基于文献计量的SWAT模型应用研究

李青

摘 要：为充分了解SWAT模型在我国的研究现状与发展趋势，笔者采用文献计量法对中国期刊全文数据库中的文献，从不同年份、学科领域方面的发文量进行统计，并通过CiteSpace软件构建合作可视化图谱，及对关键词进行聚类、突现分析。研究结果表明：关于SWAT研究的发文量呈上升趋势;通过关键词共线分析可以看出，研究集中于水文过程模拟、土地利用变化对水文过程的影响、农业活动造成的污染、水资源时空变化等方面;通过关键词突现分析的结果可以看到，我国侧重于实际应用而在理论方面研究较少。

关键词：SWAT模型;文献计量;CiteSpace

中图分类号：G350文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）09-00-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.005

SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型由美国农业部农业研究中心在1994年开发，是由SWRRB模型发展而来的基于GIS基础上的半分布式水文模型[1]。其模拟流域的水文过程，主要包括陆面水循环（即产流和坡面汇流）和水面循环（即河道汇流）两个部分[2]。目前，SWAT模型已成为研究水文循环、水资源时空分布、水生态过程的重要工具，并得到泛广应用[3]。我国对于SWAT模型的研究始于2000年，主要集中于水资源评估、非点源污染形成机制及控制研究、气候变化及人类活动对水资源的影响等方面[4-5]。

文章以CNKI数据库关于SWAT研究的文献为基础数据，从年发文量对比、研究领域占比、关键词聚类、突现分析等几个方面，来梳理SWAT模型的发展历程及现状，以期为我国未来在SWAT模型研究与应用方面提供科学的指导。

1 数据来源与研究方法

文章以CNKI数据库为数据源，检索主题为“SWAT”的期刊文献，同时选择“中文文献”及“期刊”，共搜索到1 406篇，排除不合格的文献后整理得到1 156篇。采用文献计量法[6]及CiteSpace5.6.R2可视化分析法，前者用于统计SWAT模型相关文献的发文时间、研究领域等，借以对模型研究与发展现状做出客观评价，并通过CiteSpace5.6.R2软件对“SWAT”相关文献的关键词构建可视化网络图谱及进行突现分析。参数选取默认Top10 per slice，依据筛选条件，CNKI数据库时间跨度为2003年～2019年;通过K-means聚类算法，将具有相同属性特征的关键词聚为一类，并通过突发检测提取每一年份强度最高的一个关键词，生成关键词年变化表。

2 SWAT模型研究的总体概况

2.1 SWAT模型的研究阶段

我国SWAT模型的研究起步相对较晚，依據年发文特征分为三个发展阶段：萌芽阶段：（2003年～2005年）年均发文量仅有7.3篇，该阶段研究较少;起步阶段（2006年～2014年）：发文量由2006年的30篇，迅速发展到2014年的107篇，呈现爆发式增长趋势;快速发展阶段（2015年以后），学者对模型的原理及应用有了质的提升，研究方向也向着多元化方向发展，发文量在近6年来保持较稳定的发展态势。

2.2 科学领域研究分布情况

通过研究CNKI数据库，可以明确SWAT研究的侧重点及主要应用，对研究未来发展有一定的指导意义。从相关研究学科分类来看，研究集中在地球物理、环境、水利工程、农业资源、大气等方面，同时还涉及到区域经济、测绘、地质方面的研究。

3 研究热点分析

3.1 关键词中心度及聚类分析

从图1可以看出，SWAT、SWAT模型、气候变化等词汇出现较多，研究内容主要在土地利用、人类活动、径流非点源污染等，表明研究者在SWAT模型的应用，更多集中于人类活动对生态环境的影响研究。CNKI数据库关键词聚类的结果可分为八大类，即人类活动、径流模拟、水文模拟、泥沙、SWAT、非点源污染、阿什河流域、敏感性。表明该模型在国内的研究，主要集中在人类活动导致土地利用/覆被变化背景下，河流水文水质方面的模拟。

3.2 关键词突现分析

本研究采用Cite Space的突发检测[7]工具，来探测研究领域前沿热点及发展趋势，同时对突发关键词进行时间排序，以便了解研究前沿的演化过程。通过突发检测历史提取每一年份强度最高的一个关键词，生成关键词年变化表如表1所示。

2009年之前，是我国研究的基础阶段，大部分文章集中在基础理论研究上。随着研究的深入，模型实际应用同国际研究方向逐渐趋于一致，主要集中在农业活动所造成的非点源污染及面源污染上，这同聚类分析的结果相一致。参数率定能提高模型模拟精度，是SWAT进行水文模拟的重要组成部分。随着模拟精度要求的提高，参数率定在2012年成为研究热点。2016年后，河流水文过程和时空分布处于研究的前列，学者重视水资源时空分布变化所产生的一系列资源、生态及环境效应[8-9]。

4 结语

我国SWAT模型研究始于2003年，发文量在2006年开始迅速上升。随着对水文过程、生态系统服务影响的重视，SWAT模型应用范围得到推广，进一步推进了SWAT模型的发展。从实际应用看，水文过程模拟、土地利用变化对水文过程的影响、农业活动造成的污染、水资源时空变化等方面，是近十年水资源优化探讨的重点内容。从研究导向看，侧重于水文变化过程在生态方面的响应，具体包括径流模拟、土地覆被变化影响和污染方面的研究[10]，而在理论方面的研究较少。

参考文献

[1] 熊飞勇.基于SWAT模型的赣江蜀水流域气候＼土地利用变化情景下的径流响应研究[D].南昌：南昌大学，2015.

[2] 郭正鑫.基于GIS流域水质水量联合调控系统的实现与应用[D].济南：山东师范大学，2009.

[3] 李宏亮.基于SWAT模型的土地利用/覆被变化对水文要素的影响研究[D].石家庄：河北师范大学，2007.

[4] 金婧靓，王飞儿.SWAT模型及其应用与改进的研究进展[J].东北林业大学学报，2010，38（12）：111-114.

[5] 左德鹏，徐宗学，李福林，等.基于SWAT模型的母猪河流域水资源时空变化特征研究[J].北京师范大学学报（自然科学版），2014，50（5）：461-466.

[6] 曹永强，肖春柳，袁立婷.基于文献计量的新世纪中国自然地理学国际影响力分析[J].地理科学，2019，39（5）：807-816.

[7] 王孝宁，崔雷，刘刚，等.突发监测算法用于共词聚类分析的尝试[J].图书情报工作，2009，53（12）：104-107.

[8] 吕乐婷，王晓蕊，江源，等.基于SWAT模型的东江流域蓝水、绿水时空分布特征研究[J].水资源保护，2017，33（5）：53-60.

[9] 刘瑞娟，张万昌.基于分布式水文模型SWAT的临沂流域水量时空分布特征研究[J].南水北调与水利科技，2009，7（5）：44-48.

[10] 吴春玲.基于分布式水文模型SWAT的流域径流模拟[J].广东水利水电，2013（4）：33-36.