基于文獻(xiàn)計(jì)量的漢江流域研究態(tài)勢(shì)分析

袁 潔 ，李乾璽，趙晏強(qiáng)

(1.中國科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心，武漢 430071； 2.科技大數(shù)據(jù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430071；3.湖北省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，武漢 430074)

1 研究背景

作為中國長江最大的支流，漢江是南水北調(diào)中線工程的核心水源，也是國家戰(zhàn)略水資源安全區(qū)和綠色先導(dǎo)開發(fā)區(qū)[1-2]。漢江流域人口密度高，土地資源豐富，工業(yè)發(fā)展迅速。其下游的江漢平原是湖北省乃至我國重要的商品糧基地和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心工業(yè)基地，上游的漢中盆地也是重要的農(nóng)業(yè)區(qū)和全國商品糧基地[3-4]。然而，在過去的20 a中，隨著農(nóng)業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種工農(nóng)業(yè)和生活污水的排放量增加，導(dǎo)致水環(huán)境惡化，其中下游經(jīng)常有藻華事件發(fā)生[5-7]。自從1992年首次出現(xiàn)藻華事件以來，在不到30 a的時(shí)間里發(fā)生了10多次藻華事件，藻華的發(fā)生頻率越來越高，持續(xù)時(shí)間也更長[7]，這些藻華事件對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)健康和飲用水安全產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的負(fù)面影響[8-11]。水資源過度開發(fā)帶來的環(huán)境問題凸顯；濫砍濫伐導(dǎo)致大片的森林變成田地，許多匯入漢江的小支流都已干涸，另外南水北調(diào)中線、引江濟(jì)渭、引江濟(jì)漢等水利工程的實(shí)施導(dǎo)致水體流速降低，自凈能力下降，各類工業(yè)和生活污染物大量增加，這些活動(dòng)都嚴(yán)重破壞了漢江流域的水資源以及整個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡和完整性[12]。

我國“十四五”規(guī)劃綱要中明確提出了“堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先綠色發(fā)展”的發(fā)展理念，深入推進(jìn)長江大保護(hù)，統(tǒng)籌推進(jìn)水污染治理、水生態(tài)修復(fù)、水資源保護(hù)，持續(xù)改善水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。為了保護(hù)和改善漢江水環(huán)境，治理水污染，湖北省于2020年12月起開始實(shí)施《湖北省漢江流域水環(huán)境保護(hù)條例》，陜西省各縣市也出臺(tái)了一系列漢江保護(hù)的行動(dòng)方案。在“共抓大保護(hù)，不搞大開發(fā)”的時(shí)代背景下，漢江流域的水資源與水生態(tài)環(huán)境問題已成為各界關(guān)注的焦點(diǎn)[13-15]。分析漢江流域的研究態(tài)勢(shì)能為相關(guān)科研人員提供領(lǐng)域的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，為相關(guān)決策人員提供情報(bào)參考和有效的決策支撐。本文利用文獻(xiàn)計(jì)量的方法[16]，并結(jié)合有關(guān)漢江流域的政策動(dòng)態(tài)和科研人員的研究結(jié)果，從漢江流域的研究現(xiàn)狀、研究主體和研究熱點(diǎn)等角度分析漢江流域水資源和水生態(tài)環(huán)境的研究態(tài)勢(shì)。

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文主要結(jié)合外文文獻(xiàn)和中文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)漢江流域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析。外文數(shù)據(jù)主要來源于Web of Science(WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫中的Science Citation Index Expanded(SCIE)數(shù)據(jù)庫。以“TS=(Han River)”為檢索式，文獻(xiàn)類型為“Article”和“Review”，檢索時(shí)段為2000—2020年。中文數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)(CNKI)中文核心期刊數(shù)據(jù)庫，采用高級(jí)檢索方式，在CNKI期刊庫中限定為高級(jí)檢索中的核心期刊進(jìn)行專業(yè)檢索，以“漢江”為檢索主題，文獻(xiàn)目錄分類中選擇科技類別。數(shù)據(jù)檢索及下載時(shí)間為2021年4月20日。對(duì)所檢索的文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，剔除不相符的文獻(xiàn)，最終篩選出符合要求的外文文獻(xiàn)560條、中文文獻(xiàn)533條。

2.2 研究方法

利用WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫中自帶的可視化分析功能對(duì)全部檢索結(jié)果進(jìn)行計(jì)量學(xué)分析。利用Derwent Data Analyzer(DDA)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)合并、去重等清洗。使用Excel和SigmaPlot10.0軟件對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行作圖和指標(biāo)分析。合作網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析則采用VOSViewer軟件繪制網(wǎng)絡(luò)圖譜。

3 結(jié)果與分析

3.1 發(fā)文量年際變化趨勢(shì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000—2014年期間，WOS和CNKI收錄的漢江流域相關(guān)的研究論文處于穩(wěn)定增長狀態(tài)，如圖1所示。由于地域優(yōu)勢(shì)，中文文獻(xiàn)比外文文獻(xiàn)數(shù)量更多，2014年兩種文獻(xiàn)的數(shù)量持平，這15 a期間SCI論文共221篇，平均每年發(fā)文14.73篇，CNKI收錄的論文共407篇，平均每年發(fā)文27.13篇。2015年和2016年都有一定程度的下降，CNKI收錄的相關(guān)論文下降幅度更大。2017年開始，SCI論文和中文文獻(xiàn)數(shù)量都開始快速增長，且每年發(fā)表的SCI論文的數(shù)量均高于CNKI收錄的論文數(shù)量，這4 a期間WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫年均收錄的論文數(shù)量分別為66.75篇和38.75篇。

圖1 漢江流域相關(guān)研究發(fā)文量的年際變化Fig.1 Inter-annual variations in the number of papers of Hanjiang River research

總體來看，漢江流域相關(guān)的研究論文保持穩(wěn)定增長狀態(tài)，且近幾年SCI論文的數(shù)量大幅度增加，表明漢江流域已逐步成為國際上關(guān)注的熱點(diǎn)，未來可能會(huì)表現(xiàn)出進(jìn)一步的增長趨勢(shì)。

3.2 主要國家地區(qū)分布及合作

WOS數(shù)據(jù)庫中收錄的漢江流域相關(guān)研究論文涉及的國家有46個(gè)。由圖2可以看出，有中國參與的研究論文是481篇，占總數(shù)(560篇)的86%。其它國家參與的研究論文依次是：美國82篇、澳大利亞28篇、英國15篇、德國13篇、挪威12篇、日本11篇、荷蘭9篇、加拿大8篇、比利時(shí)7篇。由于漢江流域是中國的內(nèi)陸河，研究者以中國的學(xué)者為主，主要的合作國家有美國、澳大利亞、英國、加拿大、法國、新加坡等。其中有88篇由國外學(xué)者獨(dú)立完成，154篇由中國學(xué)者獨(dú)立完成，其它論文均為中外合作論文。

圖2 WOS數(shù)據(jù)庫不同國家發(fā)文情況Fig.2 Number of research papers by authors fromdifferent countries

3.3 主要專家學(xué)者及合作

WOS數(shù)據(jù)庫中560篇論文共有作者1 942名，其中發(fā)文量排名前10的作者如表1所示。前10位作者的發(fā)文量合計(jì)為184篇，占總論文量的32.9%。前10位作者均來自中國的研究機(jī)構(gòu)，其中武漢植物園的張全發(fā)(zhang， quanfa)研究員發(fā)文31篇，居首位。來自武漢大學(xué)的郭生練(guo， shenglian)和周研來(zhou， yanlai)與來自陜西師范大學(xué)的黃春長(huang， chunchang)和龐獎(jiǎng)勵(lì)(pang，jiangli)發(fā)文量排名前5位。從作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖3)可以發(fā)現(xiàn)，國際上對(duì)漢江流域開展研究的學(xué)者形成了兩個(gè)明顯的核心作者群，第一個(gè)是以武漢植物園的張全發(fā)和劉文治(liu，wenzhi)為核心的作者群，第二個(gè)是以武漢大學(xué)的郭生練、王俊(wang，jun)、熊立華(xiong，lihua)、劉攀(liu，pan)為核心的作者群。國內(nèi)學(xué)者在漢江流域的相關(guān)研究方面做了大量工作，作者合作比較緊密。

表1 WOS數(shù)據(jù)庫發(fā)文量前10的作者Table 1 Top ten authors of papers in WOS database

圖3 WOS數(shù)據(jù)庫作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.3 Cooperation network of authors in WOS database

CNKI數(shù)據(jù)庫中533篇論文共有作者1 349名，發(fā)文量前10的作者中有6位和WOS數(shù)據(jù)庫中發(fā)文量前10的作者相同，表明這幾位作者在漢江流域的研究上具有一定的國際和國內(nèi)影響力。前10位作者的發(fā)文量共120篇，占總發(fā)文量的22.5%(表2)。武漢植物園的張全發(fā)研究員中文和外文論文共43篇，位列全球之首，體現(xiàn)了張全發(fā)研究員在漢江研究領(lǐng)域的高學(xué)術(shù)地位。從作者的合作網(wǎng)絡(luò)圖譜來看(圖4)，國內(nèi)關(guān)于漢江流域的研究已形成了多個(gè)核心作者群，主要有以黃強(qiáng)、班璇、肖飛、杜耘等為核心的作者群，且各作者群間均存在一定的合作關(guān)系。

圖4 CNKI數(shù)據(jù)庫作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.4 Cooperation network of authors in CNKI database

3.4 主要研究機(jī)構(gòu)

表3是全球漢江流域研究發(fā)文量前10的機(jī)構(gòu)情況。WOS數(shù)據(jù)庫中前10位的機(jī)構(gòu)全部來自中國，其中中國科學(xué)院以發(fā)文量149篇位居首位。其次是武漢大學(xué)(83篇)、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)(39篇)、華中科技大學(xué)(25篇)等。由于漢江流經(jīng)湖北、陜西等省份，發(fā)文量排名靠前的機(jī)構(gòu)主要來自以上兩省份。CNKI數(shù)據(jù)庫中前10位的機(jī)構(gòu)主要來自湖北省，其中中國科學(xué)院的研究所根據(jù)發(fā)文量排名依次為：中國科學(xué)院水工程生態(tài)研究所(37篇)、中國科學(xué)院大學(xué)(23篇)、地理科學(xué)與資源研究所(16篇)、武漢植物園(16篇)、水生生物研究所(16篇)、測(cè)量與地球物理研究所(12篇)、水土保持研究所(4篇)、南京地理與湖泊研究所(3篇)、生態(tài)環(huán)境研究中心(3篇)、地球化學(xué)研究所(1篇)、大氣物理所(1篇)、成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所(1篇)。中國科學(xué)院和武漢大學(xué)在漢江流域研究的總發(fā)文量分別為278篇和237篇，在該研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

表2 CNKI數(shù)據(jù)庫發(fā)文量前10的作者Table 2 Top ten authors of papers in CNKI

表3 全球漢江研究領(lǐng)域發(fā)文量前10的機(jī)構(gòu)排名Table 3 Top ten affiliations of authors of HanjiangRiver research

3.5 發(fā)文期刊分析

WOS數(shù)據(jù)庫中漢江流域相關(guān)的560篇論文共發(fā)表在249種期刊上，發(fā)文量排名前10的期刊分布如表4所示。荷蘭的JournalofHydrology和瑞士的Water發(fā)文量最多，均占比4%以上。影響因子最高的是荷蘭的JournalofHazardousMaterials，發(fā)文量占1.607%。發(fā)文量前10的期刊出版地為荷蘭的居多，占50%。CNKI數(shù)據(jù)庫中發(fā)文量前10 的期刊共收錄論文184篇，占總檢出論文數(shù)量的34.5%，以上期刊都是關(guān)于流域或水環(huán)境方面的核心期刊，其中《長江流域資源與環(huán)境》以發(fā)文量41篇位居首位，占比7.7%。

表4 漢江流域研究發(fā)文量前10的期刊Table 4 Top ten journals publishing papers of Hanjiang River research

3.6 研究熱點(diǎn)及未來發(fā)展趨勢(shì)分析

WOS數(shù)據(jù)庫和CNKI數(shù)據(jù)庫收錄的漢江相關(guān)研究論文分別有關(guān)鍵詞1 927個(gè)和1 221個(gè)，平均每篇論文分別有關(guān)鍵詞3.44個(gè)和2.29個(gè)。根據(jù)作者關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次進(jìn)行排列，如表5所示，可以發(fā)現(xiàn)除了漢江流域基本對(duì)象外，氣候變化和丹江口水庫是兩個(gè)數(shù)據(jù)庫論文共同關(guān)注的熱點(diǎn)內(nèi)容。再結(jié)合圖5的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜可以發(fā)現(xiàn)，WOS數(shù)據(jù)庫中漢江相關(guān)的研究關(guān)鍵詞較突出的是漢江的水質(zhì)、地質(zhì)生物學(xué)過程及平流沉積物，研究人員更多地關(guān)注了利用最佳優(yōu)化模型預(yù)測(cè)漢江流域的氣候變化及管理水質(zhì)污染等內(nèi)容。而CNKI數(shù)據(jù)庫中漢江相關(guān)的研究則對(duì)漢江的水文情勢(shì)、環(huán)境因子與水質(zhì)變化以及水生生物生理特征之間的關(guān)系、南水北調(diào)工程對(duì)漢江的影響關(guān)注得更多，且江漢平原也是國內(nèi)漢江流域研究的重點(diǎn)區(qū)域。

表5 漢江相關(guān)研究論文熱點(diǎn)關(guān)鍵詞Table 5 Hot keywords of Hanjiang River research

圖5 WOS數(shù)據(jù)庫和CNKI數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜Fig.5 Co-occurrence network of keywords in WOSand CNKI

南水北調(diào)中線工程自2014年啟動(dòng)以來，每年將95億m3的水從漢江運(yùn)到華北地區(qū)，但是項(xiàng)目的運(yùn)營會(huì)導(dǎo)致漢江流域水流的變化，這些水文變化會(huì)影響水的自我凈化進(jìn)而影響漢江的水質(zhì)[17-20]。丹江口水庫是南水北調(diào)中線工程的水源地，其水生態(tài)健康會(huì)直接影響華北地區(qū)的用水安全，因此國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)丹江口水庫關(guān)注度較高[21-24]。

氣候變化通過改變降水、溫度、蒸散量、輻射強(qiáng)度、風(fēng)速和土壤含水量來影響陸地水循環(huán)，從而影響水文徑流過程以及生物地球化學(xué)過程[25-26]。漢江中下游在近20多年來已發(fā)生了多次水華事件，而環(huán)境因子的變化(如溫度、營養(yǎng)物質(zhì)、pH值)都有可能會(huì)引發(fā)水體中水生生物的生長生理及代謝循環(huán)發(fā)生變化，并引起水質(zhì)的變化。因此，關(guān)注氣候變化及環(huán)境因子的影響對(duì)于管理和改善漢江流域的水質(zhì)和水生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

雖然目前對(duì)于漢江流域的研究已然很多，但是結(jié)合對(duì)關(guān)鍵詞及研究熱點(diǎn)的分析，未來可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：

(1)社會(huì)的高速發(fā)展給漢江流域生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的負(fù)荷和影響，在水資源量不斷減少的趨勢(shì)下，研究人員應(yīng)當(dāng)深入研究污染機(jī)理及其與多重生物環(huán)境要素之間的聯(lián)系，有助于闡明污染物的環(huán)境行為，為水環(huán)境治理提供理論支撐。

(2)污染物受到各種生物和非生物因素的影響，且污染特征各異，探索流域內(nèi)不同時(shí)間和空間尺度下污染物的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理是未來重點(diǎn)研究方向。

(3)目前對(duì)流域內(nèi)污染負(fù)荷估算存在極大的不確定性，主要是因?yàn)閷?duì)遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理的理解不足，以及模型輸入數(shù)據(jù)的不確定性,未來可結(jié)合多學(xué)科交叉，挖掘3S技術(shù)和水分析模型的耦合，針對(duì)污染物的來源進(jìn)行定量研究。

4 結(jié) 論

本文基于Web of Science數(shù)據(jù)庫中的SCIE數(shù)據(jù)庫和CNKI數(shù)據(jù)庫，利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法客觀分析了漢江流域的研究現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)，并預(yù)測(cè)未來漢江流域研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

近3 a國內(nèi)外的發(fā)文量呈快速上升趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來2個(gè)數(shù)據(jù)庫的發(fā)文數(shù)量會(huì)持續(xù)增加。我國主要的合作國家為美國、澳大利亞、英國、德國等發(fā)達(dá)國家。漢江流域的研究力量以我國的研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者為主，其中武漢植物園的張全發(fā)研究團(tuán)隊(duì)和武漢大學(xué)的郭生練研究團(tuán)隊(duì)在漢江流域的研究方面具有較大的影響力，且與其它機(jī)構(gòu)和作者間的合作較緊密。WOS數(shù)據(jù)庫中JournalofHydrology的發(fā)文量最大，CNKI數(shù)據(jù)庫中《長江流域資源與環(huán)境》和《人民長江》的發(fā)文量最多。

漢江流域的研究較關(guān)注丹江口水庫和江漢平原研究區(qū)，氣候變化及環(huán)境因子對(duì)漢江流域水生態(tài)學(xué)環(huán)境的影響、漢江流域的水質(zhì)狀態(tài)是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

南水北調(diào)工程所帶來的水土污染是不可避免的，但為了在保證調(diào)水的同時(shí)，還能不影響調(diào)水區(qū)的生態(tài)環(huán)境，未來可開展丹江口水庫的洪水資源化研究，開展污染物的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理研究及不同污染物來源的定量研究，并重視和加強(qiáng)生態(tài)變化及流域水污染綜合治理研究，為探索出一條綠色發(fā)展道路提供科學(xué)支撐。