2020. Evolution Process and Characteristics of Lower Jingjiang Paleo-Channel in Recent 400 Years. Earth Science, 45(6): 1928-1936(in Chinese with English abstract). [8] Lambeck, K., Rouby, H., Purcell, A., et al., 2014. Sea Level and Global Ice Volumes from the Last Glacial Maximum to the Holocene. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111(43): 15296-15303. https://doi.org/10.1073/pnas.1411762111 [9] Li, C. A., 1998. Effect of Tilted Uplift of Tongbai-Dabie Mountains on Middle Yangtze River Environment. Earth Science, 23(6): 562-566(in Chinese with English abstract). [10] Li, C. A., Chen, J., Chen, Z. Y., et al., 2009. Consideration on Research of Water Environment of Yangtze River Basin. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 26(5): 11-17(in Chinese with English abstract). [11] Li, C. A., Yin, H. F., Yu, L. Z., et al., 2000. Concept Model on the Fluvial Environmental System: Mountain-River-Lake-Sea Interaction and Sensitive Responding to Global Change. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 9(3): 358-363(in Chinese with English abstract). [12] Li, C.A., Zhang, Y.F., 2021. The Formation and Development of Wuhan City and the Evolution of Man-Land Relationship. Acta Geologica Sinica, 95(3): 940-942(in Chinese with English abstract). [13] Li, C. X., Chen, Q. Q., Zhang, J. Q., et al., 2000. Stratigraphy and Paleoenvironmental Changes in the Yangtze Delta during the Late Quaternary. Journal of Asian Earth Sciences, 18(2000): 453-469. https://doi.org/10.1016/S1367-9120(99)00078-4 [14] Liu, J. P., Milliman, J. D., Gao, S., et al., 2004. Holocene Development of Yellow River's Subaqueous Delta, North Yellow Sea. Marine Geology, 209(1-4): 45-67. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2004.06.009 [15] Ma, J. W., Huang, S. F., Xu, Z. N., 2017. Satellite Remote Sensing of Lake Area in Wuhan from 1973 to 2015. Journal of Hydraulic Engineering, 48(8): 903-913(in Chinese with English abstract). [16] Ma, R. H., Yang, G. S., Duan, H. T., et al., 2010. China's Lakes at Present: Number, Area and Spatial Distribution. Sci. China Earth Sci. , 54(2): 283-289. https://doi.org/10.1007/.e11430-010-4052-6 [17] Pei, L. Z., Yan, D. P., Zhang, H. X., et al., 2018. Research on Evolution Characteristics and Causes of Urban Lakes in Wuhan from 1960s. Geology and Mineral Resources of South China, 34(1): 78-86(in Chinese with English abstract). [18] Song, B., Li, Z., Saito, Y., et al., 2013. Initiation of the Changjiang (Yangtze) Delta and Its Response to the Mid-Holocene Sea Level Change. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 388: 81-97. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2013.07.026 [19] Tu, G. P., Zhang, Y. F., Li, C. A., et al., 2021. Study on the Evolution of Yingwuzhou and Related Discussion. Journal of Central China Normal University(Nat. Sci. ), 55(1): 98-109(in Chinese with English abstract). [20] Xie, Z. R., Yuan, L. W., 2012. Fluctuation Characteristics of Holocene Sea Level Change and Its Environmental Implications. Quaternary Sciences, 32(6): 1065-1077(in Chinese with English abstract). [21] Xu, Y. T., Lai, Z. P., Li, C.A., 2019. Sea-Level Change as the Driver for Lake Formation in the Yangtze Plain-A Review. Global and Planetary Change, 181: 102980. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2019.102980. [22] Yang, D. Y., 1986. The Paleoenvironment of the Mid-Lower Regions of Changjiang in the Full-Glacial Period of Late Pleistocene. Acta Geographica Sinica, 41(4): 302-310(in Chinese with English abstract). doi: 10.11821/xb198604002 [23] Yang, H. R., Xie, Z. R., 1984. Sea-Level Changes along the East Coast of China over the Last 20, 000 Years. Oceanogia et Limnologia Sinica, 15(1): 1-13(in Chinese with English abstract). [24] Yang, K., Duan, G. H., Niu, R. Q., et al., 2016. Analysis of Lake Changes in Wuhan Based on Multi-Source Remote Sensing Data. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 33(1): 139-142, 146(in Chinese with English abstract). https://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-CJKB201601032.htm [25] Yang, S. Y., Bi, L., Li, C., et al., 2015. Major Sinks of the Changjiang (Yangtze River): Derived Sediments in the East China Sea during the Late Quaternary. Geological Society of London Special Publications, 429(6): 137-152. https://doi.org/10.1144/SP429.6 [26] Zhao, X. T., Tang, L. Y., Shen, C. M., et al., 1994. Climate Change and Sea Level Change in Qingfeng profile, Jianhu, Jiangsu in Holocene. Acta Oceanologica Sinica, 16(1): 78-88(in Chinese). [27] Zheng, H. B., Zhou, Y. S., Yang, Q., et al., 2018. Spatial and Temporal Distribution of Neolithic Sites in Coastal China: Sea Level Changes, Geomorphic Evolution and Human Adaption. Scientia Sinica Terrae, 48(2): 127-137. doi: 10.1360/N072017-00099 [28] 陈渡平, 李长安, 柏道远, 等, 2014. 洞庭盆地第四纪地层格架初拟. 地质科技情报, 33(1): 67-73. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZKQ201401011.htm [29] 顾延生, 李雪艳, 邱海鸥, 等, 2008a. 100年来东湖富营养化发生的沉积学记录. 生态环境, 17(1): 35-40. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TRYJ200801009.htm [30] 顾延生, 邱海鸥, 谢树成, 等, 2008b. 湖北梁子湖近代沉积记录对人类活动的响应. 地球科学, 33(5): 679-686. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQKX200805014.htm [31] 何报寅, 2002. 江汉平原湖泊的成因类型及其特征. 华中师范大学学报(自然科学版), 36(2): 241-244. doi: 10.3321/j.issn:1000-1190.2002.02.024 [32] 贺秋华, 余德清, 王伦澈, 等, 2020. 近400多年下荆江河段古河道演变过程及特征. 地球科学, 45(6): 1928-1936. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQKX202006006.htm [33] 李长安, 1998. 桐柏-大别山掀斜隆升对长江中游环境的影响. 地球科学, 23(6): 562-566. doi: 10.3321/j.issn:1000-2383.1998.06.004 [34] 李长安, 陈进, 陈中原, 等, 2009. 长江流域水环境问题研究之思考——基于流域演化"山-河-湖-海互动理论"的认识. 长江科学院院报, 26(5): 11-17. doi: 10.3969/j.issn.1001-5485.2009.05.004 [35] 李长安, 殷鸿福, 俞立中, 等, 2000. 流域环境系统演化概念模型: 山-河-湖-海互动及对全球变化的敏感响应——以长江为例. 长江流域资源与环境, 9(3): 358-363. doi: 10.3969/j.issn.1004-8227.2000.03.014 [36] 李长安, 张玉芬, 2021. 武汉城市形成发展及人地关系演变. 地质学报, 95(3): 940-942. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXE202103024.htm [37] 马建威, 黄诗峰, 许宗男, 2017. 基于遥感的1973~2015年武汉市湖泊水域面积动态监测与分析研究. 水利学报, 48(8): 903-913. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLXB201708003.htm [38] 裴来政, 鄢道平, 张宏鑫, 等, 2018.1960年代以来武汉市湖泊演化特征及其成因浅析. 华南地质与矿产, 34(1): 78-86. doi: 10.3969/j.issn.1007-3701.2018.01.009 [39] 涂格平, 张玉芬, 李长安, 等, 2021. 鹦鹉洲的演化及相关问题的讨论. 华中师范大学学报(自然科学版), 55(1): 98-109. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HZSZ202101015.htm [40] 谢志仁, 袁林旺, 2012. 略论全新世海面变化的波动性及其环境意义. 第四纪研究, 32(6): 1065-1077. doi: 10.3969/j.issn.1001-7410.2012.06.02 [41] 杨达源, 1986. 晚更新世冰期最盛时长江中下游地区的古环境. 地理学报, 41(4): 302-310. doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.1986.04.002 [42] 杨怀仁, 谢志仁, 1984. 中国东部近20000年来的气候波动与海面升降运动. 海洋与湖沼, 15(1): 1-13. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HYFZ198401000.htm [43] 杨柯, 段功豪, 牛瑞卿, 等, 2016. 基于多源遥感影像的武汉都市发展区湖泊变迁分析. 长江科学院院报, 33(1): 139-142, 146. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CJKB201601032.htm [44] 赵希涛, 唐领余, 沈才明, 等, 1994. 江苏建湖庆丰剖面全新世气候变迁和海面变化. 海洋学报, 16(1): 78-88. doi: 10.3321/j.issn:0253-4193.1994.01.004 期刊类型引用(6)
1. 郑丹丹，杨乃，旷健. 沅水流域历史时期旱涝特征的新记录：古建筑的古水文价值. 地球科学. 2024(11): 4035-4046 . 
本站查看2. Shuchen Yu，Yongzhong Zhang，Qiuhua He，Xiaoyan Jin，Kun Li，Weiqi Luo，Deqing Yu. Spatiotemporal Evolution of the Dongting Lake Beach in Recent 90 Years. Journal of Earth Science. 2024(06): 2081-2098 . 
必应学术3. 刘怡健，周宏，况野，曹文佳，王炜翔，郭绪磊. 武汉市地表水-地下水交互带识别与变化模拟. 安全与环境工程. 2023(03): 222-233+243 . 百度学术4. 曾芳，朱文晶，王镝，刘述德，武思琴. 武汉市东西向山系山体地质特征与开发利用建议. 城市地质. 2023(02): 201-207 . 百度学术5. 顾延生，李越南，谢树成，殷鸿福. 从湖泊演化角度谈武汉创建国际湿地城市. 地球科学. 2023(08): 3193-3204 . 本站查看6. 李长安，张玉芬，李国庆，郭汝军，陈雨. 武汉东湖是如何形成的?. 地球科学. 2021(12): 4562-4572 . 本站查看其他类型引用(2)
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