北京什刹海是永定河历史上留下的许多故道之一。早在商、周时期，永定河主流由清河、温榆河方向改道从八宝山以北向东，经紫竹院、什刹海，沿今坝河方向东流；春秋至西汉时又从什刹海向南经今三海、天坛东向东南流注。

东汉时又由蓟城北改流蓟城 南，这次改道后，在原故道上留下一些积水和河流，其中积水大的就是什刹海和北海、中海。这片水域成为北京城发展的重要因素。元代郭守敬引白浮泉水，汇集西山各泉， 以什刹海为通惠河漕运的总码头，并建澄清闸控制什刹海水位，故元代什刹海水面广大、水位较高。其流向由和义门北进入大都城。出水口有二：一是经澄清闸过万宁桥进入通惠河的中下游； 二是自什刹海北部东流，经今坝河入温榆河。元代割断了什刹海与北、中海的联系，北中海的水源由金水河供给。 
　　什刹海在明代变化最大。主要是元大都北城墙南移和白浮泉水断流。水系变化：

(1)元大都北城墙南移，将什刹海北部分割于城外。城外积水潭又分南，北两部分，由一条土堤分隔。南部作为北护城河的一部分，北部为湖泊，即后来的太平湖。

   (2)在北护城河上建松林闸，另辟引水入城的渠道。现德胜门外的护城河东流遇到箭楼、瓮城要绕流，河上建的松林节制闸用以抬高水位。在河南岸开一条矩型渠道，通向城内，渠道上建闸，城墙下设铁棂，故闸名为铁棂闸。这是什刹海的总进水口。

   (3)在积水潭北端建汇通祠岛和环形进水渠道。岛上建一座小庙，名为“镇水观音庵”(汇通祠是清代的名称)。庵后设一石螭水兽，正对铁棂闸来水，水冲击石螭分左右流开，绕岛环流。在城墙内侧建大型石拱桥一座，以利沿城墙的东西交通。

   (4)打通什刹海与北海的通道，建西压桥和西压闸。明代白浮引水断流，什刹海不再是漕运码头，使玉泉水直接进入什刹海，废弃了金水河进入北、中海的渠道。致使什刹海与北、中海连接起来。在连接处建一座桥闸联建的西压桥闸，桥的上游侧为古代用绞关启闭的西压闸，控制什刹海水位和进北海的流量。明代什刹海进水口为铁棂闸，出水为西压闸和澄清闸。

   (5)什刹海因白浮泉水断流，来水量减小，水位下降，水面积缩小，水中出现了陆地和岛屿。岛的西南水 面逐渐变成月牙形的河，叫月牙河。据说明代孝宗时有位有权势的太监叫李广，在这岛上建立了住宅，在月牙河上建一座桥，叫李广桥，这座宅府就是清代和坤王府和恭王府。

(6)因水源减少，什刹海内浅滩增大。据传明成祖朱棣为满足来自江南一些大臣的思乡 之情，特下令在什刹海的浅滩处开辟稻田，使得城内出现了一片江南景色。 
　　总之，明代什刹海的变化是一次城市河湖功能的转化。清代是在明代的基础上有所 发展，在水系上将前海一分为二。清朝太监和王申在什刹海岛上扩建住宅，美化周边环境，仿照西湖苏堤，在前海修筑了一条南北向的堤，命名“和堤”，这条堤将前海分成东西两部，以一座响闸联结两处水面。东部水面仍为什刹海，西部水面名为小海或西小海。 
　　新中国成立后，50年代大规模治理中，废古代松林闸建第二代松林闸。对什刹海进行了废田还湖，恢复水面。建一条渠道将什刹西海与什刹后海连接起来，废月牙河，改建成暗沟，将西小海建成游泳池。同时改建了西压闸，废古澄清闸建地安闸，将地安闸以下的通惠河改建成暗沟。 
　　60、70年代，在拆城墙、建地铁时，将汇通祠拆除，小岛也被夷平，同时拆除松林闸和铁棂闸，另建第三代松林闸和向什刹海进水的新铁棂闸及引水渠道。这一渠道跨越地铁进入什刹西海。这时期西城区将西小海的游泳池填平，建成体育馆。

70年代后，重建汇通祠和汇通祠岛，重建的岛屿成半岛形，汇通祠内建郭守敬纪念馆。 
　　90年代打通了地安桥，由暗河改为明沟，什刹海水经桥下东流，将地安闸移建至地安桥东。另外废西压闸，以三海闸取代。

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纵观什刹海水系的变迁，以元代时期水面积最大，晚清及民国时期水面积最小。元代以前是自然状态，元代开始利用水资源开发了城市水利，发展了经济。因航运需要，城墙上敞开几处豁口。明代认为这对军事防御不利，故对城市水系作了重大调整。封堵了豁口，切断了航道，使什刹海由一个水陆交通要津，一变而为封闭宁静的居住区，这 是什刹海变化中一大转折。以后随着历史的发展，什刹海就有了人文景观和自然风景相融合的特色。 

玉河是北京一条历史悠久的古河，元代玉河称为通惠河，由郭守敬于至元三十年（1293年）修建完毕，主要用于漕运。明永乐重建都城，水系改变，通惠河改名为玉河，漕运功能消失。明宣德七年（1432年），玉河被圈入皇城供排水系，正统三年（1438年）又与皇城内外金水河、筒子河等皇家用水合流。从民国七年（1918年）开始至1956年，玉河逐渐断水被改为暗渠，最终填埋。

近年来，随着旧城改造，京城古都文化的的保护与发掘，通惠河玉河遗址工程已完成，在一定程度上恢复了元明时期的玉河河道景观风貌。

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