基于 CiteSpace 的中美雨洪管理研究進(jìn)展比較

任 婕，田康寧（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 上海 200011）

雨洪管理是指包含規(guī)劃、設(shè)計(jì)、工程和管理等多階段的雨水系統(tǒng)化管理方式，對(duì)解決各類城市水問(wèn)題具有重要意義。我國(guó)雨洪管理研究始于 20 世紀(jì)末，2013年 12 月，習(xí)近平總書(shū)記在中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)“建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”后，作為我國(guó)現(xiàn)代雨洪管理的代名詞，海綿城市開(kāi)始受到相關(guān)專業(yè)學(xué)者的廣泛關(guān)注。

美國(guó)作為最早開(kāi)始探索雨洪管理的國(guó)家之一，其相關(guān)研究成果對(duì)我國(guó)雨洪管理研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。近年來(lái)，雖然我國(guó)雨洪管理研究的數(shù)量已位于國(guó)際前列，但研究的影響力還與以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距。為深入對(duì)比中、美兩國(guó)雨洪管理領(lǐng)域研究的差異，運(yùn)用 CiteSpace軟件（文獻(xiàn)計(jì)量工具），以中、美兩國(guó)收錄于 WOS （Web of Science，科學(xué)引文索引）核心數(shù)據(jù)庫(kù)和 CNKI （China National Knowledge Infrastructure，中國(guó)知網(wǎng)）數(shù)據(jù)庫(kù)中雨洪管理領(lǐng)域的文章為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)比研究?jī)蓢?guó)雨洪管理研究的進(jìn)展和特征，以期為我國(guó)未來(lái)雨洪管理的研究和實(shí)踐工作提供啟示。

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 研究方法

本研究使用的軟件版本為 CiteSpace 5.6.R 3，選擇時(shí)間切片為 1 a。術(shù)語(yǔ)來(lái)源提取自標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵詞和標(biāo)識(shí)符，分析節(jié)點(diǎn)類型包括研究機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵詞，每個(gè)切片中選擇被引頻次最高的 50 個(gè)詞作為分析依據(jù)。研究圖譜采用尋徑算法，對(duì)單個(gè)時(shí)間切片和復(fù)合時(shí)間切片進(jìn)行裁剪。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

文獻(xiàn)檢索于 2020年 5 月 16 日，檢索時(shí)間為全部年份，其他檢索條件如表1 所示。最終，獲得美國(guó)學(xué)者收錄在WOS 核心數(shù)據(jù)庫(kù)中的文章 1 894 篇，中國(guó)學(xué)者收錄在 WOS核心和 CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中的文章 588 篇和 1 210 篇。

表1 文獻(xiàn)檢索條件

2 中美雨洪管理研究基本特征

2.1 歷年文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量

中美兩國(guó)雨洪管理領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量如圖1 所示。由圖1 可知，我國(guó)開(kāi)展雨洪管理研究的時(shí)間明顯滯后于美國(guó)，但近期有逐漸趕超的趨勢(shì)。美國(guó)雨洪管理研究可分為起步（1975～1992年）、慢速發(fā)展（1993～2005年）和快速發(fā)展（2005年至今）3 個(gè)階段，時(shí)間上大致與美國(guó) 3 大雨洪管理理念—最佳管理措施（1972年）、低影響開(kāi)發(fā)（1990年）和綠色基礎(chǔ)設(shè)施（進(jìn)入 21 世紀(jì)后）提出的時(shí)間相對(duì)應(yīng)。我國(guó)雨洪管理領(lǐng)域的首篇論文發(fā)表于 1992年，2008年前后在發(fā)達(dá)國(guó)家雨洪管理思想的影響下，我國(guó)學(xué)者開(kāi)始引薦國(guó)際經(jīng)驗(yàn)解決城市水問(wèn)題[1]。2015年起，我國(guó)學(xué)者的發(fā)文數(shù)量都較上一階段有了顯著增加，這與國(guó)家層面提出海綿城市建設(shè)相呼應(yīng)，說(shuō)明海綿城市建設(shè)理念提出后，學(xué)者們對(duì)雨洪管理研究的熱情高漲。2017年，我國(guó)學(xué)者在 WOS核心數(shù)據(jù)庫(kù)中的年發(fā)文數(shù)首次超過(guò)美國(guó)，表明近年來(lái)我國(guó)雨洪管理領(lǐng)域呈現(xiàn)出比美國(guó)更加強(qiáng)勁的發(fā)展趨勢(shì)。

圖1 中美兩國(guó)雨洪管理領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量對(duì)比

2.2 研究機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量

從研究機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量來(lái)看，以高校為代表的科研院所是中、美兩國(guó)開(kāi)展雨洪管理研究的主力軍。值得注意的是，美國(guó) 2 個(gè)政府部門(mén)—美國(guó)環(huán)保局（US EPA，106 篇）和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（US Geo Survey，44 篇）在雨洪管理研究中表現(xiàn)出很高的參與度，發(fā)文量分列第 1 和第 5 位。在中國(guó)，除高校和科研院所外，一些從事城市雨洪規(guī)劃的設(shè)計(jì)院也是雨洪管理研究的骨干力量，這與我國(guó)大力推進(jìn)海綿城市建設(shè)的政策背景以及設(shè)計(jì)研究院“產(chǎn)研結(jié)合”的工作特性有關(guān)。

3 中美雨洪管理研究進(jìn)展比較

3.1 美國(guó)研究熱點(diǎn)演進(jìn)趨勢(shì)

美國(guó)雨洪管理研究熱點(diǎn)關(guān)鍵詞演進(jìn)時(shí)區(qū)統(tǒng)計(jì)如表2 所示。由表2 可知，1991～2003年，美國(guó)的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞主要有面源污染（Nonpoint Source Pollution）、水質(zhì)（Quality）、污染去除（Pollution Removal）、修復(fù)（Restoration）等，說(shuō)明通過(guò)削減徑流面源污染，改善河流水質(zhì)、修復(fù)水生態(tài)環(huán)境是這一時(shí)期的研究重點(diǎn)[2]。重點(diǎn)關(guān)注的水質(zhì)指標(biāo)包括氮（Nitrogen）、磷（Phosphorus）營(yíng)養(yǎng)元素，以及重金屬（Heavy Metal）、沉積物（Sediment）等。經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的工程實(shí)踐后，最佳管理措施（Best Management Practices, BMP）于 1999年開(kāi)始成為美國(guó)雨洪管理研究的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞。結(jié)合閱讀文獻(xiàn)可知，濕地（Wetland）、人工濕地（Constructed Wetland）、生物滯留設(shè)施（Bioretention）等的常見(jiàn) BMP設(shè)施的污染控制原理及效果、設(shè)計(jì)及運(yùn)行維護(hù)方法和相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等是這一時(shí)期研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。

表2 美國(guó)雨洪管理研究熱點(diǎn)關(guān)鍵詞演進(jìn)時(shí)區(qū)統(tǒng)計(jì)（WOS 核心數(shù)據(jù)庫(kù)）

2004～2010年，美國(guó)每年出現(xiàn)的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞數(shù)量明顯增多，這一時(shí)期研究主題的變化可歸納為 3 個(gè)方面。

（1）雨洪管理精細(xì)化。關(guān)鍵詞績(jī)效（Performance）、影響（Impact）的出現(xiàn)說(shuō)明學(xué)者們開(kāi)始關(guān)注雨洪管理措施的效率及其影響因素，以及雨洪管理措施對(duì)水文過(guò)程的影響。與此同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各類水文水質(zhì)模型（Model）逐漸成為雨洪管理措施績(jī)效評(píng)估和水文效應(yīng)研究的重要工具。

（2）雨洪管理新理念。以低影響開(kāi)發(fā)（Low Impact Development，LID）和綠色基礎(chǔ)設(shè)施（Green Infrastructure，GI）為代表的新興雨洪管理理念在這一時(shí)期相繼成為熱點(diǎn)關(guān)鍵詞。相比 BMP，LID 更注重采取綠色屋頂（Green Roof）、透水鋪裝（Permeable Pavement）和雨水花園（Rain Garden）等小尺度的源頭控制措施來(lái)控制雨水徑流[3]。但 GI 則旨在通過(guò)跨尺度的雨洪管理措施在城市中建立起生態(tài)化的 GI 網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)水生態(tài)環(huán)境的目的。

（3）雨洪管理的“韌性”。氣候變化（Climate Change）等熱點(diǎn)關(guān)鍵詞的出現(xiàn)說(shuō)明隨著可持續(xù)發(fā)展（Sustainability）理念日益深入人心，學(xué)者們開(kāi)始關(guān)注雨洪管理措施對(duì)極端降雨天氣條件的適應(yīng)性，以提高雨洪系統(tǒng)的韌性[4]。

由圖1 可知，2010年以后，美國(guó)雨洪管理相關(guān)研究數(shù)量仍然在不斷增加，但新出現(xiàn)的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞明顯減少，共現(xiàn)頻次 ＞ 10 的關(guān)鍵詞僅有基礎(chǔ)設(shè)施（Infrastructure）、不確定性（Uncertainty）和框架（Framework），說(shuō)明相關(guān)研究進(jìn)入了對(duì)上一階段涌現(xiàn)出的研究熱點(diǎn)的深入挖掘階段。

3.2 中國(guó)研究熱點(diǎn)演進(jìn)趨勢(shì)

中國(guó)雨洪管理研究熱點(diǎn)關(guān)鍵詞演進(jìn)時(shí)區(qū)統(tǒng)計(jì)如表3 所示。對(duì)比表2 和表3，不難看出我國(guó)的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞明顯少于美國(guó)，側(cè)面反映出我國(guó)雨洪管理研究的深度和廣度與美國(guó)還存在一定的差距。我國(guó)第一個(gè)雨洪管理研究熱點(diǎn)關(guān)鍵詞出現(xiàn)于 2006年（CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)），說(shuō)明此前開(kāi)展的研究與后續(xù)研究主題的關(guān)聯(lián)性相對(duì)較弱。結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研和對(duì)熱點(diǎn)關(guān)鍵詞演進(jìn)規(guī)律的分析，可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)早期雨洪管理相關(guān)研究以雨水資源化利用為核心，之后逐漸轉(zhuǎn)向?qū)搅魉|(zhì)（Water Quality）改善和城市內(nèi)澇（Urban Flooding）控制的研究。不同于美國(guó)以水質(zhì)控制為主要目標(biāo)，我國(guó)雨洪管理表現(xiàn)出水質(zhì)和水量控制并重的特征。這主要是因?yàn)槊绹?guó)在大規(guī)模開(kāi)展雨洪管理研究前，已經(jīng)通過(guò)雨污分流、場(chǎng)地滯留等措施實(shí)現(xiàn)了雨洪水量控制和有組織排放。反觀我國(guó)，進(jìn)入 21 世紀(jì)后，城市化進(jìn)程快速推進(jìn)，加之城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)薄弱，使得各類水環(huán)境問(wèn)題在短時(shí)間內(nèi)集中爆發(fā)。值得注意的是，在中國(guó)學(xué)者的研究中頻繁出現(xiàn) BMP、LID、GI 等關(guān)鍵詞，說(shuō)明中國(guó)雨洪管理研究深受美國(guó)影響。

3.3 中美雨洪管理研究對(duì)比及啟示

綜合上述分析來(lái)看，我國(guó)雨洪管理研究存在以下特點(diǎn)。

（1）不同于美國(guó)的“漸進(jìn)式”發(fā)展模式，我國(guó)雨洪管理研究顯示出“復(fù)合式”發(fā)展特征，具體表現(xiàn)為一些在美國(guó)學(xué)者文獻(xiàn)中出現(xiàn)較晚的詞，如績(jī)效（Performance）、影響（Impact）、模擬（Simulation）等在我國(guó)探索雨洪管理研究的初期階段就已經(jīng)出現(xiàn)，美國(guó)研究者建立的水文水質(zhì)模型，如（SWMM，Storm Water Management Model，暴雨洪水管理模型）等在我國(guó)相關(guān)研究中應(yīng)用廣泛[5-6]，說(shuō)明我國(guó)在研究之初就借鑒了國(guó)外的先進(jìn)雨洪管理研究經(jīng)驗(yàn)和方法，在相關(guān)研究領(lǐng)域擁有一定的后發(fā)優(yōu)勢(shì)。

（2）政策驅(qū)動(dòng)性和工程實(shí)踐性特征顯著。BMP、LID及 GI 的理念在美國(guó)提出后都經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間才開(kāi)始成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，而自海綿城市（Sponge City）提出后，我國(guó)以海綿城市為關(guān)鍵詞的文章就開(kāi)始大量涌現(xiàn)。研究?jī)?nèi)容上，美國(guó)學(xué)者更加重視基礎(chǔ)性研究。技術(shù)層面上，積累了大量不同尺度下雨洪管理設(shè)施徑流和污染控制效果的實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)研究數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上建立了計(jì)算機(jī)模擬模型。管理層面上，研究和總結(jié)了雨洪管理實(shí)踐過(guò)程中的運(yùn)維管理方法、激勵(lì)措施等。我國(guó)學(xué)者的研究?jī)?nèi)容大多從海綿城市建設(shè)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題著手，如設(shè)計(jì)目標(biāo)合理確定、設(shè)計(jì)方案優(yōu)化比選、規(guī)劃設(shè)計(jì)方法研究等，相關(guān)研究的系統(tǒng)性和全面性有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

結(jié)合我國(guó)雨洪管理研究的特點(diǎn)，進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)研究的深入發(fā)展，未來(lái)應(yīng)注意以下 2 點(diǎn)。

（1）發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)雨洪管理全面發(fā)展。工程措施和非工程措施是雨洪管理的有機(jī)組成部分。然而，以前我國(guó)學(xué)者研究的重點(diǎn)集中在建設(shè)層面的工程措施上，對(duì)管理層面的運(yùn)行維護(hù)、激勵(lì)機(jī)制、公共參與等內(nèi)容的研究還相對(duì)欠缺。在未來(lái)的研究中，我國(guó)應(yīng)充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，積極學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家在非工程措施方面的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，逐步建立起適用于我國(guó)的雨洪管理非工程措施體系，促進(jìn)我國(guó)雨洪管理研究的全面發(fā)展。

（2）利用政策利好，積極開(kāi)展“本土化”雨洪管理研究。目前，我國(guó)海綿城市建設(shè)已進(jìn)入“后試點(diǎn)”時(shí)代，各省市都對(duì)建設(shè)類項(xiàng)目提出了開(kāi)展海綿城市建設(shè)的相關(guān)要求。但是，在快速城市化建設(shè)的背景下，我國(guó)雨洪管理工作需要面對(duì)許多“本土化”挑戰(zhàn)，例如水質(zhì)水量、城市建設(shè)密度高、雨水排放設(shè)施落后等方面。因此，在“后試點(diǎn)”時(shí)期，我國(guó)要牢牢把握這一時(shí)期的大量工程實(shí)踐機(jī)會(huì)，結(jié)合不同地區(qū)、不同類型項(xiàng)目的實(shí)際特征開(kāi)展有針對(duì)性的、適應(yīng)性的雨洪管理研究，在現(xiàn)有技術(shù)體系的基礎(chǔ)上積極開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新，切實(shí)解決我國(guó)雨洪管理中的難題。

4 結(jié) 語(yǔ)

運(yùn)用 CiteSpace 軟件，梳理和對(duì)比中、美兩國(guó)雨洪管理研究進(jìn)展，進(jìn)而總結(jié)兩國(guó)相關(guān)研究的差異。從研究基本特征來(lái)看，我國(guó)開(kāi)展雨洪管理研究的時(shí)間明顯滯后于美國(guó)，近期在國(guó)家層面大力推進(jìn)海綿城市建設(shè)的背景下，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域呈現(xiàn)出比美國(guó)更加強(qiáng)勁的發(fā)展趨勢(shì)。從研究?jī)?nèi)容來(lái)看，不同于美國(guó)以水質(zhì)控制為主要目標(biāo)，我國(guó)雨洪管理表現(xiàn)出水質(zhì)和水量控制并重的特征，這主要與我國(guó)城市化進(jìn)程快速推進(jìn)，以及各類城市水問(wèn)題集中爆發(fā)有關(guān)。我國(guó)在研究之初就借鑒了國(guó)外的先進(jìn)雨洪管理研究經(jīng)驗(yàn)和方法，擁有一定的后發(fā)優(yōu)勢(shì)，但這類研究表現(xiàn)出明顯的政策驅(qū)動(dòng)性和工程實(shí)踐性特征，深度和廣度與美國(guó)仍存在較大的差距。在我國(guó)未來(lái)的研究中，一方面，應(yīng)充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家雨洪管理經(jīng)驗(yàn)，在完善工程措施體系的同時(shí)，逐步建立起適用于我國(guó)的非工程措施體系，促進(jìn)我國(guó)雨洪管理研究的全面發(fā)展；另一方面，要把握好海綿城市“后試點(diǎn)”時(shí)期的政策利好，利用大量工程實(shí)踐機(jī)會(huì)積極開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新，切實(shí)解決我國(guó)雨洪管理研究中面臨的“本土化”挑戰(zhàn)。