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洞庭湖，历史上有云梦、云梦泽、九江、五渚、五湖、三湖、重湖、太湖之称。
洞庭湖的名称的历来，有许多的说法。在《史记》、《周礼》、《尔雅》等古书上都有"云梦"的记载。梦，是当时楚国方言"湖泽"的意思，与"漭"字相通。"春秋昭元年，楚子与郑伯田于江南之梦"。又云："定四年楚子涉濉济江，入于云中。"《汉阳志》说："云在江之北，梦在江之南。"合起来统称云梦。当时的云梦泽面积曾达4万平方公里，《地理今释》载："东抵蕲州，西抵枝江，京山以南，青草以北，皆古之云梦。"司马相如的《子虚赋》说："云梦者方八、九百里。"到了战国后期，由于泥沙的沉积，云梦泽分为南北两部，长江以北成为沼泽地带，长江以南还保持一片浩瀚的大湖。自此不再叫云梦，而将这片大湖称之为洞庭湖，因为湖中有一君山，原名洞庭山。《湘妃庙记略》称："洞庭盖神仙洞府之一也，以其为洞庭之庭，故曰洞庭。后世以其洪水滔天，无得而称，遂指洞庭之山以名湖曰洞庭湖。"这就是洞庭湖名称的由来。
洞庭湖属扬子准地台江南地轴上的断陷盆地，形成于燕山运动，延续至喜马拉雅运动。白垩纪为盆地发展扩大时期，第四纪以来，洞庭湖拗陷盆地在新构造运动作用下，再次下沉，接受沉积，成为湖南省第四纪分布广、厚度大、沉积层序全的地区。存在4次以上凹陷成湖、凸起成陆的演化过程，相应拗陷盆地解体，形成断拗盆地。早更新世早期，在目平湖、澧县、沅江等凹陷成湖，中期湖侵扩大到汉寿、鼎城、安乡、湘阴等地，出流由安乡经澧县凹陷排入长江，末期凹陷转为缓慢上升，湖泊萎缩一部分成陆。早更新世晚期，目平湖与沅江两凹陷相连，湖盆扩大。赤山凸起成为两湖间的孤岛，湖水从南县、鲇市、藕池口排入长江，为第四纪湖面大的兴盛时期。随着湖盆转为上升为主，湖水退却，出现洞庭湖平原地貌景观。中更新世，洞庭湖盆地发育为河网交织的湖沼盆地，澧县、目平湖和沅江至湘阴的沉积体系。此时，湖水有两处出口，一处由岳阳君山经广兴洲入长江，另一处由安乡佘家台经澧县进入江汉盆地。晚更新世，目平湖凹陷和沅江至湘阴凹陷部分地区再次活化沉降，并在赤山西部形成常德、安乡河湖盆地和东部临资口、黄茅洲和北大市河湖盆地，但其它范围已大为缩小，形状复杂，湖水由南向北流，并在团山附近有东、西水系汇合，在石首一带注入长江。发展到后期，整个湖盆为河网交错的洞庭平原，当时在君山西南侧有一方圆130平方公里的小湖。
先秦之后，云梦泽逐渐解体，江湖关系转变，直接影响到洞庭湖的演变。汉晋以来，长江流域人口逐渐增长，垦殖活动强度增大，自然植被受到破坏，长江的含沙量开始增高。随着荆北云梦泽的逐渐淤塞，荆江河床自动调节抬高，加上受西北—东南方向新构造掀斜运动的影响，荆江主泓道逐渐向南摆动。东晋永和年间，荆江南岸形成景口、沦口二股分流汇合成沦水进入洞庭湖。洞庭湖由于承纳两口分泄之江水江沙，湖泊的淤积过程开始加速，形成大小不一的湖群。唐宋时期，荆江统一河床的形成，使边界条件发生重大变化。随着荆江堤防不断修筑，江面束狭、泄洪不畅，洪水位开始抬升，江水顶托倒灌机率增大，每当大洪水通过荆江段常形成决口，“九穴十三口”形成。穴口大量分流长江洪水，使洞庭湖呈现明显扩涨之势，湖盆向西、向南伸展，南连青草、西吞赤沙，水域面积扩大。形容湖水波澜壮阔的“八百里洞庭”一词便开始在这一时期的诗文典籍中出现。随着水域扩展，使原来在汉晋时期彼此支离的洞庭、青草、赤沙3个湖泊在高水位时得以连成一片。由于受长江来水的影响越来越大，洞庭湖洪水过程也相应发生显著变化，由唐宋以前以“春溜满涨”为主逐渐转变为以“夏秋水涨”为主，洪水特征除由四水注入的“桃花汛”之外，长江夏秋水涨的洪水特征已突现出来，使湖泊的洪水过程在年内变化由原来的单峰型转变为明显的双峰型。
宋代以后，荆江河床不断为泥沙淤积，洪水位持续抬升，使魏晋时原“湖高江低、湖水入江”的江湖关系逐渐演变为“江高湖低、江水入湖”的格局，洞庭湖水浸日益严重。元、明、清三朝，随着荆江堤防的不断修筑和穴口的时决时塞，江患加剧，荆江溃堤、湖区溃垸频繁。江湖关系开始紧张起来，说明从宋代开始，江湖关系开始发生历史性变化，人为因素成为江湖关系变异的不可忽视的因素。
明嘉靖之后，中央政府采取“舍南救北”的治水方针，荆江北岸穴口尽堵，南岸保留太平、调弦二口与洞庭湖勾通。清代仍继续沿袭明朝的消极治水方针，在长江来水有增无减的情况下，一遇洪水则湖水泛滥四溢、向外扩展已成必然之势。西洞庭湖和南洞庭湖就是在这一背景下逐渐扩大起来的。这一时期洞庭湖的范围，“每岁夏秋之交，湖水泛滥，方圆八九百里，龙阳、沅江则西南之一隅。”说明唐宋时期洞庭湖在西吞赤沙湖之后，向西南又有了迅速的发展。迄至清代中期以前，洞庭湖仍继续呈扩涨之势，到道光年间，为洞庭湖自先秦以来扩展至鼎盛时期。道光《洞庭湖志》记载它的范围是：“东北属巴陵，西北跨华容、石首、安乡，西连武陵、龙阳、沅江，南带益阳而环湘阴，凡四府一州，界分九邑，横亘八九百里，日月若出没其中。”可见洞庭湖自魏晋南北朝之后是逐步“回春”的。由魏晋时期的五百余里到唐宋之际的七、八百里，继而又发展到清中叶的八九百里，湖水波涛可直拍岳阳、华容、汉寿、沅江、湘阴等县城，君山、艑山、层山、寄山、团山、磊石山、赤山、墨山等均成为兀立湖中的岛屿。洪水时节，洞庭湖水域面积超过6000平方公里。
十九世纪中叶，洞庭湖开始由盛转衰，进入有史记载以来演变为剧烈的阶段。从6000平方公里的浩瀚大湖，萎缩到目前2691平方公里的湖面，就是在这一百多年时间内发生的。其主要原因就是人为和政策的因素，导致咸丰、同治年间藕池、松滋相继溃口，荆江四口分流入洞庭湖局面的正式形成。咸丰二年，荆江藕池堤马林工在小水年份溃决，清政府借口民力拮据未予堵筑，形成藕池口、至咸丰十年长江大水，在原溃口冲刷成藕池口。同治九年松滋溃口，因堵筑不坚固，同治十二年复溃，形成松滋河。藕池口，松滋口形成后，原由两口分流转变为四口分流，江湖关系巨变，成为洞庭湖近一百多年来演变的重大转折点。由于四口自北而南奔流，夺流改道，不仅使四水三角洲平原被淹，而且还迫使四水改变流向，彻底打乱了原有水系格局。沅水尾闾的主泓被迫遗弃故道，改由大围堤西北方向入湖；资水尾闾的主泓也不再经由沅江县城侧，而是改由毛角口经杨柳潭入湖。四口和四水在湖内相互顶托干扰，造成局部地区水位壅高。更为严重的是大量泥沙倾积湖内，成为制约洞庭湖演变的一个主要矛盾。四口入湖泥沙淤积形成的河口三角洲自西北向东南推进，加速了洞庭湖洲滩的发育。随着三角洲在湖内不断充填和南移东进，洞庭湖由此进入了迅速缩小的过程。伴随着泥沙淤积和洲滩的迅速扩展，湖区继之开展大量的围垦。湖泊变成洲滩，洲滩又成为垸土和湖田，洞庭湖人进水退的状况开始出现。滨湖堤垸如鳞，弥望无际，已有与水争地之势。乾隆年开始到嘉庆年间，湖南的一些有识之士包括地方官开始呼吁限制围湖造田，并要求刨毁有碍行洪的私垸。二是清末光绪年，在荆江来沙成倍增长、洲滩迅速扩展的情况下，再次出现筑堤建垸的高潮，挽垸呈恶性膨胀，至清末洞庭湖总计有堤垸1094座。
民国时期，围垦没有受到遏制，洞庭湖进一步萎缩。高位洲滩因每年显露期长，相继挽成堤垸已成必然之势。而中位和低位洲滩，因地势低下，每年淹没时间较长，修垸工程量大，且不适宜垦殖，这一类未经建垸的洲滩，当地俗称之为洲土。据民国35年调查，已形成岳临、苍梧台、注滋口、大通湖、飘尾五大区块，总计在268万亩。20世纪40年代中期洞庭湖已是洲滩广袤，湖体支离破碎，港汊交织，滩地发育系数达0.4左右。洞庭湖滩地发育程度如此之高，表明洞庭湖已进入它的衰老阶段。
此后由于分流入湖的洪水夹带大量泥沙，湖盆不断淤积，1983年，这个长江水系重要调节湖泊的面积又缩小到2691平方公里，并被分隔为几个部分。
洞庭湖区位于长江中游荆江南岸，跨湘、鄂两省。包括荆江河段以南，湘、资、沅、澧四水控制站以下的广大平原、湖泊水网区。洞庭湖南近湘阴县、益阳市，北抵华容县、安乡县、南县，东滨岳阳市、汨罗市，西至澧县。在北纬27°39′~29°51′；东经111°19′~113°34′之间。
洞庭湖大致可分为东洞庭湖、南洞庭湖和西洞庭湖三部分（另有资料指为四部分，还有一部分为大通湖）。
东洞庭湖位于华容县墨山铺、注滋口，汨罗市磊山，益阳市大通湖农场之间。滨湖的有岳阳市区（岳阳楼区、君山区）、华容县、钱粮湖农场、君山农场、建新农场、岳阳县，湖泊面积1327.8平方公里，（包括漉湖与湘江洪道）。1988年，东洞庭湖被列入国家风景名胜区－“洞庭湖－岳阳楼风景名胜区”。
东洞庭湖城陵矶七里山水文站前南洞庭湖跨岳阳市境与益阳市之间，指赤山与磊石山以南诸湖泊，岳阳市境滨湖的有湘阴县、屈原管理区，湖泊面积920平方公里，界于东、西洞庭湖之间，主要有东南湖、万子湖和横岭湖。横岭湖位于湖南湘阴县北部，由大大小小24个常年性湖泊和3大片季节性洲土组成。
西洞庭湖，在益阳市、常德市境，指赤山湖以西诸湖泊，到20世纪仅存七里湖和目平湖（有资料显示还有半边湖、大连湖），湖泊面积443.9平方公里。有澧水流经西北，沅水流经西南，松滋河、虎渡河及藕池河西支诸水自北注入，现有通外江湖的河湖面积约520平方公里，环湖的汉寿县、安乡县、鼎城区、澧县、津市市、桃源县、临澧县、武陵区的平原区称为西洞庭湖区，有吴淞高程51米以下的平原河湖面积6285平方公里。西洞庭湖早期系赤沙湖的一部分。经历代治理，西洞庭湖区的天然湖泊面积已缩减至520平方公里，能与东、南洞庭湖通流的湖泊，仅剩余目平湖、七里湖。
目平湖，东临赤山，南抵汉寿、沅江山丘，北联澧水尾闾和松虎洪道尾闾，西达西湖大堤。总面积350平方公里。目平湖因相传范蠡曾隐居赤山，曾称蠡湖。后人以其湖面广阔，"举目无际"，改名目平湖，是西洞庭湖残存的大湖泊，调蓄容积约21亿立方米。总面积350平方公里，调蓄容积21亿立方米。松滋、虎渡河分泄江水泥沙含量大，北部淤积严重。1949~1988年，目平湖已平均淤高2米以上，32~33米高程的淤洲已达9万亩左右。当水位下降至31米时，沅澧水已不能通流，行人可从西湖垸涉湖上赤山。
珊泊湖，南靠省道1804线，西连澧水，距安乡县城8公里，是属半封闭型调蓄湖泊。面积约1700公顷，现有水面22300亩，是湖南省第二大湖泊。湖面水域宽阔，碧波万顷，水质清新，风景秀丽，且水位稳定，光照充足，水质硬度、碱度适宜，底层有机物质丰富，有利于氧化还原和物质循环，有利于水中资源生长，宜养、宜捕，为我国人工养殖高产天然湖泊之一。盛产青、草、鳊、鲫、鲢、鲤、鳜等优质鱼类和鳖、龟、鳝、珍珠等特种水产，可年产鲜鱼2000吨，鱼苗80吨，珍珠1.2吨。
津市西湖，位于津市市区以南约25公里处，原是西洞庭湖的一部分，因筑堤分割而形成，包括彼此相连的毛里湖、西湖、杨坝当、哑河等，水面面积约40平方公里，5.71万亩，其中毛里湖33000亩，西湖17000亩，杨坝当3000亩，哑河4000亩，平均水深3.12米，湖岸长约220公里，是省内第二大内陆淡水养殖湖泊。该湖山水相连，风光秀丽，湖面大，附近无污染，水质清洁，深度适中，水位较稳定，水草及饵料资源丰富，属半封闭型水体，有一定的微流水，自然产鱼力强，为典型的营养型湖泊，素有"黄金水面"之美誉。湖内现有上乘鱼类品种75种，以鲢、鳙、青、草、鲤、鳊鱼为主，尤其是国内外市场紧俏的名贵水产如水鱼、鳜鱼、乌鳢、银鱼资源甚为丰富，年产鲜鱼600余吨。
七里湖，位于津市小渡口以下至石龟山，南抵嘉山，北临松澧大垸。总面积94平方公里。七里湖承纳澧水及松滋河西支来水，泥沙含量较大，湖床淤积十分迅速。1952年实测，湖底平均高程27．2米；1983年实测，平均淤高4．5米，大淤高7．5米。调蓄容积由10亿立方米减至不足3亿立方米。为改善七里湖泄洪状况，澧县、津市曾数次疏治，但仍难挽救七里湖的渐次消亡。
大通湖在湖南省南县的青树嘴镇东，接沅江市界，亦洞庭之一隅也。是组成洞庭湖的四个较大的湖泊之一，其面积12.4万亩，是湖南省大的内陆养殖湖泊。
洞庭湖自古为五湖之首，是中国水量大的通江湖泊，由于自然因素和人为因素的相互作用、相互制约，洞庭湖经历了由小到大、再由大到小的演变过程。至1949年，减至4350平方公里；至1983年，据湖南省水电勘测设计院量算测绘的《洞庭湖高程、面积、容积曲线图》计算，已减至2691平方公里。20世纪90年代末，据水利部门测算，有面积2579.2平方公里（一说2740平方公里）；但它还有湘、资、沅、澧四水和“长江四口”1300多平方公里洪道面积（一说1.878万平方公里）。两者合计，仍有3879.2平方公里，面积多于鄱阳湖近400平方公里。湖盆周长为803.2公里，总容积220亿立方米，其中天然湖泊容积178亿立方米，河道容积42亿立方米。1998年洪水期间，以城陵矶（莲花塘）实际水位35米，洞庭湖容积则多达228.77亿立方米，其中天然湖泊容积230亿立方米。河道容积50亿立方米；年均入湖径流量3018亿立方米，是鄱阳湖的3倍、太湖的10倍。（在岳阳水位（黄海基面）33.50米时，湖泊容积167亿立方米，湖体水域面积2691平方公里，洪道面积1300平方公里，总计3991平方公里。）。它的具大蓄洪能力，曾使长江无数次的洪患化险为夷，江汉平原和武汉三镇得以安全渡汛。无论是调蓄面积还是调蓄水量，仍然为长江流域大的调节湖泊，是国内一大淡水湖。1978年后，有人称它为国内第二大淡水湖，值得商榷。
湖底地面自西北向东南微倾。湖区年均温16.4～17℃，1月3.8～4.5℃，绝对低温-18.1℃（临湘1969年1月31日）。7月29℃左右，绝对高温43.6℃（益阳）。无霜期258～275天。年降水量1100～1400毫米，由外围山丘向内部平原减少。4～6月降雨占年总降水量50%以上，多为大雨和暴雨；若遇各水洪峰齐集，易成洪、涝、渍灾。洞庭湖北有分泄长江水流的松滋、太平、藕池、调弦（1958年堵口）四口；东、南、西三面有湘、资、沅、澧等水直接灌注入湖，形成不对称的向心水系，水量充沛，年径流变幅大，年内径流分配不均，汛期长而洪涝频繁。城陵矶多年平均径流量3126亿立方米，大年径流量（1945）5268亿立方米，小年径流量（1978）1990亿立方米。汛期（5～10月）径流量占年均径流量的75%；其中四口1164亿立方米，占汛期径流总量48.5%。洞庭湖水位始涨于4月，7～8月高，11月～翌年3月为枯水期。多年大水位变幅，岳阳达17.76米。素有“洪水一大片，枯水几条线”，“霜落洞庭干”之说。1954年长江中游出现特大洪水，洞庭湖尚能削减洪峰，显示湖泊调蓄功能。然而，众水汇聚湖中，仅有城陵矶一口流出，洪水停蓄时间长，泥沙大量沉积，多年平均入湖泥沙1.335亿立方米，其中来自长江的达1.18亿立方米，占82.0%，来自四水的0.241亿立方米，占18%，而城陵矶输出量只占入湖泥沙量的25.1%，淤积在洞庭湖的泥沙占入湖泥沙总量的73.4%，达0.984亿立方米。年均淤积量较鄱阳湖大十几倍。20世纪70年代以后，三口口门淤高，入湖水量减少，但沅、澧洪道自然洲土增长殊巨，目平、七里湖淤高各达2～4米，南洞庭湖北部淤高2米，东洞庭湖注滋河口东伸，飘尾廷伸至君山。因此，西洞庭湖蓄洪能力基本消失，南洞庭湖南移，东洞庭湖东蚀，调蓄功能趋向衰减。
洞庭湖，水质清洁，富营养化不明显，主要污染物通过降水使大气层中的有害物质随雨水入湖，是污染物质进入湖水的途径之一，随雨水进入洞庭湖的主要物质是SO、Co、NoX以及烟尘，有害有毒物质主要有汞、镉、六价铬、砷、铅、酚、氰化物、硫化物；洞庭湖是我国主要淡水商品鱼基地，现有鱼类113种，分属11目22科，其中102种是与长江上游共有的，其中鲤科鱼类65种，鮠科10种，鳅科9种，鳍科6种，银科3种，鲇科、鮡科各为2种，其他16种。渔获量在15000到30500吨，主要经济鱼有青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、鲤、鲫、赤眼鳟。
洞庭湖的美景，古人早有总结，清代《洞庭湖志》所载"潇湘八景"中的"洞庭秋月"、"远浦归帆"、"平沙落雁"、"渔村夕照"、"江天幕雪"以及"日景"、"月影"、"云影"、"雪影"、"山影"、"塔影"、"帆影"、"渔影"、"鸥影"、"雁影"等洞庭湖"十影"。1988年8月，“岳阳楼洞庭湖风景名胜区”被国务院确定为国家风景名胜区。
封山印，临湖石壁上仍可见一石印，长1米，宽0.8米，字迹依稀可辨，似是“永封”二字，俗称为“封山印”。传说秦始皇当年巡狩天下，船过君山时下令于石壁上刻封山令所留。柳毅井，是后人演绎唐人李朝威所写《柳毅传》的故事开凿的。君山上还有一个群山怀抱的大坪，那便是宋绍兴元年钟相、杨么率农民起义军安营扎寨之处。当年不堪官府压迫的贫苦渔民，在此揭竿而起，设水寨，造战船，出没于八百里洞庭。君山上还留有军师洞、点将台、万人锅等古迹。君山西南岸还有轩辕台（铸鼎台），传说为黄帝铸鼎之处；君山南岸有射蛟台，临湖一突兀巨石，相传汉武帝在此射蛟，为民除害，又传为小后羿在此射蛟；酒香山传说盛产酒香藤，能酿长寿酒，汉代东方朔曾在此偷饮；朗吟亭则因吕洞宾在此吟诗而得名。钓鱼台，君山南岸，龙口西侧，一巨石平台突立湖边，并有美丽动人的传说。梳妆台，君山仙螺峰，几块巨石耸立峰巅，相传君山青螺仙子在此梳妆。
擂鼓台，在城陵矶，相传为楚庄王擂鼓平叛之处。位于岳阳市云溪区永济乡擂鼓台村、长江中下游江畔有座小山，巍峨挺立、气势雄伟，名曰擂鼓台，源于东周列国时期（公元前606年），高35.2米，南北长95米，东南宽90米，为楚庄王平定叛贼斗越椒在此擂鼓督战而得名。该台历代为兵家必争之地，其相关传奇故事至今广泛流传，经久不衰。岳阳楼，矗立于岳阳市古西门城头，临洞庭，吞长江，气势雄伟，其前身为三国时期东吴将领鲁肃的阅兵楼，距今已有近1800年历史。它坐东朝西，构造古朴端庄，气势恢宏凝重，楼高19.42米，为三层、四柱、飞檐、盔顶式纯木结构。整座楼由四根直径46厘米的楠木金柱、12根木廊柱和24根木檐柱支撑，柱上架梁，梁上立柱，全部采用插榫法构造。三层楼中，设置、装饰、图案风格各异，特显风姿。
楼的附近还有鲁肃墓、小乔墓、岳阳文庙及慈氏塔等胜迹。
