我國(guó)地?zé)衢_發(fā)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析

郭相瑞　鄭超越　張脈　張同景　梁哲　鄭永香

摘要：地?zé)崮芸杉涌焱七M(jìn)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，了解我國(guó)地?zé)嵫芯楷F(xiàn)狀和熱點(diǎn)，可有效促進(jìn)我國(guó)地?zé)崮艿拈_發(fā)利用。為探究我國(guó)地?zé)岚l(fā)展和研究現(xiàn)狀，本論述采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，以中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中“地?zé)帷睘殛P(guān)鍵詞，選取相關(guān)度前200篇文獻(xiàn)作為研究對(duì)象。基于知網(wǎng)的可視化分析功能，對(duì)總體趨勢(shì)、關(guān)系網(wǎng)絡(luò)和分布等方面進(jìn)行分析，明確了地?zé)釋W(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)和地?zé)嵛墨I(xiàn)的主要來源。分析結(jié)果表明：我國(guó)的地?zé)嵛墨I(xiàn)近年來增長(zhǎng)趨勢(shì)迅猛，地?zé)嵫芯恳殉蔀榻陙淼臒狳c(diǎn)話題。根據(jù)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次可知研究熱點(diǎn)集中于“地?zé)豳Y源”和“熱儲(chǔ)層”，并借助知網(wǎng)可視化分析完成了“地?zé)帷爆F(xiàn)狀的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析，反映了我國(guó)地?zé)釋W(xué)科的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)我國(guó)地?zé)釋W(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：地?zé)?研究現(xiàn)狀;計(jì)量學(xué)分析;CNKI 系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：P314文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

地?zé)崮苁窃诋?dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)和地質(zhì)環(huán)境條件下地殼內(nèi)能夠科學(xué)合理地開發(fā)出來的巖石中的熱能量和地?zé)崃黧w中的熱能量及其伴生的有用組分[1]。地?zé)崮苁翘N(yùn)藏在地球內(nèi)部的能量，具有儲(chǔ)量大、分布廣、綠色低碳、可循環(huán)利用、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，是一種現(xiàn)實(shí)可行且具有競(jìng)爭(zhēng)力的清潔能源，對(duì)其開發(fā)利用越來越受全世界的重視[2]。隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，尋找綠色能源實(shí)現(xiàn)化石能源的替代成為當(dāng)前能源領(lǐng)域的緊迫任務(wù)[3-4] 。而地?zé)崮苤饕揽康貙訙囟忍峁崮埽茉串a(chǎn)生可避免二氧化碳和其他污染物的產(chǎn)生，因此地?zé)崮芤殉蔀橹啤半p碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要推手。

近年來我國(guó)地?zé)岚l(fā)展面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)共存。在淺層地?zé)岱矫妫責(zé)峁┡吐糜瓮顿Y是主要的利用方式。由于淺層地?zé)岬拈_發(fā)難度小，因此在冬季供暖方面得到了廣泛應(yīng)用。但由于對(duì)地?zé)峋幕毓喙芸剌^松，導(dǎo)致回灌不及時(shí)、地下水超采、水位下降等一系列問題，近年來各地出臺(tái)了系列措施加強(qiáng)了淺層地?zé)崂玫墓芸豙5]。而中深層地?zé)嶂饕歉蔁釒r資源[6]。青海共和盆地和西藏羊八井地?zé)崽镩_展了系列先導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐[7-8]，為我國(guó)中深層地?zé)崂锰峁┝擞幸鎱⒖?。隨著京津冀協(xié)同發(fā)展和雄安新區(qū)建設(shè)的推進(jìn)，地調(diào)局水環(huán)所等單位在唐山馬頭營(yíng)實(shí)現(xiàn)了干熱巖試驗(yàn)性發(fā)電[9]。在獻(xiàn)縣搭建科研基地，實(shí)現(xiàn)了中深層地?zé)豳Y源的梯級(jí)利用（高溫發(fā)電，中低溫供暖），為華北地區(qū)的碳酸鹽巖地?zé)醿?chǔ)層利用提供了參考價(jià)值[10]?？傮w而言，我國(guó)的地?zé)崂瞄_發(fā)雖然出現(xiàn)較早，但是早期的利用多局限于溫泉和供暖，能源利用率低。隨著近年來地?zé)豳Y源利用的火熱，各大科研院所和高校紛紛投入到地?zé)豳Y源開發(fā)利用的熱點(diǎn)上來。因此，需要對(duì)我國(guó)的地?zé)豳Y源開發(fā)研究現(xiàn)狀進(jìn)行脈絡(luò)分析，確定我國(guó)地?zé)岚l(fā)展進(jìn)程，了解當(dāng)下所處的位置，明確后續(xù)發(fā)展的方向。

為明確我國(guó)地?zé)衢_發(fā)現(xiàn)狀，本論述借助于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析[11-12] 。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是圖書信息學(xué)的分支，利用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)方法，根據(jù)文獻(xiàn)的一系列不同特征記述、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。系統(tǒng)地捕捉某個(gè)研究領(lǐng)域的文學(xué)方法論，能夠理解該研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和研究方向，該領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)和研究人員、文學(xué)研究近年來一直處于領(lǐng)先地位，確定同時(shí)提出的工作方向也有直接指導(dǎo)意義。因此，本論述將基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，借助于中國(guó)知網(wǎng)的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，以“地?zé)帷睘殛P(guān)鍵詞，對(duì)我國(guó)的地?zé)岚l(fā)展進(jìn)行系統(tǒng)性分析。

1 總體趨勢(shì)

1.1 研究發(fā)展歷程

本論述以“地?zé)帷睘橹黝}在知網(wǎng)可視化系統(tǒng)進(jìn)行檢索，共檢索到20541篇中文文獻(xiàn)。其中研究論文共4 573篇、咨詢415篇、綜述60篇，我國(guó)關(guān)于地?zé)岬膶W(xué)術(shù)成果最早于1982年發(fā)表。檢索到55846篇外文文獻(xiàn)，其中 Research Article 12104篇、News 1607篇、Commu? nication 662篇，國(guó)外關(guān)于地?zé)岬膶W(xué)術(shù)成果最早于1970年發(fā)表。從時(shí)間節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)上看，我國(guó)的地?zé)嵫芯科鸩綍r(shí)間晚于國(guó)外10年左右。從文獻(xiàn)數(shù)量上看，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)的發(fā)文量約為國(guó)外發(fā)文量的1/3。綜上，我國(guó)的地?zé)岚l(fā)展略晚于國(guó)外，但相差不大。另外我國(guó)對(duì)于地?zé)嵫芯康捏w量相對(duì)較小，因此研究熱度具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

為了了解我國(guó)的地?zé)岚l(fā)展研究進(jìn)程，圖1 總結(jié)了1982年以來不同類型的地?zé)嵫芯砍晒哪昕偭康陌l(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)每年的文獻(xiàn)總數(shù)，我國(guó)的地?zé)嵫芯堪l(fā)展階段可分為3 個(gè)階段。

起步階段：1982年到1998年，地?zé)嵫芯砍晒昃?56.65篇，有關(guān)地?zé)嵫芯繌臒o到有，1982年到1988年年平均發(fā)文量為141.14篇，1989年到1998年年平均發(fā)文量為167.5篇。由此可知，1998年之前的發(fā)展趨勢(shì)屬于穩(wěn)定慢速上升階段，隨著生態(tài)環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，為了加快資源轉(zhuǎn)型，地?zé)嵫芯恐饾u引起重視。

發(fā)展階段：1998年以后我國(guó)關(guān)于地?zé)岱矫娴难芯垦杆侔l(fā)展，1999年到2007年 9年間，年平均發(fā)文量為518.4篇，年平均發(fā)文量為上一階段3.31倍。期間， 1999年到2003年5年間成果數(shù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，年均345.2篇，2004年到2007年成果數(shù)快速增長(zhǎng)，2007年成果數(shù)達(dá)到了 997篇。

爆發(fā)階段：2007年以后地?zé)嵫芯砍晒忠淮紊仙?，雖然2008年的成果數(shù)和2007年相比有所下降，但是總體呈上升趨勢(shì)。2008年到2020年期間，年平均成果數(shù)為 1120.9篇，較上一階段增長(zhǎng)116%，其中2017年達(dá)到最高值1 256篇。多年的地?zé)豳Y源綜合開發(fā)和利用實(shí)踐表明，其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境優(yōu)勢(shì)非常重要，既可以促進(jìn)與地?zé)崂孟嚓P(guān)的設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，也可以建立新的大樓能源供給系統(tǒng)，推進(jìn)新能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和智能網(wǎng)格相關(guān)的設(shè)備和技術(shù)的開發(fā)[2]。根據(jù)這些可以預(yù)測(cè)2021年可達(dá)到1 228篇。

1.2 研究機(jī)構(gòu)與研究人員分布

對(duì)研究機(jī)構(gòu)的掌握可有效分析地?zé)嵫芯康闹攸c(diǎn)單位。因此將相關(guān)單位按照發(fā)文篇數(shù)將前10名進(jìn)行排序，結(jié)果如圖2 所示?？梢钥闯龅?zé)嵫芯恐饕杏诟咝＃袊?guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）、天津大學(xué)、吉林大學(xué)和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)占據(jù)了前五名中的四個(gè)名額，企業(yè)中，天津市地?zé)峥辈扉_發(fā)設(shè)計(jì)院對(duì)地?zé)嵫芯康某晒疃?。此外，高校和科研院中的中?guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、成都理工大學(xué)和長(zhǎng)安大學(xué)對(duì)地?zé)嵋查_展了一定研究工作。由此可知，由于地?zé)岬男袠I(yè)性特點(diǎn)，對(duì)地?zé)岬难芯恐饕杏诘刭|(zhì)類院校和地質(zhì)企業(yè)，企業(yè)依托于高校合作展開地?zé)嵫芯渴堑責(zé)嵫芯康闹饕献鞣绞健?/p>

對(duì)研究人員的分析可以有效鎖定主要科研人員，有利于文獻(xiàn)的追蹤。因此本論述以研究作者為對(duì)象，統(tǒng)計(jì)作者研究地?zé)崴〉玫某晒?，具體見表1 所列。由表1 可知，地?zé)嵫芯孔疃嗟淖髡呤峭踬F玲，成果量為78篇;緊隨其后的是汪集旸（72篇）和龐忠和（70篇），其研究成果均超過70篇。這三位科研人員一直活躍于當(dāng)前的地?zé)衢_發(fā)生產(chǎn)和科研一線，對(duì)我國(guó)的地?zé)衢_發(fā)作出了巨大貢獻(xiàn)。此外，對(duì)相關(guān)人員的成果數(shù)分析，成果數(shù)大于等于50篇的有7位，16位作者的平均成果數(shù)為 47.375篇，整體處于較高水平。

2 關(guān)系網(wǎng)絡(luò)

2.1 文獻(xiàn)互引網(wǎng)絡(luò)

以檢索的地?zé)嵛墨I(xiàn)為研究對(duì)象，對(duì)知網(wǎng)的文獻(xiàn)互引網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。其中關(guān)系強(qiáng)度超過50的文獻(xiàn)3 項(xiàng)，關(guān)系強(qiáng)度超過30的文獻(xiàn)有11項(xiàng)，關(guān)系強(qiáng)度超過20的有32項(xiàng)。檢索的目標(biāo)文獻(xiàn)中被引次數(shù)超過300次的有6項(xiàng)，被引次數(shù)超過200次的有15項(xiàng)，被引次數(shù)超過100次的有 30項(xiàng)。其中被引次數(shù)最多的是沈照理在水文地質(zhì)工程上發(fā)表的期刊《水文地球化學(xué)基礎(chǔ)》，共引1111次。

分析文獻(xiàn)中共引文獻(xiàn)組共有320組，其中共引文獻(xiàn)組為2 的占比最多，多達(dá)175組。共引文獻(xiàn)組超過10的有11組。其共引文獻(xiàn)分別為《中國(guó)大陸干熱巖地?zé)豳Y源潛力評(píng)估》《中國(guó)地?zé)豳Y源及其潛力評(píng)估》《增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（干熱巖）開發(fā)技術(shù)進(jìn)展》《中國(guó)地?zé)豳Y源潛力評(píng)價(jià)》《中國(guó)大陸地區(qū)大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)匯編》《我國(guó)陸區(qū)干熱巖資源潛力估算》《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》《地?zé)釋W(xué)及其應(yīng)用》《中低溫對(duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng)》《華北地?zé)帷贰肚嗪９埠汀F德盆地增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（干熱巖）地質(zhì)—地球物理特征》。

分析文獻(xiàn)中共被引文獻(xiàn)有620組，共被引文獻(xiàn)超過10的有12組。其共被引文獻(xiàn)分別為《石油鉆采工藝》《不同溫度壓力條件下花崗巖裂隙形成及特征分析》《湖南溈山掩體干熱巖地質(zhì)特征及資源潛力》《湖北省三里畈地區(qū)干熱巖地?zé)豳Y源前景分析》《裂隙巖體剪切—滲流—傳熱特性及斷層地?zé)衢_發(fā)研究》《關(guān)中盆地南部山前中深層地?zé)豳Y源賦存特征及應(yīng)用》《青海省貴德縣扎倉(cāng)溝地?zé)崽锍梢驒C(jī)理及開采潛力研究》。

從共引文獻(xiàn)與共被引文獻(xiàn)分析說明作者在進(jìn)行文獻(xiàn)編寫時(shí)對(duì)于基礎(chǔ)文獻(xiàn)的引用重視程度極高，同時(shí)也反映出《中國(guó)大陸干熱巖地?zé)豳Y源潛力評(píng)估》《水文地球化學(xué)基礎(chǔ)》《石油鉆采工藝》等基礎(chǔ)文獻(xiàn)對(duì)中國(guó)地?zé)衢_發(fā)及發(fā)展的指引作用。

2.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析

共詞分析法作為文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)常用的研究方法，通過關(guān)鍵詞與關(guān)鍵詞之間的共現(xiàn)關(guān)系描述某一學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi)部組成關(guān)系及其結(jié)構(gòu)，還可以用于揭示學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析可以用于發(fā)現(xiàn)新的學(xué)科增長(zhǎng)點(diǎn)和突破口，即如果兩個(gè)關(guān)鍵詞同時(shí)與某關(guān)鍵詞有較強(qiáng)共現(xiàn)關(guān)系，則這兩個(gè)關(guān)鍵詞之間也可能存在某種關(guān)聯(lián)，從而導(dǎo)致科學(xué)上某種創(chuàng)新的發(fā)現(xiàn)[13]。

表2 列出了檢索文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞共現(xiàn)次數(shù)。其中，共現(xiàn)頻次最高的為詞組5，在檢索對(duì)象文獻(xiàn)中出現(xiàn)較多的關(guān)鍵詞為地?zé)豳Y源（83次），熱儲(chǔ)層（64次），地?zé)嵯到y(tǒng)（37次），地?zé)崽铮?1次），干熱巖（29次），地?zé)崃黧w（28次），熱儲(chǔ)（21次），地?zé)峋?0次），地下熱水（19次），大地?zé)崃鳎?7次），沉積盆地（15次）。由此可知，地?zé)嵫芯康臒狳c(diǎn)主要集中在熱儲(chǔ)層的研究，關(guān)鍵詞“干熱巖”“地?zé)峋薄暗責(zé)嵯到y(tǒng)”等關(guān)鍵詞主要用于描述地?zé)豳Y源的開發(fā)，由此可知，地?zé)豳Y源的開發(fā)偏于開發(fā)過程中的探索。除此之外，詞組6 的共現(xiàn)頻次較高，頻次大于10。相關(guān)關(guān)鍵詞的主要研究?jī)?nèi)容以地?zé)崴拈_發(fā)利用為主。詞組4 中的“裂縫網(wǎng)絡(luò)”等關(guān)鍵詞則主要涉及增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)的壓裂改造，由此可知，干熱巖的壓裂改造也是地?zé)衢_發(fā)中的一個(gè)熱點(diǎn)。

2.3 作者合作網(wǎng)絡(luò)

作者的合作網(wǎng)絡(luò)可以了解到不同作者之間的關(guān)聯(lián)性，了解其學(xué)術(shù)交流的活躍度，表3總結(jié)了檢索的200篇文獻(xiàn)中作者的發(fā)文數(shù)量和被引頻次。從表3 得知，檢索文獻(xiàn)中發(fā)文量前四位的是王貴玲（15篇）、胡圣標(biāo)（3篇）、王焰新（3篇）、曾昭發(fā)（3篇），平均發(fā)文量6 篇。此外，從圖3 中看出，被引頻次較多的單位有中國(guó)科學(xué)地質(zhì)與物理研究所、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中心，中國(guó)石油大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所、吉林大學(xué)等這些具有雄厚科研能力的機(jī)構(gòu)。地?zé)嵫芯咳砸缘厍蚩茖W(xué)研究院所為主，高校企業(yè)為輔，研究體系已具有基本雛形。但是從整體上看各個(gè)研究單位尤其是科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)研究機(jī)構(gòu)之間并未形成完整的研究網(wǎng)絡(luò)，很多資源無法流通也對(duì)研究成果的產(chǎn)出不利。從中國(guó)的發(fā)展模式來看，地?zé)岚l(fā)電主要依靠政府支持，但是強(qiáng)度非常有限。地暖和地?zé)崂脽岜眉夹g(shù)主要依靠企業(yè)投資，但企業(yè)以獲取利益為目的，故對(duì)于有特定開發(fā)困難的資源通常會(huì)被無視。同時(shí)，企業(yè)的發(fā)展處于無序狀態(tài)，大多數(shù)資源都會(huì)被浪費(fèi)，從地?zé)豳Y源開發(fā)利用的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益來看意義不大。

此外，從圖3 的合作網(wǎng)絡(luò)中可以看出相關(guān)單位的合作情況。圖3（a）為合作關(guān)系相對(duì)密切的單位網(wǎng)絡(luò)，其中以中科院地球物理所為中心，西藏地勘、地調(diào)局水環(huán)所、吉林大學(xué)、中國(guó)石油大學(xué)等單位強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，針對(duì)地?zé)豳Y源的開發(fā)利用建立了良好的合作關(guān)系。圖3（b）則展示了相對(duì)獨(dú)立的作者單位，其中主要以生產(chǎn)單位和石油科研單位為主，如新星石油有限責(zé)任公司、中石油勘探開發(fā)研究院、中國(guó)石化石油物探研究院等。這是由于當(dāng)前的地?zé)衢_發(fā)多借鑒于石油工業(yè)的技術(shù)，石油企業(yè)在鉆井、壓裂、地下流體開采、流體運(yùn)移規(guī)律等方面具有豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此借助于石油工業(yè)可有效加快地?zé)嵝袠I(yè)的發(fā)展。

3 結(jié)論

本論述基于地?zé)嵫芯楷F(xiàn)狀，對(duì)目前地?zé)嵫芯靠傏厔?shì)進(jìn)行了總結(jié);然后基于知網(wǎng)的可視化分析，對(duì)地?zé)崮壳把芯楷F(xiàn)狀進(jìn)行了計(jì)量分析，得到以下結(jié)論：

（1） 在1983年至2019年間，地?zé)嵫芯砍晒傮w呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其中于1998年至2017年呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)，也反映出此階段國(guó)內(nèi)對(duì)地?zé)嵫芯康闹匾曇约暗責(zé)嵛磥砹己玫陌l(fā)展趨勢(shì);

（2）目前地?zé)嵫芯砍晒蠖喈a(chǎn)出于具有雄厚科研實(shí)力的大學(xué)或者國(guó)內(nèi)頂尖研究機(jī)構(gòu)或企業(yè)，并且院校作者大多注重于地?zé)崂碚撗芯浚髽I(yè)或研究機(jī)構(gòu)注重于對(duì)地?zé)岬拈_發(fā)利用研究;

（3）目前各個(gè)單位作者之間合作關(guān)系較為分散，并沒有形成完整的合作關(guān)系。

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