以地学为主导论洞庭湖的十个问题

童潜明

（湖南省地质研究所，湖南 长沙 410007）

以地学为主导论洞庭湖的十个问题

童潜明

（湖南省地质研究所，湖南 长沙 410007）

以地学为主导探讨洞庭湖的十个问题：一是洞庭湖不会消亡只有兴衰变化；二是洞庭湖区现代沉降每年约10毫米左右；三是洞庭湖区是湖南地震多发区；四是洞庭湖的规模过去、现在和将来及其文化底蕴是国内任何淡水湖无法比拟的；五是从1980年代以来的考古证明洞庭湖是长江古文明之源；六是泥沙淤积造就洞庭湖文明和经济基础，同时引发洪涝灾害给洞庭人带来过深重灾难，但总的来说对人类的功大于过；七是三峡水库的运行，大大缓解了洪水对洞庭湖区的垸田人工湿地的威胁，对外湖自然湿地带来了一系列但可克服的负面影响；八是三峡水库运行后以防洪为主转化为以抗旱为主；九是解决洞庭湖季节性缺水，效法都江堰水利工程开凿洋溪口引水是最佳选择；十是城陵矶枢纽工程仅就工程地质在现有技术经济条件下实施难度很大。

洞庭湖；地学理论；问题

我从1996年开始至今，连续以地学为主导研究洞庭湖，相继完成了国土资源部（原地矿部）、湖南省科技厅（原科委）、湖南省发改委（原计委）、湖南省政协、湖南省洞庭湖社会经济发展研究会等下达的9个研究课题，从中了解到洞庭湖的研究者们对关于洞庭湖的10个问题看法有分歧。我认为正确认识这些问题，对保护和建设好洞庭湖从战略和战术上都很重要。为此以地学论及以供参考。

一 洞庭湖不会消亡只有兴与衰

洞庭湖消亡的论述由来已久，见诸于研究报告则在1970～1980年代，如某经济研究中心的综合考察研究报告中指出，“洞庭湖经历了一个由小变大，又由大变小的反复曲折的历史演变过程，来水携带的泥沙情况如不改变，洞庭湖的消亡很快就会到来的”；某设计院的报告认为，“洞庭湖由小到大，尔后又由大到小，最终走向消亡，这是不以人们意志为转移的必然规律”。到了1990年代，一系列论文和著作都明确论述了洞庭湖的消亡，还列出了消亡的时间表，如某专著说一个世纪以后，洞庭湖将“被割裂成沼泽，零星分流间残留湖湾及多股分流河道”。到本世纪以来，一些论文和著作都认为三峡水库的运行只是延长洞庭湖寿命，例如某研究报告得出，“如果洞庭湖由1990年代平均泥沙淤积速率计算在217年内被泥沙填塞的话，那么三峡水库建坝后被填塞时间将延长到343年或更长”；被查到的2011年3月发表的论文指出，“三峡水库蓄水运行以来泥沙淤积速率减少至43.7%，这有利于延长洞庭湖的寿命”[1]。

已有的研究报告和发表的论文都认为洞庭湖存亡只是决定于泥沙淤积。然而泥沙淤积并不是湖存亡的条件，湖存亡的条件只有两个：一个是构造沉降，另一个是流域内降水量大于蒸发量。就这两个条件而言，洞庭湖在一个相当长的以百万年计的地质时期内不会消亡。

洞庭湖是第四纪构造沉降盆地中的低洼部分汇水而成的湖泊，它最初是距今1.5亿年左右发生的燕山运动，使“江南古陆”洞庭湖段也称“洞庭古陆”断陷沉降所形成的一个内陆盆地，自此以后一直到新近纪中新世或第四纪初发生的新构造运动（距今3 000万年到260万年），也称喜马拉雅运动时期仍在继续沉降。它所处的构造地形位置是地质大师李四光先生和陈国达先生所称的第二构造隆升带（云贵—青藏高原）和第一构造隆升带（浙闽山地）之间的第二沉降带（江汉—洞庭盆地）；按现代大地构造板块理论，它之西是印度板块楔入欧亚板块而有青藏地区隆升成的高原，其东是太平洋板块和菲律宾板块与欧亚板块碰撞而形成的沿海山地，两侧升高其间必然沉降。因此，洞庭盆地的沉降是新生代板块运动或新构造运动的结果，只要这个运动不停止，洞庭湖盆地就会构造沉降。

洞庭湖流域的降水与长江流域的季风关系很大，汪品先院士认为亚洲季风强度一直与青藏高原的历史密切相关[2]。只有当其高度至少达到现在的一半时，太阳辐射的驱动才足以引起强烈的季风，因之长江流域处于季风环流带，故其降水丰富，年均降水1 067毫米，远超全国的年均650毫米和亚洲的年均740毫米，其降水量也就远超蒸发量，从而使洞庭盆地低洼处有丰富水量汇入。

洞庭湖存在的两个条件，即处在构造沉降中及降水量大于蒸发量都具备，因此它是不会消亡的。它不消亡但有兴衰变化，兴衰变化由泥沙淤积速率与构造沉降速率决定，可简单地表示：若构造沉降速率＞泥沙淤积速率，则湖兴而扩大；若构造沉降速率＜泥沙淤积速率，则湖衰而萎缩；若构造沉降速率＝泥沙淤积速率，则湖稳定。

构造沉降速率在相当长的地质时期内基本不变，是一个常数；而泥沙淤积速率受自然的、人为的影响，在一个可视的时日内有变化，是一个变数。因此洞庭湖的兴衰主要决定于泥沙淤积速率。在荆江裁弯取直之前，泥沙淤积速率3～4倍于构造沉降速率，洞庭湖萎缩严重且速度快，洞庭湖消亡论就源于此。三峡水库运行后泥沙淤积速率大幅度降低，不及构造沉降速率之1/2，从理论上讲，洞庭湖要兴而扩大，这一点2001年1月1日到2007年12月31日洞庭湖地质环境遥感调查比对已有所证实[3]。

二 洞庭湖的现代沉降速率

洞庭湖自形成之日起就总体处于沉降状态，现代的沉降速率主要由两种方法求得。

一为直接测量数据：（1）长江水利委员会1925年、1947年、1953年三次重复水准测量，28年中各测点是：湘阴下降250毫米，华容下降320毫米，石首下降320毫米，监利下降280毫米。上述测点年平均下降10.45毫米。（2）广州地震大队1958年、1972年在洞庭南缘两次水准测量，14年内各测点的上升幅度是：长沙13毫米，宁乡27毫米，沧水铺29.3毫米，益阳20毫米，常德34.4毫米，陬市20毫米，热水46.7毫米。上述测量年均上升1.94毫米。（3）洞庭湖区各堤垸中的水位观测网点的水尺多建于20世纪50～90年代，当时测定了其起始高程；1995年湖南水利系统对其进行了统一修测，又得出一个高程。根据42个水尺基准点的起始高程和1995年的修测高程差值数据，湖南省地质调查院2002年完成的长江中游洞庭湖区环境地质调查评价报告认为，两次高程差值直接反映了当地的地面沉降变化。通过对42个水尺基准点数据计算，地面沉降速率多在5～20mm/a之间，平均8.64mm/a。（4）洞庭湖区1949年以来堤防工程水闸和电排站密集分布，全区约有2 000多个站点，各站点的基点深埋地下6～8米，故其地质稳定性好，水利部门在站点修筑完成后，一般都由国家三等以上水准点引测到湖区各站点进行高程测量，故可认定这些站点是前人建立的水准测量墩标，现在对其再进行高程测量，两次高程差值是地面沉降量。湖南地勘局于2002年10月15日～11月30日历时45天，完成了64个有代表性电排站（闸）测量，通过计算地面沉降速率主要集中在5.0～18.3mm/a之间，较大值可达 22.70～27.68mm/a。

二为间接对比数据：（1）两期地形图高程点统计比较。可选择的地形图范围内无溃垸、放淤及削填土石工程，统计点回避坡地、湖塘水域、孤立高程点、防洪大堤堤脚，湖南地勘局2001年对1970年代和1990年代的1∶10万图幅覆盖面积2 553平方千米统计计算，得出构造沉降速率为8.4mm/a。(2)中国地质大学梁杏等在2000年利用1952～1988年水下地形量测法的地形高程增大值与输沙平衡法泥沙平均淤高值之差得出沉降速率，东洞庭湖为11.39mm/a，南洞庭湖为 8.06mm/a。

上述各种方法求得的洞庭湖区沉降速率列于表1，约为10mm/a左右，而洞庭湖周边（盆地周边）却在上升，其速率近2mm/a。

三 洞庭湖区的地震

湖南是少震区，但洞庭湖区则是省内多震区。据湖南省地震局统计，湖南省境内自1500年到1940年的400多年间共发生Ms≥4.3级地震20次，洞庭湖区有12次；湖南省1971年在省内相继建立地震台网进行观测，从1971年以来至1999年止，共记录到大小地震约3 000次，洞庭湖区占了构造地震一半以上，其中Ms≥2.0级有113次。

湖南省地震局1982年编著了《湖南地震史》，按该书记述，湖南省有文字记载的第一次地震和最强的地震都发生在洞庭湖区。

第一次地震：《后汉书献帝本记》卷9记述了“建安十月（公元209年11月15日）发生了荆州地震”，因为当时荆州刺史驻今常德市东北30里处的索城，故荆州地震其实就是常德地震。

最强的地震：公元1631年8月14日（明崇祯辛未三年七月十七日夜）澧县和临澧（时称安福）发生地震。清乾隆《澧州志》卷19记述：“七月地震，常澧州为甚，震时吼声如雷，房倾树倒，压死者众，或地裂沙随水涌，腥气逼人，男女皆露宿月余。十月十五日又大震，连震无时，数岁乃止。”康熙《安乡县志》卷2记述：“十七夜地震，自东北来，声如雷，地裂圻涌水，凡地裂圻者红水溢出，树倒屋倾，鸟畜惊奔，呜吼，压死人无数，百姓建醮卸灾。”《明灾录·崇祯长编》卷48记述：“湖广常德府夜半地震，有声从西北起，其响如雷，须臾黑气障天，震憾动地，井泉喷溢，地裂孔穴，浆水能出，带有黄沙者六处，倒塌荣府宫殿及城垣房屋无数，压死男女六十人，同日所属桃源、龙阳（今汉寿）、沅江，辰州府所属沅陵，靖州府所属合同，长沙府所属长沙、善化、湘潭、湘阴、醴陵、安化，承天府所属钟祥，沔阳、潜江、景陵等州县俱震。又于次日澧州亦震数次，城内地震，城墙房屋崩坏，压死居民十余人。王家井喷出黄水，铁尺堰喷出黑水。彭山山脉倒，河为之淤。又荆江府同日亦震坏城垣十之四，民舍十之五，压死军民十余人。”康熙《岳阳府志》卷2记述：“地大震，常澧为甚，震时仿佛有金晴闪烁，环绕民居，识者以为眚，民露宿月余，不能入室，所在地震，黑沙瀑涌，腥气逼人，隍池顿竭。”此外桃源、益阳、宁乡、湘阴、沅江等县康熙、乾隆年间所修县志对此次地震亦有记述。上述记述中的“彭山”即是澧县与临澧交界处澧水南岸之彭山，当年地震引起的滑坡即“彭山山脉倒”直抵澧水使“河为之淤”，此次地震灾害遗迹现尚可见及。

最近两次有感地震：1979年2月18日的澧南地震发生在澧县澧南至道河间，震时听到沉闷地声，人站立不稳，田塘水面荡起微波，房屋瓦片普遍震松、移动、掉落，部分震碎，有的门窗框架变形，砖石墙体开裂、剥落，还有的墙基裂开错位。2005年10月26日凌晨的石门地震，当时空中发出巨响，石门县城的房屋都晃动了一下，震中在甘溪镇，震感最强在新关镇，一些房屋产生很深的裂缝。

根据以上地震记述，科学评价地震级次，最早记录的发生在常德的荆州地震是5级，最强的常澧地震是6.8级，最近有感地震的澧南地震是3.8级，石门地震是3.2级。这些地震是与洞庭盆地西部的太阳山断裂在新构造运动期间的活动有关。如1631年的常澧地震和1979年的澧南地震的等裂度图反映的地震影响带都呈北北东向的椭圆形，与太阳山断裂带走向一致，且其震源深度都是20千米。

四 洞庭湖与鄱阳湖孰大孰小

李长安等（2003）提出了“长江中游自然环境的对称性”，指出长江中游区域地貌、水系特征以及自然环境的演化过程，均表现为以武汉市为起点之南北向的幕阜—罗霄山山脉为轴的明显的对称特点：轴之西为洞庭湖水系，轴之东为鄱阳湖水系；同时这一段长江似英文字母“W”，“W”就是对称的，“W”的中顶点是武汉市，西下端点为洞庭湖，东下端点为鄱阳湖。除了这种自然环境的对称性外，数千年来人类经济活动成果也是对称的，如入长江之湖口西有岳阳市，东有九江市；又如在洞庭湖平原边缘湘江有长沙市，鄱阳湖平原边缘赣江有南昌市；此外环湖之县级市及重要交通线如京广、京九铁路等也是对称的。

长江中游地区的洞庭湖和鄱阳湖都是距今1.5亿年左右的燕山运动形成之断陷盆地演化所成，两湖除了有明显的对称性外，也有明显的差异性，表现如下。

第一，鄱阳盆地面积约1.12万平方千米，洞庭盆地有1.88万平方千米，鄱阳盆地只有洞庭盆地60%不到；第四纪形成的冲积平原，洞庭湖区约1.4万平方千米，鄱阳湖区只有0.92万平方千米，是洞庭湖的65.7%。

第二，湖盆是地壳沉降所至。鄱阳湖区沉降速率远比洞庭湖小，现代沉降速率洞庭湖区约10毫米/年左右，鄱阳湖区仅为0.35毫米/年，只有洞庭湖的4%。故鄱阳湖区沉积层厚度比洞庭湖区薄：白垩系至新近系鄱阳湖区厚约1 500米，洞庭湖区有5 000余米；第四系更新统鄱阳湖大都缺失，而洞庭湖最厚超过250米；第四系全新统鄱阳湖从北到南厚8.4~16.92米，平均10米左右，而洞庭湖最厚可达60余米，平均30米左右。

第三，湖盆要成为湖泊必须有水汇入，两湖虽然都处长江流域多雨带，降水量远大于蒸发量，都有丰富的水汇入，但汇入量相差很大。鄱阳湖汇水面积16.2万平方千米，每年入湖水量1 500多亿立方米；洞庭湖汇水面积26.3万平方千米，每年入湖水量多达3 018亿立方米，是鄱阳湖的两倍。

第四，和长江的关系有许多不同。长江曾在洞庭盆地中变迁。在约55万年前的中更新世长江大体由宜昌经古老背、云池、松滋入洞庭湖过津市、安乡到岳阳，那时尚无主河道荆江[3][4]，故洞庭湖和长江在地史上是江湖一体，后来则是长江的过水湖泊，从荆江北岸穴口尽堵后就成为长江中游唯一的调蓄湖泊。鄱阳湖只是靠近长江的一个湖泊，它不能调蓄长江中上游来水，且与长江相连尚有30余千米的河道，长江水只能靠顶托作用入湖，鄱阳湖根本不具备洞庭湖那样拥有的长江水源。

上述四方面的自然条件都表明洞庭湖区比鄱阳湖区大，故在1941年出版的《中国地理学基础教程》中洞庭湖还被认定是我国第一大淡水湖，但后来就变为我国第二大淡水湖，而鄱阳湖却跃居为第一大淡水湖，个中原因可能是两点：

其一，湖泊兴衰的一个重要条件是泥沙淤积的多少。洞庭湖在荆江裁弯之前，入湖泥沙达到2亿吨/年，淤积速率3.5米/年，荆江裁弯后到三峡水库运行前，入湖泥沙虽然减少近50%，但淤积速率仍有1.5厘米/年以上；鄱阳湖1954~1985年统计资料显示，淤积泥沙1 209万吨/年，淤积速率仅2.2毫米/年，因此洞庭湖萎缩进程就比鄱阳湖快得多。在1980~1990年代，不少研究洞庭湖的学者惊呼它在数百年内消亡，但到目前为止，还找不出鄱阳湖会消亡的论调。“一个行将消亡的洞庭湖”成为我国第二大淡水湖无可厚非。但是自三峡水库运行后，洞庭湖每年入湖泥沙也只有1 000多万吨，其淤积速率已接近鄱阳湖，而地壳沉降速率却大大高于鄱阳湖，故而现在正处在一个兴旺扩大时期，这一点鄱阳湖无法追及。

其二，尾闾是指河流的末段，如果条件合适，则可形成尾闾湖。湘、资、沅、澧四水的末段处在洞庭湖区平原中或在洞庭湖中，有人认为洞庭湖就是四水的尾闾湖也不无道理。这就是说湖与河很难分清，为分清有人称为四水洪道，现在计算洞庭湖面积时，四水洪道1 300平方千米排除在外，显然是不合理的；而鄱阳湖的赣江、抚河、信江、饶河、修水等五水除赣江外，尾闾形不成尾闾湖，只是在河口或入湖口处形成三角洲等地貌，因此没有洪道之分，计算面积时自然无洪道可排除。如果洞庭湖加上洪道面积，现在有4 040平方千米，比鄱阳湖3 583平方千米大了457平方千米。

一位法国地理学者考察了世界大江大河的地理环境后无限感慨地说：“上帝给了中国一条举世无双的长江及与之相配套的两岸之湖泊。”（郭同旭1999）确实，长江两岸湖泊无以数计，其中有我国排名第一至第五的五大淡水湖，现在依次为鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖、巢湖。长江流域的长江文明是世界最古老的文明之一，现在的研究成果表明，从稻作、城市、矿产利用等方面，洞庭湖及其流域是长江文明的发源地。至于洞庭湖、鄱阳湖谁是第一、第二并不重要，自有客观标准，但如果从地质环境及其演化来看，洞庭湖的规模无论是在过去、现在还是在将来，别的湖都是无法比拟的，它厚重的文化底蕴也是别的湖无法比拟的。

五 古文明之源

文化是一种社会现象，是人类社会发展过程中所创造的物质财富和精神财富的总和，具有鲜明的地域风格、时代特征和民族样式。以生态学意义而言，地域风格即自然环境造就了时代特征和民族样式。“人杰地灵”是湖湘大地的写照，湖湘大地之灵首先在于有洞庭湖独特的地质地理环境：一为湿地，有水，水是生命之源，是繁衍生命的必要条件；二为有山，东有幕阜，西有武陵，南倚雪峰，西（北）望壶瓶……子曰：“智者乐水，仁者乐山。”生活在山水之间的人们既是智者，也是仁者。

文化是人类创造的，有了人才有了文化，按此说法，湖湘大地什么时候出现了人呢？按达尔文的进化论观点，人由猿进化而来，先是古猿进化到猿人，再进化到人。古猿进化到猿人，古人类学家贾兰坡和杨钟健院士认为除内在的原因外，还必须有外因推促其转化，即“人类发生的外因就是第四纪冰川作用”，这一点符合毛泽东哲学思想“矛盾论”的观点。即内因是变化的根据（基因变异和遗传），外因是变化的条件（环境变化）。因此第四纪冰川作用对人类的诞生有非常重要的意义。

早在1930年代，李四光教授就确定洞庭湖区的周边山区雪峰山区有第四纪冰川地貌，1960年代中国科学院进行的第四纪冰川地质调查，发现湘、资、沅、澧四水流域山区也有第四纪冰川地貌。洞庭湖区则是第四纪冰川的冰缘地貌，表现在第四纪湖积物网纹红色粘土中稀疏分布一些巨大砾石，最大者有2~3立方米。砾石具有冰川痕迹，如有压坑而成为“猴面石”，有“钉头鼠尾”之刻痕，有冻裂纹及平滑如镜的磨光面等。这些砾石在洞庭湖尾闾之湘江流域的长沙县、湘阴县、汨罗市和岳阳县，澧水流域的临澧县、澧县和津市市的丘岗上第四纪早、中更世（距260~60万年）的湖积物中都有分布。据研究这些冰川砾石是第四纪冰川在山区的消融过程中，由所成的浮冰夹带沿四水而下进入洞庭湖中的，形象地说就是从山区乘“冰筏”进入洞庭湖中的。因此洞庭湖区周边有第四纪冰川亦即具有猿转化为人的外因。

古猿生活在树上，猿人生活在地上。第四纪冰川的到来，树逐渐没有了，古猿来到地上，恩格斯说：“古猿从树上到地面上来，使原先用于攀援的前肢与后肢有了不同的功能，他们在地面上行走时后肢摆脱了前肢的帮助而渐渐直立变为脚；同时前肢主要用于获取食物使用工具成为手，相应地脑也得到发展，这就完成了从猿到人的具有决定意义的变化。”

洞庭湖区临水靠山，土地肥沃物质丰盛，由猿演变成的猿人有渔猎之便，有繁衍后代日渐进化之利，故在湖南境内发现的旧石器遗址和遗存大都分布在洞庭湖区滨岸地带及四水流域。湖南旧石器据其特点分为“澧水类群”和“舞水类群”。考古界认为湖南旧石器具有对相邻地区的包容性和先进性，故“以洞庭湖为中心的湖南旧石器文化对中国旧石器文化的发展起着独特的作用”。

继旧石器时代之后的新石器时代湖湘大地又发生了什么？

20世纪中后期，我国考古发掘取得了许多惊世之绩，如长江流域1970年代出土了当时是世界最早的7 000年前的浙江河姆渡人工栽培稻遗址，可1980年代出土的澧县八十垱等遗址栽培稻却是8 000到9 000年前的，早河姆渡1 000~2 000年。据2011年《财经》第11期报道，在《美国科学院院刊（PNAS）》上发表的美国科学家一项大规模基因测序分析稻米进化史的研究认为，亚洲栽培稻起源于中国8 200年前的洞庭湖区。长江流域的城市建设经过了漫长的时间，考古发现洞庭湖8 000年前有围壕的5~6万平方米的八十垱遗址是最早的城市雏形，那么到6 400年前有城墙的8万平方米的城头山遗址已是真正的最早的城市。

世界四大文明之序：第一是埃及6 000年前的尼罗河文明，第二是古巴比伦5 000年前的两河文明，第三是古印度4 000年前的印度河文明，第四是中国3 000年前的黄河文明。早在20世纪初梁启超先生就常为中国居于世界四大文明古国之末鸣不平，曾大声疾呼“中国乃世界文明之鼻祖”，但那时并无有力事实为据，只以国内知识界普遍存在对西方文化的盲崇概括之。上举在长江流域的重大考古发现使世界古文明位次有修正的必要，于是2000年11月4日《科学时报》报道古人类学家贾兰坡院士等赞同重排世界文明位次，认为长江文明应排首位；近年“中华民族史研究会”会长史式教授举出栽培稻、古城、祭坛、古稻田等洞庭湖区考古发现，也认为世界古文明位次要重排，应以长江文明为首；2011年1月16日召开的“湖湘文化研究会”2010年年会，不少学者依据中国最早的城市、最早的稻种、最早的八卦图和刻符等都发现于湖南，认为中国文明的中心在湖南。这是否意味着世界古文明位次之首应在长江流域之洞庭湖呢？

但是创造古文明的祖先遗骸除了一处一万多年前的石门燕儿洞称“石门人”的遗骨外再无发现，而周边省份除江西外都发现有百余万年到数万年前的古人类，如湖北有猿人建始人、郧县人、陨西人、长阳人，重庆有巫山人、奉节人，贵州有桐梓人、大洞人、智人水城人，广西有柳江人，广东有马坝人和封开人。湖南既然有古人类使用的工具，就应该有他们的骨骸化石存在，只是现在还没有找到他们埋存的地方。我在2005年曾撰文《湖南古人类何处觅》，认为湖南肯定有古人类，发现只是时间问题，并推测湘西北澧水流域的石门、慈利、保靖一带的喀斯特溶洞最有可能找到湖南古人类化石。

2011年5月我两次以环境考古学的地质考古为主导到石门县罗坪乡长梯隘村牙齿洞考察。牙齿洞海拔高度720米，其下330米为河谷，在溶洞中有河流冲积物砂卵石，其中混杂有不少具次园到次棱状的碎牙齿和碎骨片，且其分选性良好，具有河流冲积物特点，是由本地区的某处或几处搬运而来。那么这些河流冲积物连同溶洞是怎样上升到现在的高度的呢？这只能是地壳上升或河流下切的结果。根据我国近30年来全国范围和区域性精密水准测量编制的《中国大陆现代地壳垂直形变速率平面图》，该地区地壳上升速率为2～4毫米/年。如此推算牙齿洞及其中沉积物至少经过8～16万年才从原基准面上升至此。经中科院古脊椎动物与古人类研究所古人类学家鉴定，其中的牙齿大都为人类牙齿，因而这些牙齿的主人至少是8～16万年前的古人类，即中更新世晚期和晚更新世人类，这与在这个时期的河流阶地堆积物中的旧石器是一致的。

应该强调的是，以上认识只是环境考古学的地质考古初步推测，若要确证还有许多工作要做。如果牙齿洞牙齿的主人真是目前发现的湖南最古人类，那么这一发现不仅对古人类起源和演化有重大研究价值，而且可以证明他们是创造洞庭湖古代文明之源。

六 泥沙淤积的功与过

洞庭湖的泥沙如果从形成之日起，仅白垩纪到新纪的近1.3亿年里，随着地壳沉降而沉积的松散泥沙、砾石和其它生物、化学物质经过压实、脱水和胶结的成岩作用，形成的紫红色碎屑岩层及矿层（一般称为“红层”）就厚达近6 000米，它们的功用除了维持地球环境平衡发展而有利于生物的进化外，还为后来的人类储备了丰富的矿产资源。尔后的第四纪更新世的约260万年里，松散沉积物最厚可达300余米，其功能恐怕只是维系地壳沉降与泥沙淤积的平衡发展，而有适合生物演化逐渐由猿人而人的洞庭湖地质生态环境。到第四纪全新世近1万年来直至现在，泥沙沉积物最厚可达65米，一般都有20～30米。泥沙淤积的功过需要具体分析。

泥沙淤积的功有两点。一是构成了湿地生态系统[6]。随着泥沙的不断淤积，湖盆浅水区地势增高，在水动力较为平缓的条件下开始滋生水生植物，发育成水生植物洲滩地；水动力活跃的区域，泥沙淤积速率大，不能滋生水生植物，发育成为泥沙滩地；随着泥沙淤积体增大和延伸，洲滩地势再度增高扩大，苔草等草本植物开始侵入，水生植物滩地和泥沙滩地逐渐演变为湖草滩地；泥沙继续淤积在湖草滩上，加上生物残体的堆积，湖草滩地又不断抬高，枯水期湖草滩显露出水面，芦苇、鸡婆柳等植物在湖草滩地上滋生形成芦苇滩地或鸡婆柳滩地；这两类滩地继续被泥沙淤积增高扩展，一般年份全年裸露，旱柳、枫杨等木本植物相继侵入芦苇滩地和鸡婆柳滩地，于是演变为林木滩地。二是围湖造田。围湖造田有史可查始于东汉，东汉25年光武帝舅父樊重在西洞庭湖挽洲成垸称“樊坡”，有“肥田数千顷，岁收谷千万斛”。以后围湖造田不断发展，以宋元、明清、民国和新中国等4个时期最盛，总共围湖造田2 962.0平方千米，其中新中国时期到1979年达到1 933.7平方千米，占整个围湖造田的65.3%，而这之前仅为1 028.3平方千米，只占34.7%。围湖造田产生了巨大的经济效益，据2007年湖南统计年鉴，2006年围湖造田生产的粮食总产量93.68万吨、油料产量6万吨、棉花产量1.74万吨、肉类总产量12.57万吨、水产品总产量9.66万吨，国民生产总值1 808.8亿元人民币。

泥沙淤积之过即是产生灾害性效应，李景保等总结为“泥沙淤积→洲滩扩张→围湖造田→水体空间缩小→调洪功能下降、生物多样性减少”[6]。调洪功能下降以1949年到1998年为例，1949年洞庭湖面积4 350平方千米，容积293亿立方米；1998年面积2 625平方千米，容积167亿立方米。因此洞庭湖区几乎年年有洪灾，也是在这一时期。泥沙淤积速率超过沉降速率会引发洪灾这是肯定的，但使洞庭湖消亡绝无可能，如果与围湖造田相比，泥沙淤积的功应大于过，而且其过也可以克服。因为洞庭湖区历史上无数次洪灾和特大洪灾，虽一时造成重大损失，但它毕竟在灾后重建后得到了更大的发展，只要人们遵循自然规律保护它，它对人类的贡献会与日俱增。

洞庭湖泥沙淤积因构造沉降而能围湖造田的功大于过，但是洞庭湖现在的泥沙淤积却在减少，减少的原因除因三峡水库运行外，再就是流域内水土流失显著减少，通过遥感调查，水土流失面积2000年比1984年减少了51.67%[3]。因此现在是泥沙淤积速率小于构造沉降速率，洞庭湖已成“饥饿型”湖泊，洞庭湖的冲淤发生了变化，比较第一期（1975～1978年）、第二期（1999～2003年）和第三期（2005～2007年）遥感调查资料[3]，东洞庭湖洲滩虽有扩张，但较三峡水库运行前扩张速度慢；南洞庭湖在三峡水库运行后洲滩基本没有扩张，甚至冲刷变小，湖泊面积变大；目平湖基本不变。因此在三峡水库运行期间，泥沙淤积将不能维持现有洲滩的现状，而洲滩是组成湿地的骨架，骨架变小甚至消失，洞庭湖湿地将发生怎样的变化，泥沙淤积的功与过从长远的洞庭湖保护和开发来看，不能不发人深思。

七 三峡水库运行对洞庭湖的影响

洞庭湖湿地由两大部分组成：一部分是由第一线防洪大堤圈围的垸田，可称人工湿地；另一部分是第一线防洪大堤之外的外湖，由洲滩和水体组成，可称自然湿地。三峡水库的运行对它们都有影响，虽然影响是多方面的，但影响因素追本溯源就是水和沙。其实水和沙历来就是影响洞庭湖的主要因素，只是三峡水库运行后这种影响有了很大改变，从而导致对洞庭湖湿地两大部分的影响，产生了不同于三峡水库运行之前的情况。

三峡水库运行前，水对垸田的影响主要是每到汛期水多导致洪涝灾害，洪涝灾害频发是垸田区的心腹大患，因而新中国建立后在“蓄泄兼筹，以泄为主”的方针和“江湖两利”的原则指导下，开展了大规模防洪工程建设，提高了防洪能力，使荆江河段依靠堤防可防御10年一遇洪水，加上使用分洪区，可防御40年一遇洪水；城陵矶河段依靠堤防可防御10~15年一遇洪水，如果比较理想地使用分蓄洪区，可基本满足1954年型洪水的防洪需要。因此遇一般洪水时，依靠堤防，经过严密防守，基本可以安全度汛。但是防洪还存在的两个突出问题无法解决：一是荆江地区依靠堤防的防洪标准仍较低，另外在采取分蓄洪措施后，也只能防御枝城80 000m3/s的洪水，遇1870年型洪水，还有30 000m3/s的超额洪峰流量无法解决，如一旦发生1870年型洪水，可能会发生荆江南北两岸堤防溃决，造成大量人口死亡的毁灭性灾害；二是城陵矶附近区遇大洪水分洪量还较大，如遇1954年型洪水，城陵矶附近区分洪量320亿立方米，要淹没近400万亩耕地，涉及约260万人，淹没损失将很大。三峡水库运行以后，防洪能力将有较大提高，对以上两个突出问题可以解决：荆江地区百年一遇及以下洪水（如1931年、1935年、1954年洪水，1954年洪水在荆江地区不到百年一遇），通过水库调蓄，可使沙市水位不超过45米，不需启用荆江分洪区；遇千年一遇或1870年型洪水，可控制枝城流量不超过80 000m3/s，配合荆江地区的分洪区运用，可使沙市水位不超过45.00米，从而保证荆江两岸的行洪安全；城陵矶附近地区，一般年份基本上不分洪（各支流尾闾除外），遇1931年、1935年、1954年大洪水，可减少本地区的分蓄洪量和土地淹没，如1954年型洪水按拟定的对荆江补偿或对城陵矶补偿调度方式进行调度，城陵矶附近区分洪量可由320亿立方米减少到280亿立方米或218亿立方米而大为减少土地的淹没。此外，三峡水库运行已大大减少分流入洞庭湖的泥沙，减轻洞庭湖的淤积，增加了洞庭湖的调蓄量。因此三峡水库运行后防洪形势发生了根本性变化，正如中国三峡集团公司在2011年6月19日于北京发布的首份社会责任报告所说：“三峡工程拦洪削峰，控制洪水下泄，为长江中下游防洪提供安全屏障。”事实确是这样，在三峡水库运行的9年里，凡是和洞庭湖垸田区的人们交谈，就能感受到他们从年年要防汛疲于奔命的时日里解放出来的喜悦心情。垸田区没有或少有洪灾虽然也与这些年汛期降雨量少有一定关系，但与三峡水库运行后发挥的防洪功能绝对分不开，这就是三峡水库运行对垸田区最大最显著的有益影响。

三峡水库运行后对外湖自然湿地的影响主要有两点：一是是造成季节性缺水的原因之一。季节性缺水形成了自然的和人为的湿地生态结构的改变，给湿地生态造成负面影响，是目前三峡水库运行后产生问题的主要事实依据。对这些问题如三峡集团公司陈飞总经理在2011年6月19日发布的首份社会责任报告时说的：“三峡工程运行以后，有的问题是认识到的，有的问题是我们还在摸索的。”季节性缺水应该属还在摸索的问题，因为在三峡水库运行前的近20年的论证都认为洞庭湖枯季不缺水，水量会增大，根本就无季节性缺水一说。如果我们客观地实事求是地分析洞庭湖自然湿地产生的问题，诸如出现季节性污染、乌类食源地和栖息地缩减、水中鱼类和珍稀动物如江豚剧减、草滩变杨树滩而人为改变湿地格局、农业鼠害加重、血吸虫疫区扩大以及垸田原有排灌设施无水可取而加重旱情等等，哪一点不与季节性缺水有关呢？如果在洞庭湖枯水季节的水量问题上三峡水库运行的论证不会有如此大的反差而早有认识，也早就会有应对措施，也就不至于发生现在这些问题，也就不会造成人们对三峡水库的种种质疑。好在现在三峡集团已经承认有些问题还在模索，例如包括引江济湖在内的解决季节性缺水就是值得摸索的一个问题，我从2006年初到现在都在研究这个问题，只要三峡集团在摸索中广开言路，征求意见，认真研究，寻求最佳解决方法，季节性缺水就会解决。二是大幅度减少了洞庭湖的泥沙淤积，在近期内是有益影响，但长期影响如何则值得研究。

总之，三峡水库运行后对垸田人工湿地的影响是有益的；对外湖自然湿地的影响既有益也有弊，而弊可以克服，不能笼统地肯定或否定三峡水库运行的作用。

八 防汛与抗旱的转化

三峡水库运行前，泥沙淤积速率大于构造沉降速率，泥沙淤积所占湖容达49.06亿立方米；同时围湖造田所损失的湖容有29.60亿立方米。两者相加共损失湖容78.66亿立方米[6]，在发生同频率洪水时，就促使洪水位升高，洪灾、大洪灾时有发生，据统计，大洪灾1951～1958年每4.1年发生一次，1959～1984年每3.7年发生一次，1985～1990年每3年发生一次，1991～1999年几乎每年都发生。因此洞庭湖的防汛就是主要矛盾，每到汛期，防汛工作几乎举全省之力抗击，省市领导亲临防洪第一线已成常规，中央领导包括主席、总理亲临防洪现场视察指导也屡见不鲜。但自1999年以后，特别是三峡水库运行后，洞庭湖区的防洪发生了很大变化。在三峡水库运行的9个年头里，无须举全省之力防洪，标志着防洪重要性的有省市领导及中央领导亲临防洪第一线的情况没有出现了。反而是出现在防旱第一线，如2011年温家宝总理亲临干枯的洞庭湖，这就充分说明防旱的重要性。因此抗旱已成为主要矛盾，这一点长江水利委员会规划处2008年组织的一次专家调查编写的《荆南四口洪道现状调查》报告就认为：“三峡水库运行导致洞庭湖来水骤然大幅减少，故区域缺水将是严重的，而且是经常的、持续的，几乎年年都在威胁农业、人畜安全，制约经济发展；洪患威胁虽然存在，但经多年防洪建设，特别是新近更大规模的治理规划和实施，洪患灾害的可控程度更高。尤其是三峡工程运行，长江中下游洪水，包括洞庭湖四口洪道区域洪水，配合已有防洪工程措施，得到了有效控制，必然形成洪患发生频率很低，灾害损失很小的格局。因此，在缺水与防洪相互对立的矛盾中，缺水是矛盾的主要方面。”

还需要说明的是，三峡水库运行后洞庭湖缺水是有季节性的，但这不只是三峡水库运行一个原因造成的，而是多个原因迭加的结果。首先是荆江“四口”入湖水量在三峡水库运行之前就在大幅度地逐渐减少，例如1937年有1 936亿立方米，到荆江裁弯后的1973～1980年年均是843亿立方米，三峡水库运行前的1991～1998年年均是621亿立方米，三峡水库运行后的2003～2008年年均是498亿立方米。这些数字表明1937年到1998年减少了68%；而1998年到2008年只减少20%，纯减少123亿立方米，这故然对洞庭湖水量减少有一定影响。其次是湘、资、沅、澧四水入湖水量也在减少[7]，例如1999～2002年入湖水量年均是1 815亿立方米，三峡水库运行的2003～2008年年均是1 546.3亿立方米，减少15%，纯减少269亿立方米。就纯减少量看，“四水”对洞庭湖水量影响2.4倍于“四口”。

不过无论是“四口”还是“四水”，年入湖水量的减少不是洞庭湖季节性缺水的直接原因，直接原因有两点：一是三峡水库蓄水坝下泄量减少，如2006年9月20日三峡水库关闸蓄水，坝下9月平均流量比三峡水库运行前历年平均流量减少了64%，10月平均流量减少了49.6%，以至长江入洞庭湖流量比三峡水库运行前同期减少了93%[8]。更为甚者，坝下长江水位也大幅降低，使洞庭湖口城陵矶与长江水位形成较大水位差，洞庭湖的水迅速流入长江，洞庭湖水量严重减少，加之“四水”各干流和支流的大中型水库也关闸蓄水，能入湖水量也就大幅减少。二是气候原因，即水库蓄水及其以后一段时间降雨量较正常年份减少，或大大减少。如此洞庭湖季节性缺水就形成了。

综上所述，洞庭湖季节性缺水主要是在长江入湖水量逐年减少的背景下，三峡水库和湘资沅澧四水水库关闸蓄水，以及降雨量减少所造成的。显然长江和湘资沅澧四水入湖总水量减少和各水库关闸蓄水每年都发生，而天旱降水量减少并非年年发生，不过按统计规律，不发生年份很少。如此说来，洞庭湖季节性缺水是经常的，抗旱也就成为洞庭湖区的经常性工作了，就如三峡水库运行前要经常性地防洪一样。

九 都江堰水利工程的启迪

洞庭湖季节性缺水而导致洞庭平原旱灾频发已是不争事实，对其解决有各界人士截至2010年10月提出了28人次方案，如何来评价这些方案，又如何来实施这些方案中某个方案或某些方案，我以为可以从都江堰水利工程解决成都平原旱情得到启发。

首先，洞庭平原和成都平原有可比性，两平原都有一条悬河或悬江。成都平原西缘为岷江，岷江高于成都平原几十米，如都江堰市距成都市仅50千米，两地落差竞达273米；洞庭平原北缘是荆江，荆江高于洞庭平原7～8米，在洪水期间，荆江与南嘴水位相差14米。悬江有弊有利，弊在汛期易发洪灾，利在枯水期发生旱灾可引水自流灌溉。洪灾的问题成都平原通过都江堰水利工程已经解决，旱灾也由都江堰水利工程引岷江水自流入成都平原而解决。从而由公元前256年以来的2 260余年里，成都平原成为水旱从人，时无荒年，沃野千年的天府之国。洞庭平原前已述及，抗旱已成为主要矛盾，何以解决旱灾？都江堰水利工程利用悬江之利，能否启迪我们也能利用荆江这条悬江之利，引荆江水自流入洞庭平原呢？

其次，都江堰水利工程主要由三部份组成：一是宝瓶口工程，将阻挡岷江水向东流入成都平原的玉垒山开凿一个引水口；二是鱼嘴工程，将岷江水一分为二，枯水期可分一部分水流入宝瓶口；三是飞沙堰工程，既能控制宝瓶口入成都平原水量，又能“正面取水，侧面排沙”。洞庭平原和成都平原因相同就有可比性，但也各有特点，按洞庭平原和北缘荆江的特点，只需吸取宝瓶口引水工程的经验即可，无需在荆江建鱼嘴和飞沙堰类似工程。

再次，在荆江开凿引水口，是效法都江堰水利工程的关键。在何处开凿最好呢，我认为在湖北省宜都市洋溪最好，其优点有：一是洋溪荆江枯水期最低水位37米，开凿的洋溪口引水至松滋河的新江口（直距约20千米），枯水期最低水位34米，故洋溪引水通过松滋河自流入洞庭平原完全不成问题。二是洋溪口岩土工程地质条件稳定，汛期不会使引水口溃决成为洞庭湖洪灾隐患。三是在季节性缺水期可引300个流量入湖，就有100～200亿立方流动的水解决包括湖北几个县在内的洞庭湖从上游到下游的旱情。四是可使环洞庭湖黄金水道在季节性缺水期仍能通航1 000吨级集装箱船泊。五是引入的水是流动的水，可使洞庭湖换水周期缩短，能充分发挥湿地是“地球之肾”的功能，对生态环境保护极大。六是引水300个流量对荆江5 000～6 000个流量是一个小数目，而且引入的300个流量大部又将从城陵矶返还长江，故对长江总的水文形势影响不大。

因此如都江堰水利工程开挖宝瓶口引水入成都平原那样开挖洋溪口引水入洞庭平原，是一项利用自然条件又耗资不巨的不影响三峡水库蓄水和长江中下游总水文形势的可持续发展工程。

十 城陵矶枢纽工程的工程地质条件

为解决洞庭湖季节性缺水提出在湖出口处城陵矶建枢杻工程拦水，对此湖南省知名水利专家周北达、卢承志先生在《人民长江》2009年第14期发表论文《城陵矶枢杻工程可行性探讨》，认为工程蓄水位25～26米，洞庭湖水量可增加30多亿立方米，对解决季节性缺水有十分重要的意义，而且有利于对航运条件、渔业生产、生态环境、水利灭螺、调节长江枯季水量等的改善，每年还可以发电4.8KW.h；同时对可能产生的防洪、生态问题进行了分析，认为是可以克服的。因此这项工程得到有些学者和有关部门的赞同，据悉该工程已在2011年岳阳市政府工作报告中提及，已被列入长江水利委员会的《长江流域综合简要报告》。然而在探讨、分析该项工程时没有涉及到工程的地质条件。

城陵矶枢纽工程是一项巨大的水利工程，实施工程的工程地质条件很复杂，其外围的地质环境据2009年湖南省地质调查院完成的1:25万岳阳市区域地质调查报告是：东为第四纪仍在活动的洪湖—湘阴断裂，它是由大致平行的三条断裂构成，从而使断裂的一侧上升隆出湖面，君山岛即由此而成，故而东洞庭盆地的底部基岩是参差不齐的；西为第四纪也在活动的砖头—漉湖断裂。两断裂之间即广兴洲地堑[9]。

断裂在第四纪的活动可以以历史上发生的地震说明，据《中国地震裂度区划工作报告》，本区属于麻城—岳阳—宁乡构造地震带，沿此带在湖南境内有临湘、岳阳、湘阴、宁乡地震群。岳阳市及邻区地震据湖南省地震局王春林资料：岳阳在1556年发生过5.7级地震、临湘1924年发生过4级地震，最近发生的一次地震是1974年3月在湘江断裂之嘉鱼的3.8级地震。

广兴洲地堑基本上是东洞庭湖盆地的范围，第四纪除早更新世有过短暂的隆升外，其它时段都在沉降，现在也在沉降，沉降可以以长江水利委员会1925~1953年三次重复水准测量提供的岳阳下沉240毫米、湘阴下沉250毫米说明之。

东洞庭湖盆地是洞庭盆地全新世（1万年以来）的4个沉降中心沉降最深的盆地，4个沉降中心分别是东洞庭中心、沅江中心、澧县中心和益阳中心，其中以东洞庭中心沉降最深，1万年以来的泥沙淤积层厚度超过55米，其下之更新世（距今260万年~1万年）松散泥砂沉积层厚度有100多米。

枢纽工程的拦湖大坝要建立在最厚可达150米以上的松散湖积层之上，在洞庭湖湖口有很大水流的条件下清基就是一项难度很大的巨大工程；同时，拦湖大坝座落在东部上升、西部沉降的交界部位，这个部位并没有稳定，而正在活动的松散沉积物厚薄不均的地质剖面上，要建一座能抵挡“四水”和“三口”水量的大坝难度也很大。

谈及洞庭湖湖口城陵矶枢纽工程，自然会联想到早就提出过的正在实施的鄱阳湖湖口枢纽工程。两个枢纽工程的目的是一样的，但是付诸现实的工程地质条件则有很大的差异，主要表现在三个方面：第一，拦湖大坝选址条件不同。鄱阳湖湖口枢纽工程可以从长江与鄱阳湖相连的长达30余千米的水道选址，而洞庭湖城陵矶枢纽工程没有选址的余地。第二，拦湖大坝的工程地质条件不同。鄱阳湖入长江水道两岸为基岩，主要由元古界震旦系变质岩系组成，两岸距离最窄处不到2千米，初步选定的都昌县屏峰山与星子县长岭之间，拦湖大坝仅长1 200米[10]；洞庭湖湖口城陵矶东岸为基岩，由元古界冷家溪群变质岩系组成，其西约35千米才有花岗岩和白垩系砂页岩基岩，加之此处正处在活动断裂带中，以及尚在沉降之中，其工程地质条件远较鄱阳湖湖口枢纽工程复杂。第三，拦湖大坝的挡水量不同。鄱阳湖只有江西省内五大江河水量入湖，每年约1 500万立方米左右；洞庭湖入湖水除湖南省内“四水”外，还有长江“四口”，每年入湖水量达3 018亿立方米。故其大坝强度远比鄱阳湖湖口枢纽工程拦湖大坝强度大。

根据以上三个方面的比较，仅就工程地质条件，鄱阳湖湖口枢纽工程比洞庭湖城陵矶枢纽工程简单易行得多。应该指出的是，以上只是根据现知地质资料的初步分析，如果真要实施这项工程，第一步的任务就是工程地质条件研究。

[1]李景保，王健，邓楚么，帅红.基于水沙过程的洞庭湖系统功能健康内涵及其表征[J].热带地理，2011，（31）2：205-209.

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[3]姜端午，黄树春，张苑平，余德清.基于地质环境遥感调查与监测数据探讨洞庭湖演变规律 [J].国土资源遥感，2010（总86）：126-129.

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[9]柏道远，周柯军，马铁球，王先辉，彭云益，李纲，陈渡平.第四纪洞庭盆地沅江凹陷东绿鹿角地区构造—沉积演化研究[J].地质力学学报，2009，15（4）：409-418.

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K928.43

A

1674-9014（2012）03-0001-10

2012-03-10

童潜明，男，湖南湘乡人，湖南省地质研究所研究员，享受国务院特殊津贴专家，湖南省洞庭湖区域经济社会发展研究会首席专家，研究方向为环境地学和地学科普。

田 皓）