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中更新世早期开始，黄河禹门口以下河段逐步发育，河流冲积扇逐步形成雏形。到晚更新世早期，黄河冲积扇发育最为昌盛，范围也最大，因北部受太行山前冲积物、洪积物推进的影响，黄河冲积扇向南及东南方向推移。进入全新世，黄河中上游河流侵蚀加剧，使下游地区堆积速度大于沉降速度，扇体不断增高，在南部地区形成向东南倾斜的地形。而同期其南部的下扬子地台内部则出现差异运动，合肥盆地不断沉降；其北部则出现淮南隆起带，两方面的地质运动迫使淮河干流不断南移。
历史时期黄河下游河道基本发育成形，堆积主要向东发展。虽然这期间黄河干流常有摆动，也偶有溃决，但并未对淮河造成过大影响，加上人工堤防的制约，一直到12世纪，淮、黄两河基本是相邻并行，相安无扰。13世纪以后，黄河开始了长达7个世纪的夺淮南泛，其间除造成淮河中下游地区长期巨大灾难以外，还使淮河水系与沂沭泗河水系分离，淮河中下游水系格局和地貌特点也由此奠定。同时，各支流进入淮河，逐渐在河口附近形成洼地并淤积，为了开发利用这些洼地而建立的北岸防洪堤阻碍了涝水的出路，使得淮河干流水位提高，造成了排涝困难，这就是淮河中游洪涝问题的重要特点之一。
晚更新世末期以前，淮河盱眙段尚未发育，只是在藤家湖至刘嘴一带存在一条近东西向规模不大的古河道。末次冰期后，湖沼相沉积的特点说明古盱眙段淮河仍未真正形成。一直到全新世中期，以砂、粉砂为主的河流相沉积才明显占据优势，表明现代盱眙段淮河开始形成。
12世纪以前，淮河是一条独流入海的河流，《禹贡》《汉书·地理志》《水经注》等历史文献对淮河及其支流均有记载。淮河干流发源于今桐柏山主峰太白顶，洪泽湖以西的古淮河干流与今淮河相似，洪泽湖一带分布有洼地浅泊，但不连片。淮河干流经盱眙后折向东北经淮阴在今响水县云梯关入海。
淮河在东流入海的过程中，沿途汇聚了南北众多大小支流，遂成巨川。那时淮北主要的支流有汝水1、颍水、濉水、涣水、涡水、沙水、蕲水、泗水等；淮南主要的支流有九渡水、油水、浉水、柴水、黄水、白露河、史河等。淮河流域水系大变迁的主要原因在于黄河的侵袭。淮河以北是北高南低的倾斜平原，北岸支流呈西北—东南向注入淮河。它们北靠黄河，而黄河与淮河自古无天然分水岭，一旦黄河决口，往往沿淮河北岸支流南侵。黄河大量泥沙淤积使得淮河各水系遭受巨大破坏。黄河在淮北、苏北地区的泛流，形成了颍水、涡水、汴水、濉水和泗水5条泛道。徐州以下的泗水故道均被黄河侵夺；淮阴以下故道成为各泛道黄河水的入海门户。黄河下游故道被淤积成为地上河后，在盱眙与淮阴之间的低洼地带形成洪泽湖。黄河夺淮700余年，淮河水系遭受了极大的破坏，东西向延展600余千米的废黄河故道将淮河流域分成北部的沂沭泗河水系和南部的淮河水系两部分。
1128年以前，淮河是独流入海的河道，河槽低且深，含沙量少，灌溉便利，航运通畅。1128—1855年是黄河大规模南泛、长期夺淮入海的时期。1128年，宋朝东京（现在的开封市）留守杜充为阻止金兵南下，妄图以水代兵，在滑县李固渡以西挖开河堤，决河东流，经豫鲁之间至山东巨野、嘉祥一带注入泗水，再由泗入淮，形成黄河历史上的一次重大改道。此为黄河大规模南泛的开始，至1194年全河夺淮，再至1855年铜瓦厢决口改道北徙、夺大清河在山东利津注入渤海结束，黄河夺淮时间长达700余年，史称“夺淮700年”。在这700余年的时间里，黄河频繁决溢，河道日益趋向南部，入淮水道除泗水、汴水外，还开始分股经由濉河、涡河、颍水入淮。黄河的这种大规模夺淮，长期多股分流，导致水缓沙沉，河道淤积严重，大大破坏了淮河流域原有的水系结构。
清咸丰五年（1855年）六月，黄河在今河南兰考铜瓦厢决口，造成黄河北徙改道夺大清河入海。这次北徙是黄河历史上一次重大的改道，同时也结束了黄河长期泛淮的历史。此后黄河虽然有多次南徙并造成过极大的灾难，但对淮河水系而言，影响不大。图2.3-1和图2.3-2分别是清代后期黄河下游河道示意图和历史时期黄河下游主要泛道流经示意图。
图2.3-1 清代后期黄河下游河道示意图
注：资料来源于姚汉源《中国水利发展史》，上海人民出版社，2005年。
淮南及淮北因地势与倾斜皆不相同而产生不对称水系，河流水性也不相同。淮北冲积坡地都是缓坡，流水平缓；淮南多山丘，坡度较陡，水流急促。淮河水系的支流与干流多斜交，呈向心状辐集，因此，淮河流域地形和水系特征是一个典型的不对称羽状结构。淮河中游北岸虽然支流众多、河流较长，但水量较小，主要有沙颍河、洪汝河、涡河、西淝河、浍河、濉河等；南岸支流较少，河流较短但水量丰富，主要有史灌河、淠河、潢河、白露河、池河，呈不对称的羽状。淮河流域北部平原面积广大，地势平缓，淮河的主要支流都分布在北部平原，这些支流源远流缓，汇流慢，干流北岸支流集水面积大大超过南岸。淮河流域西部、西南部及东北部为山区和丘陵区，这些山区和丘陵虽然高度不大，但是汇水面积广，各支流有流程短、落差大的特点，因此容易发生山洪。当发生流域性的暴雨后，南岸支流洪水先到达干流河槽，使水位迅速抬高，致使北岸支流洪水受到顶托不易排走，往往造成广大淮北平原内涝。在淮河干流形成峰高量大的洪水后，由于淮河中游河道比降小、下游泄洪通道狭窄等，洪水宣泄不畅，容易造成洪涝灾害。
上游落差大，中下游落差小是淮河主要的特点，也是水灾频繁的重要原因之一。淮河上游山区丘陵地带坡陡流急，而淮河中下游地势平缓，特别是中游的河道比降非常小，洪水流动缓慢，一次洪水流经淮河的全过程长达30天。由于黄河南泛，把大量泥沙带入洪泽湖，洪泽湖泥沙大量淤积，湖底升高，使洪泽湖的湖底高程比其上游淮河河道的河底高程还要高，形成了淮河中游河床的“倒比降”。
图2.3-2 历史时期黄河下游主要泛道流经示意图
注：资料来源于史念海《中国历史地理纲要》，山西人民出版社，1991年。
除洪河以外，淮北诸河都是延长顺向河，这些河流基本上都是处于幼年末期的平行顺向河，没有标准的曲流，河道弯曲才刚开始发育。淮河以北、黄河今道以南典型的顺向河有3条：贾鲁河（颍河的一源）、涡河和濉河，它们从北向南流注入淮河，其源头已十分靠近黄河的基身。历史上黄河曾多次借道颍河、涡河、濉河入淮。它们的溯源侵蚀作用至今还在进行，这是黄河的隐患。鲁西南东明、菏泽、郓城一带，有鄄郓河、洙赵河、万福河和红卫河4条顺向河，由西北向东流，注入南阳湖、微山湖，经大运河，最后注入淮河。它们的源头也十分靠近黄河的基身，也曾经是黄河的泛道。
古代淮河平原是一个湖荡纷歧的区域，其湖沼分布如图2.3-3所示，图中圆点大小代表湖沼大小。在淮河及其支流泗、沂、沭等河下游，由于流速减缓，沉积加剧，河床增加高度，在泄水不畅的洼地，潴水而成许多小湖沼。黄河夺淮700余年，淮河河床因黄河挟带泥沙的淤积而逐渐抬高，洪水宣泄不及，干支流两侧原来可以泄水的洼地被洪水浸没而汇为湖泊。其中，主要有淮、运交汇处以西的洪泽湖，运河西侧的高邮、宝应诸湖，淮河中游的瓦埠、城东、城西诸湖以及泗水流域的南四湖（图2.3-4）。
图2.3-3 《水经注》记载古代淮河平原湖沼分布图
注：资料来源于邹逸麟《黄淮海平原历史地理》，安徽教育出版社，1997年。
图2.3-4 淮河流域主要湖泊现状分布图
1.洪泽湖
洪泽湖是我国著名的第四大淡水湖。在洪泽湖形成前，古代淮河南岸淮阴、盱眙之间原分布着一些星罗棋布的小湖荡群，其中知名的有破釜塘、富陵湖、白水陂、万家湖、泥墩湖、成子湖等，被称为富陵诸湖。北宋时，淮河和南岸诸湖泊是互不连通的。黄河夺泗入淮后，泥沙垫高了淮河下游的入海故道，黄河、淮河交会的清口淤塞，下流不畅，黄河洪水倒灌，淮阴以上的洪泽湖等湖荡低洼地区，洪流汇聚连成一片，洪泽湖由此形成。所以洪泽湖是一个非常年轻的湖泊，形成于1128年黄河夺淮入南黄海以后，是历代治黄、保运工程的产物和组成部分。
洪泽湖形成以后，继续受黄河溃决泛滥的影响。黄河所挟带的大量泥沙淤积于湖中，湖盆逐渐变浅，容量减小。随着淮河及洪泽湖水位被迫抬高，泛滥的洪流遂向湖的四周浸淹，湖面不断扩大，将过去屯垦的农田、兴建的村镇吞噬淹没。
2.淮河中游干支流汇合处的湖泊
洪泽湖水面的抬高及洪泽湖大堤向东溃决，促使了沿高邮、宝应和运河一线以西高邮、宝应、邵伯诸湖的形成。长江、淮河之间的运河沿岸本是一些湖荡纷歧的洼地，古代运河多贯湖而过，湖、河不分。由于洪泽湖大堤决口，洪水泄入运西诸湖，使原来一些小的湖泊连成一片，面积不断扩大，运河以西高邮、宝应诸湖形成。同时，淮河上中游和黄河泛滥而来的泥沙大量在这里沉积，使湖底高于运河以东平原5～6m，形成“悬湖”。
高邮湖位于淮河下游入江水道上。高邮湖地区古为古潟湖浅洼平原，局部浅洼地段有小湖泊。1194年黄河夺淮以后，由于治河者多采用“北岸筑堤、南岸分流、以保漕为主”的政策，把大量黄河水引泄到淮河流域的广大地区，使高邮湖诸小湖的湖面不断扩大，曾一度发展到“五荡十二湖”，到了明代后期，才基本上汇为一个湖泊。
洪泽湖水面抬高造成的另一个结果，就是淮河干流受湖水顶托，坡降变缓，增加了支流洪水排泄的困难。一到汛期，干支流同时涨水，支流入淮处往往引起倒漾，长久不退，再加上淮河横向摆动，泥沙淤积古河床，干支流汇合的低洼处终于阻水成湖。今淮河南岸安徽省霍邱县的城西湖、城东湖，寿县以南的瓦埠湖，淮南市以东的高塘湖，明光市以北的女山湖，凤阳县东部的花园湖，以及淮河北岸五河县境的沱湖、香涧湖等，都是因此而形成的。
3.南四湖
南四湖由南阳、独山、昭阳、微山4个湖泊连接组成。它位于山东省南部、京沪铁路的西侧，在山东济宁和江苏徐州之间。南四湖为典型的平原浅水湖泊，平均水深不足1.5m，湖身狭长，大运河纵贯其中。南四湖湖盆坐落于受北北东与近东西向断裂控制的嘉尼凸起、鱼滕凹陷与济宁凹陷之上。南四湖呈北北西至南南东狭长带状，水体潴积于两大地貌单元的交接带上：湖东为鲁中南侵蚀丘陵与山前剥蚀堆积平原，湖西为黄河下游冲积扇平原。西部平原在新构造运动期呈向东掀斜式的不均匀沉降运动，历史上黄河冲积扇不断向东泛滥推进，其前缘已逼至湖东山麓带，冲积扇前缘之交接洼地带随之潴水成湖。
12世纪黄河改道南迁是南四湖形成的重要原因。黄河夺淮后，徐州以下的泗水成了黄河的正流，河床淤高，使徐州以上的泗水下泄不畅，便在鲁西南凹陷带的背河洼地上，壅塞成一片狭长湖带，即由南阳、独山、昭阳、微山四湖组成的南四湖。其中，北部南阳、独山两湖形成较早，水系多集中于南阳湖四周，南部的微山湖形成最晚。开通南北运河，引水、蓄水济运，也是促使南四湖形成的重要原因。