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狀與發展趨勢，筆者采用文獻計量法對中國期刊全文數據庫中的文獻，從不同年份、學科領域方面的發文量進行統計，并通過CiteSpace軟件構建合作可視化圖譜，及對關鍵詞進行聚類、突現分析。研究結果表明：關于SWAT研究的發文量呈上升趨勢;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、農業活動造成的污染、水資源時空變化等方面;通過關鍵詞突現分析的結果可以看到，我國側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）模型由美國農業部農業研究中心在1994年開發，是由SWRRB模型發展而來的基于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（即產流和坡面匯流）和水面循環（即河道匯流）兩個部分[2]。目前，SWAT模型已成為研究水文循環、水資源時空分布、水生態過程的重要工具，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數據庫關于SWAT研究的文獻為基礎數據，從年發文量對比、研究領域占比、關鍵詞聚類、突現分析等幾個方面，來梳理SWAT模型的發展歷程及現狀，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 數據來源與研究方法

文章以CNKI數據庫為數據源，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，前者用于統計SWAT模型相關文獻的發文時間、研究領域等，借以對模型研究與發展現狀做出客觀評價，并通過CiteSpace5.6.R2軟件對“SWAT”相關文獻的關鍵詞構建可視化網絡圖譜及進行突現分析。參數選取默認Top10 per slice，依據篩選條件，CNKI數據庫時間跨度為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，依據年發文特征分為三個發展階段：萌芽階段：（2003年～2005年）年均發文量僅有7.3篇，該階段研究較少;起步階段（2006年～2014年）：發文量由2006年的30篇，迅速發展到2014年的107篇，呈現爆發式增長趨勢;快速發展階段（2015年以后），學者對模型的原理及應用有了質的提升，研究方向也向著多元化方向發展，發文量在近6年來保持較穩定的發展態勢。

2.2 科學領域研究分布情況

通過研究CNKI數據庫，可以明確SWAT研究的側重點及主要應用，對研究未來發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、環境、水利工程、農業資源、大氣等方面，同時還涉及到區域經濟、測繪、地質方面的研究。

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較多，研究內容主要在土地利用、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環境的影響研究。CNKI數據庫關鍵詞聚類的結果可分為八大類，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，河流水文水質方面的模擬。

3.2 關鍵詞突現分析

本研究采用Cite Space的突發檢測[7]工具，來探測研究領域前沿熱點及發展趨勢，同時對突發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，主要集中在農業活動所造成的非點源污染及面源污染上，這同聚類分析的結果相一致。參數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生的一系列資源、生態及環境效應[8-9]。

4 結語

我國SWAT模型研究始于2003年，發文量在2006年開始迅速上升。隨著對水文過程、生態系統服務影響的重視，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、農業活動造成的污染、水資源時空變化等方面，是近十年水資源優化探討的重點內容。從研究導向看，側重于水文變化過程在生態方面的響應，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

[1] 熊飛勇.基于SWAT模型的贛江蜀水流域氣候＼土地利用變化情景下的徑流響應研究[D].南昌：南昌大學，2015.

[2] 郭正鑫.基于GIS流域水質水量聯合調控系統的實現與應用[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.

[4] 金婧靚，王飛兒.SWAT模型及其應用與改進的研究進展[J].東北林業大學學報，2010，38（12）：111-114.

[5] 左德鵬，徐宗學，李福林，等.基于SWAT模型的母豬河流域水資源時空變化特征研究[J].北京師范大學學報（自然科學版），2014，50（5）：461-466.

[6] 曹永強，肖春柳，袁立婷.基于文獻計量的新世紀中國自然地理學國際影響力分析[J].地理科學，2019，39（5）：807-816.

[7] 王孝寧，崔雷，劉剛，等.突發監測算法用于共詞聚類分析的嘗試[J].圖書情報工作，2009，53（12）：104-107.

[8] 呂樂婷，王曉蕊，江源，等.基于SWAT模型的東江流域藍水、綠水時空分布特征研究[J].水資源保護，2017，33（5）：53-60.

[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].南水北調與水利科技，2009，7（5）：44-48.

[10] 吳春玲.基于分布式水文模型SWAT的流域徑流模擬[J].廣東水利水電，2013（4）：33-36.