呂志峰，張建平，劉 鵬，江新闖，趙寶亮，韓世剛，畢青昆，趙鈺韜

(中冶西北工程技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

引 言

中國西北干旱地區(qū)，由于特殊的地理位置、氣候條件及脆弱的生態(tài)環(huán)境，可利用水資源不足[1-3]，導(dǎo)致地下水成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的核心資源[4-5]。近年來“干旱區(qū)地下水”領(lǐng)域的研究成果逐漸增多。期刊論文研究的主題更大，包括地下水、水資源、數(shù)值模擬、生態(tài)環(huán)境、干旱區(qū)；學(xué)位論文的研究主題更細(xì)化，包括地下水埋深、地下水位、土壤鹽漬化、人類活動等[6-10]。

文獻(xiàn)計量學(xué)是文獻(xiàn)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)方法結(jié)合的交叉學(xué)科[11-12]，部分文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(如中國知網(wǎng))本身會提供文獻(xiàn)計量分析結(jié)果，也有專業(yè)的文獻(xiàn)研究者們專門開發(fā)的文獻(xiàn)計量學(xué)分析和可視化軟件，比如CiteSpace軟件、HistCite軟件、SCI2軟件、VOSviewer軟件、BibExcel軟件等[13]，其中CiteSpace軟件是當(dāng)下最常用的文獻(xiàn)計量學(xué)分析和可視化軟件之一[14-15]。國內(nèi)干旱區(qū)地下水方面的研究成果逐年穩(wěn)定增加[15-17]，對目前已有的研究成果進(jìn)行階段性的系統(tǒng)歸納、整理和量化分析，能夠明晰該研究領(lǐng)域的發(fā)展歷程、前沿和熱點(diǎn)，為“干旱區(qū)地下水”方向的研究者們梳理出研究思路[17]，提高研究的效率。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

中國知網(wǎng)(CNKI)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫是國內(nèi)最大的全文數(shù)據(jù)庫，包含期刊論文、學(xué)位論文、會議論文等文獻(xiàn)資料，涵蓋了國內(nèi)幾乎所有研究領(lǐng)域，利用持續(xù)更新的中國知網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫文獻(xiàn)資料能夠完全、準(zhǔn)確地反映出國內(nèi)某研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀、研究重點(diǎn)、發(fā)展趨勢[17]。

本研究所需的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，檢索類型設(shè)置為“主題”，檢索詞設(shè)置為“干旱區(qū)地下水”，檢索時間段設(shè)置為2000—2020年，排除相關(guān)性不高的文獻(xiàn)后獲取期刊論文731篇、學(xué)位(碩博)論文593篇、會議論文52篇，整理所有文獻(xiàn)的主題、關(guān)鍵詞、研究者、研究機(jī)構(gòu)等信息，并用Excel統(tǒng)計功能做數(shù)據(jù)的初步處理。

1.2 研究方法

利用中國知網(wǎng)(CNKI)的可視化功能得到國內(nèi)2000—2020年“干旱區(qū)地下水”研究領(lǐng)域發(fā)文量圖(圖1)，用CiteSpace軟件和Excel軟件分析2000—2020年這一時間段內(nèi)所有文獻(xiàn)的研究機(jī)構(gòu)、研究者、關(guān)鍵詞等信息[18-30]，得到研究者共現(xiàn)圖譜、關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜、研究前沿關(guān)鍵詞變化圖(圖2)等[31-36]。

圖1 國內(nèi)2000年—2020年“干旱區(qū)地下水”研究領(lǐng)域發(fā)文量

圖2 研究前沿變化圖

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量和研究前沿

“干旱區(qū)地下水”領(lǐng)域的多年發(fā)文量情況可以直觀反映出國內(nèi)該研究領(lǐng)域的持續(xù)性和活躍度。由圖1和圖2可以看出，國內(nèi)“干旱區(qū)地下水”的研究歷程大體分為三個階段：第一階段為2000-2003年，每年平均發(fā)文量為35篇，主要研究前沿為“水資源”、“生態(tài)環(huán)境”、“地下水資源”；第二階段為2004-2013年，每年平均發(fā)文量為68篇，主要研究前沿為“生態(tài)環(huán)境”、“地下水資源”、“塔里木河”、“巴丹吉林沙漠”；第三階段為2014-2020年，每年平均發(fā)文量為82篇，主要研究前沿為“水分來源”、“地下水埋深”、“穩(wěn)定同位素”、“水化學(xué)特征”、“包氣帶”。

通過結(jié)果可以看出，2000—2003年后，“干旱區(qū)地下水”這一領(lǐng)域的論文發(fā)表數(shù)量大幅增加、并長期保持穩(wěn)定，且研究主題由起初單一的“地下水資源”逐漸細(xì)化為“生態(tài)環(huán)境”、“地下水埋深”、“穩(wěn)定同位素”、“水化學(xué)特征”等；“干旱區(qū)地下水”領(lǐng)域的研究進(jìn)入活躍階段和持續(xù)階段。

2.2 研究機(jī)構(gòu)和研究者

利用CiteSpace軟件對1 376篇論文的研究者進(jìn)行分析并得到共現(xiàn)圖譜(見圖3)，共得到543個節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)越大說明某一研究者出現(xiàn)次數(shù)越多、每一圈的不同顏色代表不同年份)、442條關(guān)系線(兩節(jié)點(diǎn)之間的連線表示這兩個研究者在同一篇文獻(xiàn)中有合作、線越粗代表共現(xiàn)次數(shù)越多)，Q值為0.958 9(大于0.3意味著聚類結(jié)構(gòu)顯著)，S值為0.972 3(S大于0.7聚類是令人信服的)，圖譜結(jié)果令人信服。

圖3 2000—2020年國內(nèi)“干旱區(qū)地下水”研究者共現(xiàn)圖譜

通過共現(xiàn)圖譜和Excel軟件得到以下結(jié)果：總發(fā)文量較多的研究者為丁新利25篇、李衛(wèi)紅19篇、雷志棟17篇、楊詩秀17篇、陳亞寧14篇、徐海量13篇、馮起10篇、胡和平10篇、丁宏偉10篇、周金龍10篇，其中近5年仍在發(fā)表該領(lǐng)域研究成果的研究者為丁新利、李衛(wèi)紅、徐海量、馮起、周金龍；發(fā)文較多的科研機(jī)構(gòu)為中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所24篇、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所22篇、中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院21篇、國土資源部咨詢研究中心19篇、中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所8篇、清華大學(xué)水利水電工程系8篇、蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院7篇；通過連線的數(shù)量、顏色、粗細(xì)來看，“干旱區(qū)地下水”研究領(lǐng)域的研究者們并未開展廣泛的合作，而是以各自研究團(tuán)隊為中心進(jìn)行研究，且研究團(tuán)隊多集中于國家級研究機(jī)構(gòu)和高校。

2.3 研究現(xiàn)狀

科研論文中的關(guān)鍵詞是研究主題和研究者觀點(diǎn)的最直觀表達(dá)，對這些關(guān)鍵詞的全面分析可以幫助研究者們準(zhǔn)確把握“干旱區(qū)地下水”領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。利用CiteSpace軟件對1 376篇論文的關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析并得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)(見圖4)，共得到602個節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)越大說明關(guān)鍵詞出現(xiàn)次數(shù)越多、每一圈的不同顏色代表不同年份)，1 053條關(guān)系線(兩節(jié)點(diǎn)之間的連線表示這兩個關(guān)鍵詞共現(xiàn)在同一篇文獻(xiàn)中、線越粗代表共現(xiàn)次數(shù)越多)，Q值為0.651 6(大于0.3意味著聚類結(jié)構(gòu)顯著)，S值為0.860 5(S大于0.7聚類是令人信服的)，圖譜結(jié)果令人信服。

根據(jù)關(guān)鍵詞頻次和中介中心性的大小(反應(yīng)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中重要性的指標(biāo)之一，中介中心性高的節(jié)點(diǎn)是連接兩個不同領(lǐng)域的關(guān)鍵樞紐)，得到排名前十的關(guān)鍵詞。由圖4和表1呈現(xiàn)的結(jié)果可知，“地下水”、“干旱區(qū)”、“水資源”、“地下水埋深”出現(xiàn)頻次最高、中心性也最大。圖5是2000—2020年國內(nèi)“干旱區(qū)地下水”研究領(lǐng)域的學(xué)位(碩博)論文關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜(學(xué)位論文更能體現(xiàn)該領(lǐng)域研究方向的變化趨勢)，此圖提供的信息顯示出，學(xué)位(碩博)論文的研究重點(diǎn)更具細(xì)致性、前沿性、交叉性，除了包括常規(guī)的地下水、干旱區(qū)、水資源、數(shù)值模擬、地下水埋深等方面，還包含土壤鹽漬化、氣候變化、人類活動、同位素、土壤水分等新穎的課題，并將模型與土壤鹽漬化和地下水位埋深等問題深度結(jié)合，此外，還延伸出地下水位控制、同位素劃分水源等研究方向。

圖4 2000—2020年國內(nèi)“干旱區(qū)地下水”研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

圖5 2000—2020年國內(nèi)“干旱區(qū)地下水”研究領(lǐng)域?qū)W位論文關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

表1 前十位關(guān)鍵詞排名表

表1中全部論文的前十位關(guān)鍵詞與期刊論文的前十位關(guān)鍵詞基本一致，不做對比分析。學(xué)位論文的前十位關(guān)鍵詞與期刊論文的前十位關(guān)鍵詞有一定差別，除了共同的地下水、干旱區(qū)、水資源、地下水埋深、數(shù)值模擬、人類活動之外，碩博士還關(guān)注尺度更大的氣候變化相關(guān)問題，以及采用同位素技術(shù)分析地下水的來源和土壤鹽漬化、土壤水分等方面的問題。

3 結(jié)論與展望

根據(jù)中國知網(wǎng)提供的1 376篇文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，利用Citespace和Excel等軟件對近20 a來國內(nèi)“干旱區(qū)地下水”研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行處理，通過所得到的發(fā)文量圖、研究者共現(xiàn)圖譜、關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜、研究前沿變化圖(突現(xiàn)圖)，分析出該研究領(lǐng)域經(jīng)過起步階段、平穩(wěn)發(fā)展階段，目前已進(jìn)入活躍階段和持續(xù)階段，且不斷有新的研究者和研究機(jī)構(gòu)發(fā)表研究成果，但總體來看，研究者們并未開展廣泛的合作、研究團(tuán)隊多集中于國家級研究機(jī)構(gòu)和高校；研究主題由起初單一的“地下水資源”逐漸細(xì)化為“地下水埋深”、“穩(wěn)定同位素”、“水化學(xué)特征”等新課題，并且正在形成地下水資源、地下水埋深和地下水位、土壤鹽漬化、數(shù)值模擬、人類活動等知識群組，逐漸形成較為完整的知識網(wǎng)絡(luò)[37]。

干旱區(qū)地下水領(lǐng)域的研究不斷持續(xù)和深入，將來會與綠洲經(jīng)濟(jì)、綠洲農(nóng)業(yè)、生態(tài)需水量、土壤水分、氣候變化等領(lǐng)域有更多交集，并從社會和經(jīng)濟(jì)維度提供新的研究角度[38-46]。