基于文獻計量的SWAT模型應用研究

李青

摘 要：為充分了解SWAT模型在我國的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，筆者采用文獻計量法對中國期刊全文數(shù)據(jù)庫中的文獻，從不同年份、學科領域方面的發(fā)文量進行統(tǒng)計，并通過CiteSpace軟件構(gòu)建合作可視化圖譜，及對關鍵詞進行聚類、突現(xiàn)分析。研究結(jié)果表明：關于SWAT研究的發(fā)文量呈上升趨勢;通過關鍵詞共線分析可以看出，研究集中于水文過程模擬、土地利用變化對水文過程的影響、農(nóng)業(yè)活動造成的污染、水資源時空變化等方面;通過關鍵詞突現(xiàn)分析的結(jié)果可以看到，我國側(cè)重于實際應用而在理論方面研究較少。

關鍵詞：SWAT模型;文獻計量;CiteSpace

中圖分類號：G350文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）09-00-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.005

SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型由美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心在1994年開發(fā)，是由SWRRB模型發(fā)展而來的基于GIS基礎上的半分布式水文模型[1]。其模擬流域的水文過程，主要包括陸面水循環(huán)（即產(chǎn)流和坡面匯流）和水面循環(huán)（即河道匯流）兩個部分[2]。目前，SWAT模型已成為研究水文循環(huán)、水資源時空分布、水生態(tài)過程的重要工具，并得到泛廣應用[3]。我國對于SWAT模型的研究始于2000年，主要集中于水資源評估、非點源污染形成機制及控制研究、氣候變化及人類活動對水資源的影響等方面[4-5]。

文章以CNKI數(shù)據(jù)庫關于SWAT研究的文獻為基礎數(shù)據(jù)，從年發(fā)文量對比、研究領域占比、關鍵詞聚類、突現(xiàn)分析等幾個方面，來梳理SWAT模型的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀，以期為我國未來在SWAT模型研究與應用方面提供科學的指導。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

文章以CNKI數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，檢索主題為“SWAT”的期刊文獻，同時選擇“中文文獻”及“期刊”，共搜索到1 406篇，排除不合格的文獻后整理得到1 156篇。采用文獻計量法[6]及CiteSpace5.6.R2可視化分析法，前者用于統(tǒng)計SWAT模型相關文獻的發(fā)文時間、研究領域等，借以對模型研究與發(fā)展現(xiàn)狀做出客觀評價，并通過CiteSpace5.6.R2軟件對“SWAT”相關文獻的關鍵詞構(gòu)建可視化網(wǎng)絡圖譜及進行突現(xiàn)分析。參數(shù)選取默認Top10 per slice，依據(jù)篩選條件，CNKI數(shù)據(jù)庫時間跨度為2003年～2019年;通過K-means聚類算法，將具有相同屬性特征的關鍵詞聚為一類，并通過突發(fā)檢測提取每一年份強度最高的一個關鍵詞，生成關鍵詞年變化表。

2 SWAT模型研究的總體概況

2.1 SWAT模型的研究階段

我國SWAT模型的研究起步相對較晚，依據(jù)年發(fā)文特征分為三個發(fā)展階段：萌芽階段：（2003年～2005年）年均發(fā)文量僅有7.3篇，該階段研究較少;起步階段（2006年～2014年）：發(fā)文量由2006年的30篇，迅速發(fā)展到2014年的107篇，呈現(xiàn)爆發(fā)式增長趨勢;快速發(fā)展階段（2015年以后），學者對模型的原理及應用有了質(zhì)的提升，研究方向也向著多元化方向發(fā)展，發(fā)文量在近6年來保持較穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢。

2.2 科學領域研究分布情況

通過研究CNKI數(shù)據(jù)庫，可以明確SWAT研究的側(cè)重點及主要應用，對研究未來發(fā)展有一定的指導意義。從相關研究學科分類來看，研究集中在地球物理、環(huán)境、水利工程、農(nóng)業(yè)資源、大氣等方面，同時還涉及到區(qū)域經(jīng)濟、測繪、地質(zhì)方面的研究。

3 研究熱點分析

3.1 關鍵詞中心度及聚類分析

從圖1可以看出，SWAT、SWAT模型、氣候變化等詞匯出現(xiàn)較多，研究內(nèi)容主要在土地利用、人類活動、徑流非點源污染等，表明研究者在SWAT模型的應用，更多集中于人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響研究。CNKI數(shù)據(jù)庫關鍵詞聚類的結(jié)果可分為八大類，即人類活動、徑流模擬、水文模擬、泥沙、SWAT、非點源污染、阿什河流域、敏感性。表明該模型在國內(nèi)的研究，主要集中在人類活動導致土地利用/覆被變化背景下，河流水文水質(zhì)方面的模擬。

3.2 關鍵詞突現(xiàn)分析

本研究采用Cite Space的突發(fā)檢測[7]工具，來探測研究領域前沿熱點及發(fā)展趨勢，同時對突發(fā)關鍵詞進行時間排序，以便了解研究前沿的演化過程。通過突發(fā)檢測歷史提取每一年份強度最高的一個關鍵詞，生成關鍵詞年變化表如表1所示。

2009年之前，是我國研究的基礎階段，大部分文章集中在基礎理論研究上。隨著研究的深入，模型實際應用同國際研究方向逐漸趨于一致，主要集中在農(nóng)業(yè)活動所造成的非點源污染及面源污染上，這同聚類分析的結(jié)果相一致。參數(shù)率定能提高模型模擬精度，是SWAT進行水文模擬的重要組成部分。隨著模擬精度要求的提高，參數(shù)率定在2012年成為研究熱點。2016年后，河流水文過程和時空分布處于研究的前列，學者重視水資源時空分布變化所產(chǎn)生的一系列資源、生態(tài)及環(huán)境效應[8-9]。

4 結(jié)語

我國SWAT模型研究始于2003年，發(fā)文量在2006年開始迅速上升。隨著對水文過程、生態(tài)系統(tǒng)服務影響的重視，SWAT模型應用范圍得到推廣，進一步推進了SWAT模型的發(fā)展。從實際應用看，水文過程模擬、土地利用變化對水文過程的影響、農(nóng)業(yè)活動造成的污染、水資源時空變化等方面，是近十年水資源優(yōu)化探討的重點內(nèi)容。從研究導向看，側(cè)重于水文變化過程在生態(tài)方面的響應，具體包括徑流模擬、土地覆被變化影響和污染方面的研究[10]，而在理論方面的研究較少。

參考文獻

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[2] 郭正鑫.基于GIS流域水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)控系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用[D].濟南：山東師范大學，2009.

[3] 李宏亮.基于SWAT模型的土地利用/覆被變化對水文要素的影響研究[D].石家莊：河北師范大學，2007.

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[9] 劉瑞娟，張萬昌.基于分布式水文模型SWAT的臨沂流域水量時空分布特征研究[J].南水北調(diào)與水利科技，2009，7（5）：44-48.

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