洞庭湖是我国第二大淡水湖,同时是目前长江中游荆江段唯一与长江干流直接相联通的湖泊,对于维系长江中游地区的蓄泄平衡,避灾减灾以及江湖泥沙的冲淤平衡,起着长江多种经济鱼类种群数量补充基地的作用。荆江三口是沟通洞庭湖与长江的联系纽带,是洞庭湖和荆江河道历史变迁的关键驱动因素。三口河道冲淤演变和分水分沙直接影响着长江中游和洞庭湖区的防洪安全、水资源安全和水生态安全。2003年三峡工程正式运行后,荆江三口和洞庭湖水沙发生重大变化,洞庭湖北部地区季节性水资源短缺问题成为常态,洞庭湖湿地生态系统正面临生态环境恶化、生物多样性降低、生态调节功能减弱等一系列生态问题。(1)洞庭湖的演变同荆江的发育过程息息相关,研究荆江与洞庭湖的历史变迁过程对于认识、保护和治理洞庭湖提供历史经验和思路。通过综合梳理近几十年来洞庭湖区地质学、考古学等学科的研究成果,将洞庭湖-江汉平原看作动态整体,重新认识和探讨全新世以来江湖关系和洞庭湖的历史变迁过程。全新世初期,洞庭湖区为河网交错状态,仅在现今沅江河口至东洞庭湖一带存在北东向长条状分布的过流型湖泊。全新世中期,气候趋于暖湿,海平面上升,长江中游河床加积增厚,现今东洞庭湖区一带逐渐壅高发展成面积较大湖泊。全新世后期,自然地质作用和人为作用共同控制着洞庭盆地的演变。随着北快南慢的掀斜构造沉降逐步转换为南快北慢,洞庭盆地持续沉降,古云梦泽衰亡和荆江河道南移。先秦两汉以后江湖关系发生重大转折,澧水改道入洞庭,荆江南岸开始分泄江水干扰洞庭。元明清之际,堵穴筑堤和围湖造田等人类活动使江水归槽床底加积,导致荆江决口和分流。19世纪下半叶,随着藕池口和松滋口的相继溃决,形成四口分流入洞庭格局,洞庭湖水面面积再次出现高峰。近一百多年来,伴随着巨量泥沙涌入和大规模围湖垦殖,洞庭湖快速萎缩,整个洞庭湖被明显地分为东、南、西三大部分。近几十年,由于下荆江裁弯和长江上游梯级水库的修建,荆江普遍冲刷,三口入湖水沙锐减,洞庭湖盆由淤转冲,水文情势发生重大变化。(2)以1980-2002年作为三峡水库运行前的近似天然状态,基于IHA指标体系度量分析三峡水库运行对于荆江三口水文情势的影响。除新江口枯水期2-3月有小幅增长外,三口各站点在不同月份的多年平均月均流量值基本上都减少,汛期6-7月下降显著。最大日流量值处于持续下降状态,但2003年后相对稳定。弥陀寺和康家岗断流天数上下波动无明显趋势性变化,沙道观和管家铺三站的断流天数明显上升。流量平均增加(减少)率均明显降低,径流过程坦化明显;愈靠近下荆江河段,口门流量平均变化率更大。三峡水库的调蓄作用,使得5-7月“四大家鱼”繁殖时期,荆江河段的涨水过程明显坦化,荆江三口分流径流量及其所携带的漂流性鱼卵和仔鱼数量明显衰减。随着人类活动加剧和生境恶化,洞庭湖“四大家鱼”的补充群体显著减少进而会影响到长江干流性成熟的亲鱼数量,逐渐形成恶性循环,使得”四大家鱼“自然种群数量陷入下降通道。(3)近几十年来,荆江三口年径流量和分流比均持续下降。但三峡工程运行后,荆江三口年径流量和分流比下降幅度明显减缓。不同口门分流量和分流比的衰减速度存在明显差异,愈靠近下荆江河段,口门分流量和分流比的衰减程度越大。在荆江干流流量为10000 m~3/s条件下,除康家岗站处于断流状态外,其余四站的分流能力无明显变化。在干流流量20000 m~3/s条件下,松滋口分流增加,太平口分流减少,藕池口分流稳定,三口总体分流能力在三峡工程前后没有显著变化。干流流量40000 m~3/s的高水条件下,太平口和藕池口分流能力显著下降,弥陀寺站多年平均流量值由1950m~3/s降至1674 m~3/s,管家铺站多年平均流量值由3760 m~3/s降至2617m~3/s,降幅30.4%,康家岗站多年平均流量值分别为303m~3/s和161m~3/s,下降46.86%,三口分流能力明显下降。三峡水库蓄丰补枯导致荆江干流枯水期流量有所加大,但荆江三口五站中仅新江口在枯水期1-3月流量有小幅增长,其余四站基本处于断流状态,因此三峡水库枯水期补水调度对于缓解洞庭湖北部地区季节性的水资源短缺问题的成效有限。(4)通过分析荆江三口五站在不同年份相同流量时的水位变化说明河道断面的冲淤变化,同时解译枯水期和丰水期口门河段遥感图像说明三口口门河段的平面形态变化,结果表明三峡工程正式运行后,三口口门河段枯水河槽均处于冲刷状态;松滋口口门河段河漫滩河槽状态较为稳定,太平口和藕池口口门河段河漫滩河槽处于持续淤积状态,但三峡工程运行后淤积速率减缓。上荆江河道低水河槽的冲刷程度基本相当于荆南三口河道,干流低水时期三口河道分流能力尚未造成明显影响。荆江干流和三口基本河槽均相对稳定,三口总体分流能力在三峡工程前后没有显著变化。太平口和藕池口口门河段河漫滩河槽处于持续淤积状态,导致高水时期三口分流衰减明显。三峡工程正式运行后,荆江来水过程明显坦化,7-10月荆江汛期流量大幅下降以及太平口、藕池口门河漫滩河槽淤积是荆江三口分流显著衰减的主要因素。(5)近几十年来长江干流输沙量持续衰减,导致荆江三口年输沙量、分沙比和洞庭湖泥沙沉积量均呈现持续的明显下降趋势。三峡工程正式运行后,长江干流和荆江三口输沙量进一步减少,现阶段洞庭湖湖盆过渡为以冲刷为主。通过构建人工神经网络模型定量描述三峡工程运行对于洞庭湖泥沙沉积的影响,结果表明三峡水库运行仅解释了宜昌站年输沙量下降的27.9%和洞庭湖泥沙沉积量减少的16.9%,长江上游梯级水库修建和水土保持工程的实施等流域人类活动发挥着主要作用。(6)三峡水库运行后,东洞庭湖水文情势发生明显变化。由于湖盆泥沙淤积和三峡水库枯水期补水的共同作用,东洞庭湖年最低水位持续上升。三峡工程运行调节降低了年最高水位,导致东洞庭湖年水位变幅明显减小。东洞庭湖1-6月均水位明显上升,9、10月均水位值明显下降。20-21米高程区间,年水淹时间持续增加;22米以上高程区间水淹时间先增后减,三峡水库调节增加了22米高程以下低滩地淹没时间,降低了22米高程以上滩地淹没时间,23米高程以上滩地的水淹时间普遍减小20天以上,东洞庭湖植被覆盖的最小海拔不断下降和植被条带分布格局同步下移。东洞庭湖水位上下变化的发生频率增加,水位稳定性和可预期性下降,不利于稳定生境环境的形成和生物对于资源的开发利用。2003-2016年24-27米高程处退水时机分别较1981-2002年提前12、17、19和16天,出露时间大致提前到10月初、10月中旬、10月底和11月中旬。苔草最适宜生长高程由25米和26米下降至24米和25米区间,苔草分布高程区间下移,苔草分布面积减少。