水文地质的研究进展与研究趋势 ——基于CiteSpace的可视化分析

水文地质学科作为基础学科在生态文明的发展中发挥着重要的推动作用,了解学科发展动态有助于发现和总结研究方法和研究热点,为未来的发展指明方向。本文通过中国知网（CNKI）数据库检索,所得数据运用CiteSpace进行可视化处理,得到水文地质学科研究成果的关键词共现图谱、关键词聚类图谱、关键词聚类时间线图谱和关键词突现图谱。通过对2000—2021年水文地质发展与趋势的研究图谱进行分析解读,认为水文地质发展经历了萌芽、初期、稳定和爆发４个时间阶段,并且未来发展趋势看好;研究内容分为基础性理论研究（找水水文地质学）、技术应用性研究（资源水文地质学）和多学科交叉性研究（生态环境水文地质学）;同时,在国家近年的政策、理念下,多学科交叉性研究已是水文地质科学研究在未来的大体趋势。     

地球科学知识图谱的构建与展望

大数据为地球科学研究带来了新的思路和挑战。但由于存在描述规范不统一、共享机制不明、语义异构等问题,在数据集成、共享与复用等方面存在较大困难,使得大数据的众多优势在地球科学相关研究中难以充分发挥。知识图谱能够准确、清晰地表达概念及其相互之间的复杂语义关系,为机器所理解,是实现语义翻译、数据融合和复用的关键技术。文章对地球科学知识图谱的内涵和特点进行了深入的分析,归纳了地球科学知识图谱的主要构建方法,梳理了数据字典、知识体系和知识图谱之间的关系,对与地球科学知识图谱构建相关的专题数据库和领域本体的建设现状进行了回顾,指出了地球科学知识图谱构建中存在的主要问题,并阐述了地球科学知识图谱的应用前景,以期推动和完善地球科学知识图谱的建设和应用。     

地球科学知识体系编辑平台

随着信息技术和地球科学的发展，地球科学领域数据快速增长，积累了海量数据，亟需建立领域知识图谱促进地球科学大数据的利用。因此深时数字地球（DDE）提出构建地学知识库和知识图谱，为未来的地学研究提供新一代的基础科研工具，促进研究范式的变革。文章回顾了知识图谱的发展历史，对主要知识体系构建工具进行了调研。结合地球科学学科特点，梳理了地球科学知识体系对构建工具的需求，并设计和实现了一个面向地球科学知识体系的专业编辑平台：“地球科学知识体系编辑平台”。平台具有操作简单、协同编辑、协同审核等一系列特点，基本满足地球科学知识体系的建设需求，填补了这一领域的空白。平台上线以来，已经有18个地球科学领域的专业学科人员在线协同构建，极大提高了地球科学知识图谱建设的效率。在此基础上，结合目前地球科学知识图谱建设状况，从技术角度出发，对地球科学知识体系编辑平台的后续发展方向进行了讨论。     

流域地貌特征对流域水文响应的影响分析

针对目前研究流域地貌特征与流域水文响应的指标具有随意性、主观性以及地貌特征与流域水文响应之间相关性较多、定量化较少等现象,求解出河道和坡面水流运动方程的格子玻尔兹曼方法解,进而构建了基于LBM的汇流模型,计算出黑龙江流域25个研究流域的单位线。分析了单位线要素与流域面积、流域长度和流域宽度之间的相关性,并给出了定量公式。研究结果表明:时间面积曲线由于受到水动力扩散作用比距离面积曲线变得平滑,可以用单位化的时间面积曲线定量单位线,但当一个流域的时间面积曲线有多个大的极值接近时峰现时差和洪峰拟合的不好。研究结果可为定量化流域水文响应和流域水文模型的参数率定提供方法和定量公式。     

山东沂源土门地区的岩溶形态组合类型及其形成环境

山东沂源土门地区具有三种岩溶形态组合类型,其形态、分布和发育的地质年代明显不同。结合区域地质发展史初岩溶相关沉积物的测年研究,揭示它们分别形成于晚第三纪以后的仰平期、早更新世中期以后的土门期和晚更新世以来的临城期。其相应的岩溶环境在气候和水文网两方面存在明显差异。气候环境由晚第三纪的湿热→更新世的冷干与暖湿交替变化→向现代的半湿润一半干早环境变迁;河流水文网则由无→有→越来越清楚,使岩溶区能够获得越来越集中的外源水补给。      

社会水文学研究进展

为了推动新兴学科——社会水文学的发展及其在流域水资源管理中的应用,有必要对有关社会水文学的研究工作进行阶段性总结,并对未来的研究方向进行展望。回顾了水文学的发展历程,理解社会水文学产生的背景,阐述社会水文学的概念及其内涵;辨析其与传统水文学、生态水文学和水文经济学等学科在研究内容、方法和理论等方面的异同点;介绍社会水文学的研究进展:本阶段着重于制度、政策和文化等社会因子在水文研究中的表达以及流域示范研究的开展,但大多数研究仍基于传统水文学背景、共进化背景或者水资源管理背景,社会水文学的理论和方法还不够成熟。未来应从以下方面加强社会水文学研究:① 深入开展社会水文学社会部分的定量研究、综合历史分析和水文重建方法、充分利用现有不同流域案例促进过程社会水文学、历史社会水文学和比较社会水文学研究;② 开展社会水文系统社会驱动力的研究,探寻社会水文学的动力机制;③ 引入非线性动力学理论刻画人-水耦合系统的复杂反馈机制,提高社会水文学的普适化数学表述;④ 积极推进“大数据”和知识挖掘技术在社会水文学研究中的应用。     

数据挖掘技术在水文预报中的应用及水文预报发展趋势研究

数据挖掘作为知识发现过程中的重要步骤,是从大型数据库中提取未知的、有价值的和可操作性的关系、模式和趋势用于决策支持的过程。我国目前在防洪领域存在着大量水文数据,如何充分有效地利用各种智能算法对这些数据进行分析与挖掘,以形成相应的水文预报模型进行准确的水文预报是防洪决策支持系统完善和发展的重要方面。本文首先全面地介绍数据挖掘的功能分类及以数据挖掘为基础的水文预报体系,然后对数据挖掘技术在水文预报中的应用进行了探讨和研究。     

利用水化学特征识别桑树坪煤矿突水水源

及时准确地找到突水水源,是解决矿井突水问题的关键。通过对桑树坪煤矿主要含水层水样进行常规水质分析,并通过Piper三线图揭示了矿区不同地下水含水层的水化学特征,并通过出水点与背景值的水文地球化学特征对比,正确地判断出了该矿区突水水源为奥灰岩溶水。研究认为,水化学特征分析是一种快速判别突水水源的有效方法。     

利用水化学特征识别桑树坪煤矿突水水源

及时准确地找到突水水源,是解决矿井突水问题的关键。通过对桑树坪煤矿主要含水层水样进行常规水质分析,并通过Piper三线图揭示了矿区不同地下水含水层的水化学特征,并通过出水点与背景值的水文地球化学特征对比,正确地判断出了该矿区突水水源为奥灰岩溶水。研究认为,水化学特征分析是一种快速判别突水水源的有效方法。      

页岩气研究的知识图谱分析

选取SCIE为数据来源,利用Cite Space可视化分析工具,形成页岩气研究的国家/地区、机构与作者、学科及关键词知识图谱,揭示页岩气的研究力量、学科属性与研究热点。结果表明,目前页岩气研究呈现蓬勃发展的态势。美国在页岩气研究中具有一马当先的影响力和引领作用。工程、能源与燃料等是开展页岩气研究的主要学科阵地。页岩气产能影响因素、四川盆地页岩气、页岩微观孔隙及孔隙结构、页岩气动力学特征、页岩气烃源岩以及页岩气开发产生的水污染等是页岩气的研究热点。     

生态水文科学研究的现状与展望

生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域 ,其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理 ,探索各种植被的生态水文作用过程。近年来 ,生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域 ,同时 ,生态水文学的研究十分注重尺度效应 ,把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所 ,开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究 ,是生态水文学研究最具活力的方向 ,其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型 ,并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。     

焦作矿区地下水水化学特征及其地球化学模拟

为了研究焦作矿区地下水水化学演化机制,查明岩溶水的主要补给来源,为矿井突水防范提供科学依据,对研究区域地下水系统取样分析。综合应用Piper三角图示法、岩性影响分析、相关性分析、总溶解固体分析和水文地球化学过程的定量模拟技术,系统地研究地下水水化学的空间分布规律和演化趋势;建立了地下水质量平衡模型,以提供岩溶地下水化学成分演化机理的定量信息;揭示了Ca2+-Na+、Mg2+-Na+阳离子交换作用、风化溶滤作用、蒸发浓缩作用、白云石的非全等溶解是地下水质演化的主要水文化学过程,为推断矿区地下水的补给来源提供了理论依据。     

基于模糊模式识别法的辽宁省汛期降水预测与分析

本文在辽宁省水文水资源勘测局多年开展汛期水情趋势预报的基础上,应用模糊模式识别方法,在水文要素的周期分析方法基础上确定出一个准周期,然后应用该方法进行定量预报,精度较好,同时结合中期水文跟踪预报,可以用来指导汛期防汛工作.     

生态水文科学古人的现状与展望

生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域，其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理，探索各种植被的生态水文作用过程。近年来，生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域，同时，生态水文学的研究十分注重尺度效应，把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所，开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究，是生态水文学研究最具活力的方向，其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型，并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。     

基于共词分析的我国征地拆迁研究热点及其趋势

城市化发展带来的征地拆迁已成为公共管理学科的一个研究热点。本文采用文献计量学的共词分析法在确定高频关键词的基础上,构建矩阵并进行聚类分析,绘制出国内征地拆迁研究热点的知识图谱。结果表明我国征地拆迁的研究主要围绕征地拆迁理论及综述、征地拆迁原因、征地冲突及安置补偿三大热点展开,并且征地安置研究将会是一个新的热点。这将为我国寻求征地冲突研究的突破,引导经验研究转向科学研究提供有力帮助。     

干旱传播的研究进展、挑战与展望

干旱通过相互关联的陆气系统与水文循环过程进行传播,在不同的地理时空传播演变成不同的干旱类型,如水文干旱、农业干旱、生态干旱和社会经济干旱等。在全球气候变暖和人类活动加剧的背景下,不同类型干旱之间的传播演变过程呈现出更多的不确定性。近10年来,对干旱传播时空特征、研究方法、演变过程以及驱动因素的理解逐步加深,但明确的科学观点仍相对匮乏。因此,从干旱传播的定义出发,系统分析了该问题的科学内涵,阐明了干旱传播研究的发展阶段。随后综合归纳了当前干旱传播的6类定量研究方法,包括阈值方法与游程理论、相关分析、因果分析、交叉小波、概率模型以及气象水文模型。并进一步从气象—水文和气象—农业两类干旱传播情景以及干旱传播驱动力方面,分析总结了当前形成的主要科学认识,揭示了全球范围内干旱传播研究发现的传播顺序、阶段阈值、时空异质性和人类驱动过程。最后分析指出了未来干旱传播研究面临的一系列挑战,包括进一步挖掘传播过程时空异质性、突破数学与物理知识鸿沟建立可信模型以及融入跨领域知识实现全过程的传播解析。对国内外干旱传播研究的前沿进展和挑战进行了系统分析,可为下一步干旱灾害分析与科学管理提供关键理论与方法支撑。     

地下水数值模拟面参数和水文参数研究的重要性

在地下水资源定量评价数值模拟中 ,应重视和加强对面参和水文参数的测试和研究。要建主地区性含水层标准参数 ,并通过专家鉴定确认 ,以便推广应用。要在研究区内选择代表性的典型地段 ,进行水均衡研究 ,测试 ,借助模型求解 ,是确定面参和水文参数行之有效的方法 ,可提高水资源定量评价成果的精度。     

地球科学知识图谱比较分析与启示：构建方法与内容视角

地球科学（以下简称地学）知识图谱将地学知识以有向图的方式进行形式化表达，具有强大的知识表达能力、开放互联能力和推理预测能力，是地学与人工智能交叉融合发展的基础设施之一，已成为当前地学研究中重要的研究热点。因此，国际上很多科学组织或团队先后开展了地学领域的知识图谱研究，并构建了一系列具有代表性的知识图谱。然而，目前尚缺乏对这些知识图谱的深入研究和分析。文章从基本情况、构建方法、主要内容及特点等方面，对当前国际上主要的地学领域知识图谱进行了系统的比较分析,并在此基础上，指出了对未来地学知识图谱研究的启示：从构建方法上，应构建地学知识图谱统一表达模型，建立融合多源、多模态数据的知识源，研究地学知识表示与计算方法；从内容上，应加强地学知识时空特征描述，考虑地学知识复杂时空关系和推理规则；从应用上，应发展地学知识质量评估和修正方法，提升地学知识图谱应用成效。     

流域水文与地貌特征关系研究的回顾与展望

揭示水文过程与地貌过程相互作用的定量关系是水文学家长期追求的目标,也是新国际水文10年PUB计划的重要内容之一。论述了建立这两者定量关系的统计综合途径和具有物理基础途径的思路方法与主要特点,述评一个多世纪以来,尤其是近30年来国外学者在这方面所作的研究,介绍了作者近年来在这方面所做的工作。     

基于贝叶斯理论的水文不确定性分析研究进展

水文过程受众多自然和人为因素影响,决定了其变化的极端复杂性,表现为确定性的动态规律与不确定性的统计规律共存。水文不确定性分析的理论和方法在认识水文规律中发挥着重要作用,其中贝叶斯作为一种主要理论方法在水文水资源相关问题的研究中得到了较广泛的应用。本文评述了贝叶斯理论在水文频率分析、水文预报、确定性和不确定性方法耦合等研究中的进展,对基于贝叶斯理论的水文不确定性重点研究内容进行了展望。