基于文献计量的社会水文学发展态势分析
王雪梅1, 张志强2*,*
1.西南大学图书馆, 重庆 400715
2.中国科学院成都文献情报中心, 四川 成都 610041
*通信作者:张志强(1964-),男,甘肃定西人,研究员, 主要从事科技规划、科技政策与管理、情报分析理论方法与应用、生态经济学与可持续发展研究.E-mail:zhangzq@clas.ac.cn

作者简介:王雪梅(1976-),女,重庆永川人,副研究员,主要从事科学计量与情报分析.E-mail:w20141103@swu.edu.cn

摘要

社会水文学是一门研究人水耦合系统动态变化规律、服务水资源管理的交叉学科,通过对Web of Science数据库检索到的论文进行文献计量分析,系统综述社会水文学的国际研究发展态势和趋势。分析结果显示,广义的社会水文学研究涉及水资源、环境科学、土木工程、地球科学、环境工程、农学、环境研究、生态学、气象与大气科学、地理学等。国际上长期关注水资源管理、水质、农业灌溉和水政策等问题,不同时期研究的问题热点根据时代发展的水资源管理需求有所变化,不同国家根据国内水资源情势,其关注点也有所不同。狭义的社会水文学研究主要涉及城市化和农村发展的水需求和水安全等问题,强调通过有效的水文模型预测来支持科学管理决策。该学科的发展将会促进人类对水资源的可持续管理和利用,更好地解决人类社会面临的水问题。

关键词: 社会水文学; 文献计量; 发展态势; 研究热点
中图分类号:P349 文献标志码:A 文章编号:1001-8166(2016)11-1205-08
Tendency Analysis of Socio-hydrology Research Based on Bibliometrics
Wang Xuemei1, Zhang Zhiqiang2,*
1.Southwest University Library, Chongqing 400715, China
2.Chengdu Library and Information Center,Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China
*Corresponding author:Zhang Zhiqiang(1964-), male, Dingxi City, Gansu Province, Professor. Research areas include strategic planning for science and technology development, science policy and research management, methods and applications of information analysis, ecological economics and sustainable development.E-mail:zhangzq@clas.ac.cn

First author:Wang Xuemei(1976-), female, Yongchuan City, Chongqing Municipality, Associate professor. Research areas include scientometrics and information analysis.E-mail:w20141103@swu.edu.cn

Abstract

Socio-hydrology is a new inter-disciplinary science of people and water. The biblio-metrical analysis was made on the socio-hydrology papers included in the Web of Science (WoS) to obtain the study progress of socio-hydrology. The results indicated that the research areas of socio-hydrology mainly covered water resources, environmental sciences, civil engineering, geosciences, environmental engineering, agronomy, environmental studies, ecology, meteorology and atmospheric sciences, and geography. The key topics in general socio-hydrology were water resources, agricultural irrigation, and water policy. Furthermore, the research spots varied with the needs of the societal development in the different decades. They also varied among countries. The special socio-hydrology research mainly focused on water need and security in both urban and rural development, and emphasized the decision support of scientific management through effective hydrological model prediction. Its development will promote the sustainable management and utilization of water resources and help better solve water problems facing the humans.

Keyword: Socio-hydrology; Bibliometrics; Development status; Hot topic.
1 引言

社会水文学是一门新兴的研究人水耦合系统的协同演化动力学的水文学交叉学科, 它是在综合水资源管理、生态水文学以及社会水循环研究的基础上发展起来的[1~5]。水文与水资源管理科学在人类世时期的经济发展中扮演着重要的角色[6], 国际上关于人— 水相互作用的研究至少已有30多年历史[7], 广义的社会水文学涉及的研究主题领域包括水文社会学、水政策、水安全、水管理、水治理、水交易、水市场、水权、水价、虚拟水、人— 水和谐、人— 水耦合系统、水资源可持续利用、人— 水关系、人— 水历史、人— 水系统、人— 水开发、水文化、水法律等。

文献计量学被定义为用数学和统计学的方法, 定量地分析一切知识载体的交叉科学[8]。它是集数学、统计学、文献学为一体, 注重量化的综合性知识体系, 主要是借助发文和引用及与其相关的特征数和量化指标来描述、评价和预测科学技术的现状和发展趋势[9]。Web of Science(WoS)核心合集数据库收录了12 000多种高影响力的学术期刊, 一般被认为收录了世界各学科领域内优秀的科技期刊, 其收录期刊的论文能在很大程度上及时反映科学前沿的发展动态[10]。通过对WoS数据库检索的论文进行文献计量分析, 以获悉广义社会水文学的国际研究发展态势。

2 数据采集与分析方法

分析数据来自WoS平台的自然科学引文索引(Science Citation Index Expanded, SCI-E)和社会科学引文索引(Social Sciences Citation Index, SSCI)数据库, 检索2016年以前发表的论文, 排除Reprint, Correction和Correction Addition的文献类型。以“ social hydrology” OR “ socio-hydrology” OR “ hydro-sociology” OR “ coupled human* water system* ” OR “ human water system” OR “ human water relationship” OR “ human water harmony” OR “ human water history” OR “ human water development” OR “ human water regulation” OR “ sustainable utilization of water resource* ” OR “ water management” OR “ water governance” OR “ water policy” OR “ water security” OR “ water trade” OR “ water market” OR “ water right” OR “ water price” OR “ virtual water” OR “ coupled human water resource* system” OR “ human water resource* system” OR “ human water resource* relationship” OR “ human water resource* harmony” OR “ human water resource* history* ” OR “ human water resource* development” OR “ human water resource* regulation” OR “ water resource* management” OR “ water resource* governance” OR “ water resource* policy” OR “ water resource* security” OR “ water resource* trade” OR “ water resource* market” OR “ water resource* right” OR“ water resource* price” OR “ water culture” OR “ water law” 为主题词进行检索, 在标题、关键词和摘要任一处出现以上某个词组则被初步归为广义社会水文学论文, 筛选剔除非该研究领域的文献后共得到18 768篇论文。缩小检索范围, 仅用社会水文学“ Socio-hydrolog* ” OR “ social hydrolog* ” 进行主题词检索, 得到66篇关于狭义社会水文学的论文(检索日期为2016年5月)。

分析工具采用汤森路透公司(Thomson Reuters Corporation)的Thomson Data Analyzer(TDA)文本挖掘软件、微软公司的Excel软件, 以及美国德雷塞尔大学信息科学与技术学院陈超美研发的CiteSpace软件[11]和荷兰莱顿大学科学技术研究中心研发的VOSviewer软件[12], 定量分析主要发文国家和研究机构的论文产出数量、论文影响力, 并对研究热点主题进行知识图谱分析。

3 结果与分析

社会水文学研究论文来自171个国家或地区, 从论文标注的资助项目来看, 国内外社会水文学相关研究得到中国国家自然科学基金、美国国家科学基金会、欧盟委员会、中国国家重点基础研究发展计划、澳大利亚研究理事会、加拿大自然科学与工程研究理事会等国家地区基金及研究机构和高校的广泛支持, 尤其是20世纪90年代以来随着资助力度的加强, 研究成果大量产出。1900— 1989年的论文量占总数的5.3%, 1990— 1999年占10.3%, 2000年以来的论文量占了84.4%, 仅2015年的发文量就超过20世纪前80年论文总数的2倍多。

世界各国都很关注水资源研究, 发表社会水文学相关研究论文较多的国家依次是美国、中国、英国、澳大利亚、德国、荷兰、加拿大、西班牙、法国、印度等, 这些国家发文数量的年度分布见图1。美国和中国是当前发文量最多的国家, 21世纪以来美国论文量的年均增长率为9.9%, 中国以年均16.6%的全球最高增长率的速度, 从2009年开始论文数量超过100篇, 成为发文量仅次于美国排名世界第2位的国家。社会水文学研究论文66.5%是由单个国家完成, 其他大多由2~3个国家合作完成, 美国、中国、加拿大、英国、澳大利亚、德国等国家之间的交叉合作比较频繁。

图1 2000— 2015年主要发文国家广义社会水文学研究逐年发文数量Fig.1 Yearly numbers of papers on the general socio-hydrology from the main countries from 2000 to 2015

对发文较多的前10个国家2000— 2015年以第一著者发表的论文数量及其被引用情况进行统计(表1), 美国的论文量和总被引频次都最高; 其次, 中国、德国和加拿大的论文总被引频次也比较高; 加拿大、美国和德国的论文篇均被引频次也比较高, 中国论文篇均被引频次相对较低, 与中国论文大量发表于近几年有一定关系; 美国和中国由于论文总量多, 所以高被引(被引频次≥ 20次和50次)的论文数量也多, 但加拿大的高被引论文比例最高, 中国的被引论文比例与发达国家相比仍偏低。我国论文影响力的扩大还需要时间的积累和考验。

表1 发文量前10位的国家2000— 2015年的论文量及其被引用情况 Table 1 Numbers and citation of papers from the main countries from 2000 to 2015

发文较多的机构中, 排第一位的是中国科学院, 但美国进入前10位的高校和研究机构最多, 占了半数以上, 此外, 荷兰代尔夫特理工大学、瓦赫宁根大学和中国北京师范大学也进入发文量前10位的行列。

国际上发表社会水文学研究论文较多的期刊及其所属国家、期刊影响因子见表2。这些文章主要发表在荷兰、美国、英国等出版的水资源管理、水科技、水文学、水资源开发利用、水政策等专业期刊上。根据2015年《期刊引用报告》(Journal Citation Reports, JCR), 发文最多的这10种期刊中有一半属于JCR学科领域1区期刊(即位于学科领域期刊影响因子排名前25%之列)。

表2 发表社会水文学论文的国际主要刊物及其影响力 Table 2 Major journals on social hydrology and their impacts
3.1 广义社会水文学研究进展

从研究方向看, 社会水文学研究涉及水资源、环境科学、土木工程学、地球科学多学科、环境工程学、农学、环境研究、生态学、气象学和大气科学和地理学等。

社会水文学研究论文中出现频次100次及以上的关键词有56个, 包括:water management(水管理)、climate change(气候变化)、water resources management(水资源管理)、irrigation(灌溉)、water resources(水资源)、water policy(水政策)、water quality(水质)、modeling(模拟)、groundwater(地下水)、sustainability(可持续发展)、uncertainty(不确定性)、integrated water resources management(水资源综合管理)、drought(干旱)、evapotranspiration(蒸散发)、remote sensing(遥感)、hydrology(水文)、water governance(水治理)、hydrologic models(水文模型)、optimization(优化)、water supply(供水)、water scarcity(水资源短缺)、China(中国)、virtual water(虚拟水)、agriculture(农业)、water security(水安全)、water framework directive(水框架指导)、adaptation(适应)、sustainable development(可持续发展)、water balance(水平衡)、decision making(决策)、flooding(洪水)、GIS(地理信息系统)、decision support system(决策支持系统)、water use efficiency(水利用效率)、water footprint(水足迹)、wetlands(湿地)等。图2的关键词云图直观展示了这些高频词汇, 即位于图中间位置字体较大的那些词更频繁地出现在社会水文学的论文中。

图2 广义社会水文学论文高频关键词云图Fig.2 Cloud map on high frequency keywords in general socio-hydrology papers

CiteSpace采用1979年Freeman提出的中心性测度指标计算节点在网络中地位的重要性; 采用2002年Kleinberg提出的突变侦测算法检测频次变化率高和增长速度快的突现词[13]。用CiteSpace软件对社会水文学研究论文的关键词进行分析, 节点类型选择作者关键词, 阈值选择前100个高频出现的节点, 采用最小生成树算法, 可视图显示为静态聚类视图和合并网络视图。由表3可见, 广义社会水文学研究中, 管理、资源、气候变化、灌溉、优化、系统、不确定性、模型、政策、变化性等关键词的中介中心性较高, 是社会水文学研究论文共现网络中起着主要关联作用的重要词语。图3绘制的社会水文学论文关键词图谱, 图中每个圆形节点代表一个关键词, 节点越大表明关键词的出现频次越高, 带紫色光圈的节点具有较高的中心性, 表示与其他节点之间的联系紧密。表3中水资源管理、灌溉、水质、水政策、排水、建模、湿地、土壤、框架、可持续发展等关键词的突现性较高, 是社会水文学研究论文在短期内出现频次增加明显、受到较高关注的前沿领域方向。

广义社会水文学长期关注水资源管理、水质、农业灌溉和水政策等问题, 此外, 不同时期国际研究的热点根据时代发展的水资源管理需求有所变化(表4)。20世纪90年代, 普遍重视水质、水体富营养化、水资源规划和建模等问题; 21世纪前10年, 强调对气候变化、地下水、可持续发展、不确定性等方面的研究; 2010年以来的最近几年, 研究热点中大量出现了水治理等。

图3 广义社会水文学论文高中心性关键词图谱Fig.3 Map of high centrality keywords in general socio-hydrology papers

表3 广义社会水文学论文关键词的中心性和突变性分析 Table 3 Centrality and burst analysis on keywords in general socio-hydrology papers

美国、加拿大、英国、德国、法国等欧美发达国家尽管淡水资源丰富, 但曾因工业化发展出现过水资源滥用和水污染严重等问题, 所以十分重视水资源的可持续利用和水政策研究; 澳大利亚气候干旱水资源相对短缺, 荷兰约1/3的国土面积低于海平面, 西班牙国内水资源分配不均匀, 这些国家很重视水资源的综合管理; 中国和印度都是经济增长迅速的人口大国, 由于工农业用水多正面临严重的水资源污染和水资源紧缺等难题。根据第一著者国家发文统计主要国家的高频关键词(表5), 分析发现, 发文量最多的这10个国家都很关注水管理、气候变化、水资源管理和灌溉方面的研究; 美国、澳大利亚、西班牙、英国、加拿大等还重视水政策研究; 美国、英国、加拿大、澳大利亚、西班牙等重视水质研究; 美国、法国等重视运用建模的方法研究水文; 中国、加拿大、荷兰等关注不确定性研究; 中国、印度等关注蒸散发、优化等问题, 重视遥感技术的应用; 英国、德国、西班牙等重视水框架指导和可持续发展; 英国、德国、法国等关注地下水问题; 澳大利亚在墨累— 达令流域、环境流量、水市场方面比较有研究优势; 德国在水资源综合管理和社会学习方面比较有研究优势; 荷兰关注水足迹和虚拟水研究; 加拿大关注决策研究; 法国关注废水再利用; 印度关注水平衡研究等。

表4 1990年以来不同年代社会水文学论文中的高频关键词 Table 4 High frequency keywords in general socio-hydrology papers in different decades from 1990
表5 发文量前10位的国家社会水文学论文中的高频关键词 Table 5 High frequency keywords in general socio-hydrology papers of top 10 countries
3.2 狭义社会水文学研究进展

狭义的社会水文学是在综合水资源管理、生态水文学和社会水循环发展的基础上应运而生的[1, 4]。2012年Sivapalan等提出社会水文学是一门新的学科, Water Resources Research期刊在2015年第51卷第6期上有专栏对社会水文学的概念、模型和方法等方面做了集中探讨。只用社会水文学(“ Socio-hydrolog* ” OR “ social hydrolog* ” )进行主题词检索, 在SCI和SSCI数据库得到66篇文章(检索日期2016年5月), 都发表于最近几年, 其年度分布为:2012年3篇, 2013年6篇, 2014年21篇, 2015年28篇, 2016年8篇。根据第一著者统计, 发表文章最多的是美国(19篇), 其次是荷兰(8篇), 德国(6篇)和意大利(6篇), 澳大利亚(4篇)和中国(4篇), 英国(3篇)和加拿大(3篇)等。

根据关键词词频分析, 狭义社会水文学研究主要涉及城市化和农村发展的水需求和水安全问题, 关注有效的社会水文预测模型服务于科学管理决策和可持续发展[14]。用VOSviewer软件对文章的标题和摘要中的高频词做相似性度聚类密度图(图4), 图中红色区域表示权重值高的主题。图4可见狭义社会水文学的主要研究内容包括用系统、模型等研究其变化; 社会水文学的发展及动态; 水的案例分析; 科学方法研究不确定性和气候等相关问题; 理解基础上的交互管理等。

图4 狭义社会水文学论文标题和摘要高频词聚类图Fig.4 Clustering diagram on high frequency words in titles and abstracts of special socio-hydrology papers

4 结语

广义的社会水文学是一门起源较早的研究水文学和自然、社会、人文的综合学科。狭义的社会水文学是近年来快速兴起的研究人— 水耦合系统动力学的交叉学科, 是指导和支撑可持续水资源管理的新的知识体系。水资源管理需求旺盛的发达国家和发展中国家都在积极开展相关研究, 该学科的发展将会促进人类对水资源的科学管理和可持续利用, 是更好地解决人水矛盾的新途径。

通过对国际上社会水文学发展态势的文献计量分析, 得到以下主要结论:

社会水文学研究涉及水资源、环境科学、土木工程、地球科学 、环境工程、农学、环境研究、生态学、气象与大气科学、地理学等诸多学科。相关论文主要发表在荷兰、美国、英国等出版的水资源管理、水科学技术、农业水管理、水文学杂志、水资源研究、国际水资源开发等期刊上。

发文较多的国家依次是美国、中国、英国、澳大利亚、德国、荷兰、加拿大、西班牙、法国、印度等。开展合作研究比较频繁的有美国、中国、加拿大、英国、澳大利亚、德国等国家。21世纪以来中国的论文量迅速增加, 从2009年起成为发文量仅次于美国排名世界第2位的国家。美国的论文量和总被引频次都居世界首位, 中国论文的篇均被引频次相对较低。中国科学院在该领域的发文量居世界前列, 但美国进入前10位的高校和研究机构最多。

广义社会水文学研究长期关注水资源管理、水质、农业灌溉和水政策等问题, 20世纪90年代普遍重视水质、水体富营养化、水资源规划和建模等, 21世纪前10年强调气候变化、地下水、可持续发展和不确定性等, 2010年以来出现水治理等研究热点。狭义社会水文学研究主要涉及城市化和农村发展的水需求和水安全问题, 包括用系统、模型等研究其变化, 案例分析、不确定性、气候变化、交互管理等。

全球各地区水资源时空分布极不均匀, 随着工业化城市化的发展和人口的增长, 以及极端天气事件的增多, 水问题变得更加敏感和脆弱。大力发展社会水文学, 将为解决人类面临的日益严重的水问题的解决提供新的知识支撑。

The authors have declared that no competing interests exist.

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