基于文獻(xiàn)計(jì)量的SWAT模型應(yīng)用研究

李青

摘 要：為充分了解SWAT模型在我國(guó)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，筆者采用文獻(xiàn)計(jì)量法對(duì)中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)中的文獻(xiàn)，從不同年份、學(xué)科領(lǐng)域方面的發(fā)文量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并通過CiteSpace軟件構(gòu)建合作可視化圖譜，及對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類、突現(xiàn)分析。研究結(jié)果表明：關(guān)于SWAT研究的發(fā)文量呈上升趨勢(shì);通過關(guān)鍵詞共線分析可以看出，研究集中于水文過程模擬、土地利用變化對(duì)水文過程的影響、農(nóng)業(yè)活動(dòng)造成的污染、水資源時(shí)空變化等方面;通過關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析的結(jié)果可以看到，我國(guó)側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用而在理論方面研究較少。

關(guān)鍵詞：SWAT模型;文獻(xiàn)計(jì)量;CiteSpace

中圖分類號(hào)：G350文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2021）09-00-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.005

SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型由美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心在1994年開發(fā)，是由SWRRB模型發(fā)展而來的基于GIS基礎(chǔ)上的半分布式水文模型[1]。其模擬流域的水文過程，主要包括陸面水循環(huán)（即產(chǎn)流和坡面匯流）和水面循環(huán)（即河道匯流）兩個(gè)部分[2]。目前，SWAT模型已成為研究水文循環(huán)、水資源時(shí)空分布、水生態(tài)過程的重要工具，并得到泛廣應(yīng)用[3]。我國(guó)對(duì)于SWAT模型的研究始于2000年，主要集中于水資源評(píng)估、非點(diǎn)源污染形成機(jī)制及控制研究、氣候變化及人類活動(dòng)對(duì)水資源的影響等方面[4-5]。

文章以CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)于SWAT研究的文獻(xiàn)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從年發(fā)文量對(duì)比、研究領(lǐng)域占比、關(guān)鍵詞聚類、突現(xiàn)分析等幾個(gè)方面，來梳理SWAT模型的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀，以期為我國(guó)未來在SWAT模型研究與應(yīng)用方面提供科學(xué)的指導(dǎo)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

文章以CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，檢索主題為“SWAT”的期刊文獻(xiàn)，同時(shí)選擇“中文文獻(xiàn)”及“期刊”，共搜索到1 406篇，排除不合格的文獻(xiàn)后整理得到1 156篇。采用文獻(xiàn)計(jì)量法[6]及CiteSpace5.6.R2可視化分析法，前者用于統(tǒng)計(jì)SWAT模型相關(guān)文獻(xiàn)的發(fā)文時(shí)間、研究領(lǐng)域等，借以對(duì)模型研究與發(fā)展現(xiàn)狀做出客觀評(píng)價(jià)，并通過CiteSpace5.6.R2軟件對(duì)“SWAT”相關(guān)文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞構(gòu)建可視化網(wǎng)絡(luò)圖譜及進(jìn)行突現(xiàn)分析。參數(shù)選取默認(rèn)Top10 per slice，依據(jù)篩選條件，CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)間跨度為2003年～2019年;通過K-means聚類算法，將具有相同屬性特征的關(guān)鍵詞聚為一類，并通過突發(fā)檢測(cè)提取每一年份強(qiáng)度最高的一個(gè)關(guān)鍵詞，生成關(guān)鍵詞年變化表。

2 SWAT模型研究的總體概況

2.1 SWAT模型的研究階段

我國(guó)SWAT模型的研究起步相對(duì)較晚，依據(jù)年發(fā)文特征分為三個(gè)發(fā)展階段：萌芽階段：（2003年～2005年）年均發(fā)文量?jī)H有7.3篇，該階段研究較少;起步階段（2006年～2014年）：發(fā)文量由2006年的30篇，迅速發(fā)展到2014年的107篇，呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)趨勢(shì);快速發(fā)展階段（2015年以后），學(xué)者對(duì)模型的原理及應(yīng)用有了質(zhì)的提升，研究方向也向著多元化方向發(fā)展，發(fā)文量在近6年來保持較穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

2.2 科學(xué)領(lǐng)域研究分布情況

通過研究CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)，可以明確SWAT研究的側(cè)重點(diǎn)及主要應(yīng)用，對(duì)研究未來發(fā)展有一定的指導(dǎo)意義。從相關(guān)研究學(xué)科分類來看，研究集中在地球物理、環(huán)境、水利工程、農(nóng)業(yè)資源、大氣等方面，同時(shí)還涉及到區(qū)域經(jīng)濟(jì)、測(cè)繪、地質(zhì)方面的研究。

3 研究熱點(diǎn)分析

3.1 關(guān)鍵詞中心度及聚類分析

從圖1可以看出，SWAT、SWAT模型、氣候變化等詞匯出現(xiàn)較多，研究?jī)?nèi)容主要在土地利用、人類活動(dòng)、徑流非點(diǎn)源污染等，表明研究者在SWAT模型的應(yīng)用，更多集中于人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響研究。CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞聚類的結(jié)果可分為八大類，即人類活動(dòng)、徑流模擬、水文模擬、泥沙、SWAT、非點(diǎn)源污染、阿什河流域、敏感性。表明該模型在國(guó)內(nèi)的研究，主要集中在人類活動(dòng)導(dǎo)致土地利用/覆被變化背景下，河流水文水質(zhì)方面的模擬。

3.2 關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析

本研究采用Cite Space的突發(fā)檢測(cè)[7]工具，來探測(cè)研究領(lǐng)域前沿?zé)狳c(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)對(duì)突發(fā)關(guān)鍵詞進(jìn)行時(shí)間排序，以便了解研究前沿的演化過程。通過突發(fā)檢測(cè)歷史提取每一年份強(qiáng)度最高的一個(gè)關(guān)鍵詞，生成關(guān)鍵詞年變化表如表1所示。

2009年之前，是我國(guó)研究的基礎(chǔ)階段，大部分文章集中在基礎(chǔ)理論研究上。隨著研究的深入，模型實(shí)際應(yīng)用同國(guó)際研究方向逐漸趨于一致，主要集中在農(nóng)業(yè)活動(dòng)所造成的非點(diǎn)源污染及面源污染上，這同聚類分析的結(jié)果相一致。參數(shù)率定能提高模型模擬精度，是SWAT進(jìn)行水文模擬的重要組成部分。隨著模擬精度要求的提高，參數(shù)率定在2012年成為研究熱點(diǎn)。2016年后，河流水文過程和時(shí)空分布處于研究的前列，學(xué)者重視水資源時(shí)空分布變化所產(chǎn)生的一系列資源、生態(tài)及環(huán)境效應(yīng)[8-9]。

4 結(jié)語

我國(guó)SWAT模型研究始于2003年，發(fā)文量在2006年開始迅速上升。隨著對(duì)水文過程、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響的重視，SWAT模型應(yīng)用范圍得到推廣，進(jìn)一步推進(jìn)了SWAT模型的發(fā)展。從實(shí)際應(yīng)用看，水文過程模擬、土地利用變化對(duì)水文過程的影響、農(nóng)業(yè)活動(dòng)造成的污染、水資源時(shí)空變化等方面，是近十年水資源優(yōu)化探討的重點(diǎn)內(nèi)容。從研究導(dǎo)向看，側(cè)重于水文變化過程在生態(tài)方面的響應(yīng)，具體包括徑流模擬、土地覆被變化影響和污染方面的研究[10]，而在理論方面的研究較少。

參考文獻(xiàn)

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