基于 Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)的海底滑坡研究趨勢(shì)文獻(xiàn)計(jì)量分析*

鄭德鳳 雷得浴 閆成林 沈月強(qiáng) 年廷凱

(①遼寧師范大學(xué)， 地理科學(xué)學(xué)院， 大連 116029， 中國(guó)) (②大連理工大學(xué)， 海岸和近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 大連 116024， 中國(guó))

0 引 言

隨著資源開(kāi)發(fā)由陸地轉(zhuǎn)向海洋、由淺水進(jìn)入深水，海洋能源開(kāi)發(fā)正成為世界各國(guó)的普遍共識(shí)。國(guó)際能源署在2012年的世界能源報(bào)告(IEA-WEO2012)中明確指出深海資源開(kāi)發(fā)占比將越來(lái)越大(Randolph et al.， 2011； 劉杰等， 2018)。各國(guó)都意識(shí)到海洋是資源能源開(kāi)發(fā)的目標(biāo)區(qū)域，加快海洋資源的勘探開(kāi)發(fā)和能源利用，將助力經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展。

在海洋工程勘探開(kāi)發(fā)和海底設(shè)施運(yùn)營(yíng)期間，常常遭受到各類(lèi)海洋地質(zhì)災(zāi)害的破壞甚至危及人類(lèi)的生命安全，海底滑坡就是其中一種破壞力極大的海洋災(zāi)害地質(zhì)現(xiàn)象(Nian et al.， 2019)。海底滑坡一旦發(fā)生，巨大的能量將對(duì)影響范圍內(nèi)的海洋油氣開(kāi)采井、海底錨固基礎(chǔ)、海底管纜系統(tǒng)(油氣管道、海底光纜/電纜)等水下基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴(yán)重的破壞(Urgeles et al.， 2006)，甚至引發(fā)海嘯，從而給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)無(wú)法估量的損失。為此，全球?qū)W者在海底滑坡相關(guān)領(lǐng)域做了大量研究工作，如：將原位調(diào)查與數(shù)值模擬相結(jié)合，建立海底滑坡數(shù)據(jù)庫(kù)(Vanneste et al.， 2014)； 探究海底滑坡的分類(lèi)與成因機(jī)制，并重點(diǎn)分析天然氣水合物分解和水動(dòng)力觸發(fā)機(jī)制(朱超祁等， 2015)； 將極限分析上限方法與強(qiáng)度折減技術(shù)及最優(yōu)化方法相結(jié)合，探討波浪、地震作用下海底斜坡動(dòng)力穩(wěn)定性(霍沿東等， 2019；Zheng et al.， 2019)； 基于有限元強(qiáng)度折減法和極限平衡法的南海北部大陸坡峽谷區(qū)海底陡坡穩(wěn)定性研究(修宗祥等， 2016)； 基于數(shù)值模擬的海底滑坡與天然氣水合物分解及空間相關(guān)性研究(Elger et al.， 2018)； 基于物質(zhì)點(diǎn)法的海底滑坡運(yùn)動(dòng)過(guò)程模擬(厲成陽(yáng)等， 2018)以及滑坡沖擊海底管線與防沉板等水下設(shè)施模擬等(Dong et al.， 2017， 2020)； 基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)CFD方法的海底滑坡-深水管線耦合作用及防護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)等(Nian et al.， 2018; Guo et al.， 2021)?？傮w上，當(dāng)前研究覆蓋了海底滑坡的觸發(fā)機(jī)制、運(yùn)動(dòng)演化過(guò)程和沖擊水下設(shè)施等多個(gè)環(huán)節(jié)。

為了更好地服務(wù)海洋工程建設(shè)，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)和建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)，本文定量化探究2000～2021年(近20年來(lái))全球?qū)W者在海底滑坡領(lǐng)域的相關(guān)科研工作，特別是利用文獻(xiàn)計(jì)量分析方法(郭靜蕓等， 2018)和可視化技術(shù)，深度調(diào)查海底滑坡觸發(fā)機(jī)制、運(yùn)動(dòng)演化過(guò)程和沖擊水下基礎(chǔ)設(shè)施等方面的科研成果，包括科研產(chǎn)出量、全球影響力和研究機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)特征等，進(jìn)而揭示海底滑坡領(lǐng)域不同時(shí)間段的研究熱點(diǎn)和變化規(guī)律，為未來(lái)深入開(kāi)展相關(guān)研究指明方向。

1 研究方法

本文數(shù)據(jù)來(lái)源于Web of Science(WoS)數(shù)據(jù)庫(kù)核心合集，該數(shù)據(jù)庫(kù)是進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析最全面和可靠度最高的數(shù)據(jù)庫(kù)。為全面獲取有關(guān)海底滑坡研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)，采用的檢索步驟為：在WoS核心合集的高級(jí)檢索中輸入：Web of Science分類(lèi)為submarine landslide*，submarine slide*，seafloor stability， submarine slope stability*。時(shí)間范圍為2000.01.01～2021.08.31，語(yǔ)言選擇為“SCI，SSCI”，文件類(lèi)型選擇為期刊的“Article， Review”，排除其他出版物來(lái)源。在以上步驟基礎(chǔ)上，對(duì)檢出的文獻(xiàn)進(jìn)行篩選和統(tǒng)計(jì)，共得到海底滑坡研究領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)2002篇。

利用WoS數(shù)據(jù)庫(kù)自帶的文獻(xiàn)計(jì)量分析功能對(duì)近20年 (2000.01.01～2021.08.31) 發(fā)文量、高發(fā)文國(guó)家等進(jìn)行了歸納總結(jié)和系統(tǒng)分析。本文借助CiteSpace計(jì)量工具進(jìn)行海底滑坡關(guān)鍵詞、 國(guó)家、 研究機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)圖譜分析； 獲得的可視化圖譜可直觀反映海底滑坡研究的發(fā)展情況、 研究熱點(diǎn)以及未來(lái)的研究趨勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)， 利用CiteSpace和文獻(xiàn)分析手段進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析和影響力分析， 對(duì)海底滑坡研究熱點(diǎn)和前沿進(jìn)行探討。

2 海底滑坡研究特征分析

2.1 海底滑坡領(lǐng)域發(fā)表論文數(shù)量分析

檢索近20年來(lái)與海底滑坡有關(guān)的文獻(xiàn)2002篇并繪制相關(guān)圖表，圖 1顯示了2000.1～2021.8論文刊發(fā)數(shù)量的變化情況，發(fā)文量逐年遞增，近10年均在百篇以上，且呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。為了精確分析海底滑坡領(lǐng)域研究隨時(shí)間的變化和發(fā)展趨勢(shì)，將2000～2021年(跨度22年)劃分為3個(gè)時(shí)間段(2000～2006年， 2007～2013年， 2014～2021年)進(jìn)行分析(郭靜蕓等， 2018)。3個(gè)階段總發(fā)文量分別為349篇、606篇和1047篇，年均發(fā)文量為50篇、87篇和131篇，年均學(xué)術(shù)論文產(chǎn)出數(shù)量呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，這說(shuō)明海洋資源能源開(kāi)發(fā)與利用已進(jìn)入快速發(fā)展的新時(shí)代，各國(guó)開(kāi)始重視海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害對(duì)海洋工程帶來(lái)的潛在影響和風(fēng)險(xiǎn)。

圖 1 2000～2021海底滑坡領(lǐng)域相關(guān)研究發(fā)文量Fig. 1 Research output of submarine landslide from 2000 to 2021

2.2 海底滑坡關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜分析

采用CiteSpace對(duì)2000～2021年海底滑坡領(lǐng)域研究文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析。Time Slicing(時(shí)間切片)設(shè)置為“2000～2021”、Node Types(節(jié)點(diǎn)類(lèi)型)設(shè)置為“Keyword”，通過(guò)Pathfinder(尋徑網(wǎng)絡(luò)算法)、Pruning sliced networks(修剪切片網(wǎng))和Pruning the merged network(修剪合并網(wǎng))對(duì)研究時(shí)段內(nèi)文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞(熱點(diǎn))演進(jìn)分析。得到的關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜數(shù)據(jù)量較大，共798個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，彼此之間有相互聯(lián)系，通過(guò)可視化導(dǎo)出海底滑坡研究熱點(diǎn)演進(jìn)的知識(shí)圖譜，如圖 2 所示。

對(duì)圖 2 顯示的2000～2021年2002篇論文標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵詞等所有字段中出現(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在海底滑坡研究領(lǐng)域，重點(diǎn)在于解答海底滑坡成因和演化致災(zāi)問(wèn)題，包括如何預(yù)測(cè)潛在滑坡的發(fā)生，如何模擬滑坡的演化過(guò)程，如何評(píng)估海底滑坡災(zāi)害程度以及如何規(guī)避損失等。與海底滑坡成因、形成機(jī)制有關(guān)的關(guān)鍵詞有tsunami， earthquake， wave， gas hydrate等； 與海底滑坡運(yùn)動(dòng)演化有關(guān)的關(guān)鍵詞有sediment， evolution， debris flow， mass transport deposit， turbidity current， mechanism， deformation等。

圖 2 2000～2021年論文所有字段中出現(xiàn)的關(guān)鍵詞Fig. 2 Key words in all fields of papers from 2000 to 2021

2.3 海底滑坡研究的國(guó)家分布及其合作關(guān)系

分析各國(guó)在海底滑坡領(lǐng)域發(fā)表論文的多少和研究成果間的合作關(guān)系，可以為該領(lǐng)域文獻(xiàn)總結(jié)和成果積累提供方向，并在一定程度上反映研究領(lǐng)域合作的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐價(jià)值，更能凸顯該領(lǐng)域的研究前沿。圖 3顯示了2000～2021年海底滑坡Top10高發(fā)文量國(guó)家分布，美國(guó)以總發(fā)文量520篇排在第1位，占比26%，英國(guó)和中國(guó)分別以總發(fā)文量305篇和300篇排在第2和第3位，其他國(guó)家總發(fā)文量均沒(méi)有超過(guò)250篇。美國(guó)、英國(guó)和中國(guó)發(fā)文量總占比高達(dá)56%，是海底滑坡研究領(lǐng)域的主要發(fā)文國(guó)家和強(qiáng)有力推進(jìn)者。

圖 3 2000～2021年海底滑坡Top10高發(fā)文量國(guó)家分布Fig. 3 Top10 countries in product of articles from 2000 to 2021

為了便于比較各個(gè)國(guó)家發(fā)文量隨時(shí)間的變化，按照?qǐng)D 1 的三階段分組方式制作了表 1。從表 1 可見(jiàn)， 3個(gè)階段中海底滑坡Top10高發(fā)文國(guó)家分布在歐洲、亞洲和北美洲。在前2個(gè)階段，美國(guó)位于發(fā)文量第1； 而第3階段，中國(guó)的發(fā)文量超過(guò)美國(guó)，躍升為第1，這得益于中國(guó)提出和實(shí)施的“海洋強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略，大規(guī)模的海洋工程建設(shè)和國(guó)家對(duì)科研工作的大額度經(jīng)費(fèi)投入，從而產(chǎn)出了大量的科研論文。挪威3個(gè)階段的發(fā)文量排名降幅巨大，分別位列第2、第6和第10； 西班牙的發(fā)文量也有一定的下滑，由第5下滑至第8； 加拿大的發(fā)文量也從第6下滑至第9； 相反，德國(guó)的發(fā)文量有了明顯的提升，從第1階段的第8位快速提升至第2、3階段的第5位； 新西蘭在第1階段(2000～2006年)中位于第10位，而在后兩個(gè)階段則退出前10； 第2階段(2007～2013年)擠入前10位的澳大利亞，在第3階段(2014～2021年)也退出Top10行列。

表 1 3個(gè)階段海底滑坡Top10高發(fā)文量國(guó)家分布Table 1 Top10 countries in product of articles in the three period

對(duì)2000～2021年海底滑坡領(lǐng)域發(fā)文的95個(gè)國(guó)家及其合作關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)圖 4。圖 4中圓圈節(jié)點(diǎn)越大表示相應(yīng)國(guó)家發(fā)文數(shù)量越多，從一個(gè)國(guó)家發(fā)射出去的線條越多表示與其合作的國(guó)家越多，線條越粗表示其連接的兩個(gè)國(guó)家間的合作越密切。部分節(jié)點(diǎn)外圍顯示為紫色圈，表示該國(guó)家在國(guó)家合作中具有較高的中心性?？梢悦黠@看出，美國(guó)、英國(guó)、中國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙等國(guó)家與其他國(guó)家的合作較為密切，在海底滑坡領(lǐng)域中承擔(dān)重要的橋梁紐帶作用。與中國(guó)有密切合作關(guān)系的高發(fā)文國(guó)家有美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利、挪威、西班牙、加拿大、日本等。

圖 4 近20年海底滑坡研究的國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)圖Fig. 4 Network visualization map of country co-authorships

2.4 海底滑坡研究機(jī)構(gòu)知識(shí)圖譜分析

由表 1 可知，美國(guó)在海底滑坡領(lǐng)域科研產(chǎn)出較大，占有很大比重； 而中國(guó)在此領(lǐng)域的科研產(chǎn)出迅速，是該領(lǐng)域必須重視的對(duì)象，因此對(duì)兩國(guó)的研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析是把握海底滑坡研究重點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)不可或缺的部分。

對(duì)美國(guó)主要海底滑坡研究機(jī)構(gòu)繪制合作圖譜(圖 5)。圖中節(jié)點(diǎn)越大表示相應(yīng)研究機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量越多，一個(gè)研究機(jī)構(gòu)發(fā)射出去的線條越多表示與其合作的研究機(jī)構(gòu)越多，線條越粗表示其連接的兩個(gè)研究機(jī)構(gòu)間合作越密切，部分研究機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)外圍顯示為紫色圈表示該研究機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)合作中具有較高的中心性?？梢钥闯雒绹?guó)的海底滑坡研究機(jī)構(gòu)主要是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(US Geol Survey)、奧瑞岡州立大學(xué)(Oregon State Univ)、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校(Univ Texas Austin)、羅德島大學(xué)(Univ Rhode Isl)、夏威夷大學(xué)(Uuiv Hawaii)、得克薩斯農(nóng)工大學(xué)(Texas A & M Univ)、哥倫比亞大學(xué)(Columbia Univ)等； 其中美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(US Geol Survey)的科研產(chǎn)出很大，遠(yuǎn)大于其他研究機(jī)構(gòu)，在海底滑坡研究中占有極大的比重； 其他研究機(jī)構(gòu)科研產(chǎn)出差別不大，這與美國(guó)擁有大量的研究機(jī)構(gòu)有關(guān)，即使單個(gè)機(jī)構(gòu)發(fā)文量較少，但其科研產(chǎn)出總量也很大。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(US Geol Survey)、奧瑞岡州立大學(xué)(Oregon State Univ)、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校(Univ Texas Austin)、得克薩斯農(nóng)工大學(xué)(Texas A & M Univ)、哥倫比亞大學(xué)(Columbia Univ)等研究機(jī)構(gòu)在海底滑坡研究領(lǐng)域中具有極其重要的地位，與其他研究機(jī)構(gòu)合作較為密切，承擔(dān)了重要的紐帶作用。

圖 5 美國(guó)海底滑坡研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖Fig. 5 Institutional collaboration networks of America

分析中國(guó)海底滑坡研究機(jī)構(gòu)合作圖譜(圖 6)，發(fā)現(xiàn)中國(guó)的海底滑坡研究機(jī)構(gòu)主要是中國(guó)科學(xué)院(Chinese Acad Sci)、青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Qingdao Natl Lab Marine Sci & Technol)、大連理工大學(xué)(Dalian Univ Technol)、中國(guó)海洋大學(xué)(Ocean Univ China)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(China Univ Geosci)、中央大學(xué)(Cent Univ)等； 其中中國(guó)科學(xué)院(Chinese Acad Sci)的科研產(chǎn)出最大，其他研究機(jī)構(gòu)科研產(chǎn)出勢(shì)頭較好，這得益于國(guó)家對(duì)海洋能源勘探開(kāi)發(fā)的高度重視和對(duì)海洋工作科研投入的大力支持。從節(jié)點(diǎn)中心性可以看出中國(guó)科學(xué)院(Chinese Acad Sci)、青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Qingdao Natl Lab Marine Sci & Technol)、大連理工大學(xué)(Dalian Univ Technol)、中國(guó)海洋大學(xué)(Ocean Univ China)、中央大學(xué)(Cent Univ)、臺(tái)灣大學(xué)(Taiwan Univ)等研究機(jī)構(gòu)與國(guó)內(nèi)外的海底滑坡研究機(jī)構(gòu)合作較為密切。

圖 6 中國(guó)海底滑坡研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖Fig. 6 Institutional collaboration networks of China

3 海底滑坡災(zāi)害鏈各環(huán)節(jié)分析

海底斜坡在地震、波浪流等觸發(fā)因素作用下將發(fā)生失穩(wěn)破壞，進(jìn)而形成海底滑坡，往往經(jīng)歷長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)、復(fù)雜水-土交換和物理狀態(tài)演變，最終發(fā)展為碎屑流(泥流)、濁流等，并對(duì)水下設(shè)施(海底錨固基礎(chǔ)、油氣開(kāi)采井、海底管纜系統(tǒng)等)造成破壞，形成鏈?zhǔn)綖?zāi)害。為深刻認(rèn)識(shí)海底滑坡鏈?zhǔn)綖?zāi)害的研究趨勢(shì)，有必要從海底滑坡觸發(fā)機(jī)制、運(yùn)動(dòng)和演化過(guò)程、沖擊水下基礎(chǔ)設(shè)施3個(gè)環(huán)節(jié)分別進(jìn)行分析。

3.1 海底滑坡觸發(fā)機(jī)制分析

對(duì)2000～2021年海底滑坡觸發(fā)機(jī)制發(fā)文量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，共檢索到文獻(xiàn)1241篇，根據(jù)觸發(fā)機(jī)制不同(主要考慮tsunami， wave， earthquake和gas hydrate 4種)繪制了圖 7。圖 7反映了近20年論文產(chǎn)出情況，各觸發(fā)機(jī)制發(fā)文量逐年遞增?？傮w來(lái)看，tsunami一直是熱度最高的觸發(fā)機(jī)制，且發(fā)文量巨大。wave和earthquake熱度次之，gas hydrate熱度稍低。為了分析近20年海底滑坡觸發(fā)機(jī)制研究隨時(shí)間的進(jìn)展和變化，按照?qǐng)D 1 的三階段分組方式編制出表 2。由表 2 可知， 3個(gè)時(shí)間段發(fā)表tsunami方面的論文量分別為132篇、212篇、391篇，在觸發(fā)機(jī)制中均排名第1，且遠(yuǎn)高于其他觸發(fā)機(jī)制的發(fā)文量。earthquake在第1階段發(fā)文量排名第2，而在后兩個(gè)階段則被wave趕超位居第3，但總體差別較小。gas hydrate發(fā)文量雖然與其他觸發(fā)機(jī)制之間仍存在較大差距，但總體上呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，特別是最近10年其增長(zhǎng)幅度顯著。根據(jù)此結(jié)果判斷，未來(lái)tsunami這一觸發(fā)機(jī)制仍是各國(guó)海底滑坡研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，wave和earthquake方面的研究次之，gas hydrate可能會(huì)成為新的快速增長(zhǎng)點(diǎn)。

圖 7 2000～2021年海底滑坡觸發(fā)機(jī)制研究發(fā)文量Fig. 7 Research output on trigger mechanism from 2000 to 2021

表 2 3個(gè)階段海底滑坡觸發(fā)機(jī)制研究發(fā)文量Table 2 Research output on trigger mechanism in three periods

圖 8 2000～2021年海底滑坡運(yùn)動(dòng)演化過(guò)程研究發(fā)文量Fig. 8 Research output on movement and evolution of submarine landslides from 2000 to 2021

比較分析發(fā)現(xiàn)，雖然中國(guó)海底滑坡研究起步較晚，但中國(guó)學(xué)者在海底滑坡領(lǐng)域研究發(fā)展勢(shì)頭較好，各觸發(fā)機(jī)制發(fā)文量逐年遞增，且增長(zhǎng)速度較快。在4個(gè)主要觸發(fā)機(jī)制中，wave發(fā)文量稍高，gas hydrate和tsunami次之，earthquake發(fā)文量相對(duì)較低，但總體差距均較小，這與全球?qū)W者的研究狀況有所不同。第2階段(2007～2013)，我國(guó)先后在南海神狐海域?qū)嵤┨烊粴馑衔锸状毋@探、啟動(dòng)國(guó)家973計(jì)劃“南海天然氣水合物富集規(guī)律與開(kāi)采基礎(chǔ)研究”(2009年)、天然氣水合物資源勘查試采國(guó)家專(zhuān)項(xiàng)(2011年)； 在南海珠江口盆地東部海域發(fā)現(xiàn)了超千億立方米級(jí)的天然氣水合物礦藏(2013年)。天然氣水合物的鉆探和專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃的啟動(dòng)使得第2階段我國(guó)學(xué)者對(duì)gas hydrate的研究出現(xiàn)小爆發(fā)現(xiàn)象。第3階段(2014～2021)，我國(guó)繼續(xù)加大對(duì)海域天然氣水合物資源的試采工程(2014年)，先后實(shí)現(xiàn)海域天然氣水合物的第1輪(2017年)和第2輪試采成功(2020年)。此階段一系列開(kāi)采工程的推進(jìn)和國(guó)家對(duì)海洋能源開(kāi)發(fā)的重大需求，中國(guó)學(xué)者對(duì)gas hydrate的研究熱情空前高漲(吳時(shí)國(guó)等， 2018； 李守定等， 2019， 2020)。另外，我國(guó)南海作為地震高發(fā)區(qū)，在過(guò)去50年間共發(fā)生3級(jí)以上地震931次，強(qiáng)烈頻繁的地震活動(dòng)極易引起海底邊坡失穩(wěn)滑動(dòng)(Nian et al.， 2019)，從而威脅海洋工程安全。故相關(guān)gas hydrate和earthquake兩個(gè)觸發(fā)機(jī)制方面的研究將會(huì)成為持久的快速增長(zhǎng)點(diǎn)。

3.2 海底滑坡運(yùn)動(dòng)和演化分析

統(tǒng)計(jì)2000～2021年海底滑坡的運(yùn)動(dòng)演化過(guò)程(含運(yùn)動(dòng)、演化和沉積3個(gè)過(guò)程)發(fā)文量，共檢索到文獻(xiàn)1647篇，據(jù)此繪制出圖 8。分析可見(jiàn)，近20年海底滑坡運(yùn)動(dòng)和演化過(guò)程方面的論文發(fā)文量呈逐年波動(dòng)遞增態(tài)勢(shì)。在運(yùn)動(dòng)演化過(guò)程中，全球?qū)W者更多關(guān)注海底滑坡的幾何形態(tài)及沉積物特性，debris flow熱度較高，mass transport deposit和turbidity current研究潛力較大； 沉積物在運(yùn)動(dòng)遷移過(guò)程中常演變?yōu)楹５啄嗔鳎{水下基礎(chǔ)設(shè)施。為此，更多的學(xué)者開(kāi)展了流變?cè)囼?yàn)，采用數(shù)值模擬方法對(duì)運(yùn)動(dòng)和演化過(guò)程進(jìn)行研究，故evolution和mechanism發(fā)文量較多，deformation和behavior等演化過(guò)程熱度較低； 而sediment作為運(yùn)動(dòng)和演化都涉及的過(guò)程，發(fā)文量遙遙領(lǐng)先。由統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可知，全球?qū)W者對(duì)海底滑坡運(yùn)動(dòng)和演化過(guò)程的研究依舊以sediment、debris flow、evolution和mechanism為主。

3.3 海底滑坡沖擊水下基礎(chǔ)設(shè)施分析

對(duì)統(tǒng)計(jì)的2000～2021年海底滑坡沖擊水下設(shè)施研究文獻(xiàn)122篇進(jìn)行分析(圖 9)，顯示近20年論文刊發(fā)量逐年波動(dòng)遞增。由圖 9 可知，pipeline熱度最高，發(fā)文量達(dá)85篇； cable和tunnel分別為42篇和9篇，熱度相對(duì)較低； pipeline研究論文刊發(fā)數(shù)量增長(zhǎng)速率最高，未來(lái)依然是海底滑坡沖擊水下基礎(chǔ)設(shè)施研究的快速增長(zhǎng)點(diǎn)。

圖 9 2000～2021年海底滑坡沖擊水下設(shè)施研究發(fā)文量Fig. 9 Research output on destroy underwater facilities from 2000 to 2021

值得一提的是中國(guó)學(xué)者在海底滑坡沖擊水下基礎(chǔ)設(shè)施研究中獨(dú)占鰲頭， 20年間發(fā)文量高達(dá)64篇，占全球發(fā)文的52.5%，其中pipeline研究為52篇，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。如：中國(guó)學(xué)者建立了含缺陷的海底管道橫向屈曲失穩(wěn)的解析方法(Liu et al.， 2018)； 采用MPM方法模擬了海底滑坡對(duì)油氣管道的沖擊作用(Dong et al.， 2017)； 在CFD方法中開(kāi)發(fā)低溫流變模型，模擬深海滑坡對(duì)油氣管道的沖擊效應(yīng)(Nian et al.， 2018)； 采用多相流模擬方法研究海床與管道間隙對(duì)位移管線升力的影響(Fan et al.， 2021)； 考慮流動(dòng)-滲流耦合作用的彈塑性模擬方法，探究海底管道的失穩(wěn)機(jī)制(Shi et al.， 2021)。此外，海底滑坡沖擊水下結(jié)構(gòu)物還包括anchors， mudmats， riser， foundation等，相關(guān)學(xué)者使用物質(zhì)點(diǎn)法模擬了海底滑坡對(duì)固定式防沉板的沖擊效應(yīng)(Dong et al.， 2020)，這方面的研究或?qū)⒊蔀槲磥?lái)的研究熱點(diǎn)。

綜合分析海底滑坡觸發(fā)機(jī)制、運(yùn)動(dòng)演化及沖擊水下基礎(chǔ)設(shè)施各個(gè)環(huán)節(jié)，全球?qū)W者已開(kāi)展了大量的研究工作，而關(guān)于鏈?zhǔn)綖?zāi)害過(guò)程，只有少數(shù)學(xué)者在論文中做了簡(jiǎn)單描述(Hsu et al.， 2008)，深入的分析目前尚未開(kāi)展。

4 展 望

為深入研究海底滑坡的運(yùn)動(dòng)和演化全過(guò)程，并建立海底滑坡的監(jiān)測(cè)與預(yù)警機(jī)制，綜合分析海底滑坡領(lǐng)域相關(guān)研究的發(fā)展趨勢(shì)如下：

(1)中國(guó)學(xué)者在海底滑坡領(lǐng)域的相關(guān)研究將以gas hydrate和earthquake為增長(zhǎng)點(diǎn)。中國(guó)天然氣水合物鉆探和一系列開(kāi)采工程的推進(jìn)，使得中國(guó)學(xué)者對(duì)gas hydrate的研究產(chǎn)生濃厚興趣，也是當(dāng)前國(guó)家重大需求； 而南海作為地震高發(fā)區(qū)，頻繁且強(qiáng)烈的地震活動(dòng)極易引起海底滑坡并威脅海洋工程設(shè)施的安全，因此中國(guó)學(xué)者對(duì)earthquake方面的研究也將不斷增加。

(2)目前室內(nèi)模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法仍是海底滑坡的主要研究手段，但實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)實(shí)施難度大，投入資金多，效果可控性較低，而先進(jìn)的數(shù)值模擬方法以操作性強(qiáng)、易于實(shí)施、結(jié)果分析便捷等優(yōu)勢(shì)將成為海底滑坡領(lǐng)域研究的重點(diǎn)發(fā)展方向。

(3)海底滑坡方面的系統(tǒng)深入研究將服務(wù)于海洋工程建設(shè)和水下基礎(chǔ)設(shè)施的安全運(yùn)營(yíng)，未來(lái)海底滑坡沖擊水下結(jié)構(gòu)物將成為研究熱點(diǎn)。pipeline依然是海底滑坡沖擊水下設(shè)施研究的快速增長(zhǎng)點(diǎn)，而更多的研究也將圍繞anchors， mudmats， tunnel等海底結(jié)構(gòu)物開(kāi)展。

(4)海底滑坡災(zāi)害鏈研究是指從觸發(fā)機(jī)制到運(yùn)移演化、再到?jīng)_擊水下設(shè)施的連續(xù)過(guò)程模擬，全球?qū)W者在海底滑坡研究中已關(guān)注這一現(xiàn)象，但尚未開(kāi)展海底滑坡鏈生災(zāi)害的全過(guò)程研究，加強(qiáng)鏈?zhǔn)綖?zāi)害研究將成為未來(lái)研究的新方向。

5 結(jié) 論

本文利用網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜可視化手段對(duì)海底滑坡領(lǐng)域研究的發(fā)文量、機(jī)構(gòu)分布、影響力及國(guó)家間的合作關(guān)系等進(jìn)行了數(shù)據(jù)計(jì)量，分析了2000～2021年海底滑坡領(lǐng)域研究的總體情況和發(fā)展趨勢(shì)，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)2000～2021年海底滑坡研究有了飛躍式發(fā)展，總發(fā)文量達(dá)2002篇，且近10年每年的科研產(chǎn)出都在百篇以上，呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。中國(guó)是海底滑坡研究發(fā)文量增長(zhǎng)最快的國(guó)家，科研產(chǎn)出從第1階段的高發(fā)文國(guó)家Top10之外，躍升至第3階段的第1名，且與其他國(guó)家合作相對(duì)更加密切，影響力緊追美國(guó)，可見(jiàn)在未來(lái)中國(guó)和美國(guó)將是海底滑坡研究領(lǐng)域的主導(dǎo)國(guó)家。

(2)比較分析海底滑坡研究領(lǐng)域的中美研究機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)美國(guó)的研究機(jī)構(gòu)最多，但中國(guó)的研究機(jī)構(gòu)與其他機(jī)構(gòu)合作最多，各研究所和高校齊頭并進(jìn)，科研產(chǎn)出勢(shì)頭較好。

(3)近20年全球科學(xué)家在海底滑坡領(lǐng)域的研究基本保持一致，主要涉及海底滑坡的觸發(fā)機(jī)制、海底滑坡的運(yùn)動(dòng)演化與沉積過(guò)程以及海底滑坡對(duì)水下基礎(chǔ)設(shè)施(如海底管線)的沖擊等。

(4)關(guān)于海底滑坡領(lǐng)域的研究工作，中國(guó)學(xué)者與全球?qū)W者研究基本一致但又有所不同，主要表現(xiàn)為觸發(fā)機(jī)制方面，全球?qū)W者更關(guān)注海嘯誘發(fā)海底滑坡，而中國(guó)學(xué)者更關(guān)注水合物開(kāi)采可能誘發(fā)的海底滑坡，這將成為中國(guó)未來(lái)海底滑坡研究的重點(diǎn)方向。