基于CiteSpace知識圖譜的我國水安全研究可視化分析

謝慶

摘要：水安全是確保國家各項重大戰(zhàn)略實施，以中國式現(xiàn)代化全面推進中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ)支撐和關(guān)鍵保障。在以高水平安全護航高質(zhì)量發(fā)展的現(xiàn)實需求下，水安全成為各界關(guān)注的重點。文章運用CiteSpace軟件對1999—2022年間CNKI中與水安全主題相關(guān)的839篇核心期刊進行文獻計量分析，基于文獻發(fā)表時序、研究團隊與機構(gòu)識別、研究熱點與前沿問題的可視化分析，對水安全研究領(lǐng)域未來趨勢進行展望。研究發(fā)現(xiàn)，相關(guān)發(fā)文量穩(wěn)步上升，熱點前沿問題具有階段性，但各大研究機構(gòu)、團隊之間聯(lián)系較為薄弱。后續(xù)水安全研究需要在海綿城市建設(shè)、水環(huán)境修復(fù)技術(shù)與智慧平臺建設(shè)、水安全規(guī)章制度以及國家水安全學(xué)科建設(shè)等方面持續(xù)拓展。

關(guān)鍵詞：水安全；CiteSpace；可視化分析；熱點與趨勢

中圖分類號：C01? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1009-3605（2023）06-0040-09

一、引言

水安全關(guān)乎人民生命財產(chǎn)安全和國家長治久安，有力支撐和保障著經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展[1]。黨中央、國務(wù)院歷來高度重視水利建設(shè)，特別是黨的十八大以來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央對于水安全保障作出了一系列重大決策部署，為我國經(jīng)濟社會長期穩(wěn)定繁榮奠定了堅實基礎(chǔ)。黨的二十大報告明確提出，以新安全格局保障新發(fā)展格局，強化重大基礎(chǔ)設(shè)施、資源等安全保障體系建設(shè)[2]。加強水安全領(lǐng)域相關(guān)研究，以高水平水安全格局保障我國高質(zhì)量發(fā)展格局[3]，是筑牢中國式現(xiàn)代化水利之基，全面推進中華民族偉大復(fù)興的必然要求。目前，學(xué)界從水安全內(nèi)涵、水安全保障能力提升、水安全評價和水安全學(xué)科構(gòu)建等方面開展了廣泛研究[4-8]，研究內(nèi)容豐富并逐步走向深入，但對現(xiàn)有成果研究現(xiàn)狀和演進態(tài)勢進行系統(tǒng)性梳理的文獻并不多見，在從量化和可視化角度對該領(lǐng)域研究熱點問題整理方面有所欠缺，這不利于分析水安全研究的整體狀況和后期研究的深入。基于此，本文以1999—2022年發(fā)表在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫核心期刊上與水安全相關(guān)的學(xué)術(shù)文章為研究樣本，運用CiteSpace軟件對水安全領(lǐng)域的研究方向、各階段研究熱點和前沿問題進行分析，并對其研究發(fā)展趨勢進行展望。

二、數(shù)據(jù)來源與研究方法

（一）數(shù)據(jù)來源

本文所用分析文獻數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫（CNKI）中的核心期刊（EI期刊、CSCD期刊、CSSCI期刊和北大核心期刊）。以“水安全”為主題詞，以1999—2022年為時間范圍進行檢索，刪除會議稿、無作者信息與“本刊編輯部”文獻，最終獲取839條有效數(shù)據(jù)。

（二）研究方法

CiteSpace是由美國德雷賽爾大學(xué)計算機與情報學(xué)學(xué)院陳超美教授開發(fā)的一款文獻計量分析軟件，具有良好的可視化效果[9]。運用該軟件對國內(nèi)水安全研究領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量變化、關(guān)鍵詞共現(xiàn)、聚類及突現(xiàn)進行分析，可生成直觀的知識圖譜從而展現(xiàn)該領(lǐng)域研究熱點與前沿問題。同時，根據(jù)高頻作者和研究機構(gòu)圖譜可評價國內(nèi)水安全研究領(lǐng)域研究團隊與科研人員的學(xué)術(shù)影響力，發(fā)現(xiàn)各學(xué)術(shù)團隊之間的不足之處。結(jié)合領(lǐng)域熱點變化過程、研究團隊之間不足與國內(nèi)政策導(dǎo)向?qū)ξ磥硌芯繜狳c趨勢作出判斷，為后續(xù)研究提供參考。

三、文獻數(shù)據(jù)總體特征分析

（一）發(fā)文量趨勢

總體而言，1999—2022年期間我國水安全研究領(lǐng)域相關(guān)文獻的發(fā)文數(shù)量呈上升趨勢（圖1）。1999年以前，國內(nèi)發(fā)表在核心期刊上的水安全領(lǐng)域的研究成果為零。直到1999年10月北京大學(xué)環(huán)境中心學(xué)者洪陽在我國水資源承載能力的基礎(chǔ)上討論了國內(nèi)水安全問題，2000年3月荷蘭海牙通過了《21世紀水安全海牙宣言》以及同年8月瑞典斯德哥爾摩召開了“21世紀水安全”的世界水討論會后，學(xué)者們開始關(guān)注全球水安全面臨的危機，水安全研究才逐步進入國內(nèi)學(xué)者的視野。隨著2002年水安全保障技術(shù)研究項目列入“十五”國家科技攻關(guān)計劃，2003年開始國內(nèi)水安全研究文獻逐年增加并于2011年達到第一個研究高峰。經(jīng)歷4年研究峰谷，2016年國內(nèi)水安全研究文獻數(shù)量達到第二高峰。隨著水利行業(yè)與化學(xué)、物理、計算機科學(xué)等學(xué)科的跨學(xué)科交流增多，“海綿城市”概念的提出及相關(guān)政策的出臺，2017—2022年我國水安全領(lǐng)域研究文獻數(shù)量在波動中逐漸攀升。

（二）主要研究團隊

以作者為分析依據(jù)可以識別研究團隊合作交叉強度，并能夠很好地呈現(xiàn)核心研究人員的交流關(guān)系，從而分析評估研究人員在此領(lǐng)域的研究貢獻與學(xué)術(shù)影響力。在軟件中將時間以1年為單位劃分，選用“作者”為節(jié)點類型，運行軟件得到1999—2022年我國水安全研究學(xué)者發(fā)文結(jié)果。為了方便展現(xiàn)，表1中僅截取了發(fā)文量大于等于4篇的前18位作者的相關(guān)信息。

根據(jù)普賴斯定律，在水安全研究領(lǐng)域發(fā)文篇次大于3篇的為核心作者。從表1中可知，發(fā)文頻次較高的分別為左其亭、夏軍、劉新有、史正濤、金菊良所在的研究團隊。各團隊研究側(cè)重點有所不同：左其亭團隊重點關(guān)注水科學(xué)、水安全和其他學(xué)科的交叉研究以及戰(zhàn)略區(qū)域水安全評價體系框架構(gòu)建；夏軍團隊側(cè)重對水安全概念的界定，并提出區(qū)域或流域水安全問題的思考與展望，同時注重大尺度分布式水文模型的研究應(yīng)用；史正濤和劉新有團隊側(cè)重研究城市水安全內(nèi)涵、進展、發(fā)展趨勢和評價指標體系，并采用不同原理的城市水安全評價方法；金菊良團隊主要對流域水安全評價方法進行了探討，基于不同理論構(gòu)建流域水安全診斷評價模型。

根據(jù)中介中心性結(jié)果和作者發(fā)文圖譜（圖2）可判斷作者在該領(lǐng)域研究的活躍度和與其他學(xué)者的聯(lián)系緊密程度[10]。夏軍和左其亭的中介中心性為0.01且發(fā)文圖譜位于核心圈，其形成的節(jié)點聯(lián)系網(wǎng)最為緊密，表明兩位學(xué)者不僅在水安全研究領(lǐng)域發(fā)文量大，且與其他學(xué)者聯(lián)系相對密切，但范圍較小。其他學(xué)者中介中心性均為0且處于發(fā)文圖譜外圍，說明學(xué)者之間的聯(lián)系較少，尚未形成完整高效的學(xué)術(shù)溝通交流合作網(wǎng)絡(luò)。

（三）研究機構(gòu)發(fā)文量

為了解我國水安全研究領(lǐng)域的主要研究機構(gòu)，以及不同研究機構(gòu)之間在學(xué)術(shù)上的合作程度和發(fā)文貢獻，在CiteSpace軟件中設(shè)置機構(gòu)分析，選擇研究機構(gòu)作為節(jié)點類型，運行軟件后生成我國水安全研究領(lǐng)域相關(guān)研究機構(gòu)的合作網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖3）和發(fā)文頻次表（表2）。

在圖3中，機構(gòu)節(jié)點大小表示研究機構(gòu)累計發(fā)文量的多少，各節(jié)點間連線代表研究機構(gòu)間的聯(lián)系。從圖譜中可看出，該領(lǐng)域核心圈研究機構(gòu)聯(lián)系相對密切，外圈許多機構(gòu)合作很弱，基本獨自開展研究。該領(lǐng)域合作交流最頻繁的機構(gòu)為中國水利水電研究院，其與中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所和南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點實驗室之間交流十分密切，因此其研究深度與廣度相對較高，文章產(chǎn)出量較大。河海大學(xué)是該領(lǐng)域研究主力之一，其水文水資源學(xué)院和商學(xué)院總計貢獻文獻15篇。云南師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院總計發(fā)文13篇，但據(jù)圖3顯示，僅與云南省水文水資源局有一定聯(lián)系，同時表2所示其中介中心性為0，表明該機構(gòu)主要進行獨立研究，與其他科研機構(gòu)學(xué)術(shù)交流較少。

表2為水安全領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量前13的研究機構(gòu)。從時間序列來看，該領(lǐng)域三個階段主要研究機構(gòu)有所不同。起步階段（1999—2006年），主要發(fā)文機構(gòu)為中國水利水電科學(xué)研究院、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所和水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院。提升階段（2007—2015年），主要發(fā)文機構(gòu)為南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點實驗室、云南師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院、武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室、合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院、河海大學(xué)商學(xué)院。發(fā)展階段（2016—2022年），主要發(fā)文機構(gòu)為中國水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室、上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司、中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院、河海大學(xué)水文水資源學(xué)院和中國科學(xué)院大學(xué)。由此可見，研究主力從各大高校逐步向各大國家重點實驗室或設(shè)計院轉(zhuǎn)變。

綜上，我國水安全研究領(lǐng)域相關(guān)研究機構(gòu)的合作交流聯(lián)系還較弱，尚未形成有機整體。合作研究大多來自同一院?；蛲坏貐^(qū)或具有相同學(xué)術(shù)背景的團隊，跨?？鐓^(qū)跨學(xué)科學(xué)術(shù)合作較為缺乏。因此，未來我國水安全領(lǐng)域各研究團隊合作的空間還很大。

四、研究熱點與前沿分析

（一）研究前沿分析

關(guān)鍵詞是對全文的高度凝練和概括，通過對關(guān)鍵詞的突現(xiàn)分析，可以進一步了解國內(nèi)水安全研究的發(fā)展過程與前沿動向。突現(xiàn)值越高，代表該關(guān)鍵詞在某一段時間內(nèi)出現(xiàn)過顯著增加的情況，是整個研究過程中相對重要的研究主體。通過分析各關(guān)鍵詞的出現(xiàn)和結(jié)束時間，得到每個時段國內(nèi)水安全研究領(lǐng)域的研究熱點（圖4），為預(yù)測未來研究熱點提供引導(dǎo)。

通過圖4可以發(fā)現(xiàn)，我國水安全研究熱點有三個階段：第一階段（1999—2006年）：主要研究關(guān)鍵詞主要為“對策”“安全”“節(jié)水”“評價”“華北地區(qū)”“城市”，該階段討論主題主要可以分為地區(qū)水安全規(guī)劃、評價、節(jié)水保水措施、水安全整治對策四個方面。第二階段（2007—2015年）：該階段關(guān)鍵詞呈現(xiàn)出多元化的特點。有“集對分析”“安全評價”“水質(zhì)”“指標”等水安全領(lǐng)域某一方面相關(guān)的研究新熱點，也有“水生態(tài)”“氣候變化”“用水安全”等涉及可持續(xù)發(fā)展理念方面的內(nèi)容。《國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱要（2012—2020年）》出臺后，以市政工程為主要研究方向的“水質(zhì)”研究和以農(nóng)業(yè)節(jié)水為主要研究方向的“水資源”研究開始成為熱點。第三階段（2016—2022年）：“海綿城市”“綜合治理”“生態(tài)修復(fù)”“規(guī)劃”等成為新的研究熱點。其中，“海綿城市”突發(fā)值高達16.84。在海綿城市建設(shè)的大環(huán)境背景下，區(qū)域綜合治理、生態(tài)修復(fù)和指標體系等相關(guān)研究分支進入了學(xué)者的研究視野，只有深入了解區(qū)域治理方法、生態(tài)修復(fù)手段與各地水安全當前薄弱環(huán)節(jié)，才能有針對性地構(gòu)建海綿城市。

（二）關(guān)鍵詞聚類分析

在關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析基礎(chǔ)上，選用軟件的LLR算法進行聚類分析，得到水安全研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞聚類網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖5）。

1.水安全概念。聚類0#“水安全”的研究從圖中水安全節(jié)點變化可以看出，其研究貫穿1999—2022年，至今仍然是水安全研究領(lǐng)域的熱門話題。當前對于水安全的理解大多是基于夏軍最初對水安全定義的延伸，即水安全是一個地區(qū)內(nèi)維持人類生產(chǎn)、生活所需的足量且保質(zhì)的水資源、確保社會免受水旱災(zāi)害的侵蝕與水環(huán)境污染、保持流域內(nèi)自然環(huán)境與人民生活狀況健康的能力。聚類#1“水資源”、#3“水質(zhì)”、#10“虛擬水”是水安全定義的相關(guān)分支與拓展的研究熱點。

2.區(qū)域水安全建設(shè)研究。提升區(qū)域整體水安全度需根據(jù)外界條件變化情況，有針對性地對現(xiàn)有設(shè)施進行相關(guān)改造。聚類#5“氣候變化”是對部分外部條件變化展開的研究，主要包括氣候變化對我國水安全的影響與對策、氣候變化對我國農(nóng)業(yè)用水安全細分領(lǐng)域的影響與對策、其他國家及地區(qū)應(yīng)對氣候變化的研究等三個方面。聚類#4“海綿城市”、#9“應(yīng)急調(diào)水”、#11“建設(shè)模式”是關(guān)于應(yīng)對外部條件變化所開展的探索性與實踐性研究，主要包括海綿城市系統(tǒng)化方案編制思路、小范圍地區(qū)（<8km2）海綿系統(tǒng)設(shè)計、城市管網(wǎng)布設(shè)研究、城市水系規(guī)劃編制探索、城市建設(shè)模式實踐經(jīng)驗與教訓(xùn)等。

3.水安全建設(shè)應(yīng)用效果評估。對區(qū)域水安全設(shè)施進行建設(shè)效果評估是加強城市水安全保障必不可少的環(huán)節(jié)。聚類#2“指標體系”和#7“保障體系”是水安全評價與保障體系建設(shè)的部分內(nèi)容，評估指標體系構(gòu)建基于PSR/DPSIR模型，水安全評價方法主要涉及層次分析法、邊際效應(yīng)遞減原理、虛擬水理論、向量機、投影尋蹤法、可拓物元分析法等。

4.水安全學(xué)科建設(shè)。近幾年有學(xué)者著力開展水安全與經(jīng)濟、工程、環(huán)境、計算機等相關(guān)學(xué)科深度交叉融合的研究。以聚類#12“人水關(guān)系學(xué)”為代表的相關(guān)學(xué)科建設(shè)研究日益增多，主要包括水安全學(xué)科體系構(gòu)建探討、水科學(xué)交叉學(xué)科群建設(shè)探析、人水關(guān)系學(xué)科發(fā)展布局討論等。

五、水安全研究趨勢展望

水安全是糧食安全、能源安全、生態(tài)安全、生命健康安全等一系列關(guān)乎國家安全的基礎(chǔ)性支撐。隨著全球氣候變化和人類活動的持續(xù)影響，水資源、水生態(tài)、水環(huán)境治理面臨的壓力日益加劇，堅實可靠的水安全保障是生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，更是全面推進中國式現(xiàn)代化的必然要求，水安全領(lǐng)域的相關(guān)研究未來將持續(xù)得到重視和發(fā)展?；谇拔南嚓P(guān)分析，我國水安全領(lǐng)域研究有以下幾大發(fā)展趨勢。

（一）海綿城市建設(shè)

改革開放以來，各大城市的急劇擴張、盲目建設(shè)和不合理規(guī)劃給城市治理埋下了種種隱患，特別是近年來極端天氣導(dǎo)致的城市內(nèi)澇日益頻發(fā)，海綿城市建設(shè)尤為迫切。國務(wù)院辦公廳出臺《關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》，住建部印發(fā)《關(guān)于進一步明確海綿城市建設(shè)工作有關(guān)要求的通知》，政策文件的相繼出臺表明我國城市建設(shè)必須走一條兼顧發(fā)展和安全的科學(xué)道路。對于海綿城市建設(shè)，可從兩個方面開展研究：一是城市建設(shè)理念與自然水文特征響應(yīng)基本一致，降低新材料、新工藝、新建筑對自然環(huán)境的影響，構(gòu)建城市微循環(huán)系統(tǒng)；二是海綿設(shè)施建設(shè)要符合總體景觀格局設(shè)計思想，與水文化內(nèi)核緊密結(jié)合，豐富我國水文化精神內(nèi)涵。

（二）水環(huán)境修復(fù)技術(shù)與智慧平臺建設(shè)

隨著習(xí)近平生態(tài)文明思想的提出和豐富，我國越來越重視對綠水青山的保護修復(fù)。加強物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生態(tài)修復(fù)等技術(shù)研發(fā)既是現(xiàn)實所需，也是學(xué)界一直以來的研究重點。同時，搭建“全可視、全感知、全管理、全智能”的智慧水利信息化平臺是提升水安全保障能力的利器。如何通過智慧化平臺打通數(shù)據(jù)壁壘，實時掌握水位水量、污染濃度等各項水安全指標并及時處理，推動水安全信息化技術(shù)發(fā)展，這將是未來研究的熱點方向。

（三）水安全政策文件和規(guī)章制度完善

隨著對水安全問題認識的深入和保障能力提升的需求，近年來各級政府開始在水安全領(lǐng)域建章立制，制定了符合國家和各地實際情況的水安全保障規(guī)劃并完善了相關(guān)配套文件。未來研究將持續(xù)關(guān)注水利法律和政策宣傳教育、水污染防治、水域保護、生態(tài)流量監(jiān)督、水行政執(zhí)法以及水安全技術(shù)規(guī)范等政策制度建設(shè)，為我國水安全管理提供基本遵循和制度保障。

（四）國家水安全學(xué)科建設(shè)

近年來，王浩和左其亭等人提出將“國家水安全學(xué)”作為“國家安全學(xué)”的二級學(xué)科。建立和發(fā)展國家水安全學(xué)科是支撐國家安全的基石之一，為保障國家水安全提供重要理論支撐、技術(shù)指引和先進人才，同時也是完善國家安全學(xué)科建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。國家水安全學(xué)科建設(shè)剛剛起步，跨學(xué)科、跨區(qū)域合作交流，多學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新是大勢所趨，相關(guān)理論方法、應(yīng)用實踐探索與學(xué)科邊界、提升國家水安全保障能力的軟硬件設(shè)施和國家水安全相關(guān)立法政策等方面的研究也將在未來得到進一步拓展。

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責(zé)任編輯：周 覓