基于文献计量的干旱地区地下水领域研究进展

吕志峰，张建平，刘 鹏，江新闯，赵宝亮，韩世刚，毕青昆，赵钰韬

(中冶西北工程技术有限公司，内蒙古 包头 014010)

引 言

中国西北干旱地区，由于特殊的地理位置、气候条件及脆弱的生态环境，可利用水资源不足[1-3]，导致地下水成为经济社会发展和生态环境保护的核心资源[4-5]。近年来“干旱区地下水”领域的研究成果逐渐增多。期刊论文研究的主题更大，包括地下水、水资源、数值模拟、生态环境、干旱区；学位论文的研究主题更细化，包括地下水埋深、地下水位、土壤盐渍化、人类活动等[6-10]。

文献计量学是文献学和统计学方法结合的交叉学科[11-12]，部分文献数据库(如中国知网)本身会提供文献计量分析结果，也有专业的文献研究者们专门开发的文献计量学分析和可视化软件，比如CiteSpace软件、HistCite软件、SCI2软件、VOSviewer软件、BibExcel软件等[13]，其中CiteSpace软件是当下最常用的文献计量学分析和可视化软件之一[14-15]。国内干旱区地下水方面的研究成果逐年稳定增加[15-17]，对目前已有的研究成果进行阶段性的系统归纳、整理和量化分析，能够明晰该研究领域的发展历程、前沿和热点，为“干旱区地下水”方向的研究者们梳理出研究思路[17]，提高研究的效率。

1 材料和方法

1.1 数据来源

中国知网(CNKI)文献数据库是国内最大的全文数据库，包含期刊论文、学位论文、会议论文等文献资料，涵盖了国内几乎所有研究领域，利用持续更新的中国知网全文数据库文献资料能够完全、准确地反映出国内某研究领域的现状、研究重点、发展趋势[17]。

本研究所需的文献数据来源于中国知网数据库，检索类型设置为“主题”，检索词设置为“干旱区地下水”，检索时间段设置为2000—2020年，排除相关性不高的文献后获取期刊论文731篇、学位(硕博)论文593篇、会议论文52篇，整理所有文献的主题、关键词、研究者、研究机构等信息，并用Excel统计功能做数据的初步处理。

1.2 研究方法

利用中国知网(CNKI)的可视化功能得到国内2000—2020年“干旱区地下水”研究领域发文量图(图1)，用CiteSpace软件和Excel软件分析2000—2020年这一时间段内所有文献的研究机构、研究者、关键词等信息[18-30]，得到研究者共现图谱、关键词共现图谱、研究前沿关键词变化图(图2)等[31-36]。

图1 国内2000年—2020年“干旱区地下水”研究领域发文量

图2 研究前沿变化图

2 结果与分析

2.1 发文量和研究前沿

“干旱区地下水”领域的多年发文量情况可以直观反映出国内该研究领域的持续性和活跃度。由图1和图2可以看出，国内“干旱区地下水”的研究历程大体分为三个阶段：第一阶段为2000-2003年，每年平均发文量为35篇，主要研究前沿为“水资源”、“生态环境”、“地下水资源”；第二阶段为2004-2013年，每年平均发文量为68篇，主要研究前沿为“生态环境”、“地下水资源”、“塔里木河”、“巴丹吉林沙漠”；第三阶段为2014-2020年，每年平均发文量为82篇，主要研究前沿为“水分来源”、“地下水埋深”、“稳定同位素”、“水化学特征”、“包气带”。

通过结果可以看出，2000—2003年后，“干旱区地下水”这一领域的论文发表数量大幅增加、并长期保持稳定，且研究主题由起初单一的“地下水资源”逐渐细化为“生态环境”、“地下水埋深”、“稳定同位素”、“水化学特征”等；“干旱区地下水”领域的研究进入活跃阶段和持续阶段。

2.2 研究机构和研究者

利用CiteSpace软件对1 376篇论文的研究者进行分析并得到共现图谱(见图3)，共得到543个节点(节点越大说明某一研究者出现次数越多、每一圈的不同颜色代表不同年份)、442条关系线(两节点之间的连线表示这两个研究者在同一篇文献中有合作、线越粗代表共现次数越多)，Q值为0.958 9(大于0.3意味着聚类结构显著)，S值为0.972 3(S大于0.7聚类是令人信服的)，图谱结果令人信服。

图3 2000—2020年国内“干旱区地下水”研究者共现图谱

通过共现图谱和Excel软件得到以下结果：总发文量较多的研究者为丁新利25篇、李卫红19篇、雷志栋17篇、杨诗秀17篇、陈亚宁14篇、徐海量13篇、冯起10篇、胡和平10篇、丁宏伟10篇、周金龙10篇，其中近5年仍在发表该领域研究成果的研究者为丁新利、李卫红、徐海量、冯起、周金龙；发文较多的科研机构为中国科学院新疆生态与地理研究所24篇、中国科学院地理科学与资源研究所22篇、中国地质环境监测院21篇、国土资源部咨询研究中心19篇、中国科学院寒区旱区环境与工程研究所8篇、清华大学水利水电工程系8篇、兰州大学资源环境学院7篇；通过连线的数量、颜色、粗细来看，“干旱区地下水”研究领域的研究者们并未开展广泛的合作，而是以各自研究团队为中心进行研究，且研究团队多集中于国家级研究机构和高校。

2.3 研究现状

科研论文中的关键词是研究主题和研究者观点的最直观表达，对这些关键词的全面分析可以帮助研究者们准确把握“干旱区地下水”领域的研究现状。利用CiteSpace软件对1 376篇论文的关键词进行聚类分析并得到关键词共现网络(见图4)，共得到602个节点(节点越大说明关键词出现次数越多、每一圈的不同颜色代表不同年份)，1 053条关系线(两节点之间的连线表示这两个关键词共现在同一篇文献中、线越粗代表共现次数越多)，Q值为0.651 6(大于0.3意味着聚类结构显著)，S值为0.860 5(S大于0.7聚类是令人信服的)，图谱结果令人信服。

根据关键词频次和中介中心性的大小(反应节点在网络中重要性的指标之一，中介中心性高的节点是连接两个不同领域的关键枢纽)，得到排名前十的关键词。由图4和表1呈现的结果可知，“地下水”、“干旱区”、“水资源”、“地下水埋深”出现频次最高、中心性也最大。图5是2000—2020年国内“干旱区地下水”研究领域的学位(硕博)论文关键词共现图谱(学位论文更能体现该领域研究方向的变化趋势)，此图提供的信息显示出，学位(硕博)论文的研究重点更具细致性、前沿性、交叉性，除了包括常规的地下水、干旱区、水资源、数值模拟、地下水埋深等方面，还包含土壤盐渍化、气候变化、人类活动、同位素、土壤水分等新颖的课题，并将模型与土壤盐渍化和地下水位埋深等问题深度结合，此外，还延伸出地下水位控制、同位素划分水源等研究方向。

图4 2000—2020年国内“干旱区地下水”研究领域关键词共现图谱

图5 2000—2020年国内“干旱区地下水”研究领域学位论文关键词共现图谱

表1 前十位关键词排名表

表1中全部论文的前十位关键词与期刊论文的前十位关键词基本一致，不做对比分析。学位论文的前十位关键词与期刊论文的前十位关键词有一定差别，除了共同的地下水、干旱区、水资源、地下水埋深、数值模拟、人类活动之外，硕博士还关注尺度更大的气候变化相关问题，以及采用同位素技术分析地下水的来源和土壤盐渍化、土壤水分等方面的问题。

3 结论与展望

根据中国知网提供的1 376篇文献数据，利用Citespace和Excel等软件对近20 a来国内“干旱区地下水”研究领域的文献进行处理，通过所得到的发文量图、研究者共现图谱、关键词共现图谱、研究前沿变化图(突现图)，分析出该研究领域经过起步阶段、平稳发展阶段，目前已进入活跃阶段和持续阶段，且不断有新的研究者和研究机构发表研究成果，但总体来看，研究者们并未开展广泛的合作、研究团队多集中于国家级研究机构和高校；研究主题由起初单一的“地下水资源”逐渐细化为“地下水埋深”、“稳定同位素”、“水化学特征”等新课题，并且正在形成地下水资源、地下水埋深和地下水位、土壤盐渍化、数值模拟、人类活动等知识群组，逐渐形成较为完整的知识网络[37]。

干旱区地下水领域的研究不断持续和深入，将来会与绿洲经济、绿洲农业、生态需水量、土壤水分、气候变化等领域有更多交集，并从社会和经济维度提供新的研究角度[38-46]。