一、西湖的形成
西湖自然的山水风光和悠久的人文历史沉淀，令人流连忘返。自古以来，历代文人墨客对于西湖美景的吟咏亦是数不胜数，对杭州以及西湖的人文历史、风俗民情、市井生活、奇闻异事，以及各个景点特色及其掌故的介绍集结成书的，蔚为大观。然而，在数量如此之多的历代有关西湖的文献资料中，却极少见到对西湖形成的原因、具体的形成时间等方面进行阐述的内容。也许古人较多地关心感性的、直观的景致，或是人文历史方面的情况，而对于一些自然科学方面事物的关注度还不够，再加上当时科技发展的局限，因此对于西湖，可能只是认为它是一个天然的理所当然的存在，反而难得去探讨它的形成和变迁了。即使偶尔有相关的内容，也都非常简略，内容也大致相同，只是大而化之地说到它是由周边群山的溪流积聚而成的。如《宋史·河渠志》云：“西湖周围三十里，源出武林泉，盖其地三面环山，溪谷缕注，下有渊泉百道，潴而为湖；南北诸山之水汇聚于此，故其源深广而不竭，然非仅鱼鸟之薮，游览之娱也。”明代田汝成所撰《西湖游览志·西湖总叙》作“西湖，故明圣湖也，周绕三十里，三面环山，溪谷缕注，下有渊泉百道，潴而为湖”。清人方浚师在《蕉轩续录·西湖》中也作：“湖居省城之西，聚南北诸山之水，汇七十二泉之源，潴而为湖。”其他史书记载也大体如此，只用一两句话，寥寥十数字，简单地说明西湖是由源出周边群山中的溪流汇聚蓄积在低洼之地而形成的。
直到近代，随着科学技术的发展，地质学和地理学的进步，科学界一些有识之士才开始用科学的观点和方法，从地质学的角度来探讨西湖的形成。学者们从地形、地质、沉积及水动力学等方面作考证，对于西湖的形成，提出了不同的观点，综合起来，大致有两种说法：火山说和潟湖说。
最早用地质学观点解释西湖成因的，并非中国本土学者，而是一位日本学者石井八万次郎。20世纪初期，日本出于帝国侵略扩张的需要，开始注意搜集中国大陆的地质矿产情报资料，并有计划地派遣人员来华作地情和地质考察，地质学家石井八万次郎就这样被派到中国来进行实地考察。经过在中国的详细调查之后，他于1909年在东京《地质学杂志》中发表了《清国浙江省杭州府附近调査概报》（即《浙江杭州附近地质调查概报》）一文，对杭州西湖的形成作了第一次近现代地质学意义上的研究和探讨。
遗憾的是，现在这篇论文已很难找到，只能从其他相关论文对此文的转述和引用中，窥其文章大旨。在这篇论文中，他写道：“西湖之西北岸，岩石为赤色火山岩，或为多石英凝灰岩。从此火山下望湖面，几疑其为火口湖也。然湖之东南岸石灰岩露出，似属石炭纪，乃知西湖非火口湖，恰如日本之中禅寺湖，一面为古生代岩层，他面又为火山岩，即于古生代岩层之山坡，溪水北流，为火山岩阻塞而成。”他认为西湖是一个火山岩阻塞湖，其形成的根本原因是由于火山喷发后形成的沉降所造成的，提出了最早的西湖形成火山湖说。
1950年以后，地质部门对西湖湖中的三岛和湖滨公园曾进行过地质钻孔取样分析，认为在距今一亿五千万年的晚侏罗纪时，以今天的湖滨公园一带为中心，曾发生过一次强烈的火山爆发，并在宝石山和西湖湖底（大部分）堆积下大量火山岩块。火山喷发过后，曾出现火山口陷落，造成马蹄形核心低洼积水，即西湖雏型。这一分析，对石井八万次郎的西湖形成火山说提出了有力的支持。
著名科学家竺可桢先生早年也对西湖的形成做过研究。1920年，他在考察了西湖地形后，于次年在《科学》杂志上发表了《杭州西湖生成的原因》一文。在这篇文章中，他认为西湖前身并非火山湖，而是一个由沙坝封闭所形成的典型的潟湖，它是由海湾逐渐淤积封闭演变而成，即由于钱塘江的泥沙沉积，使海湾的局部变得淤浅，海床上升，使一部分海面逐渐与大海隔绝而形成的。他的观点是：“西湖的地形，南西北三面均为山所围绕，惟有东面是一个冲积平原，浙江省城就在这个冲积平原之上，所有泥土，统是钱塘江带下的沉淀积成。”至于沉淀的原因，“一则因为河流入海受了海水的阻力，速率减缩；二则因为海水含盐分，盐分能减少河水分子的凝聚力”。他并且认为西湖开始形成的时候，面积比现在要大得多，以后由于三面群山上的溪流小涧夹带了山上的泥沙不断注入西湖，逐渐淤积起来，变成了陆地，西湖面积因而变小。今天的金沙港、茅家埠一带，就是因山上的冲积土而形成的。另外，他还参照欧洲的隆河与坡河（即波河），从沉积率推断西湖形成年代距今至少已达12000年。
此后，潟湖说就成为西湖形成说中较为普遍接受的一个观点。
潟湖旧称“泻湖”，翻检《辞海》，对潟湖的解释是“浅水海湾因湾口被泥沙淤积积成的沙嘴或沙坝所封闭或接近封闭的湖泊”，换句话说，即海湾处被沙嘴、沙坝等分割出来，而与外海相分离的局部海水水域。
继竺可桢先生后，1924年章鸿钊先生撰写了《杭州西湖成因一解》一文，同样认为西湖的形成与火山无关，基本同意竺可桢先生的观点。不过他对竺说又作了一些补充修正。他认为“西湖之成因，似不得仅以钱塘江淤泥之沉积解释之。其始也，则以潮流之所向而积成湖堤。其继也，又以水准之变迁而维持湖命。二者乃今日所以有西湖之重要条件也”。他还指出西湖的形成，不仅仅由于钱塘江带下的泥沙积塞湾口而成，还由于“水准的变迁”，即海平面的下降，相应地导致陆地上升。如果没有后一个条件，那么西湖就会被海水湮灭而“未能长保”。
由此看来，竺、章二位学者共同的结论大致是：西湖原本只是一个普通的海湾，由于南面的吴山和北面的宝石山形成两岬对峙，奔流的钱塘江到了入海口后，随着地质学上的“沉积作用”的加速和人类活动的加剧，江中夹带的大量泥沙在此处沉淀下来，并在吴山—宝石山一线堆积起来，日积月累，慢慢地把湾口塞住，使之与大海隔开；而湖东则逐渐发展成为一块冲击平原，后来又由于海塘的修筑，终于使西湖完全和大海隔绝，变成了一个澙湖。这正如苏轼曾经说过的，“凡今州之平陆，皆江之故地”。
其后陆续又有多位学者支持潟湖说。如高平在《浙江东部之地质》、朱庭祜等人在《钱塘江下游地质之研究》中都对西湖的成因作了探讨，认为西湖本为海湾，后由于江潮挟带泥沙在海湾南北两个岬角处（即今吴山和宝石山）逐渐沉淀堆积发育，最后南北岬角相互连接，使海湾隔绝了大海而形成为潟湖。同样，河口海岸学家陈吉余先生从1947至1964年先后发表了四篇文章，从不同角度出发，以海岸发育理论来支持潟湖说。
1977年，地质工作者汪品先等人在西湖湖滨作了两个钻孔，对两处穿孔所采取的岩样作了微体古生物分析后，也主张西湖原先确是一个潟湖，认为在第四纪期间，西湖经历了山间谷地—淡水湖—早潟湖—海湾—晚潟湖—淡水湖的演变过程，今日的西湖，是冰河后期海面上升与河口泥沙堆积共同作用的产物。在距今约2500年前晚期潟湖时，随着钱塘江沙坎发育，西湖终于完全封闭，水体逐渐淡化，遂形成现代的西湖。
支持潟湖说的还有著名的历史地理学家陈桥驿先生。1985年，他在《中原地理研究》第2期上发表《历史时期西湖的发展和变迁———关于西湖是人工湖及其何以众废独存的讨论》一文，开篇就说西湖原是一个海湾，由海湾而演化成为一个潟湖，由潟湖而形成一个普通湖泊，最后逐渐演变成为人工湖泊。
1989年，国家地震局地质研究所地震专家何永年著文，将此前潟湖说诸家的观点作了一个大概的总结，他认为，在地质学上西湖属潟湖。大约在数十万年之间，当时的杭州地区还是一个浅水海湾，除个别山岭外全部淹没在海水之中，北面宝石山和南面吴山是海湾南北端的两个岬角。汹涌的杭州湾海潮夹带着大量泥沙不断涌进海湾，遇到湾口的岛屿和暗礁时，海潮流速突然减低，泥沙就沉淀下来，天长日久，堆起了一条沙洲，当沙洲的两头与海湾的南北岬角相连接时便形成了沙堤。沙堤内侧的水域与外海隔绝，变成了湖泊，这就是杭州西湖的雏形。杭州西湖以它独特的地质成因著称于世。
不过单纯的潟湖说在现代科学考察中受到了怀疑。如王淙涛、顾嗣亮、吴静波在《西湖的成因发育及年龄》一文中称：无论是对地表地形的观察，还是对地下堆积体的追索与沉积特性的分析结果，西湖的前身都不应是潟湖，确切地说，它不是一个由沙坝所封闭的典型潟湖。他们的根据是：水文地质和工程地质部门的钻孔记录，并未发现西湖以东有任何坝状沙体的存在，从西湖北面的宝石山到南面吴山一带，不存在高出西湖的堤状湾口沙洲。因此断言西湖不是一个由沙坝所封闭形成的澙湖。不过他们并没有提出西湖是怎样形成的具体意见。
2003年，陆景岗等人撰写的《新构造运动与杭州西湖的形成及其成景分析》一文，对潟湖说作了一些补充和更正，指出西湖在发展过程中可能有海面升降、泥沙淤积等多个因素的联合作用。其中，新构造运动的沉降作用不容忽视。所谓新构造运动也称近代构造运动，它起始于新第三纪中新世末期及晚新世，并贯穿整个第四纪，最普通的表现形式是振荡，即造陆运动。文章认为，西湖是杭州地区在新构造运动中沉降运动的最强处，而这一点与西湖的形成有不可分割的关系。
在潟湖说与火山说之外，还另有一种比较特别的说法。1990年，徐建春发表《杭州史地新探》一文，力驳西湖海湾潟湖说，并提出了一种新的观点，即河口湾成湖说，认为西湖是河口湾湮废之后所留下来的水体。他推测在距今7000—6500年以前海面较高的时期，杭嘉湖平原的西侧与山地丘陵交接处，有一从太湖往南经湖州、德清、余杭，最后在杭州一带汇入杭州湾的河口湾。当时这一河口湾的宽度足以和今天的杭州湾相比拟，后来由于沿湾的地势升高，这个河口湾逐渐变窄淤浅，并逐段湮废了，因而形成了一个个湖泊，而西湖就是其中之一。同时，他还认为杭州的大多数湖泊，如西湖、下湖、古荡、临平湖、诏息湖、泛洋湖、像光湖、丁山湖、紫翠湖、白洋湖，等等，都是河口湾湮废之后留下來的水体。
不过，至少到目前为止，也还没有足够的证据来否定西湖在形成初期曾有过潟湖阶段。即使是西湖一带曾有过火山喷发，从而导致地层沉降下陷，那也只是给潟湖的形成创造了更好的条件，因此火山说和潟湖说在本质上并不矛盾。西湖的形成应该是多种因素综合作用的结果，但其中钱塘江泥沙沉积导致海湾淤积形成潟湖，应该是关键性的因素。
如果将潟湖的形成再结合火山喷发的因素，我们大致可以作出这样的推断：在一亿五千万年前的侏罗纪晚期，在今天的西湖一带发生了一次强烈的火山喷发，由于岩浆外流，造成地壳内部空虚，使火山口陷落成为了洼地，这块洼地就成了以后西湖形成的基础。到了距今约一万年前，冰河期结束后，地球表面冰盖融化，导致海平面上升，海水入侵，现在杭州所在之地变成了一片汪洋，而“西湖也不过是钱塘江口左近的一个小小湾儿”，在很长的一段时间内是大海的一部分。直到距今两千多年前，西湖还是一个浅海湾，除个别山岭外全部淹没在海水之中。后来随着海水的冲刷，海湾四周的岩石逐渐变成泥沙沉积，使海湾变浅，加上钱塘江水中带来泥沙，在入海口沉积。在两者的共同作用下，泥沙越积越多，最终将海水截断，内侧的海水就形成了一个湖。起初，潟湖还随着潮水的涨落而时隐时现。后来，经过当地人民多次筑海塘阻拦海水，再加上海平面的下降，西湖才正式形成。
澙湖的形成，是西湖演变史上的一个重要阶段。在它形成的初期，湖里的水还与海水一样，含盐量很高，是咸的。在湾口完全封闭，与海洋隔绝以后，海水就不再与湖相通了，流到湖里来的，只有发源于武林山的“武林水”———各处山坞里流出的山涧溪流的淡水。经过淡水的不断冲刷，湖水的含盐量逐渐降低，年长月久之后，这个澙湖就成了淡水湖，即日后的西湖。
二、西湖的历史沿革
今天的杭州和西湖，经济发达、文化深厚、景色秀丽，使人很难联想到，在远古时候，这里只是一个波涛汹涌的浅海湾。如今西湖南北的群山，那时只有峰顶露出水面，大部分都埋在海底，成为一个个小岛。北面的北高峰、宝石山和南面的凤凰山、吴山等向东突出，成为大海中的两个海岬；整个海湾呈马蹄形。北宋苏轼在任杭州知府时曾说“杭之为州，本江海故地”。南宋著名词人、郡人周密，当年到城南吴山游玩，看到山腰石壁上有水波细纹的遗迹，也曾说：“今之城市，当在深水底数十丈矣。”解放后，地质工作者在城北拱宸桥一带勘探时，也从钻孔资料获知，距离地面30至50米以下的松散沉积物中有海滨生物。这些都说明，今天的杭州城区，在远古时的确是一个海潮涨落的浅滩。