水库作为拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物，具有防洪、供水、灌溉、水力发电、改善航运等功能。随着全球水资源供需矛盾的加剧，水库建设成为缓解供水压力的主要途径。中国属于水资源短缺国家，为解决“洪涝灾害、干旱缺水”等问题，根据《全国第一次水利普查公报》，截止2011年12月31日，中国已建水库97246座，在建水库工程756座，总计98002座，其中大型水库756座，占0.8%[1]。水库建设对发展国民经济、保障人民生活发挥了重要作用，但作为人类影响地球表面水体最重要的工程建筑，大量的水库建设也对环境系统造成了诸多影响。
长江三峡水库由三峡水电站建立后蓄水形成，总面积达1084km2，是目前世界上最大的水电站。三峡水库建成后在防洪、发电和航运等方面均发挥了重大积极作用。但三峡水库建设引发的各种问题引起国内外学者的广泛关注和讨论。就局部影响而言，主要争论点为当地土地容量接纳移民量有限、水库水质问题、水库淤积问题、库区与下游河床的土壤侵蚀问题、水库建设引起的地震活动与地质灾害问题等[2]。也有研究关注于水库建设和运行对生物多样性、长江中下游地区湖泊、长江口水环境及当地乃至全球气候的影响等。三峡水库对中国的经济、政治、生态、文化等领域影响深远，总结三峡水库的研究进展及趋势，探索其中的焦点、热点问题，有助于制定合理的水库建设、运行、管理方案，同时为相关研究及决策提供参考。
英国学者Pryde于1669年提出文献计量学，借助文献发表的特征指数，采用数学与统计学方法描述、评价和预测学科现状与发展趋势，现已成为文献分析行之有效的方法。例如，李晓等[3]基于文献计量学分析了超级稻研究动态，对其研发进行了很好的梳理。为全面掌握三峡水库的研究趋势，本研究基于Web of Science数据库开展三峡水库的相关文献调研和计量学统计分析，以了解三峡水库研究的发展历程、研究现状、活跃机构、研究者、权威机构、研究热点等信息。1 数据来源及研究方法
本研究数据来源于Web of ScienceTM核心合集的ScienceCitation Index Expand（SCI-Expand）和Social SciencesCitationIndex（SSCI）等核心数据库。检索主题词为“Three Gorges”，时间跨度为1990年至今（更新时间2014-09-19）。截至2014年9月19日，共检索到研究文献1859篇，考虑到文献类型的相对重要性，采用Web of Science的精炼功能，筛选出1071篇关于三峡水库研究的“研究文章（article）”和“综述文章（review）”进行分析。考虑到国家/地区之间、作者之间、研究机构之间可能存在的合作关系，在统计文献分布时，不同国家/地区、作者、研究机构所发表的文献数量之和可能大于检索到的文献总数（1071篇）。按“国家/地区”、“作者”、“机构”、“出版年”、“研究方向”和“来源出版物名称”等分类方法，并采用Web of Science的分析功能及Origin8.5软件的绘图功能对检索出的文献进行统计分析。
关键词是研究文献核心内容的浓缩和提炼。对关键词进行统计分析并提取高频率关键词，有利于快速了解和掌握学科研究热点和发展方向。本研究利用Endnote文献分析软件提取主要关键词，具体做法是：将检索到的文献导入Endnote软件，通 过“Subject Bibliography”功能菜单中的“keywords”功能提取关键词，通过分析，未统计Three Gorges Reservoir、Three Gorges Dam、Three Gorges Project等关键词，剔除不涉及研究主题的关键词，如Changjiang River、Yangtse River、China等；合并一些意思相同或相近的关键词，如CO2、CH4 和greenhouse gas，ecology和ecosystem，displacement和resettlement，catchment、basin和watershed等，在此基础上明确相关研究热点及前沿方向。2 结果与讨论2.1 文献的时间分布
长江三峡水库研究文献最早出现于1991年，在该文献中，Sugawara等[4]探讨了库区下游宜昌站的流量推算方法，并采用三峡库区的流量数据校核了降雨转化为径流的滞后时间。长江三峡水库研究大致可以分为3个阶段：1）1991—1997年，三峡水库一期工程大江截留完成前，关于三峡库区的文献发表量低于10篇/年，关注度不高，属于研究的起步阶段；2）1998—2005年，为相关研究的发展阶段，发文量介于10~30篇/年，为研究的发展阶段。其间发表了该领域研究的诸多经典研究，如Yang等[5]发表的“Temporal variation in thesediment load of the Yangtze river and the influences ofhuman activities”讨论了三峡水库建设等人类活动对长江泥沙负荷时空分布的影响，迄今为止在所有文献中被引用次数最多；3）2006年之后，三峡水库研究文献呈现激增趋势，发表文献量和文献增长率逐年递增，2013年发文量近200篇（图 1）。主要原因是随着三峡水电站二期156m蓄水，三峡库区出现的问题引起了国内外广泛关注，从而推动三峡水库的相关研究进入蓬勃发展期。
 图 1 研究文献的时间分布 Fig. 1 Time distribution of research papers |
研究文献主要分布在33个不同国家/地区（图 2），其中发文量排名前10的国家/地区见表 1。国家分布中，中国或与中国合作发表的文献为960篇，处于领先地位。主要原因是三峡水库的建设和管理关系到中国的国计民生、国防建设和生态安全，国家和地区层面开展了诸多关于长江三峡水库影响研究。中国与其他国家或地区合作发表的文献占相当比例，主要合作发表文献的国家及地区见图 3，其中与美国合作发文最多（121篇），其次为澳大利亚（37篇）。这是因为长江三峡水库位于中国境内，国内学者和研究人员可以更容易地获得三峡水库的相关资料和数据，其他国家及地区的学者大多通过与中国学者合作获取资料，开展相关研究。
 表 1 研究文献的主要发表国家/地区 Table 1 Main countries/regions published papers |
 图 3 与中国合作发文的主要国家及合作发文量 Fig. 3 Main nations cooperated with China |
从发文量看，美国共发表155篇文献，排在第2位，其他国家或地区发文量则均小于50篇。尽管大多数国家/地区发文量不多，但部分国家发表文献的篇均被引频次却较高。其中，瑞士、英国、日本、澳大利亚、美国发表文献的篇均被引频次位居前5，分别为23.10、17.28、16.38、14.77、13.32次/篇，表明这些国家的相关研究文献质量较其他国家更高，也更容易引起同行的关注。如Higgitt和吕喜玺发表的关于三峡水库对长江泥沙输移影响的论文[6,7]，Yang和Staio等关于三峡水库对长江向东海输沙量影响的论文[8]，Xu和Milliman关于三峡大坝蓄水前后长江输沙量季节变化的论文[9]，Park和Chang等关于被三峡大坝威胁的特有鱼种保护策略的论文[10]，Sekiguchi和Xu等关于三峡大坝建设前长江口细菌浓度和动植物多样性变化的论文[11]等，均为三峡水库研究的高被引论文。相对而言，中国相关文献的篇均被引频次仅为7.74次/篇，研究成果的影响力有待进一步加强。2.3 文献的学科和期刊分布
关于长江三峡水库的研究文献涉及到多个学科，表 2统计了排名前20位的学科领域。
其中涉及环境科学的文献排名第一，发文量为272篇，占总发文量的25.40%。其次是地球科学领域（24.28%）和水资源领域（17.83%）。其中，与生态环境相关的学科包括了环境科学、水资源、生态学、环境工程、海水淡水生物学、湖沼学、土壤科学、植物科学等分支学科，合计发文量达722篇，超过了总发文量的65%，可见长江三峡水库的生态环境问题是国内外学者关注的焦点。其中地球科学包括了地球科学、地质工程、大气科学、海洋学、遥感科学、地球化学6个分支学科，可见与长江三峡水库建设引发的地质问题、气候变化及对海洋的影响也是研究的热点问题。土木工程、材料科学、力学等领域的文献量总体较少，发文量的比例均低于10%。
 表 2 研究文献的学科分布 Table 2 Disciplines distribution of research papers |
如表 3所示，研究文献发表最多的期刊是Geomorphology，发文量为25篇，占总文献的2.33%；发文量第2和第3的期刊为Environmental Science and Pollution Research（1.96%）和Chinese Science Bulletin（1.77%）。由此可见，文献较为分散，并不存在发表关于长江三峡水库的研究文献数量特别突出的期刊。可能是由于涉及到的学科较多，相关文献分布在不同期刊上。为较全面评价相关期刊在该领域的影响力，统计比较各期刊的发文量、总被引频次、篇均被引频次、发表高被引论文量（在此以被引次数位于前20%的214篇论文为高被引论文）。发文量前20位的期刊中，总被引频次前5位的期刊为Geomorphology、Geophysical Research Letters、Journal of Hydrology、Science of the Total Environment及Engineering Geology；篇均被引频次前5位的期刊为Geophysical Research Letters、Geomorphology、Journal of Hydrology、Science of the Total Environment及Engineering Geology；发表高被引论文数量前5位的期刊为Geomorphology、Journal of Hydrology、Geophysical Research Letters、Science of the Total Environment及Engineering Geology。其中，Geomorphology是地球科学权威期刊，主要涉及地貌学理论和应用研究论文；Journal of Hydrology是水文学权威期刊，主要刊载水资源和水环境等相关领域论文；Engineering Geology主要发表与工程、环境及安全相关的地质学等方面的研究论文；Geophysical Research Letters是地学、地球科学综合期刊，主要刊载研究大气科学、固体地球、空间科学、海洋科学、水文、地表过程和冰冻圈的论文等；Science of the Total Environment是环境科学领域权威期刊，主要刊载与环境污染、环境管理相关的文献。
 表 3 研究文献的期刊分布 Table 3 Journal distribution of research papers |
关于长江三峡水库的研究机构的统计结果如表 4所示。其中，发文量前10位的研究机构依次为中国科学院、中国地质大学、重庆大学、武汉大学、华东师范大学、河海大学、北京师范大学、清华大学、南京大学、西南大学。从研究机构分布可以看出，中国科学院是长江三峡水库研究文献发文量最多的研究机构，共发表文献334篇，占总文献的近1/3。总被引频次前5位的研究机构依次为中国科学院、华东师范大学、武汉大学、北京师范大学、中国地质大学；篇均被引频次前5位的是华东师范大学、中国科学院、北京师范大学、南京大学、武汉大学。综合分析，可以发现中国科学院、华中师范大学、北京师范大学是长江三峡水库研究最活跃的机构。
 表 4 研究文献的机构分布 Table 4 Agency distribution of research papers |
中国科学院发文量前10位的研究院所如表 5所示，其中中国科学院水生生物研究所和中国科学院研究生院发文量位居前两位，是中国科学院系统中研究长江三峡水库较为活跃的院所。而华中师范大学、北京师范大学分别依托河口海岸国家重点实验室、水环境模拟国家重点实验室取得了许多研究成果。
 表 5 中国科学院发文量前10位的院所 Table 5 Paper numbers of the top10institutes of Chinese Academy of Sciences |
关于长江三峡水库的文献发表量前20位作者的文献发表数量、被引用情况及H指数等见表 6。文献总被引频次位居前5位的作者依次是杨世伦、张劲、蔡庆华、吕喜玺、沈珍瑶。其中，蔡庆华、徐耀阳等侧重于三峡库区及其支流库湾水生生物研究，尤其是水生生物对水体变化的响应；沈珍瑶、陈磊、刘瑞民等重点探讨了三峡库区典型流域非点源污染问题，特别是估算了三峡库区和整个长江上游的氮磷时空分布特征；张劲等主要探讨了三峡水库建设及运行引起的水沙量变化及其环境影响。另外，徐耀阳、邵美玲、张敏分别与蔡庆华合作发表论文19篇、12篇、8篇，刘瑞民、陈磊、王颖分别与沈珍瑶合作发表论文14篇、10篇、3篇，张劲与杨世伦合作发表 5篇文献。可以看出，团队合作是三峡研究的主要方式。而每个团队有各自的研究领域，其中蔡庆华及其团队主要开展淡水生态学、系统生态学、流域生态学等方面的研究；沈珍瑶及其团队主要从事流域水污染控制、非点源污染控制、流域水环境管理、环境影响评价等方面的研究；杨世伦及其团队主要从事海岸湿地沉积动力过程、河口对流域变化的响应等方面的研究。
 表 6 研究文献的作者分布 Table 6 Author distribution of research papers |
为了综合量化科研人员作为独立个体的研究成果，统计了主要作者的H指数。H指数是由美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校物理学家乔治·赫希（Jorge Hirsch）在2005年提出的一个混合量化指标[12]。H指数的计算基于研究者的论文数量及其论文被引用的次数。赫希认为：一个人在其所有学术文章中有N篇论文分别被引用了至少N次，其H指数就是N。在同一个研究领域内，科研人员的H指数越高，表明他的论文影响力越大。长江三峡水库研究的作者中，H指数排名前10位的为蔡庆华、杨世伦、张劲、徐耀阳、沈珍瑶、吕喜玺、邵美玲、陈静、史志华、陈磊。综上所述，在长江三峡水库研究中，中国科学院的蔡庆华团队、北京师范大学的沈珍瑶团队及杨世伦、张劲等影响力较强，为目前三峡研究的主力军，其重点关注的是长江三峡水库对水文、泥沙、非点源污染、水生生物等的影响。 2.5 文献的关键词分布
通过文献关键词的统计分析，凝练了长江三峡水库研究的历年和近5年出现的高频关键词。 2.5.1 历年热点问题
如表 7所示，长江三峡水库研究中出现频率最高的关键词为“水（water）”，表明由水资源、水环境与水生态引发的一系列问题一直是长江三峡水库研究的核心。另外，分析历年关键词频次，可以发现“ecology”、“nitrogen”、“environment”、“biodiversity”、“nutrient”、 “phytoplankton”、“climate”、“organicmatter”、“phosphorus”、“eutrophication”、“pollution”、“chlorophyll”、“greenhousegas”、“NPS pollution（非点源污染）”等与生态环境相关的关键词出现频率最高；“landslide”、“soil”、“erosion”、“slope”、“earthquake”、“stability”等与地质灾害相关的关键词出现频率较高；“lake”、“estuary”、“flood”、“East China Sea”、“Poyang lake”、“coastal”、“channel”、“Dongting lake”等与长江中下游及河口相关的关键词出现频率也较高；“resettlement”、 “population”、“land”等与移民安置相关的关键词出现频率也较高。可见，关于三峡水库的研究热点主要有生态环境隐患、地质灾害问题、对中下游地区的影响及移民安置问题等。
 表 7 研究文献的高频关键词分布 Table 7 The high frequency keyword distribution of research papers |
研究表明，长江三峡水库蓄水后，因受水库回水顶托的影响，尽管水库的整体水质较好，但出现了支流库湾水质恶化、水库消落带等一系列库区特有的生态环境问题，如大宁河河口、香溪河河口等库区局部水域陆续出现了富营养化现象[13]。针对库区富营养问题，徐耀阳等[14, 15, 16]针对香溪河库湾区域，阐述了长江三峡水库典型库湾水体富营养化的基本规律；沈珍瑶等[17, 18, 19]针对污染来源，重点在大宁河等支流流域开展了非点源污染负荷估算与控制措施研究；蔡庆华等[20]初步提出了基于机理研究、污染控制、生态调度等的三峡水库富营养化防控对策。
另外，受到三峡大坝蓄排水的影响，形成了30m垂直落差（最高水位175m，最低水位145m）的消落带，也因此带来了生物多样性减少[21]、土地资源锐减[22,23]、地质灾害加剧[24,25]、旅游资源恶化[26]、流行性病情和疫情发生[27]、生态系统脆弱[28]、温室气体排放[29,30]等问题。吕明权等[31]系统总结了三峡水库消落带生态系统的研究，指出土壤和植被是消落带研究应重点关注的生态要素，而磷、氮和重金属在土壤中的循环则是目前应重点关注的生物地球化学过程。谭淑端等[32]提出了消落带土地利用规划、植被筛选等一系列措施。但总体而言，长江三峡水库库区水质恶化的污染机理及防治措施尚有待进一步研究，特别是加强三峡水环境和消落带的长时间监测，以阐明特殊水位脉动下非点源污染物质在陆地系统、消落带系统及水环境系统的迁移过程研究。
长江三峡水库库区本是中国地质灾害高发区，水库建设、运行引发的大规模开山破土又加剧了地质破碎化，导致了库区的地质灾害。Liao等[25]指出水库水面波动是三峡水库库区滑坡现象的主因；Fourniadis等[33]评价了典型区域的滑坡风险，结果表明巫山到秭归段为滑坡风险的潜在高发区；有研究[34, 35, 36]基于模拟技术构建了三峡水库库区滑坡敏感性评估方法，结论显示模拟结果与实际滑坡的位置有较高的符合度。另外，长江流域为洪水多发区，因而三峡水库的防洪作用受到广泛关注。卢金友等[37]研究表明，三峡工程建成蓄水改变了水库下游河道的来水来沙条件，坝下游河道受到长时期长河段的冲刷，导致荆江三口门水位的降低及分流分沙的减少，使洞庭湖区淤积减缓。也有研究表明，长江中下游河床的侵蚀对两岸的提防设施产生了负面影响。仲志余等[38]在三峡水库削峰及中下游冲淤研究的基础上，提出了长江流域的防洪对策。上述研究表明，应更全面地看待三峡库区对于地质灾害、洪水形势的影响，为加强长江三峡水库的管理与调度提供基础和依据。
也有学者从更大的尺度关注长江三峡水库对下游典型水体的影响，认为三峡水库建设已引起鄱阳湖与洞庭湖等水体的江湖关系变化。Gao等[39]指出三峡水库的运行和采砂是影响长江与鄱阳湖泥沙交换的主要因素；Zhang等[40]表明相对于湖区气候变化的影响，水库出流对鄱阳湖季节性干旱的影响更大。Wang等[41]、Chang等[42]、Yin等[43]及Nakayama等[44]讨论了水量变化情况下洞庭湖湿地水情的变化。An等[45]研究表明，不同季节下水库运行对长江口盐水入侵有着不同的影响，但总体上水库运行可以抑制河口的盐水入侵；Dai 等[46]研究表明三峡水库的二次蓄水对2006年河口盐水入侵的影响有限；也有学者指出三峡水库蓄水是河口淡水资源减少的主要原因[47]。综上所述，长江三峡水库运行对长江中下游及河口区的影响已经取得了一些认识，但仍有众多问题有待进一步探讨，特别是三峡水库蓄水对长江口盐水入侵的影响、下游湖泊水闸建设等问题尚需更为深入的科学论证。
三峡工程涉及到世界上最大的水库移民，因此三峡水库库区移民也是国内外关注的重大问题[48]。库区移民安置的主要方式是靠后就近安置，也就是由淹没前地势较低的区域就近向地势较高的地方搬迁。研究表明，这种移民方式可能使得库区人多地少的矛盾更加突出，如进一步毁林开荒、陡坡种植，或是过度开发工业项目，不适当地扩大城镇规模等，都有可能造成新的水土流失，从而加剧当地生态环境的恶化[49, 50, 51]。2.5.2 近5年热点问题
与历年的高频关键词对比发现，近5年的高频关键词并没有发生太大的变化，可能原因是近5年的发文量为661篇，为总文献量的61.72%，而关键词数量则为4011个，占总关键词的74.61%。
通过对比，进一步筛选近5年新出现的热点问题。其中，“Model”、“simulation”、“GIS”、“Remote Sensing”等关键词近5年出现频率很高，可以看出模型模拟技术在三峡水库相关研究中得到越来越多的应用。可能原因是三峡水库的影响历时久、范围广，且具有一定的系统性，基于机理研究的模型构建从经济成本上更容易被研究人员接受。如沈珍瑶等[52]应用SWAT模型、WEPP模型评估了库区的典型土壤保持措施；Li等[53]构建了香溪河富营养化的三维评估模型；Cojean等[54]构建了三峡库区滑坡评估模型，用以分析黄土坡的坡面稳定性；Liu等[55]基于地理信息系统和无限边坡模型，模拟了巴东城新址的滑坡稳定性分布；Lai等[56]模拟研究了三峡水库运行对洞庭湖洪水的影响。在今后的研究中，模拟手段依然会是研究长江三峡水库影响的重要手段，但中国目前多采用国外的模型，如何使国外模型本土化或者开发出更加适合中国国情的模型是今后研究的重点。
“非点源污染（non-point source pollution）”是近5年才出现的高频关键词，说明三峡库区非点源污染研究已成为新的热点问题。点源和非点源污染共同影响着三峡库区的水质，而相对于点源污染，非点源污染影响范围广、污染物总量大且难治理，尤其是库区坡耕地独特的耕作和施肥方式使得非点源污染问题受到广泛关注与研究。Wu等[57]研究了库区小江流域溶解性氮和磷的污染情况；Ma等[58]分析了库区湖北段的氮磷负荷；刘瑞民等[59]量化了香溪河流域最佳管理措施对农业非点源污染的影响。但目前对非点源污染的研究多只关注氮、磷和泥沙等物质，侧重于机理和负荷量估算研究，对重金属、细菌等污染物的关注较少。另外，非点源模拟的不确定性问题也引起了科研人员的重视。沈珍瑶等[60]在三峡库区用GLUE方法分析了SWAT水文和泥沙模拟的参数不确定性。Zhang等[61]讨论了不同DEM精度下SAWT模型的模拟不确定性。因此，今后应对库区各种典型非点源污染物的迁移转化规律及控制对策进行重点研究，同时有效降低非点源模拟的不确定性，使得模型更好地应用于长江三峡水库非点源污染的研究与控制。
“Greenhouse gas”、“climate”也是近年出现的高频关键词，说明水库的温室气体排放及由此引发的气候变化引起了广泛注意。一般认为水电是一种清洁能源，但关于水库的温室气体排放在学术界引起了激烈争论。Dai等[62]分析了水库代表性点位的温室气体排放流，以了解三峡水库温室气体纵向排放分布；Yang等[63]研究了水库水气界面二氧化碳流的时空变化，结果显示二氧化碳流的时空变化依赖于多种因素；也有学者研究表明三峡水库现阶段不可能释放大量的甲烷，但会有一定的二氧化碳释放，三峡工程在清洁能源生产和减少防洪物资生产过程的温室气体减排效应十分明显[64]；Wu等[65]应用高分辨率双嵌套区域气候模型模拟研究了三峡水库对气候的影响，结果表明三峡水库对当地气候没有显著的影响；Deng等[66]研究了三峡库区极端温度事件的变化，结果说明库区局部地区高温天和热浪频率有明显增加趋势。三峡水库温室气体排放和水库引起的气候变化需要较长时间才能显现，目前的研究成果尚不足以下定论，因此今后应开展更多的研究，尤其是进行长期、大范围的监测以评价长江三峡水库的温室气体排放问题。3 结论
采用文献计量学方法，系统梳理了Web of ScienceTM核心数据库中三峡水库的相关文献，得到以下结论：1）关于三峡研究的文献最早始于1991年，并于2006年后呈现激增的趋势；2）关于三峡的研究文献涉及多个学科，其中三峡建设引起的生态环境问题是关注的焦点，Geomorphology是发表相关文献最多和影响力较大的杂志；3）中国科学院、北京师范大学、华东师范大学是该研究领域较活跃的机构；4）长江三峡水库研究的热点问题有库区生态环境、库区地质灾害、水库对长江下游的影响及移民安置问题等。
长江三峡水库规模巨大，对中国各方面的影响深远，需进一步开展库区水质变化和治理措施研究，加强水库消落带生态研究，探讨地质灾害的预测、预防方案，解决移民安置中存在的各种问题，同时制定更加合理的水库调度方案减小中下游防洪压力乃至对河口生态系统的负面影响。对于近年逐渐受到关注的非点源污染及水库温室气体排放引起的气候变化等问题，应通过长期的动态跟踪监测，用科学的方法和详实的资料结合模型模拟的方法，分析它们可能带来的后果，并提出有效的解决措施。此外，科研人员之间应该加强合作，国内机构要加强与国外机构的交流，借鉴国外对于大型水库研究和管理的成功经验，进一步提升三峡水库的运营、管理、保护水平。
（责任编辑 陈广仁）
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