基于文獻計量學的洪澇災害研究現狀及發展趨勢分析

曹永強，袁立婷，王飛龍

(遼寧師范大學城市與環境學院,遼寧 大連 116029)

全球溫室效應不斷加劇以及人類經濟活動的不斷深入、頻繁開展，對氣候生態系統的穩定性造成了強烈干擾，致使各種氣象災害頻發且呈現出逐年遞增的趨勢。比利時魯汶大學災難流行病學研究中心(CRED)緊急災難數據庫(EM-DAT)[1]統計了世界各類自然災害數據，結果顯示：1900—2015年，洪澇災害總爆發次數約占災害總數的33%，為發生次數最多的自然災害。洪澇災害包括洪水災害和澇災。洪水災害主要指水流溢出河道限制，淹沒田地、住宅等現象；澇災多由長期降雨產生積水和徑流，淹沒低洼土地造成的災難[2]。洪水災害和雨澇災害通常會同時且連續發生在同一地區，很難準確把握其區分度，因而被人們統稱為洪澇災害[3]。近年來頻繁的人類活動對環境氣候產生了巨大影響，氣象災害也隨之頻繁發生[4]，致使國內外學者對洪澇災害的關注度也在不斷攀升。初期的研究基本是對洪水發生頻率及洪澇災害與氣候變化間的響應關系[5-7]，或者是針對徑流變化對洪水頻率和強度的影響展開分析[8]。進入21世紀后，隨著對該領域研究的不斷深入，除災害形成機制外學者對洪澇災害的成因[9]、分布[10]及防御[11-13]方面也有較多涉及。我國目前在洪澇災害的監測模型研究上有了很大的發展，如張勇等[14]利用ALOS衛星遙感影像建立了水毀災害信息提取模型，并運用GIS平臺建立公路水毀遙感自動評估系統，最終證明該系統能夠實現對各公路水毀災害信息進行快速評估；郝振純等[15]基于22個GCMs，采用分布式水文模型，對淮河流域的極端洪水進行預估，證明分布式水文模型可用于洪水預報預警研究。

文獻計量學是借助文獻數量及各種特征，采用數學與統計學方法來描述、評價和預測科學技術的現狀與發展趨勢的圖書情報學分支學科[16]，于1969年由Pritchard[17]首次提出且目前在各個學科領域都有廣泛應用[18-20]。文獻數據庫給廣大科研工作者提供大量文獻數據的同時也幫助學者們及時了解相關學術動態。通過對文獻數據加以統計研究，科研工作者能夠高效、快速地了解某科研領域主要研究機構、研究狀況及學科骨干人員發展情況，判斷該領域未來發展趨勢[21-22]。本文以洪澇災害為研究對象，分析其在國內外發展現狀及未來發展趨勢。

1 數據來源及研究方法

圖1 1988—2015歷年發文量變化趨勢

圖2 全球1900—2015年洪澇災害危害人口及損失分布

本文數據來自湯森路透科技集團(Thomson Reuters)的Web of Science產品中三大引文索引數據(SCI, SSCI, A&HCI)之一的科學引文索引數據庫(Science Citation Index Expanded，簡稱SCI-E)。影響因子IF取自Web of science產品自帶的發布于2014年的期刊引用報告JCR(Journal Citation Reports)。通過數據庫精確選定關鍵詞進行文獻檢索，檢索各類洪澇災害研究文獻，檢索方式為“主題檢索”，檢索式為：(“flood”， or“ floods ”，or “the flood”， or“ floodwater ”，or “flood water”，or“ inundation”， or “pluvial water”，or “gross flood”， or “flood flow”，or “flood waters”，or “flood flows”) and (“disaster ”，or“ hazard ”，or“ hazards ”，or “calamity”， or“ disastrous”， or“ calamities”， or “damage”)，最終獲得1988—2015年各類文獻共計2 451項檢索結果。其中，期刊論文(Article)為 6 858篇，其次為會議論文(Proceedings Paper)503篇(7%)，綜述(Review)250篇(3%)，以及會議摘要(Meeting Abstract)、新聞條目(News Item)、編輯材料(Editorial Material)、信件(Letter)等其他類型的文獻145篇(2%)。由于SCI-E收錄的文獻具有較高參考價值，所以將以上所有文獻類型均納入統計范圍，并采用文獻計量的方法對洪澇災害研究現狀以及研究熱點趨勢進行分析。

2 統計與分析

2.1 文獻總體發表趨勢

1988—2015年，國際上關于洪澇災害領域歷年發文情況如圖1所示。從發文總量上看來，年文獻數量由1988年的8篇增長為2015年的1066篇，整體上呈指數增長趨勢，進入21世紀后相關文獻數量漲勢明顯，2006年以后增長趨勢略微放緩但文獻數量仍在不斷攀高。統計緊急災難數據庫(EM-DAT)記載的1900—2015年洪澇災害的受災人口及經濟損失情況(圖2)可知，隨著氣候變化加劇，極端天氣事件逐漸增多，人口、社會財富在此期間逐漸向洪水風險區高度集中，洪澇災害所造成的人員傷害、經濟損失不斷增高，社會對防洪安全保障的要求越來越高，洪澇災害問題變得更為復雜，全球大部分國家都面臨相同的問題，各個國家相關機構對此問題研究程度進一步增強，這也是洪澇災害文獻數量增速較快的原因之一。

為了進一步了解研究時間段內文獻數量及其相關作者數、引文量、文章篇幅等指標變化情況，將1988—2015年間歷年發文基本特征情況進行匯總，匯總情況詳見表1。

表1 1988—2015年歷年發文基本特征

注：TP為文獻總數；AU為作者數；NR為引文數；PG為文獻頁數

由表1可以看出，隨著論文數量的增長，同期每篇論文的平均作者數及引文量也有明顯增加，作者數由最初的2.8人增加到4.1人；篇均引文數量從13.3篇增加到48.1篇。隨著研究領域的發展，有更多的學者參與到了洪澇災害的研究中，也在學術界引發了更高的關注。這也一定程度上提高了研究相關成果的質量，引文數量的增長在一定程度上體現了論文研究成果的學術價值的提高，學術研究有更多的交融。論文篇幅在此期間從9.5頁增長為14.7頁，說明隨著研究的深入，對于洪澇災害領域的分析也更加全面和進一步加深，這也就解釋了關于洪澇災害文獻數量增速較快的原因。

2.2 文獻總體相關學科及學術期刊情況分析

根據2014年期刊引用報告(JCR)，“洪澇災害”相關文獻共涉及了194個學科，在1 565種期刊上均有分布。在所有的學科類別中，“水資源”所占據的文章數目最多為2 688篇，緊隨其后的是“地球科學”，發表文章數為2 510篇，接下來依次為“大氣科學”“環境工程”“土木工程”和“地理學”等(圖3)。“水資源”和“地球科學”無論從文章數量還是從增長率來看都是洪澇災害文獻發文的首選學科領域。按照Web of Science學科類別描述[23]：“水資源”這一學科類別主要包括地下水監測和治理、水文、灌溉和排水技術、水質、河流研究與管理等一系列與水有關的研究內容；“地球科學”相關內容包括地質、水文、地球化學、地球物理學、氣象學、能源等；“大氣科學”則以研究各類氣候現象為主，如溫度、濕度、降水等，以及大氣的結構和演化的外部影響和自身的規律。“環境工程”主要探討人類對環境的影響等問題；“土木工程”以工程設施建設為主。根據發文量最多的6個學科及其增長趨勢，可以判斷關于“洪澇災害”的研究，多集中于洪澇災害的形成特征、成災機理和洪澇災害的工程治理措施為方面。

圖3 1988—2015年洪澇災害相關文獻學科類別前6位分布情況

根據引用報告得知，已獲取的7 756篇文獻分布在1 565種期刊中，其中有1 404種(89.7%)期刊收錄的洪澇災害相關文章數少于10篇，期刊分布較為分散。本文統計相關發文數量位居前10位期刊，以期明確洪澇災害文章主要期刊的分布情況，統計結果見表2。在洪澇災害發文量排名前10的期刊中NaturalHazards出版的文獻數最多，有597篇(7.7%)；NaturalHazardsandEarthSystemSciences排名第二，355篇(4.6%)。影響因子(IF)是美國ISI(科學信息研究所)的JCR(期刊引證報告)中的一項數據。其計算方法為某期刊前兩年刊登的論文在統計當年被引用總次數除以該期刊在前兩年內刊登的論文總數，它不僅是一種測度期刊有用性和顯示度的指標，而且也是測度期刊的學術水平，乃至論文質量的重要指標；表中Quartile in Category數據來源于Thomson Reuters公司的Journal Citation Reports?數據庫，它是將期刊按照學科進行分區，即把某一學科的所有期刊按照上一年的影響因子降序排列，然后平均4等分(各25%)，分別為Q1，Q2，Q3，Q4 4個類別，通過分區可以快速地大致了解期刊的影響力情況。通過期刊影響因子狀況，可以看出有關洪澇災害的文獻數量在頂尖期刊發表量并不多，且期刊的影響因子平均值不高，分布在SCI一區文獻數量僅為457篇，因此在今后的研究中，各研究機構對洪澇災害的重視程度需要進一步加強。

表2 1988—2015年發表洪澇災害文獻位居前10位期刊

注：TP為文獻總數；IF5-years為期刊5年影響因子。

2.3 國家/地區及研究機構情況分析

2.3.1 國家/地區分布情況

本文將不同國家/地區的貢獻按已發表論文作者所屬國家/地區統計，1988—2015年發表的7 756篇洪澇災害文獻中有7 352篇文獻具有第一作者信息，7 561篇文獻具有通信作者信息。因此統計具有第一作者信息的7 352篇文獻，得知約有180個國家/地區均發表了關于洪澇災害相關研究成果。表3為1988—2015年發文量居前20位的國家/地區，其中排名順序按其發文數量遞減排列。由表3可知，在發文數量排名前20的國家/地區中有2個美洲國家(美國、加拿大)，6個亞洲國家/地區(中國、中國臺灣、日本、韓國、印度和伊朗)，2個大洋洲國家(澳大利亞、新西蘭)，10個歐洲國家(德國、英國、意大利、法國、荷蘭、西班牙、瑞士、奧地利、葡萄牙和希臘)。美國作為發表洪澇災害相關文獻最多的國家，獨立完成文獻數、合作完成文獻數、第一作者文獻數、通訊作者文獻數以及被引用次數大于30的文獻數均位列第一，說明在該領域的研究中，美國學者的成果累計更多，相關結論的受眾更廣。排名第二的中國目前與美國相比在各指標上存在一定差距。在排名前20的國家/地區中，可以明顯地看到發達國家/地區占據了較多席位，而對于世界上最大的兩個發展中國家中國和印度來說，其分別作為全球第二、第九大經濟體[24]，其科研教育的投入也在逐年加大，其次中國與印度也是遭受洪澇災害較為嚴重的國家，在災害防治、水利工程建設等發面的資金、人才等投入也促進了該學科的發展。

表3 “洪澇災害”領域發文量居前20位國家/地區分布情況

注：TP為文獻總數；TPR(%)為文獻數排名及占比；SPR(%)為獨立完成文獻數排名及占比；CPR(%)為合作完成文獻數及占比；FPR(%)為第一作者為該國家/地區論文數及占比；RPR(%)為通信作者為該國家/地區論文數及占比；TC30(%)為被引用次數大于30的文獻數及占比。

2.3.2 機構分布情況

據統計共有6 344所機構參與了洪澇災害相關研究，其中，在統計的相關文獻中，由各科研機構獨立完成的論文占比達33%，余下67%的文獻由機構間合作完成。表4為1988—2015年發表文獻數排名前20的機構，其中，有7所來自美國，3所來自日本，4所來自中國，荷蘭2所，瑞士、印度、墨西哥、英國各1所。從排名情況可以看出，中國科學院在發文量、獨立完成文獻數、合作、文獻量，及高引文數均位列第一。值得關注的是，美國地質調查局、阿姆斯特丹自由大學、美國國家海洋局和加利福尼亞大學等機構，雖在文獻總數上表現不突出，但其高引文獻數均與中科院達到相同水平，說明這幾所機構發表的文章質量受到該領域學者的認可。同樣，我國今后在該領域研究中也應著重關注發表文章的應用價值及學術價值的提升。通過表4可知，各個機構間合作完成的文獻數占比均較高，表明目前洪澇災害問題已經受到國際各組織、機構的廣泛關注。目前國際上已將防洪減災等相關工作納入全球可持續發展議題中，實施國際減災戰略，并將其納入發展規劃行動中。

表4 “洪澇災害”領域發文量居前20位機構的分布情況

2.4 文獻關鍵詞分析

關鍵詞是代表文章主題研究方向的核心詞匯，讀者通常可通過關鍵詞對文章主體內容進行初步了解。通過對關鍵詞的分析也可以明確該領域的研究熱點方向以及未來發展趨勢，對于項目研究具有重要的指導意義。1988—2015年洪澇災害相關文獻研究中，共篩選出8 865個關鍵詞，其中有8 025個關鍵詞出現的次數不超過10次，占比約為91%，關鍵詞分布的集中性弱在一定程度上體現出研究方向的多元化以及研究的不連續性。因頻次較少的關鍵詞不能代表洪澇災害領域的研究主流和熱點方向，因此本文主要采用出現頻次在10次以上的文獻進行分析。將統計的關鍵詞按時間劃分，分別統計1988—1996年、1997—2005年和2006—2015年的關鍵詞分布，表5為最常用的前20個關鍵詞的排名及所占比例。由表5可知，除去“洪水(Flood， Flooding ，Floods)”、“災害(Hazard Disaster)”這些主題關鍵詞外，“風險(Risk)”“管理(Management)”“氣候變化(Climate Change)”“模型(Model)”等關鍵詞均為研究的熱點；其中“風險(Risk)” “氣候(Climate)” “變化(Change)”的研究熱度有上升趨勢。隨著氣候變化，強降水、洪澇頻次和強度增加，海平面上升，臺風和風暴潮概率及強度增大，都對洪澇災害的防治工作提出了更高的要求。數學模型的引入，可以更加精確地預測洪水區域水循環、入庫洪水的趨勢及輕度變化、極端降水概率和城區內澇的風險概率。可見，將高新技術廣泛引入洪澇災害的研究領域，表明人類目前對于洪澇災害的研究已不僅僅是局限于對其成因、特征及經濟損失的描述，而更多的是由原來的“洪水控制戰略”發展成為“洪水管理”，從源頭上控制洪澇災害的發生、發展，更有利于經濟可持續和穩定發展。

3 結 論

a. 整體上看來，1988—2015年，國際上洪澇災害相關文獻總發表量不斷增長；同期篇均作者數由最初的2.8人增加到4.1人，參與相關研究的學者數量逐漸增多；篇均引文數量、論文篇幅也從13.3篇、9.5頁增加到48.1篇、14.7頁，研究成果的關注度和拓展性在逐漸升高。

b. 從研究力量構成來看，研究機構主要以高等院校、政府機構和科研院所為主，企業參與較少，目前看來“產學研”合作不夠理想。在發表文獻排名前20的機構中，有17家屬于高等院校，其在洪澇災害的研究中占據主體地位，參與氣候變化研究最多的機構分別為中國科學院和美國地質勘探局。值得

表5 “洪澇災害”領域檢索頻率居前30位作者關鍵詞

注：TP為文獻總數；R(%)為占比

注意的是中科院作為論文發表量第一的學術機構，相較于論文產量不足其一半的美國地質調查局、阿姆斯特丹自由大學、美國國家海洋局等機構，其高引文獻數這一指標并不突出，從側面反映出在文獻質量以及思路拓展方面我國學者還有很大的進步空間。

c. 從期刊分布看來，共有1 565種期刊發表了關于洪澇災害相關研究成果，排名前10的學術期刊的學科類別主要分布在基礎學科和工程類學科，主要為“水資源”“地球科學”“大氣科學”“環境工程”等。NaturalHazards收錄的洪澇災害研究論文高達596篇，說明該期刊對洪澇災害的關注度較高。

d. 在研究導向方面，“風險(Risk)”“管理(Management)”“氣候變化(Climate Change)”“模型(Model)”等是主流研究熱點。早期的“洪水控制戰略”逐漸發展成為“洪水管理”，數學模型被更多地應用到了洪澇災害研究中來，以科學理論作為指導，更進一步認清了人與自然的關系，從而進一步控制洪澇災害給國民經濟造成的損失。預計在未來研究中，隨著全球氣候變化影響，洪澇災害頻發造成的直和間接經濟損失會隨著城市發展而加大，因而洪澇災害的前期防御、預警技術發展以及災后治理的研究會成為熱點方向。