袁 潔 ，李乾璽，趙晏強

(1.中國科學院武漢文獻情報中心，武漢 430071； 2.科技大數(shù)據(jù)湖北省重點實驗室， 武漢 430071；3.湖北省生態(tài)環(huán)境科學研究院，武漢 430074)

1 研究背景

作為中國長江最大的支流，漢江是南水北調中線工程的核心水源，也是國家戰(zhàn)略水資源安全區(qū)和綠色先導開發(fā)區(qū)[1-2]。漢江流域人口密度高，土地資源豐富，工業(yè)發(fā)展迅速。其下游的江漢平原是湖北省乃至我國重要的商品糧基地和經濟發(fā)展的核心工業(yè)基地，上游的漢中盆地也是重要的農業(yè)區(qū)和全國商品糧基地[3-4]。然而，在過去的20 a中，隨著農業(yè)和社會經濟的飛速發(fā)展，各種工農業(yè)和生活污水的排放量增加，導致水環(huán)境惡化，其中下游經常有藻華事件發(fā)生[5-7]。自從1992年首次出現(xiàn)藻華事件以來，在不到30 a的時間里發(fā)生了10多次藻華事件，藻華的發(fā)生頻率越來越高，持續(xù)時間也更長[7]，這些藻華事件對河流生態(tài)系統(tǒng)健康和飲用水安全產生了深遠的負面影響[8-11]。水資源過度開發(fā)帶來的環(huán)境問題凸顯；濫砍濫伐導致大片的森林變成田地，許多匯入漢江的小支流都已干涸，另外南水北調中線、引江濟渭、引江濟漢等水利工程的實施導致水體流速降低，自凈能力下降，各類工業(yè)和生活污染物大量增加，這些活動都嚴重破壞了漢江流域的水資源以及整個河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡和完整性[12]。

我國“十四五”規(guī)劃綱要中明確提出了“堅持生態(tài)優(yōu)先綠色發(fā)展”的發(fā)展理念，深入推進長江大保護，統(tǒng)籌推進水污染治理、水生態(tài)修復、水資源保護，持續(xù)改善水生態(tài)環(huán)境質量。為了保護和改善漢江水環(huán)境，治理水污染，湖北省于2020年12月起開始實施《湖北省漢江流域水環(huán)境保護條例》，陜西省各縣市也出臺了一系列漢江保護的行動方案。在“共抓大保護，不搞大開發(fā)”的時代背景下，漢江流域的水資源與水生態(tài)環(huán)境問題已成為各界關注的焦點[13-15]。分析漢江流域的研究態(tài)勢能為相關科研人員提供領域的學術動態(tài)，為相關決策人員提供情報參考和有效的決策支撐。本文利用文獻計量的方法[16]，并結合有關漢江流域的政策動態(tài)和科研人員的研究結果，從漢江流域的研究現(xiàn)狀、研究主體和研究熱點等角度分析漢江流域水資源和水生態(tài)環(huán)境的研究態(tài)勢。

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文主要結合外文文獻和中文文獻數(shù)據(jù)對漢江流域的研究現(xiàn)狀進行分析。外文數(shù)據(jù)主要來源于Web of Science(WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫中的Science Citation Index Expanded(SCIE)數(shù)據(jù)庫。以“TS=(Han River)”為檢索式，文獻類型為“Article”和“Review”，檢索時段為2000—2020年。中文數(shù)據(jù)來源于中國知網(CNKI)中文核心期刊數(shù)據(jù)庫，采用高級檢索方式，在CNKI期刊庫中限定為高級檢索中的核心期刊進行專業(yè)檢索，以“漢江”為檢索主題，文獻目錄分類中選擇科技類別。數(shù)據(jù)檢索及下載時間為2021年4月20日。對所檢索的文獻進行篩選，剔除不相符的文獻，最終篩選出符合要求的外文文獻560條、中文文獻533條。

2.2 研究方法

利用WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫中自帶的可視化分析功能對全部檢索結果進行計量學分析。利用Derwent Data Analyzer(DDA)軟件進行數(shù)據(jù)合并、去重等清洗。使用Excel和SigmaPlot10.0軟件對分析結果進行作圖和指標分析。合作網絡及關鍵詞共現(xiàn)分析則采用VOSViewer軟件繪制網絡圖譜。

3 結果與分析

3.1 發(fā)文量年際變化趨勢

據(jù)統(tǒng)計，2000—2014年期間，WOS和CNKI收錄的漢江流域相關的研究論文處于穩(wěn)定增長狀態(tài)，如圖1所示。由于地域優(yōu)勢，中文文獻比外文文獻數(shù)量更多，2014年兩種文獻的數(shù)量持平，這15 a期間SCI論文共221篇，平均每年發(fā)文14.73篇，CNKI收錄的論文共407篇，平均每年發(fā)文27.13篇。2015年和2016年都有一定程度的下降，CNKI收錄的相關論文下降幅度更大。2017年開始，SCI論文和中文文獻數(shù)量都開始快速增長，且每年發(fā)表的SCI論文的數(shù)量均高于CNKI收錄的論文數(shù)量，這4 a期間WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫年均收錄的論文數(shù)量分別為66.75篇和38.75篇。

圖1 漢江流域相關研究發(fā)文量的年際變化Fig.1 Inter-annual variations in the number of papers of Hanjiang River research

總體來看，漢江流域相關的研究論文保持穩(wěn)定增長狀態(tài)，且近幾年SCI論文的數(shù)量大幅度增加，表明漢江流域已逐步成為國際上關注的熱點，未來可能會表現(xiàn)出進一步的增長趨勢。

3.2 主要國家地區(qū)分布及合作

WOS數(shù)據(jù)庫中收錄的漢江流域相關研究論文涉及的國家有46個。由圖2可以看出，有中國參與的研究論文是481篇，占總數(shù)(560篇)的86%。其它國家參與的研究論文依次是：美國82篇、澳大利亞28篇、英國15篇、德國13篇、挪威12篇、日本11篇、荷蘭9篇、加拿大8篇、比利時7篇。由于漢江流域是中國的內陸河，研究者以中國的學者為主，主要的合作國家有美國、澳大利亞、英國、加拿大、法國、新加坡等。其中有88篇由國外學者獨立完成，154篇由中國學者獨立完成，其它論文均為中外合作論文。

圖2 WOS數(shù)據(jù)庫不同國家發(fā)文情況Fig.2 Number of research papers by authors fromdifferent countries

3.3 主要專家學者及合作

WOS數(shù)據(jù)庫中560篇論文共有作者1 942名，其中發(fā)文量排名前10的作者如表1所示。前10位作者的發(fā)文量合計為184篇，占總論文量的32.9%。前10位作者均來自中國的研究機構，其中武漢植物園的張全發(fā)(zhang， quanfa)研究員發(fā)文31篇，居首位。來自武漢大學的郭生練(guo， shenglian)和周研來(zhou， yanlai)與來自陜西師范大學的黃春長(huang， chunchang)和龐獎勵(pang，jiangli)發(fā)文量排名前5位。從作者合作網絡圖譜(圖3)可以發(fā)現(xiàn)，國際上對漢江流域開展研究的學者形成了兩個明顯的核心作者群，第一個是以武漢植物園的張全發(fā)和劉文治(liu，wenzhi)為核心的作者群，第二個是以武漢大學的郭生練、王俊(wang，jun)、熊立華(xiong，lihua)、劉攀(liu，pan)為核心的作者群。國內學者在漢江流域的相關研究方面做了大量工作，作者合作比較緊密。

表1 WOS數(shù)據(jù)庫發(fā)文量前10的作者Table 1 Top ten authors of papers in WOS database

圖3 WOS數(shù)據(jù)庫作者合作網絡圖譜Fig.3 Cooperation network of authors in WOS database

CNKI數(shù)據(jù)庫中533篇論文共有作者1 349名，發(fā)文量前10的作者中有6位和WOS數(shù)據(jù)庫中發(fā)文量前10的作者相同，表明這幾位作者在漢江流域的研究上具有一定的國際和國內影響力。前10位作者的發(fā)文量共120篇，占總發(fā)文量的22.5%(表2)。武漢植物園的張全發(fā)研究員中文和外文論文共43篇，位列全球之首，體現(xiàn)了張全發(fā)研究員在漢江研究領域的高學術地位。從作者的合作網絡圖譜來看(圖4)，國內關于漢江流域的研究已形成了多個核心作者群，主要有以黃強、班璇、肖飛、杜耘等為核心的作者群，且各作者群間均存在一定的合作關系。

圖4 CNKI數(shù)據(jù)庫作者合作網絡圖譜Fig.4 Cooperation network of authors in CNKI database

3.4 主要研究機構

表3是全球漢江流域研究發(fā)文量前10的機構情況。WOS數(shù)據(jù)庫中前10位的機構全部來自中國，其中中國科學院以發(fā)文量149篇位居首位。其次是武漢大學(83篇)、中國地質大學(武漢)(39篇)、華中科技大學(25篇)等。由于漢江流經湖北、陜西等省份，發(fā)文量排名靠前的機構主要來自以上兩省份。CNKI數(shù)據(jù)庫中前10位的機構主要來自湖北省，其中中國科學院的研究所根據(jù)發(fā)文量排名依次為：中國科學院水工程生態(tài)研究所(37篇)、中國科學院大學(23篇)、地理科學與資源研究所(16篇)、武漢植物園(16篇)、水生生物研究所(16篇)、測量與地球物理研究所(12篇)、水土保持研究所(4篇)、南京地理與湖泊研究所(3篇)、生態(tài)環(huán)境研究中心(3篇)、地球化學研究所(1篇)、大氣物理所(1篇)、成都山地災害與環(huán)境研究所(1篇)。中國科學院和武漢大學在漢江流域研究的總發(fā)文量分別為278篇和237篇，在該研究領域處于領先地位。

表2 CNKI數(shù)據(jù)庫發(fā)文量前10的作者Table 2 Top ten authors of papers in CNKI

表3 全球漢江研究領域發(fā)文量前10的機構排名Table 3 Top ten affiliations of authors of HanjiangRiver research

3.5 發(fā)文期刊分析

WOS數(shù)據(jù)庫中漢江流域相關的560篇論文共發(fā)表在249種期刊上，發(fā)文量排名前10的期刊分布如表4所示。荷蘭的JournalofHydrology和瑞士的Water發(fā)文量最多，均占比4%以上。影響因子最高的是荷蘭的JournalofHazardousMaterials，發(fā)文量占1.607%。發(fā)文量前10的期刊出版地為荷蘭的居多，占50%。CNKI數(shù)據(jù)庫中發(fā)文量前10 的期刊共收錄論文184篇，占總檢出論文數(shù)量的34.5%，以上期刊都是關于流域或水環(huán)境方面的核心期刊，其中《長江流域資源與環(huán)境》以發(fā)文量41篇位居首位，占比7.7%。

表4 漢江流域研究發(fā)文量前10的期刊Table 4 Top ten journals publishing papers of Hanjiang River research

3.6 研究熱點及未來發(fā)展趨勢分析

WOS數(shù)據(jù)庫和CNKI數(shù)據(jù)庫收錄的漢江相關研究論文分別有關鍵詞1 927個和1 221個，平均每篇論文分別有關鍵詞3.44個和2.29個。根據(jù)作者關鍵詞出現(xiàn)的頻次進行排列，如表5所示，可以發(fā)現(xiàn)除了漢江流域基本對象外，氣候變化和丹江口水庫是兩個數(shù)據(jù)庫論文共同關注的熱點內容。再結合圖5的關鍵詞共現(xiàn)網絡圖譜可以發(fā)現(xiàn)，WOS數(shù)據(jù)庫中漢江相關的研究關鍵詞較突出的是漢江的水質、地質生物學過程及平流沉積物，研究人員更多地關注了利用最佳優(yōu)化模型預測漢江流域的氣候變化及管理水質污染等內容。而CNKI數(shù)據(jù)庫中漢江相關的研究則對漢江的水文情勢、環(huán)境因子與水質變化以及水生生物生理特征之間的關系、南水北調工程對漢江的影響關注得更多，且江漢平原也是國內漢江流域研究的重點區(qū)域。

表5 漢江相關研究論文熱點關鍵詞Table 5 Hot keywords of Hanjiang River research

圖5 WOS數(shù)據(jù)庫和CNKI數(shù)據(jù)庫關鍵詞共現(xiàn)圖譜Fig.5 Co-occurrence network of keywords in WOSand CNKI

南水北調中線工程自2014年啟動以來，每年將95億m3的水從漢江運到華北地區(qū)，但是項目的運營會導致漢江流域水流的變化，這些水文變化會影響水的自我凈化進而影響漢江的水質[17-20]。丹江口水庫是南水北調中線工程的水源地，其水生態(tài)健康會直接影響華北地區(qū)的用水安全，因此國內外相關學者對丹江口水庫關注度較高[21-24]。

氣候變化通過改變降水、溫度、蒸散量、輻射強度、風速和土壤含水量來影響陸地水循環(huán)，從而影響水文徑流過程以及生物地球化學過程[25-26]。漢江中下游在近20多年來已發(fā)生了多次水華事件，而環(huán)境因子的變化(如溫度、營養(yǎng)物質、pH值)都有可能會引發(fā)水體中水生生物的生長生理及代謝循環(huán)發(fā)生變化，并引起水質的變化。因此，關注氣候變化及環(huán)境因子的影響對于管理和改善漢江流域的水質和水生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

雖然目前對于漢江流域的研究已然很多，但是結合對關鍵詞及研究熱點的分析，未來可以從以下幾個方面進行研究：

(1)社會的高速發(fā)展給漢江流域生態(tài)環(huán)境帶來嚴重的負荷和影響，在水資源量不斷減少的趨勢下，研究人員應當深入研究污染機理及其與多重生物環(huán)境要素之間的聯(lián)系，有助于闡明污染物的環(huán)境行為，為水環(huán)境治理提供理論支撐。

(2)污染物受到各種生物和非生物因素的影響，且污染特征各異，探索流域內不同時間和空間尺度下污染物的遷移轉化機理是未來重點研究方向。

(3)目前對流域內污染負荷估算存在極大的不確定性，主要是因為對遷移轉化機理的理解不足，以及模型輸入數(shù)據(jù)的不確定性,未來可結合多學科交叉，挖掘3S技術和水分析模型的耦合，針對污染物的來源進行定量研究。

4 結 論

本文基于Web of Science數(shù)據(jù)庫中的SCIE數(shù)據(jù)庫和CNKI數(shù)據(jù)庫，利用文獻計量學的方法客觀分析了漢江流域的研究現(xiàn)狀、研究熱點，并預測未來漢江流域研究領域的發(fā)展趨勢。

近3 a國內外的發(fā)文量呈快速上升趨勢，預測未來2個數(shù)據(jù)庫的發(fā)文數(shù)量會持續(xù)增加。我國主要的合作國家為美國、澳大利亞、英國、德國等發(fā)達國家。漢江流域的研究力量以我國的研究機構和學者為主，其中武漢植物園的張全發(fā)研究團隊和武漢大學的郭生練研究團隊在漢江流域的研究方面具有較大的影響力，且與其它機構和作者間的合作較緊密。WOS數(shù)據(jù)庫中JournalofHydrology的發(fā)文量最大，CNKI數(shù)據(jù)庫中《長江流域資源與環(huán)境》和《人民長江》的發(fā)文量最多。

漢江流域的研究較關注丹江口水庫和江漢平原研究區(qū)，氣候變化及環(huán)境因子對漢江流域水生態(tài)學環(huán)境的影響、漢江流域的水質狀態(tài)是該領域的研究熱點。

南水北調工程所帶來的水土污染是不可避免的，但為了在保證調水的同時，還能不影響調水區(qū)的生態(tài)環(huán)境，未來可開展丹江口水庫的洪水資源化研究，開展污染物的遷移轉化機理研究及不同污染物來源的定量研究，并重視和加強生態(tài)變化及流域水污染綜合治理研究，為探索出一條綠色發(fā)展道路提供科學支撐。