基于文献计量的泥石流研究现状与国际研究态势分析

摘  要：泥石流灾害点多、面广，危害严重，因此探明国内外泥石流研究现状对防灾减灾工作有重要意义。文章以1938—2019年Web of Science核心合集库收录的泥石流领域发表的11 466篇文献为研究对象，借助VOSviewer等软件绘制知识图谱，分别从论文数量年度变化趋势、重点国家发文量、国家/地区合作关系、主要研究机构和篇被引频次、主要作者、高被引文献、研究热点、热点演化趋势进行分析，以知识图谱分析并揭示泥石流研究领域近年来的研究现状、前沿热点与演化趋势。

关键词：泥石流;可视化;文献计量;知识图谱

Abstract：There are many disaster points and wide areas of debris flow，and disaster prevention and mitigation work is urgent. Therefore，it is of great significance to the work of debris flow disaster prevention and mitigation. This article takes 11 466 documents published in the field of debris flow included in the core collection of Web of Science from 1938 to 2019 as the research object，draws a knowledge map with the help of software such as VOSviewer，this paper analyzes the annual change trend of the number of papers，the number of papers published by key countries，the cooperation relationship between countries and regions，main research institutions and citation frequency of papers，main authors，highly cited literature，research hotspots，and hot spot evolution trend，respectively，and reveals the research status，frontier hot spots and evolution trend of debris flow research field in recent years with knowledge graph.

Keywords：debris flow;visualization;bibliometrics;knowledge graph

0  引  言

我国是山地大国，山地面积占国土面积70%以上，据不完全统计，全国31个省、市和自治区的约950个县市中分布有8万余处泥石流活动、其中严重的有8 500余处;其活动区域面积约430万平方千米，其中活动强烈的地区达130万平方千米[1]。

泥石流灾害是我国山区主要的灾害之一，自21世纪起，我国泥石流灾害造成直接经济损失约累计80亿元[2]。2010年8月8日，甘肃舟曲发生特大泥石流灾害，造成1 467人遇難，298人失踪，泥石流堰塞体堵塞白龙江，江面雍高回水，导致舟曲县城部分被淹，电力、交通、通讯中断[3]。2010年8月13日，绵竹清平乡发生特大泥石流灾害，泥石流体淤埋河道，导致岷江改道，共造成9人死亡，5人失踪，379户农房受损，农田被毁约20 hm2，直接经济损失高达4.3亿元[4]。

《西部陆海新通道总体规划》《长江经济带发展规划纲要》等国家战略的主战区位于山区，因此，山区安全对于国家战略的顺利实施至关重要。随着国家战略的实施，越来越多的重要基础设施将在山区兴建，泥石流灾害问题已不容忽视，泥石流防灾减灾工作迫在眉睫、任重道远。因此，对国内外泥石流研究现状及趋势进行研判，可以为我国泥石流防灾减灾工作提供借鉴和参考。

本文利用文献计量法对Web of Science收录的SCI文献进行分析，主要从论文数量年度变化趋势、重点国家发文量、国家/地区合作关系、主要研究机构和篇被引频次、主要作者、高被引文献、研究热点、热点演化趋势等方面对国内外泥石流研发现状进行分析，通过SCI文献分析探明国际研究发展态势，以期为我国泥石流防灾减灾提供有价值的情报信息。1990年以来国际泥石流文献研究成果的数量增加势头明显，并呈现出定性研究向定量研究转化的趋势，可以预见随着大数据技术的快速发展，未来在泥石流研究领域会涌现出大量的定量模型。

1  数据来源与分析工具

本文以Web of Science核心合集数据库中的相关文献为研究数据，利用关键词检索法，按照检索式TS=（mud-rock flow OR mud-slide OR debris flow），对1938—2019年各国在泥石流领域发表的文献（Article）进行了检索。数据采集时间为2020年6月16日，共得到有效数据11 466条。

本文分析利用的数据挖掘和可视化工具主要为美国Thomson公司开发的分析工具TDA（Thomson Data Analyzer）和荷兰莱顿大学科技研究中心于2009年开发的VOSviewer软件，对1938—2019年泥石流SCI论文进行文献计量研究和知识图谱分析。

2  文献分析

2.1  论文数量年度变化趋势

1938—2019年泥石流研究领域SCI发文量迅速增长，泥石流研究领域的SCI论文从1938年的1篇到2019年的906篇，增长了906倍。1972—2019年的泥石流研究领域SCI发文趋势如图1所示（因1938—1971年文献量较少，仅1938与1969年各1篇，故图1只截取了1972—2019年的数据展示其发文趋势）。其中1990—1991年增速较快，这说明，泥石流相关研究从1990年开始获得广泛关注，而这一过程正好伴随着全球对环境问题的关注。根据1938—2019年这81年的数据判断，未来泥石流研究领域的SCI论文数量还会继续增加，相关研究仍在继续。

2.2  重点国家发文量分析

通过对不同国家的发文量进行统计，1938—2019年泥石流研究领域SCI发文量前十位的国家如图2所示。可以看出，美国发文量最多，达3 233篇，约占采集到的论文总数的29.9%;中国发文量为1 513篇，居第二，约占论文總数的14.0%;中美两国的论文数量占总论文数量的43.9%，这说明中美两国在泥石流研究领域具有较强的实力。位居其后的分别是英国、意大利、法国、加拿大、德国、日本、瑞士和澳大利亚，这些国家分别位居发文量排名的第三到第十位。

上述10个国家论文数量与篇均被引频次关系如图3所示（图中深色线条为均值交叉坐标轴，交叉点是代表均值），可以看出，美国不论论文数量和篇均被引频次都是最高的，这说明美国在泥石流研究方面具有较强的研发实力，中国虽然在泥石流领域的SCI发文量位居世界第二，但是篇均被引频次低于发文量位居第三、第四的英国和意大利，说明中国在泥石流研发实力这方面还有待提高。

上述发文量前十位国家近五年发文量随时间变化趋势如图4所示，可以看出，中国对泥石流方面的研究逐年增多。

如表1所示，通过对发文前十国家论文数量占其总发文数量的比例进行分析可以发现，中国最近五年发文章占其总发文量的64.44%，在发文量排名前10位的国家中比例最高，相比之前呈明显增加态势。此外还可以看出，美国近五年的发文量占其总发文量比例26.42%，位居前10位国家发文量的第九位，这说明最近五年美国在泥石流研究领域活跃度较之前有所降低，而中国活跃度最高。

2.3  主要国家/地区合作关系分析

本文选取近20年合作发文的主要国家/地区为研究对象，对象间最大合作关系次数25次、最小合作关系次数5次。如图5所示，通过对不同国家/地区间的合作网络进行分析，可以看出，在整个合作网络中，在1999年左右瑞士的中心性较高，表明瑞士在1999年左右与世界上其他国家/地区广泛建立了合作关系;在2005年左右，美国、英国、西班牙的中心性较高，说明在这期间这些国家与其他国家/地区开展了广泛的合作研究;2010年左右，中国、加拿大、法国、新西兰、挪威、意大利等国中心性较高，说明在这期间，这些国家与其他国家/地区在泥石流研究领域开展了广泛合作。

2.4  主要研究机构和篇被引频次分析

据统计，全球共有6 793个研究机构从事泥石流的研究，图6（图中深色线条为均值交叉坐标轴，交叉点是代表均值）为1938—2019年发文前10位的机构，在前10位的研究机构中，中国占据2席，日本占据1席，意大利占据1席，澳大利亚占据1席，瑞士占据1席，英国占据1席，美国占据3席。中国科学院虽然发文量位居首位，但是其篇均被引频次低于美国地质调查局、意大利水文地质保护研究所、成都理工大学、迈阿密大学、京都大学、美国农业部等;美国农业部虽然发文量最少，但是篇均被引频次位居第三，这说明美国农业部具有较强的学术影响力，中国科学院在泥石流领域的研发实力有待提高。

本文选取为对象的研究机构最大合作次数100次、最小合作次数10次，利用VOSviewer对发文机构合作关系进行分析，如图7所示。可以看出，中国科学院在近年来中心度最高，这说明在近年来中国科学院与很多机构开展了密切合作。结合图6可知，中国科学院无论是发文量还是与世界其他研究机构合作次数，都是最高的。

2.5  主要作者分析

据统计，1938—2019年11 466篇SCI论文作者有27 211位，发文量前10位作者和所属机构如表2所示。位居第一位的是瑞士日内瓦大学地球科学系教授马库斯·斯托菲尔（Stoffel Markus），发文量98篇，说明马库斯·斯托菲尔教授是泥石流研究领域的世界级权威专家;第二位是中国科学院地理科学与资源研究所崔鹏（Cui Peng）院士，发文量86篇，仅次于马库斯·斯托菲尔教授。

发文量前10位作者有5位为中国人，分别来自3个机构：中国科学院地理科学与资源研究所、成都理工大学和中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，占据总发文量前10位作者数量的50%，从侧面反映出中国拥有一批泥石流研究领域的国际权威专家。

本文选取为对象的作者近十年最大合作关系次数100次、最小合作关系次数5次，利用VOSviewer对作者合作关系进行分析，如图8所示。不难看出2013年左右，以瑞士日内瓦大学地球科学系教授Markus Stoffel为关系网络合作中心;在2015年左右，以中国科学院地理科学与资源研究所崔鹏院士为关系网络合作中心;在2017年左右，以成都理工大学许强教授为关系网络合作中心，这也侧面反映出他们是泥石流研究领域国际权威专家。

2.6  高被引文献分析

如表3所示，通过对文献的引用次数数据进行分析，选取被引频次550次及以上作为高频引用文献的阈值。其中最高被引频次的论文为Montgomery D R在《Water Resources Research》期刊发表的文章，其被引频次高达849次，这说明该作者在泥石流领域的研究成果得到了广泛关注。从表3不难看出，累计被引频次550次以上的8篇文章中有2篇第一作者均是哥伦比亚大学的Hungr O，但是从前述分析主要研究机构以及发文量作者中，Hungr O并没有位列其中，但是其发表论文均是累计高被引频次论文，这说明该作者发表的均是具有高价值的国际影响力的研究论文，但是该作者发文量数量还比较少。

2.7  研究熱点分析

如图9所示，关键词的共现分析可以反映领域研究的热点。利用VOSviewer对高频关键词进行共现网络分析，可以看出，泥石流（debris flow）、浅层滑坡（shallow landslides）、侵蚀（erosion）、前期降雨（antecedent rain-fall）、离散元法（discrete element method）、冲击力（impact force）、汶川地震（wenchuan earthquake）等是近年来泥石流领域的研究热点，1990年以前主要是以冲积扇（alluvial fan）、颗粒大小（grain size）、阈值（thresholds）、边坡水文（hillslope hydrology）等为研究热点。

2.8  热点演化趋势分析

为详细分析泥石流文献热点主题在不同时期的变化，本文利用VOSviewer软件对1990年以来文献研究的关键词出现最小10次以上进行演化趋势分析，详见图10所示。1990—1994年，关键词数量较少，且关联关系并不紧密，主要关键词有沉积（deposits）、相（facies）、浊流（turbidity currents）、模型（model）等;1994—1999年，关键词数量迅速增加，如动力学（dynamics）、沉降（sedimentation）、流域（basin）、系统（system）等;1999—2004年，关键词数量和关系逐渐增多和加强，如演化（evolution）、泥石流（debris flow）;2004—2009年，关键词演化（evolution）、泥石流（debris flow）、沉积（deposits）和形态（morphology）等中心度较高，说明这一时期这些关键词涉及领域为研究热点;2009—2014年，演化（evolution）、泥石流（debris flow）、侵蚀（erosion）、动力学（dynamics）、搬运（transport）等中心度较高，说明这一时期这些关键词涉及领域为研究热点;2014—2019年，增加了崩落（avalanches）、气候改变（climate-change）、持续（duration control）等关键词，并且泥石流（debris flow）、模型（model）、动力学（dynamics）等关键词中心较高。这侧面反映出，泥石流研究从原来的定性研究，逐渐演化为从模型、动力学特征角度出发的定量研究。

3  结  论

本文通过对泥石流领域研究现状与国际研发态势分析，得出以下结论：

（1）发文趋势表明，美国在泥石流领域SCI发文量位居第一，中国位居第二，但中国的篇均被引频次低于位居第三、第四的国家，这说明中国的研发实力还有待加强。

（2）主要国家合作关系表明，随着时间推移，由原来瑞士的中心性较高发展为美国、英国、西班牙的中心性较高，近十年以来，中心度较高的转变为中国、加拿大、法国、新西兰、挪威，说明近十年期间，中国、加拿大、法国、新西兰和挪威等国家较为重视泥石流灾害研究。

（3）研究机构关系分析表明，中国科学院与成都理工学院为石流领域的国际权威机构，并且中国在泥石流研究领域拥有一批国际权威专家。

（4）高被引文献分析表明，最高被引频次的论文来自Montgomery D R的《Water Resources Research》期刊文章，这说明该期刊为泥石流领域的权威期刊。

（5）研究热点和演化趋势分析表明，泥石流（debris flow）、浅层滑坡（shallow landslides）、侵蚀（erosion）、前期降雨（antecedent rainfall）、离散元法（discrete element method）、冲击力（impact force）等为近年来研究热点，泥石流研究正从定性研究向定量研究转变。

综上所述，中国是泥石流领域研究的主要国家，拥有一批世界级的权威专家与具备国际权威性的研究机构，并形成了一定核心的作者和权威机构群，能够为中国未来泥石流防灾减灾工作提供理论依据和参考。从中国发文量、研究机构和研究者分析结果来看，中国泥石流灾害问题已经得到学者的广泛重视。

参考文献：

[1] 韩用顺，崔鹏，刘洪江，等.泥石流灾害风险评价方法及其应用研究 [J].中国安全科学学报，2008，18（12）：140-147+26.

[2] 乐茂华.沟道型泥石流的动力机制及数值模似 [D].北京：中国水利水电科学研究院，2019.

[3] 刘传正，苗天宝，陈红旗，等.甘肃舟曲2010年8月8日特大山洪泥石流灾害的基本特征及成因 [J].地质通报，2011，30（1）：141-150.

[4] 周德珍，温姗姗，陈娟.四川省滑坡泥石流成因及思考——以2010年8月13日绵竹市清平乡特大泥石流灾害为例 [J].安徽农业科学，2015，43（26）：219-222+290.

作者简介：宇岩（1988—），女，汉族，吉林长春人，工程师，博士，研究方向：情报科学、大数据、知识发现。