筑坝河流的水文生态效应及其生态修复:以三峡水库与长江中下游典型河段为例
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2.4 两湖演变

2.4.1 洞庭湖

洞庭湖是长江流域最主要产水地区之一,有湘江、资水、沅江、澧水“四水”汇入,北有松滋、太平、藕池、调弦(1959年已封堵)“四口”吞纳长江洪水,湖水由东面的城陵矾附近注入长江,具有削减洪峰和调蓄洪水的双重作用。

关于洞庭湖成因的研究看法大致有3种:①为它是构造湖;②认为是古云梦泽的残留湖;③认为它是人为引起的长江的伴生湖。根据洞庭湖区的地质地貌、环境变迁、人类活动等的综合研究分析,洞庭湖不是单因素成因的湖泊,而是由构造运动奠定基本格局,又叠加了江河作用以及人类活动等多因素的混成湖。

洞庭湖的演变最能体现长江中游江湖关系演变及人类活动对其的影响。在距今约1亿~0.7亿年起始于白垩纪的晚期燕山运动,开始构成洞庭湖地貌背景,随着雪峰山隆起,其北侧的常桃盆地加速沉降,凹陷范围迅速向东扩大,与东部的泊罗盆地相连接,形成了西起石门、灌县,东至岳阳、湘阴,北抵安乡、南县,南达益阳、宁乡的洞庭内陆湖盆。湖区外围的幕阜隆起、武陵隆起及雪峰隆起则发生差异性抬升,与洞庭凹陷盆地形成明显的地形反差。这些隆起所形成的外围山地在接受强烈剥蚀、侵蚀后产生大量碎屑物质,经短距离搬运聚积到盆地内堆积。因此,洞庭盆地中的沉积物,以山麓洪积相的粗碎屑堆积为特色。随着泥沙的堆积充填,湖盆不断缩小,湖盆四周及盆地内各次级凸起的地形也由剥蚀而渐趋夷平,强烈的蒸发作用使汇入湖盆的径流变得十分微弱,至晚第三纪时,湖盆巳完全干涸,这是洞庭湖第一次明显缩小。

进入第四纪以来,地壳运动又活跃起来,继承了第三纪时期的早期喜马拉雅运动特征,以差异升降和块断沉陷为主,使湖盆成为接纳湘江、资水、沅江、澧水“四水”,北注长江的淡水大湖,同时接受了总面积超过1200km2,厚度达300m以上的河湖相、河流相、湖沼相沉积,形成一个以洞庭湖为中心的宽广低平的滨湖平原。在长达200余万年的第四纪中,虽然在沉陷幅度和强弱上发生过多次变化,湖盆多次扩大、缩小,甚至汲填夷平,但湖区地壳运动总趋势是持续沉降(蔡卓夫,2012)。

早更新世初,洞庭湖盆因断裂再次活动,分化出一系列凸起和凹陷,尤其是纵贯湖区中央的赤山凸起与华容隆起南北相连,将湖盆分为东、西两部分,即分别以沅江—湘阴凹陷与目平湖凹陷为主体的两大片湖面。中更新世初,湖区发生强烈的差异升降运动,湖盆外围强烈上升,湖盆继续沉降,地形反差增大。由于早更新世晚期东部的湘阴凹陷进一步沉陷扩大,与北部今岳阳广兴洲一带的早更新世湖面贯通汇合。故中更新世早、中期的水域范围扩大,为第四纪以来湖盆发展的极盛时期(陈玉冬,2014)。

晚更新世初,随着世界性低海面的出现,长江干流河床发生强烈下切,长江老河底已被抬升为沿江分布的雨花台砾石台地。由于洞庭湖出口水位的下降,导致湖水迅速排干和湖面急剧萎缩,湖盆底部大多露出形成陆地,形成一片由滨湖阶地环绕的河网平原。晚更新世后期,因湖盆边缘的阶地、丘陵进一步抬高,特别是湖盆中央赤山凸起与北部华容隆起的进一步抬升,在赤山两侧围成目平湖和南洞庭湖两片凹陷盆地,而成为各入湖河流的汇合地带,并在一些沉降中心,如湘阴西侧、沉江黄茅洲、茶盘洲、北大市及安乡、南县西北等地形成若干浅水小湖。东、西洞庭湖区的水系各自南向北流,东支经君山、城陵矾汇入长江;西支经安乡东北至石首团山,由今藕池口—带北流进入长江。西支可能还经过南县三仙湖、中龟口—带与东支相通。近1万年以来的全新世阶段,湖盆仍具有下沉趋势。现代重复水准测量资料表明,湖盆至今仍以每年6.4~11.4mm的速度下沉。考古资料证明,最迟在距今10万年以前,已有人类活动于湖南境内,迄今在湖区发现的新石器文化遗址已达40多处,反映了全新世初中期,人类活动已普遍进入湖区。在距今约9000~7000年间,渔猎和采集经济虽仍占有重要地位,但以培植稻谷为主的原始农业和牛、猪等动物饲养业已经产生。

先秦两汉时期,洞庭湖又称“九江”,为一汇合湘、资、沅、澧四水及荆江分洪水流,向北流入长江的巨大湖泽。当时的湖泊面积达6000km2以上。

洞庭湖的形成、变大或缩小,在人类活动以前是自然演变的过程,由于上荆江河道过流能力的限制,超额洪水不是向北入云梦泽,就是向南入洞庭湖。但人类在湖区围垦和荆江大堤的修建以后,洪水的出路没有办法解决,造成了长江中游洪涝灾害频繁和复杂的江湖关系。荆江、江汉平原与洞庭湖之间的复杂关系不仅体现在自然方面,也因各自利害关系的不同,造成湖北与湖南两地防洪策略和观点的不同,几百年来一直存在争执和矛盾,所以,长江中游江湖之间需要研究和协调自然与人类双重复杂的关系。对于影响洞庭湖缩小或扩大的主导因子,学术界也有着分歧。中国地质大学张人权(2003年)从构造地质学的角度,跨越地质历史的多个时期,经过实地测量,对洞庭湖区的演变以及未来变化趋势进行了分析预测,认为洞庭湖区目前正处于构造沉降阶段,并且认为构造沉降是控制近代洞庭湖演变的关键因素。李春初(2000年)基于多年来对于洞庭湖水沙关系对于洞庭湖演变的研究,认为水沙关系是当前主导洞庭湖演变的关键因子,并指出城陵矶口门高度是必须考虑的重要因素,这一点也得到了梁杏(2001年)的认可。三峡开工前后,众多专家在世纪末期对于三峡工程建成后对洞庭湖演变的影响做出了预测,三峡工程完工后的验证与对比成为了新的课题。

2.4.2 鄱阳湖

鄱阳湖在地质时代湖盆地区的地质地貌几经沧桑,变化很大。全新世开始湖盆虽逐渐下沉,由于泥沙沉积量和湖盆下沉量基本均衡,故仍呈现为河网割切的景观。新石器时代这一地区就有人类活动。公元前201(汉高祖六年)至公元421年(刘宋永初二年)在今鄱阳湖中心设置了鄱阳县,考古发现古城在今鄱阳湖中心的四山。其周围有彭泽、鄱阳、海昏等县,所辖土地也有部分在鄱阳湖中。可见在公元5世纪20年代以前,鄱阳南湖地区并不存在庞大水体,而为地势低平、河网割切的湖积平原,而鄱阳县为河网支汇的中心(刘星,2009)。

过去有人因鄱阳湖在古代曾有彭蠡泽之称,因而认为古代彭蠡泽即为鄱阳湖。其实这是不正确的。彭蠡古泽的形成与古长江在九江盆地的变化有密切关系。更新世中期,长江出武穴(今广济县)后,主泓经太白湖、龙感湖、下仓浦至望江县与从武穴南流入九江盆地南缘的长江汊道会合(孙荣,2012)。更新世后期,长江主泓南移至今长江道上,而原来被废弃古河道因全新世以来倾掀下陷作用,逐渐扩展并与九江盆地南缘的宽阔的长江水面合并,形成一个大面积的湖泊,即先秦《禹贡》中所载的彭蠡泽。当时长江出武穴摆脱两岸山地的约束,形成了以武穴为顶点,北至黄梅,南至九江,东至鄂皖边界的冲积扇,江水在冲积扇上分为多支,即《禹贡》中所谓“九江”,东至扇前洼地汇入彭蠡泽,可见古彭蠡泽主体部分在江北,即属今龙感湖、大官湖和泊湖等湖沼地区,江南仅为今鄱阳湖的颈部(陈进,2008)。

由于古彭蠡泽是长江新老河段在下沉中受九江潴汇而成的湖泊,水下新老河段之间脊线分明。以后由于长江泥沙经九江段时,受到赣江的顶托在主泓北侧堆积起来,日久新老主泓道之间自然堤逐渐高出水面,九江主泓道和江北彭蠡泽即被分割开来。时间约在西汉后期,距今2000年。以后,每逢长江泛滥泥沙溢出,彭蠡古泽逐渐缩小,形成了几个由水流连通的湖泊,史称雷水和雷池,即今龙感湖、大官湖的前身。江北彭蠡泽之名逐渐消失。

自全新世开始本区第四次断块差异运动,在南昌—湖口一线有较大的相对下陷,尤以湖口断陷为强烈。西汉后期,湖口断陷的古赣江区已扩展成较大的水域,即今鄱阳北湖的前身。因为江北彭蠡泽之名出于经典《禹贡》,班固在《汉书·地理志》里就附会江南的鄱阳湖为古彭蠡泽。但在记载到湖汉水和豫章水(均指今赣江)时,却又说注入长江,而不是注入彭蠡泽。估计是当时江南新彭蠡泽枯洪水位变率大,枯水时束狭如江之故。

汉晋时代的新彭蠡泽(晋时又称宫亭湖)南界不超过今星子县南婴子口一线,而婴子口则是赣水入湖口,也称彭蠡湖口。江南彭蠡泽形成后,有一个相当长的时间比较稳定。其后随南昌—湖口断层下陷自北而南的发展,河网交错的平原逐渐向沼泽化发展。