基于科學(xué)知識(shí)圖譜的海綿城市相關(guān)研究進(jìn)展與述評(píng)

武靜 陳子逸

2014年至今，國(guó)家相關(guān)部門相繼出臺(tái)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》《關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》《海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃編制暫行規(guī)定》等一系列政策性文件，明確提出要建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”[1]。近年來(lái)，隨著相關(guān)政策的實(shí)施與推進(jìn)，海綿城市已成為地方政府和學(xué)術(shù)界的關(guān)注熱點(diǎn)，相關(guān)研究與實(shí)踐項(xiàng)目全速發(fā)展。但由于“海綿城市”推行時(shí)間較短且涉及學(xué)科交叉與部門協(xié)同，其理論架構(gòu)、技術(shù)體系和管理機(jī)制仍處在發(fā)展期，需要給予全面的多維認(rèn)知[2-7]。

西方國(guó)家的海綿城市建設(shè)與研究起步較早，取得了相對(duì)成熟的經(jīng)驗(yàn)，引介西方海綿城市的成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)中國(guó)海綿城市理論與實(shí)踐均有借鑒意義[8]。本文評(píng)述20世紀(jì)末以來(lái)，東西方與海綿城市相關(guān)研究理論包括：最佳管理實(shí)踐（Best Management Practices，BMPs）、低影響開(kāi)發(fā)（Low Impact Development，LID）、可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（Sustainable Urban Drainage Systems，SUDS）、綠色基礎(chǔ)設(shè)施（Green Infrastructure，GI）、替代技術(shù)（Alternative Techniques，ATs）、源頭控制（Source Control，SC）、水敏感城市設(shè)計(jì)（Water Sensitive Urban Design，WSUD）、雨水控制措施（Stormwater Control Measures，SCMs）、水敏性城市（Water Sensitive Cities，WSC）和海綿城市（Sponge City，SC）等10個(gè)國(guó)內(nèi)外相關(guān)理論（表1），以期為推進(jìn)我國(guó)“海綿城市”健康發(fā)展帶來(lái)新思路與新啟示。

1 數(shù)據(jù)分析與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以Web of Science（以下簡(jiǎn)稱WOS）核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，選取最佳管理實(shí)踐（Best Management Practices，BMPs）、低影響開(kāi)發(fā)（Low Impact Development，LID）、可持續(xù)城市排水系統(tǒng)（Sustainable Urban Drainage Systems，SUDS）、綠色基礎(chǔ)設(shè)施（Green Infrastructure，GI）、替代技術(shù)（Alternative Techniques，ATs）、源頭控制（Source Control，SC）、水敏感城市設(shè)計(jì)（Water Sensitive Urban Design，WSUD）、雨水控制措施（Stormwater Control Measures，SCMs）、水敏性城市（Water Sensitive Cities，WSC）和海綿城市（Sponge City，SC）共10個(gè)主題詞進(jìn)行搜索[9]，下載引文數(shù)據(jù)，包含標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵詞、出版年、國(guó)家、作者、期刊、參考文獻(xiàn)等信息。

1.2 分析方法

運(yùn)用CiteSpace（版本號(hào)5.3.R3.8.5.2018）對(duì)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以WOS核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)中的6個(gè)子庫(kù)（SCI-EXPANDED、SSCI、A&HCI、CPCI-S、CPCI-SSH、ESCI）為數(shù)據(jù)來(lái)源，對(duì)10個(gè)主題檢索[10]。當(dāng)文獻(xiàn)類型設(shè)為“article”，語(yǔ)種選擇英語(yǔ)，時(shí)間跨度為1974～2018年，截至日期為2018年6月30日，研究領(lǐng)域限定在與風(fēng)景園林相關(guān)的基礎(chǔ)上，共搜索到包括：城市研究（Urban Studies）、建筑學(xué)（Architecture）、綠色可持續(xù)科學(xué)技術(shù)（Green Sustainable Science Technology）、生態(tài)學(xué)（Ecology）、水資源（Water Resources）、生物多樣性保護(hù)（Biodiversity Conservation）、植物科學(xué)（Plant Sciences）、林學(xué)（Forestry）、地理學(xué)（Geography）、環(huán)境科學(xué)（Environmental Sciences）、環(huán)境研究（Environmental Studies）、工程環(huán)境（Engineering Environment）和建筑施工技術(shù)（Construction Building Technology）共13個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的英文文獻(xiàn)，共搜集到3 938篇相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析。

表1 國(guó)外相關(guān)理論重點(diǎn)解析表

1. 1974～2018年10個(gè)主題詞的發(fā)文量分析圖

2. 研究領(lǐng)域的熱度分析圖

2 研究主體特征分析

2.1 文獻(xiàn)發(fā)文量分析

根據(jù)10個(gè)主題詞的發(fā)文量分析（圖1），發(fā)現(xiàn)總體發(fā)文量在WOS中呈上升趨勢(shì)（1974～2018年）。其中替代技術(shù)與最佳管理實(shí)踐出現(xiàn)文獻(xiàn)記載最早，分別出現(xiàn)于1974年與1978年[11,12]，且發(fā)文量持續(xù)走高，一直處在前三位。另外，綠色基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展速度最快，從2012年開(kāi)始呈直線向上的發(fā)展趨勢(shì)，至2015年，總發(fā)文量排名第一，至2017年，發(fā)文量已達(dá)286篇，占當(dāng)年10個(gè)主題詞發(fā)文總量的28%。而海綿城市自2014年才開(kāi)始出現(xiàn)文獻(xiàn)記載，與中國(guó)海綿城市理論提出時(shí)間耦合，總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)速度快的特征（分別為2014年1篇，2015年4篇，2016年21篇，2017年42篇）。根據(jù)研究文獻(xiàn)數(shù)量分析可以說(shuō)明：（1）其中替代技術(shù)出現(xiàn)最早（1974年），海綿城市出現(xiàn)最晚（2014年）；（2）增長(zhǎng)速度最快的研究依次為綠色基礎(chǔ)設(shè)施、低影響開(kāi)發(fā)、最佳管理實(shí)踐、水敏感城市設(shè)計(jì)與海綿城市；（3）發(fā)文量總體呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，可見(jiàn)海綿城市相關(guān)研究一直保持著較高熱度。

3. 作者合作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4. 熱點(diǎn)期刊共被引網(wǎng)絡(luò)圖

2.2 主體研究領(lǐng)域

通過(guò)對(duì)主題研究領(lǐng)域的分析（圖2），可以發(fā)現(xiàn)：（1）從發(fā)文數(shù)量看，環(huán)境科學(xué)（1 952篇）與水資源領(lǐng)域（1 543篇）的發(fā)文量最多，這2個(gè)研究領(lǐng)域的發(fā)文量共占總發(fā)文量的52.2%，說(shuō)明環(huán)境科學(xué)與水資源研究是海綿城市相關(guān)研究中主體研究領(lǐng)域；（2）從重點(diǎn)研究領(lǐng)域看，環(huán)境科學(xué)、水資源和工程環(huán)境等研究領(lǐng)域起步較早，始于20世紀(jì)70年代，至90年代時(shí)已具有一定規(guī)模，并不斷增長(zhǎng)，一直居于前位；（3）從研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)看，環(huán)境研究、城市研究、綠色可持續(xù)科學(xué)技術(shù)、地理學(xué)和建筑學(xué)這5個(gè)研究領(lǐng)域從2000年出現(xiàn)顯著性突增表現(xiàn)，并在2010年后增幅顯著提高，這說(shuō)明海綿城市相關(guān)研究領(lǐng)域開(kāi)始從傳統(tǒng)的環(huán)境科學(xué)與水資源領(lǐng)域逐漸向環(huán)境研究、城市研究、地理學(xué)與建筑學(xué)等研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)向。

3 研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)

3.1 熱點(diǎn)作者合作網(wǎng)絡(luò)

文獻(xiàn)共被引通常用來(lái)探索學(xué)科的知識(shí)基礎(chǔ)及研究前沿，本文對(duì)引文量排序前50位作者進(jìn)行合作網(wǎng)絡(luò)分析（圖3）。結(jié)果表明海綿城市相關(guān)研究的作者合作聚類共分為6類，海綿城市相關(guān)研究的主要推動(dòng)者包括美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的William F. Hunt、瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)的Per Angelstam和Marine Elbakidze、韓國(guó)公州國(guó)立大學(xué)的Leehyung Kim等學(xué)者，他們與其他學(xué)者的合作發(fā)文量居前3位（表2）。

從數(shù)量上看，美國(guó)作者居首位，其次為瑞典、澳大利亞與韓國(guó)，未見(jiàn)中國(guó)學(xué)者。其中美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的William F. Hunt在本研究領(lǐng)域具有較高影響力，其研究主要集中于生物滯留池、雨水與徑流管理、水資源管理等方面[13-20]；Per Angelstam、Marine Elbakidze和Michael Manton構(gòu)成的合作網(wǎng)絡(luò)研究?jī)?nèi)容主要涉及綠色基礎(chǔ)設(shè)施與可持續(xù)發(fā)展、景觀與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、森林管理等方面[21-24]；Leehyung Kim等人的研究主要集中在基于低影響開(kāi)發(fā)和BMPs的城市徑流模擬、綠色基礎(chǔ)設(shè)施及水污染治理等方面[25-28]；Bernard A. Engel等人主要研究?jī)?nèi)容為基于低影響開(kāi)發(fā)和城市徑流的BMPs[29-32]；Stephan Pauleit等人圍繞城市尺度的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與綠色基礎(chǔ)設(shè)施展開(kāi)了一系列研究[33-36]；Nibin Chang等人研究范圍涵蓋了基于低影響開(kāi)發(fā)的雨水管理措施、水生態(tài)保護(hù)、生物處理。以上6位學(xué)者是構(gòu)成海綿城市相關(guān)研究領(lǐng)域合作關(guān)系最強(qiáng)的作者合作網(wǎng)絡(luò)，整體而言雖然目前該領(lǐng)域獨(dú)立的合作網(wǎng)絡(luò)較多，但缺乏大規(guī)模、覆蓋廣的合作網(wǎng)絡(luò)。

3.2 熱點(diǎn)期刊分布特征

對(duì)引文數(shù)據(jù)進(jìn)行期刊共被引分析，可以了解本研究領(lǐng)域中重要知識(shí)的分源歸屬，獲得本領(lǐng)域熱點(diǎn)期刊分布特征。將節(jié)點(diǎn)類型設(shè)置為Cited Journal，生成的期刊共被引網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖4），可以發(fā)現(xiàn)中心性較強(qiáng)的期刊包括《Journal of Hydrology》《Water Science and Techology》《Journal of the American Water Resources Association》《Journal of Environmental Management》《Landscape and Urban Planning》和《Journal of Enivoronmental Qality》。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)被引量排名前10的期刊（表3），不難發(fā)現(xiàn)海綿城市相關(guān)研究主要集中在水資源、環(huán)境科學(xué)和景觀規(guī)劃領(lǐng)域，共有5本水資源主題的熱點(diǎn)期刊、4本環(huán)境科學(xué)的熱點(diǎn)期刊以及1本景觀規(guī)劃的熱點(diǎn)期刊。其中《Landscape and Urban Planning》是唯一1本關(guān)于景觀規(guī)劃領(lǐng)域的熱點(diǎn)期刊，被引量895，排名第5，這也說(shuō)明在海綿城市相關(guān)研究中風(fēng)景園林研究領(lǐng)域的熱度較高。

表2 作者合作網(wǎng)絡(luò)前10位的學(xué)者

表3 海綿城市相關(guān)研究高被引期刊

5. 研究領(lǐng)域突發(fā)性檢測(cè) （按起始時(shí)間排序）

3.3 研究領(lǐng)域的新趨勢(shì)

對(duì)研究領(lǐng)域分布進(jìn)行突發(fā)性檢測(cè)（Burst Detection）可以發(fā)現(xiàn)本研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)（圖5）。海綿城市相關(guān)研究領(lǐng)域共經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段：（1）1990～1997年，聚焦于地理科學(xué)、地質(zhì)學(xué)和工程學(xué)3個(gè)研究領(lǐng)域；（2）1998～2001年，從毒理學(xué)逐步向土壤科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、農(nóng)學(xué)、化學(xué)和林學(xué)轉(zhuǎn)向；（3）2002～2014年，由工程環(huán)境學(xué)逐步轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)工程、湖泊學(xué)、土木工程學(xué)和自然地理學(xué)等研究領(lǐng)域；（4）2015～2018年，該研究領(lǐng)域出現(xiàn)了突變現(xiàn)象，代表熱度較高，主要體現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)、綠色可持續(xù)科學(xué)技術(shù)、環(huán)境研究、城市研究和建筑學(xué)5個(gè)研究領(lǐng)域，尤其是城市研究和建筑學(xué)研究領(lǐng)域的突變強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其他研究領(lǐng)域，這種突增現(xiàn)象表明城市研究和建筑學(xué)領(lǐng)域在海綿城市相關(guān)研究中已成為研究熱點(diǎn)，并表明，風(fēng)景園林、城市規(guī)劃與建筑學(xué)領(lǐng)域已成為海綿城市發(fā)展的新趨勢(shì)。

4 結(jié)論與展望

縱觀收錄于WOS核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)1974～2018年共40余年間的海綿城市相關(guān)研究英文文獻(xiàn)，揭示出如下顯著特點(diǎn)：（1）研究數(shù)量總體呈持續(xù)上升趨勢(shì)，可見(jiàn)海綿城市相關(guān)研究一直保持著較高熱度；（2）關(guān)注點(diǎn)從傳統(tǒng)的環(huán)境科學(xué)與水資源領(lǐng)域向環(huán)境研究、城市研究、地理學(xué)與建筑學(xué)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向；（3）海綿城市相關(guān)研究的前沿重點(diǎn)聚焦在城市問(wèn)題上，且被引率最高的文章主要關(guān)注城市系統(tǒng)與綠色基礎(chǔ)設(shè)施的綜合問(wèn)題，風(fēng)景園林、城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑學(xué)在該研究領(lǐng)域的前沿性與重要性日益突出。

從研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看：（1）海綿城市相關(guān)研究領(lǐng)域的代表性學(xué)者包括美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的William F. Hunt、瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)的Per Angelstam和Marine Elbakidze、韓國(guó)公州國(guó)立大學(xué)的Leehyung Kim等；（2）熱點(diǎn)期刊主要集中在水資源、環(huán)境科學(xué)和景觀規(guī)劃領(lǐng)域；（3）科學(xué)技術(shù)、綠色可持續(xù)科學(xué)技術(shù)、環(huán)境研究、城市研究和建筑學(xué)5個(gè)研究領(lǐng)域出現(xiàn)突變現(xiàn)象，尤其是城市研究與建筑學(xué)的突變強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其他研究領(lǐng)域，這種突增現(xiàn)象表明城市研究與建筑學(xué)相關(guān)研究領(lǐng)域已成為海綿城市建設(shè)發(fā)展的新趨勢(shì)。