戴長雷,孫思淼,李治軍,張松波

(黑龍江大學a.水利電力學院;b.寒區(qū)地下水研究所;c.《黑龍江水專學報》編輯部,哈爾濱 150080)

1 綜述目的

寒區(qū)是指氣溫低、固體降水比重大的地區(qū)。雖然關于寒區(qū)的概念迄今仍無統(tǒng)一的認識,但是各個學派都認為寒區(qū)是中國重要的地理分區(qū)。由于寒區(qū)低溫季節(jié)時段長,固體降水比重大,地下水補給過程受凍層作用、凍融現(xiàn)象及凍土蓄水作用的影響顯著,使得寒區(qū)地下水賦存/運動及開發(fā)管理等與非寒區(qū)地下水相關研究內(nèi)容相比具有特殊的規(guī)律。地下水在寒區(qū)水循環(huán)和水支撐體系中具有舉足輕重的地位。研究地下水和交流地下水研究成果是科學認識、利用和管理地下水的重要基礎和前提,相關的軟硬件平臺是進行地下水研究和交流的重要依托。

比起非寒區(qū)地下水的研究,國內(nèi)外關于寒區(qū)地下水的研究都相對薄弱。為了更好地豐富和促進寒區(qū)地下水的研究,本文擬從研究/交流平臺的視角對中國近年來寒區(qū)地下水的研究狀況及其存在的問題進行梳理和綜述。

2 材料與方法

2.1 選 材

2.1.1 論文類文獻

參考水文地質(zhì)學相關理論,基于研究內(nèi)容,將寒區(qū)地下水相關研究劃分歸為地下水賦存、地下水運動、地下水化學、地下水調(diào)查、地下水開發(fā)、地下水管理及其它共7個類別(表1),設計這7個方向的關鍵詞,在中國知網(wǎng)、谷歌學術(shù)等搜索引擎上按照不同關鍵詞組合進行搜索。根據(jù)所搜文獻的參考文獻、引用文獻、相似文獻、推薦文章等途徑進行擴充,在搜索過程中積累一些主要從事該方向研究的刊物、機構(gòu)、研究人員及研究生導師等對期刊文獻類選材庫進行完善。最后,以1999年為界刪除早期研究,同時剔除相關度較差的文章,最后選用相關文獻124篇[1-122],其基本情況見表1。

2.1.2 專著類文獻

與期刊文獻類似,利用超星數(shù)字圖書、方正Apabi等搜索一定數(shù)量的近10年來涉及寒區(qū)地下水研究的專著,另添加一些廣為認可的經(jīng)典文獻。專著類文獻選材庫列于表2。特別需要說明的是,本檢索方式囿于資料庫的限制,僅能選取較有代表性的文獻進行分析說明,一定會存在疏漏之處,在此特定方式下得到的分析結(jié)果僅供參考。

表1 論文類文獻選用清單Table1 Detailed list of selected thesis

表2 專著類文獻選用清單Table2 Detailed list of selected monographs

續(xù)表2Continue table 2

2.2 方法

從交流平臺、科研支撐、研究機構(gòu)3種不同視角分別對寒區(qū)地下水研究進行分析。其中“交流平臺”主要涵蓋從事或涉及寒區(qū)地下水研究的期刊、專著、網(wǎng)站、學術(shù)會議4部分內(nèi)容;“科研支撐”系指為寒區(qū)地下水研究提供經(jīng)濟與智力支撐的基金項目和研究人員;研究機構(gòu)即介紹專門或主要從事寒區(qū)地下水及相關研究的高校及科研機構(gòu)。

3 結(jié) 果

3.1 交流平臺

交流平臺由從事/涉及寒區(qū)地下水研究的期刊、專著、網(wǎng)站及學術(shù)會議共4類平臺支撐,其主要目的在于將寒區(qū)地下水領域的研究成果、研究人員在空間或時間上集中起來,通過交流、傳播等手段實現(xiàn)科研信息的快速流通,從而最終促進該領域理論/技術(shù)的快速發(fā)展。

3.1.1 期 刊

本文選用的論文類文獻可分為期刊文獻與學位論文兩種,本節(jié)僅對期刊論文進行總結(jié)。期刊論文總計105篇,文獻來源共計41種刊物。其中由中國地理學會、中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所主辦的雙月刊《冰川凍土》集中了大量我國優(yōu)秀的寒區(qū)地下水領域論文。另外,由中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院主辦的雙月刊《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》也收錄了較多相關文章。季刊《黑龍江水專學報》與雙月刊《干旱區(qū)研究》以其地處寒區(qū)的優(yōu)勢同樣集中了不少該領域的成果。圖1為被選文獻數(shù)＞2的刊物一覽。

3.1.2 專 著

圖1 發(fā)表寒區(qū)地下水研究相關論文的主要期刊一覽Fig.1 Major journals that recruits the thesis related to the research of frigid zone g roundwater

隨著我國對寒區(qū)水科學問題的關注程度的提升,自1999年以來相關專著的數(shù)量明顯增多。其中由中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所楊針娘研究員所著的《中國寒區(qū)水文》[123]與《冰川水文學》[124]集中論述了我國高寒山區(qū)冰川、積雪和凍土的分布特征和類型,冰川水文、凍土水文和雪水文過程、水資源狀況的基本特征、觀測實驗研究和估算方法,討論了我國寒區(qū)水資源數(shù)量,以及氣候變化對寒區(qū)水文和環(huán)境的影響以及冰雪化學和寒區(qū)冰雪災害、遙感技術(shù)的應用等。由王春鶴編著的《中國東北凍土區(qū)融凍作用與寒區(qū)開發(fā)建設》[125]一書全面地論述了我國東北多年凍土的分布、類型、溫度狀況、地下冰、冷生構(gòu)造,季節(jié)凍結(jié)和融化作用以及冷生地質(zhì)地貌現(xiàn)象等方面的特征,以及東北凍土區(qū)的開發(fā)利用方面的問題。寒區(qū)水科學及國際河流研究系列叢書之《寒區(qū)水資源研究》[126]和《寒區(qū)水水循環(huán)及冰工程研究》[127]系寒水系列學術(shù)研討會論文集,該叢書內(nèi)容上涉及寒區(qū)地下水資源與環(huán)境、寒區(qū)水文模擬、寒區(qū)農(nóng)業(yè)水利、寒區(qū)水工災害及其防治、寒區(qū)水循環(huán)、冰工程研究等內(nèi)容的研討。《中國寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程科學50年》[128]則系統(tǒng)地總結(jié)了中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所50年來在冰川、凍土、寒旱區(qū)遙感與地理信息等領域所取得的輝煌成果。

3.1.3 網(wǎng) 站

網(wǎng)絡技術(shù)的迅速發(fā)展為寒區(qū)地下水領域?qū)W術(shù)交流提供了一個便捷、高效、廣闊的信息平臺。中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所官方網(wǎng)站除報道、介紹所內(nèi)外寒區(qū)科研動態(tài)、項目成果、學術(shù)交流、科學雜志、研究生培養(yǎng)等內(nèi)容外,還開辟了“科普天空”、“科普園地”、“中國寒區(qū)旱區(qū)數(shù)據(jù)資源中心”[140]為用戶提供豐富的科普知識及部分公開數(shù)據(jù)。此外“水信息網(wǎng)”[141]、“中國水文信息網(wǎng)”[142]、“中國水勢”[143]等水利主流媒體網(wǎng)站也刊載涉及寒區(qū)地下水領域的新聞、科研信息、相關數(shù)據(jù)等內(nèi)容。

3.1.4 會 議

涉及寒區(qū)地下水領域的學術(shù)會議以由黑龍江大學發(fā)起并組織的“寒區(qū)水資源及其可持續(xù)利用”系列學術(shù)研討會為代表,該系列會議每屆均設有寒區(qū)地下水分論題,為宣傳和展示寒區(qū)水利科學與技術(shù)的發(fā)展成就搭建了平臺。另外,包括“中國水論壇”在內(nèi)的多個學術(shù)會議也都曾設計寒區(qū)地下水領域的分論題。

3.2 科研支撐

基金項目、研究人員以及科研機構(gòu)都是寒區(qū)地下水研究發(fā)展的必要支撐。分析與研究對寒區(qū)地下水研究領域起到經(jīng)濟、智力支撐作用的因素可更好地掌握及追蹤該領域的研究思路與發(fā)展動態(tài)。

3.2.1 基金項目

130篇論文類文獻中有95篇被一項或多項基金項目資助,比例為73.1%;基金項目共45種,總計148項,其級別及具體比例見圖2。在數(shù)量上,由“國家自然科學基金”資助的項目最多,計46項,占總數(shù)的31.1%,“中國科學院知識創(chuàng)新工程項目”、“國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃973項目”與“中國科學院知識創(chuàng)新工程重大項目”分別以8.1%、4.1%和4.1%列居前4位(表3)。從質(zhì)量上,國家、部級項目達到項目總數(shù)的79%。

圖2 基金、項目資助級別餅狀圖Fig.2 Piechart of research funds and sponsored projects on research of frigid zone groundwater

表3 寒區(qū)地下水研究領域主要基金項目資助情況一覽Table3 Detailed list of research funds and sponsored projects on research of frigid zone groundwater

3.2.2 人 員

中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所原所長、中國科學院院士程國棟是國際著名的凍土學家,我國凍土學科的領軍人物。憑借他對地下冰成因及分布規(guī)律、厚層地下冰形成的重復分凝機制等“程氏假說”等系統(tǒng)理論的構(gòu)建以及完滿的解決青藏鐵路凍土路基修筑技術(shù)問題,程國棟院士得到國內(nèi)外同行的崇敬與認可。2009年,程國棟院士當選為俄羅斯工程科學院外籍院士[27,61,66]。清華大學教授、中國工程院院士雷志棟多年來在西部寒區(qū)旱區(qū)土壤水方面進行了開創(chuàng)性的研究,他提出的水資源平衡、鹽分平衡等的分析思路和方法,在寒區(qū)地下水領域的理論和應用方面均具有重要價值[24-25]。中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所楊針娘研究員是我國杰出的冰川與寒區(qū)水文學家,她獨立撰著的《中國冰川水資源》[144]及與他人合著的《中國寒區(qū)水文》[123]、《冰川水文學》[124]3本專著和70余篇學術(shù)論文,奠定了我國寒區(qū)與冰川水文學的基礎[146]。中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所藍永超研究員、中國地質(zhì)科學院張光輝研究員、沈陽農(nóng)業(yè)大學陳曉飛教授、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學史海濱教授分別在寒區(qū)地下水資源的變化分析、寒區(qū)地下水循環(huán)演化規(guī)律、凍土中的水、熱、鹽運移規(guī)律、寒區(qū)滲流系統(tǒng)模擬研究以及凍融期氣溫與土壤水鹽運移特征方面有較多研究成果。

3.3 科研機構(gòu)

中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所是1999年6月由中國科學院原蘭州冰川凍土研究所等3家科研機構(gòu)整合成立的,具有50 a的寒區(qū)研究歷史,是我國專門從事寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究的國家級科研機構(gòu)。該所以西部典型寒區(qū)水土資源研究為主體,形成了以寒區(qū)旱區(qū)區(qū)域特色(冰川、凍土、寒旱區(qū)氣候、陸地系統(tǒng)等)的研究和技術(shù)體系[5],為我國寒區(qū)地下水及其相關領域的理論、實踐研究做出了重要的貢獻。

黑龍江大學寒區(qū)地下水研究所成立于2007年2月,以黑龍江大學寒區(qū)水利研究/俄羅斯研究為支撐,立足黑龍江省,面向黑龍江流域,開展了寒區(qū)凍層條件下傍河型淺薄含水層滲渠集滲過程試驗監(jiān)測和融雪過程中凍土層水鹽入滲特征試驗研究等基礎性試驗監(jiān)測工作,并成功地發(fā)起并承辦了“寒區(qū)水資源及其可持續(xù)利用”系列學術(shù)研討會[144],為寒區(qū)地下水研究交流合作提供了有力的平臺。

另外,吉林大學、太原理工大學、沈陽農(nóng)業(yè)大學、蘭州大學、石河子大學、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學、黑龍江省水科院、中科院東北地理所、中科院新疆生態(tài)所等單位在為寒區(qū)地下水領域的研究也做出了相應的實驗室或?qū)嶒炚局巍?/p>

4 分 析

經(jīng)過對我國近10年來寒區(qū)地下水研究領域的交流平臺、科研支撐、研究機構(gòu)3種不同視角的分析,可見我國寒區(qū)地下水領域的研究由地域上可劃分為兩個重要區(qū)域,即西北地區(qū)及東北地區(qū)的寒區(qū)地下水研究。其中西北地區(qū)的研究開展較早、進展較快、積累了較豐富的經(jīng)驗,該區(qū)域以位于蘭州的中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所為機構(gòu)核心,輻射并帶動新疆、西藏、甘肅、青海、寧夏等各省區(qū)的相關研究,并打造《冰川凍土》期刊為重要的交流平臺,帶動全國范圍內(nèi)的寒區(qū)地下水研究。東北地區(qū)的研究機構(gòu)較為分散,內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學、吉林大學、沈陽農(nóng)業(yè)大學及黑龍江大學都對相關研究做出過貢獻。由黑龍江大學發(fā)起的寒水系列學術(shù)研討會及其支撐的寒區(qū)水科學及國際河流研究系列叢書為東北寒區(qū)地下水科研工作者提供了便捷的交流平臺。需要指出的是,可以進行寒區(qū)地下水試驗監(jiān)測研究的野外基站建設還有待加強。

5 結(jié) 語

將寒區(qū)地下水研究內(nèi)容細劃后索引成庫,以庫內(nèi)論文、專著文獻為源,給出了研究寒區(qū)地下水研究進展的思路——即按照“交流平臺、科研支撐、研究機構(gòu)”3種不同視角分別對中國近10 a寒區(qū)地下水研究/交流平臺進行綜述。

給出了研究結(jié)果:期刊《冰川凍土》集中了我國多數(shù)寒區(qū)地下水研究的優(yōu)秀論文;專著《中國寒區(qū)水文》及《中國東北凍土區(qū)融凍作用與寒區(qū)開發(fā)建設》分別以西北和東北為大地理分區(qū),闡述與揭示了我國兩大寒區(qū)的地下水問題與水支撐;隨著信息化普及,網(wǎng)絡為寒區(qū)地下水的研究搭建了高效便捷的學習交流平臺;由黑龍江大學發(fā)起的“寒區(qū)水資源及其可持續(xù)利用”系列學術(shù)研討會為從事寒區(qū)地下水研究的科研人員提供了融洽的學術(shù)交流平臺。結(jié)合“國家自然科學基金”等基金項目支持,寒區(qū)地下水研究領域的科研人員的成就推動了該領域科研團體的發(fā)展,使得近10 a越來越多的人關注寒區(qū)地下水的研究,但是,可以積累基礎試驗數(shù)據(jù)的相關野外監(jiān)測站點建設還有待加強。

研究地下水和交流地下水研究成果是認識、利用和管理地下水的重要基礎和前提,相關軟硬件平臺是進行地下水研究和交流的重要依托。對中國近10 a寒區(qū)地下水研究/交流平臺進行綜述有利于理清思路,抱強補弱。

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