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这支水军由5000艘舰船、70000人组成，他们在包围线的上游和下游进行训练，训练进行到一定阶段后，又与陆上各支军队联动起来进行了数次整体军事演习。襄樊郊外已然化身成了蒙古“水陆大军”的演习场。

蒙古大军不同于以往，摆出了长期驻留的态势，这一消息传到了南宋朝廷后，引起了极大的震恐。南宋宰相贾似道深知襄阳对于宋帝国的重要性，前后两次派出援军北上，但都被蒙古军击退。咸淳七年（1271年）六月，贾似道再次派出由范文虎率领的10万水陆机动部队，沿着汉水启程北上，这支部队可谓是南宋的王牌军团。

蒙古人其实一直在等着这一天的到来。在纯骑兵、步骑混合兵、纯步兵三种陆战部队的基础上，再加上新组编的水军，蒙古军利用各个要塞、堡垒布开了巨大的作战阵地，因而南宋军队此举无异于自投罗网，水陆皆遭大败，主力全部覆没，范文虎只身逃跑。

南宋由此一举陷入劣势。由于王牌部队被蒙古军击溃，整个南宋陷入了恐慌之中。之后南宋作为一个国家、政权，采取的任何援救行动（有一些取得了成功）都没有能够挽回局面。

在这段艰难的日子里，吕文焕里一边鼓励着被团团包围孤立无援的两城将士、百姓，一边苦苦支撑着局面。

而忽必烈这时开始投入使用新兵器“回回炮”。

南宋咸淳九年（1273年）一月，在樊城郊外出现了一架庞大的投石机，巨大的石弹摧毁了樊城的城墙，蒙古大军由此杀入城中，樊城陷落了。随后，搬入樊城之中的投石机将目标瞄准了襄阳。

可怕的巨大石弹轻松越过了宽广的汉水河面，从上空向襄阳袭来。位于襄樊两市之间的汉水也有七百到八百米宽，而当时这一武器至少具备了这样的飞行距离。而与弓矢、弩炮、火器不同，它的攻击根本无法抵挡。在可以逐一击破城楼、兵舍、民宅，并横扫所有守军、百姓的这一新兵器的恐怖威力之下，吕文焕开始想要放弃了。最终，在第二年二月，以保全全军、全体百姓的性命为条件，吕文焕开城投降了。

忽必烈对襄阳极尽优待，不仅按照之前的约定不杀一兵一民，还反而任命吕文焕为“襄汉大都督”，拥有汉水流域绝对的军事权力，其麾下将士也被授予忽必烈直属的“侍卫亲军”的地位，并和从前一样由吕文焕统领指挥。