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据考古调查，海河距现在大约有五千多年。

海河水系的形成与历史上黄河下游河道变迁以及华北平原的形成有着密切的联系，经过以后的地壳变动，沿海大陆架逐渐上升为陆地，那时海河各支流及黄河均分流入海。这些河流发源于山区，从山区冲下来的大量泥沙，流至山前，由于河槽纵比降减少，流速减缓，泥沙沉积下来，逐渐在山前形成若干个冲积洪积扇。其中黄河的沉积作用最大。长期的沉积使各河冲积洪积扇不断加大，以后连在一起，形成了河北平原。各河顺地势流向最低的天津附近入海，于是扇状的海河水系的雏形逐渐形成。