◎ 文 | 董道濤 編輯 | 王旭輝
武漢號稱“百湖之市”,水域面積約占境內面積的四分之一。對武漢人而言,湖岸水邊、魚游鳥飛是再熟悉不過的自然景觀。他們生于水、長于水,從水中獲益,與洪水斗爭,這一汪汪湖水,凝聚著武漢人生命體驗里的潮起潮落。可以想象,在某個春風沉醉的傍晚,面對微皺的湖面,漫步湖邊的人們將發出這樣的疑問:為何腳下的土地存在如此眾多的湖?這些湖泊是從哪來的?它們以后的命運又會怎樣?
據湖泊學家王蘇民《中國湖泊志》記載,我國有三大湖泊分布最密集的地區:青藏高原、蒙新高原和東部平原。前兩者處于大陸腹地非季風氣候區,以閉流咸水湖和鹽湖為主,后者處于東亞季風氣候區,降雨豐沛,以外流淡水湖為主。在東部平原,江漢平原的湖泊數目可謂冠絕。湖北省境內面積在1至10平方千米的湖泊就有133個,超過10平方千米的湖泊多達48個。這些湖泊如滿天星斗,鑲嵌在遼闊的江漢平原之上,與阡陌交織的水網一道,構成典型的“水鄉澤國”和“魚米之鄉”的景色。武漢境內天然湖泊面積達813平方千米,占湖北省天然湖泊總面積的29.1%,居省內第一。

武漢及周圍海拔與河湖分布及下文涉及的剖面和鉆孔位置
從湖泊面積看,武漢及周邊湖泊多屬中小型湖泊,除梁子湖接近300平方千米外,其它湖泊面積多在數十到百余平方千米,一般不超過150平方千米,分布在長江右岸地區的湖泊一般面積較大,分布在漢江和長江左岸的湖泊面積中等,分布在漢江與長江之間地區(主要為蔡甸區)湖泊面積一般較小。從湖水深度看,這些湖泊屬于淺水湖泊,在中水位時期,平均水深一般2米左右,最深處3至5米,洪水位最大水深一般不超過6至8米。
從湖底形態看,這些湖泊湖底及周圍地帶的坡角往往很小,接近足球場排水角度(3‰至5‰)。與往容積一樣的量筒和餐碟倒水,量筒中液表面積始終不變,而餐碟中液面積快速擴張的原理一致,一旦這些湖泊的水位發生變化,湖泊面積就會發生明顯變化,因此湖岸界限很不穩定,經常移動。洪水期往往一片汪洋,白浪滔天,而到枯水季節,又有大片沙洲露出,湖泊面積前后相差數倍到幾十倍。以圍墾前的梁子湖為例,在不含鴨兒湖和保安湖的前提下,水位每升高1米,梁子湖則擴大(淹沒)75平方千米,這相當于2.5個東湖的面積,因此這些湖泊調蓄能力有限,十分容易發生洪澇災害。
從湖岸形態看,武漢及周邊湖泊天然湖岸要么曲折,要么相對單調。曲折型湖岸往往為湖水深入崗地丘陵間的谷地形成湖汊,長江以南和漢江以南蔡甸區湖泊岸線大多為曲折型,典型如梁子湖和后官湖。單調型湖岸相對平直,很少有伸入湖中的岬角及對應的湖灣,主要分布在湖泊毗鄰長江和漢江的位置,典型如東湖西北岸、魯湖和斧頭湖西岸,及環青菱湖和沙湖等。單調湖岸帶往往為沼澤濕地,稍加圍垸筑堤即可墾出大片良田,因此成為歷來圍湖墾殖最劇烈的地帶,這導致不少湖泊或已經消失,如位于東西湖區的西湖,或為圍堤約束成為規則形態,如漲渡湖,或為城市建筑擠壓切割,如沙湖和南太子湖等。

云南程海東岸半海子河小型天然堤和天然堤水凼
湖泊按成因分構造湖、火山湖、冰川湖、河成湖和其它湖泊。其中河成湖指與河流作用相關的湖泊,常見如泛濫平原中廢棄曲流河道形成彎彎的牛軛湖(天鵝洲),或河流泥沙堆積形成天然堤,進而在河邊形成湖泊,如龍感湖。武漢及周邊湖泊形成全部與長江和漢江有關,幾乎全部與漢江或長江以天然堤相隔,屬于河成天然堤湖。

天然堤形成原理
在洪水期,河流水位較高,河水攜帶泥沙溢出河道,向兩側堆積形成平行河床的沙堤,稱為天然堤,又叫自然堤,天然堤高于河床,它將河床與兩側洪泛平原分開。每次洪水過后,天然堤都會不斷加高,高度范圍與河流大小及洪水強度成正比,如密西西比河天然堤往往高出兩岸洪泛平原5至6米,寬度可達1.5千米。
筆者2018年底在云南野外地質考察期間,曾在程海東岸觀察到正在形成的天然堤。上游崀峨水庫放水,形成人造洪峰,水流一路沖刷干河床,攜帶大量泥沙流至湖邊平地,由于流速驟減,泥沙開始淤積,沿15厘米寬水道兩側堆積形成2厘米高的天然堤,天然堤外洼地則積水成凼。

長江天然堤形成之前,梁子湖各湖汊有溪流匯流后注入長江。

長江天然堤形成初期,梁子湖地區形成連片大湖。

伴隨長江洪水泥沙和各湖汊泥沙不斷堆積,梁子湖開始萎縮并被分割為多個小湖
沿長江和漢江兩岸分布的帶狀黃綠色區域就是天然堤,其形成原理與云南案例一致,天然堤以外青藍色區為洼地,灰色區域一般為低山丘陵和260至1.17萬年間沖積物。長江以北低山丘陵屬于大別山,其它屬幕阜山余脈,如龜山、蛇山、洪山和珞珈山等,它們海拔一般在50至80米以上。丘陵周圍往往是形成于幾十萬年前的沖積物,海拔一般在35至40米左右。
如果沿三環線行車,自南李路口出發,經過黃家湖時下到坡底,之后開始爬坡至白沙洲大橋,過橋后持續下坡至江城大道立交橋到最低處,上下白沙洲大橋的斜坡基本反映了武漢地區長江兩岸天然堤的形態。在其它地區,如由東湖向盤龍湖,簰洲灣地區下沙口村到劉家臺,以及大曹家咀過漢江至曹家墩,都有類似的地貌特征。可見長江和漢江天然堤一般寬1.5至2.5千米,頂部海拔一般在28米以上,沿天然堤向外的洼地最低處海拔一般為19至22米,兩者高差達到8米。一旦洪水漫過天然堤,整個江漢平原將為一片汪洋。
中國地質大學(武漢)近幾年在武漢段長江天然堤多次鉆探,通過碳十四定年、粒度、磁化率和元素分析等,發現在距今16650至2680年之間,武漢地區一共發生過18次特大古洪水事件,過程中天然堤被不斷加高。可見,長江中游洪水頻發是自古以來的事情,這也進一步證實了沿江兩岸的帶狀天然堤是為洪水成因。
對江漢平原而言,其東北和東南分別為大別山和幕阜山,只有兩山之間的低山丘陵地帶可以成為長江東出的路徑。武漢及周邊地區正是處在這一低山丘陵地帶。當規模巨大的長江游走于這些低山丘陵之間時,洪水期的大量泥沙必然會堆積在江水兩岸,形成攔門沙壩(天然堤),進而形成一系列隔江相望的洼地,一旦積水即可成為湖泊。如梁子湖與江左黃岡系列湖泊,嚴東湖—嚴西湖與江左漲渡湖,湯遜湖與江左南太子湖—后官湖,以及魯湖—后石湖與江左官蓮湖,以及隔漢江相對的什湖與金銀湖或西湖(已消失)等,都屬于本為相連的山谷,因大江兩岸天然堤分割而各自成湖。而在沒有低山丘陵發育的武漢西南地區,則由長江、漢江及其分流河道形成的天然堤包圍河間洼地形成湖泊,如五湖、沉湖和黃絲河洼地等。

26米等高線分布暨1萬平方公里云夢澤范圍

28米和32米等高線分布(黃綠色為洪積扇范圍)暨3.32萬平方公里云夢澤范圍
可以說,如果沒有低山丘陵的存在,武漢地區不會存在這么多湖泊。
大江天然堤成湖很好地解釋了這些湖泊臨江湖岸較平直,臨山側湖岸則多為曲折湖汊的原因,而平坦的泛濫平原和低山丘陵的背景則決定這些湖泊往往不深,且湖底很平的特征。
有關武漢乃至湖北省的湖泊,無論在歷史學、地理學還是地質學領域,“古云夢澤有多大”這一問題一直都受到太多關注。本文不討論長江三峽在更新世及以前何時貫通的問題,僅討論存在長江和漢江輸入水和泥沙的條件下,江漢平原和洞庭湖平原地區到底能形成多大的湖泊。
從數字高程模型上觀察,圍墾的田地和現今水域仍為連片的洼地。基于此,我們可以通過調整參數,選擇合適的海拔等高線,結合遙感影像推測墾田之前的湖泊范圍,甚至更久遠的古云夢澤的面積。
武漢及周邊湖泊由天然堤而成,其理論水體面積自然取決于天然堤的高度。武漢地區的長江和漢江兩岸天然堤的高度普遍在28米,在武漢以西的廣大平原地區,存在大片海拔低于28米的洼地。因此在沒有上游干流支流削減洪峰的條件下,只要某次洪峰中,長江水位超過28米,就會有大量洪水漫過天然堤,涌向廣闊低洼地區,暫時形成湖泊,如同洪水期的鄱陽湖一樣。建國以來,長江漢口站水位已經多次超過28米,其中2020年洪峰最高達到28.77米,1954年超級洪峰達到29.73米。如果沒有堤防工程,江漢平原必將成為一片澤國。
如果洪峰持續時間較長,洪水淹沒海拔26米以下的所有低洼地帶,則會在漢江以南形成地跨洞庭與洪湖,東達簰洲灣的湖泊,面積約6438平方千米,漢江以北形成自天門至武湖,面積約3216平方千米的湖泊,如果剔除現今漢江兩岸天然堤的阻隔,則形成面積接近1萬平方千米的大湖。
如果某次洪峰維持足夠長的時間,洪水淹沒江漢平原所有低于28米的區域,則會形成一個橫跨長江漢江,南達益陽,北極孝感,東到武湖,西至江陵,面積約2.2萬平方千米的超級大湖。由于荊江洪積扇和漢江洪積扇向前擴張的速度非常快,如果把兩個洪積扇中低于32米的區域算進來,大湖面積將達到3.32萬平方千米。這應該是史話中云夢澤的極限面積了。
作為比較,我國境內1998年面積超過1平方千米的湖泊總面積約為9.1萬平方千米。現今我國最大湖泊青海湖,面積約4400平方千米,貝加爾湖面積3.15萬平方千米,非洲坦葛尼喀湖面積3.29萬平方千米,超過3.32萬平方千米的湖泊只有北美密歇根湖、休倫湖和蘇必利爾湖,以及非洲維多利亞湖。其中蘇必利爾湖是目前全球最大淡水湖,面積8.24萬平方千米。可見,作為長江和漢江的吞吐湖的云夢澤,在極盛狀態下會是全球第5大淡水湖。
湖泊因水而生,也往往因水而滅。位于泛濫平原上的河成湖泊,其自然發展趨勢一般為逐漸被泥沙淤積、分隔,直至全部填平。人類活動會影響這一自然過程。
在自然狀態下,填平武漢地區湖泊的泥沙,要么來自低山丘陵地區的小型河流泥沙輸入,要么來自長江和漢江漫溢,兩者在供給泥沙規模上的差異,決定了這些湖泊未來的命運。
為方便討論,首先將武漢及臨近地區的湖泊分為長江右岸的梁子湖群(梁子湖、保安湖、三山湖、牛山湖和鴨兒湖)、東湖群(東湖、沙湖、嚴西湖和嚴東湖)、湯遜湖群(湯遜湖、南湖、青菱湖和唐家湖)和斧頭湖群(斧頭湖、魯湖和后石湖),長江左岸的漲渡湖群(漲渡湖、陶家大湖、朱家湖、武湖、什子湖和后湖)和硃山湖群(硃山湖、南太子湖和墨水湖),漢江左岸的東西湖群(金銀湖、白水湖、馬家湖和湯仁海等),漢江右岸的筲箕湖群(許家賽、長河、筲箕湖、什湖、知音湖、后官湖、三角湖和龍陽湖)、小奓湖群(小奓湖、桐湖和官蓮湖),江漢洼地沉湖群(五湖、沉湖和黃絲河洼地)等10個湖群。除沉湖群為兩江間洼地以外,其余的9個湖群均為依山傍河類型。
位于長江右岸的4個湖群,及其相鄰的丘陵往往海拔很低,且面積較大,因此一旦積水,容易連片,形成面積較大的湖泊。同時,這些丘陵往往規模很小,導致這些低山丘陵向湖泊輸入的泥沙總量十分有限,因此使這些湖泊消亡的泥沙主要來自長江漫溢,這使得右岸湖泊被填平的速度降低,因此武漢地區較大的湖泊主要分布在長江右岸地區。這些湖泊的消亡主要來自長江泥沙的淤積,這些泥沙從沿江地帶往丘陵地帶不斷堆積,使湖泊面積不斷縮小,當泥沙淤積到湖汊時,湖泊開始解體,最后被完全填平。如梁子湖目前已被長江泥沙分割為梁子湖、保安湖、三山湖、牛山湖和鴨兒湖等5個獨立單元,湯遜湖也被分割為湯遜湖、南湖、青菱湖和唐家湖等多個單元,再如嚴西湖和嚴東湖、沙湖與東湖等等,都是經歷著先被長江泥沙淤積分割再各自被填平的過程。
類似還有長江左岸硃山湖群、漢江右岸筲箕湖群和小奓湖群,但因為與這3個湖群相鄰的丘陵規模較小,因此形成的湖泊面積本身很小,在同等規模江河漫溢泥沙淤積條件下,消亡速度很快,典型如什湖,由于臨近漢江,現在幾乎已被泥沙填平。

現今武漢及周邊湖泊形態

1950年武漢及周邊湖泊形態
位于漢江左岸的東西湖群,以及長江左岸的漲渡湖群,其演化過程不同于上述7個湖群。這些湖泊與大別山西麓相鄰,山體規模遠遠超過幕阜山丘陵,因此發育一系列匯水面積較大的河流,如沙河、倒水河、澴水、涢水和天門河,這些河流輸入東西湖群和漲渡湖群的泥沙規模幾乎與長江和漢江相當。由于泥沙輸入量增加,這些湖泊雖然規模較大,但被充填的速度卻遠高于長江右岸湖泊,因此面積往往小于長江右岸湖泊。類似的還有位于漢江和長江之間的沉湖群,在長江和漢江的相互“加積”之下,將被迅速被填平。
因此,屬于長江右岸的4個湖群的湖泊,由于被充填的速度相對較慢,因此規模較大,而其它湖群的湖泊則由于較快的充填速度,往往面積較小。
除了自然原因外,人類活動對武漢及周邊湖泊的影響也不可忽略。限于資料,這里僅討論1950年代以來人類對這些湖泊的改造現狀。建國初期,武漢地區的湖泊規模遠超現今,最典型如梁子湖還沒有被分割,再如漲渡湖的面積遠遠超過現今規模,組成東西湖區的東湖面積遠遠超過現今殘存的金銀湖,而現今已經消失的西湖,其面積甚至超過湯遜湖。這期間湖泊的退化主要是由人類活動導致的。
建國初,黨和政府關注湖區人民安危,為增加耕地,治理武漢周邊水患和消滅血吸蟲病等,組織人們展開大規模的、有組織的圍墾工作。以東西湖圍墾工作為例,人們首先圍著西湖外圍構筑起長60千米,高29.85至30.98米,頂寬5米,與漢江大堤相連的堤防工程,接著在里部整理出種植區,中央洼地改造成水產養殖區,昔日千里赤地成為如今萬畝良田。如此大規模的圍墾還發生在漲渡湖和梁子湖地區。大規模的圍墾使武漢地區的湖泊面積在20年內至少減少一半。

武漢市新洲區漲渡湖濕地自然保護區 攝
1980年代以來不斷加速的城市化建設是人類改造湖泊演化過程的另一項重要活動。從1991年到2002年,武漢市城區湖泊被填占面積達38.67平方千米,相當于減少一個東湖,湖泊萎縮變化與湖泊所處地區的城市建設水平、道路交通規劃、政策導向等因素密切相關。鑒于此,武漢市先后通過《武漢市自然山體湖泊保護辦法》和《武漢市湖泊保護條例》等法律法規,以此加強湖泊保護力度和推動盡早制定城市湖泊規劃管理措施。
湖泊的消亡,在保證盆形地貌不被破壞的前提下,根本在于泥沙淤積。人類圍墾和城建活動對湖泊的改造,看似十分劇烈,但這是以是否影響人類可持續發展和生活為標準來衡量的。實際上,人類圍墾并非直接挖山填湖,而是把河流帶入的、與湖面高度接近的淤積泥沙平整后,形成耕地、水田和養殖塘等,同時在周圍建設垸堤塘壩,以此防止被湖水淹沒,但這并沒改變整體地貌格局,低洼處仍為低洼,高處仍為高處,如被圍墾而消失的西湖,遭大規模圍墾而被肢解的梁子湖、漲渡湖等,一旦洪水進入,仍然澤國一片。拆除垸堤塘壩,退耕還湖,就能在一定程度上恢復湖泊原始形態。
由人類沿江河自然堤建造的江防工程和上游水庫,則大大削弱了洪峰向天然堤兩側洼地淤積泥沙的速度。天然堤在自然生長的條件下,其加高是伴隨一次次洪峰漫溢進行的,而江防工程加高了天然堤,使得只有更高的洪峰才能漫過人工加高的堤壩向兩側洼地淤積泥沙,因此江防工程阻擋了大部分的泥沙向兩岸洼地(湖泊)淤積泥沙。江水上游水庫通過蓄洪排洪削減洪峰,進一步減少了向江漢平原輸送的泥沙總量。可以說,這從根本上延長了那些主要遭受漢江和長江泥沙淤積的湖泊的壽命。
如果不考慮人類活動,僅從地球科學的角度看待武漢湖群的壽命,那將是這般景象:長江左岸漲渡湖群和硃山湖群,以及漢江左岸東西湖群,由于遭受來自大別山區的泥沙淤積,將在數千到數萬年間被填平;漢江右岸筲箕湖群和小奓湖群,以及江漢洼地沉湖群,本身面積小,在漢江和長江決口泥沙淤積下,將在近萬到數萬年后被填平;長江右岸梁子湖群、東湖群、湯遜湖群和斧頭湖群,本身面積大,又缺乏長江以外泥沙淤積,其自然壽命可延續數萬到數十萬年之久。
近幾十年來,我們愈加重視治理和保護環境的力度,退耕還林工程從根源上減少了匯入河湖的泥沙總量;江防和其它水利工程避免了長江和漢江決口后向兩岸湖泊注入泥沙;嚴格限制城區圍湖造陸和城郊圍湖造田等導致湖泊快速萎縮的生產活動;同時嚴控湖區和湖泊水源區工業和生活污水排放,改善湖泊水質。如果我們能將近幾十年來的合理政策長期堅持下去,這些湖泊的壽命將能延續更久,把綠水青山留給子孫后代。