基于知識圖譜的南水北調工程高質量發展研究

楊耀紅，孫瑞聰，孫小虎，3，韓宇平，朱夢娟

（1.華北水利水電大學 水資源學院，河南 鄭州 450046；2.河南省黃河流域水資源節約集約利用重點實驗室，河南 鄭州 450046；3.中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300000）

2021年5月14日，習近平總書記在推進南水北調后續工程高質量發展座談會上強調“要深入分析南水北調工程面臨的新形勢新任務，完整、準確、全面貫徹新發展理念，按照高質量發展要求，科學推進工程規劃建設，提高水資源集約節約利用水平”［1］。南水北調工程是國家重大戰略性基礎設施，是國家水網的骨干工程，是優化水資源配置、保障群眾飲水安全、復蘇河湖生態環境、暢通南北經濟循環的生命線和大動脈［2］。南水北調東線、中線一期主體工程建成通水以來，工程平穩運行，在經濟社會發展和生態環境保護方面發揮了重要作用［3］。南水北調東線二期工程、中線調蓄工程和引江補漢工程、西線干線工程的規劃建設正在穩步推進。南水北調工程的規劃建設和運行管理，涉及水利、地質、環境、生態等多個領域，與經濟、社會、文化等密切相關，因此南水北調后續工程高質量發展需要系統的科學研究成果來支撐。本文采用文獻計量方法系統分析南水北調后續工程高質量發展有關的研究成果，揭示研究熱點和前沿動態，以期為南水北調后續工程高質量發展研究提供參考。

1 數據來源與處理方法

1.1 數據來源

為了保證數據的全面性、代表性、準確性，選擇CNKI（中國知網）數據庫作為數據來源；同時鑒于研究成果的權威性和影響力，只選取CNKI中屬于“SCI”“EI”“核心期刊”“CSSCI”類型的期刊文章。數據時段為1992年1月31日至2021年8月20日，時間跨度近30 a。

1.2 數據處理方法

采用Citespace文獻計量軟件進行文獻分析。在主題和關鍵詞中按“南水北調”“南水北調工程”檢索，可檢索到3 620篇文獻；若以“南水北調”和“高質量發展”為檢索詞，或者以“南水北調”和“后續工程”為檢索詞，檢索到的文獻都為0；若把文獻范圍“SCI”“EI”“核心期刊”“CSSCI”類型的限制去掉，可以檢索到18篇文獻，這些文獻的發表時間都在推進南水北調后續工程高質量發展座談會之后，說明在習近平總書記提出南水北調后續工程高質量發展之前，學者們對南水北調的研究無“后續工程高質量發展”的提法。因此，以檢索到的3 620篇文獻為基礎，刪除其中的重復文獻、會議通知、新聞報道、書評以及內容無關文獻737篇，最終篩選出2 883篇文獻作為分析數據。

2 計量分析

2.1 時間分布

為充分反映南水北調研究領域的發展趨勢，繪制南水北調研究領域篩選出的2 883篇文獻的時間分布以及東線、中線和西線三條調水線路的文獻分布（見圖1，圖中編號1～6分別表示2002年12月23日國家正式批復《南水北調工程總體規劃》、2002年12月27日南水北調東線工程開工、2003年12月30日南水北調中線工程開工、2010年3月26日南水北調中線引江濟漢工程開工、2013年11月15日南水北調東線一期工程正式全線通水和2014年12月12日南水北調中線一期工程正式全線通水6個時間點）。文獻的研究內容涉及東線、中線、西線3條調水線路的，在統計各線路文獻數量時均計入。因此，大致可以將南水北調研究領域的文獻分為3個階段：第一階段為1992—2002年，文獻數量呈現緩慢波動增長態勢，學者們對南水北調工程進行規劃和科研論證；第二階段為2003—2016年，發文數量呈現迅猛增長又快速回落的態勢（隨著南水北調東線和中線工程相繼開工建設，研究文獻數量迅猛增長，在工程建設高峰期達到最大，之后文獻數量快速回落），2013—2015年工程進入運行期，文獻數量快速回落過程中有一個平臺整理期；第三階段為2017年以后，發文數量呈現波動減少態勢，但總體穩定在高位水平，表明南水北調研究領域總體日趨成熟。從3條調水線路看，文獻分布趨勢和總量分布演化趨勢基本一致，發文數量排序基本穩定為中線＞東線＞西線，其中中線的發文數量明顯比東線、西線的多。

圖1 1992—2021年南水北調研究領域文獻時序分布

2.2 期刊和學科分布

期刊與學科分布可以反映南水北調研究文獻的分布特點、研究基礎和水平，也可為開展后續研究工作提供參考。從南水北調研究文獻期刊分布（見表1）可以看出，《人民長江》載文數量最大，其次是《人民黃河》，說明關于南水北調的研究成果主要發表在水利類重要期刊上，南水北調相關問題是水利領域研究熱點之一。從南水北調研究文獻學科分布（見表2，由于學科之間存在交叉，因此表中的文獻總量大于文獻樣本總量。）可以看出，工程科技Ⅱ輯是南水北調研究的主要學科，說明南水北調有大量工程科技問題需要解決，同時還有基礎科學、工程科技Ⅰ輯、農業科技、經濟與管理科學等學科，說明南水北調涉及的學科領域非常廣泛，需要多種學科交叉融合開展研究。

表1 南水北調研究領域文獻排名前14種期刊分布

表2 南水北調研究領域文獻學科分布

2.3 作者統計分析

為了反映南水北調研究文獻的主要作者及其合作關系，繪制合作網絡知識圖譜（見圖2）。從作者發文數量分布看，單個節點較小且分散，說明尚未形成專門研究南水北調的核心研究團隊；從作者的合作關系看，節點1 265個、連線1 787條、網絡密度0.002 2，反映出節點之間連線少且密度低的特點，說明研究者之間合作和交流較少，學者們主要基于自己的專業、學科背景研究南水北調的相關問題。

圖2 南水北調研究領域作者合作網絡知識圖譜

繪制從事南水北調研究的主要單位及其合作關系的知識圖譜之前，需要進行數據預處理。有的單位在歷史發展過程中曾有兩個或兩個以上名稱，需要把其文獻數量進行合并，將標注二級單位的合并為一個單位，生成的知識圖譜見圖3。由圖3可知，這些單位主要是水利類的生產單位、科研單位和高校。從地理分布看，研究機構的分布和南水北調工程三條線路的分布及工程進展有較大關聯度，已建成通水的東線、中線工程經過的華東、華中和華北地區相關研究機構較多，未開工建設的西線經過的西部地區相關研究機構較少，南水北調工程未經過的地區則基本沒有相關研究機構。另外，網絡密度僅為0.001 8，說明研究機構之間合作程度低，尚未形成穩定的學術交流空間和平臺。

圖3 南水北調工程研究機構合作網絡知識圖譜

3 研究熱點

3.1 關鍵詞共現分析

運用Citespace軟件對南水北調研究文獻進行關鍵詞共現分析，生成的知識圖譜見圖4。節點數量為917，連線數量為2 362，網絡密度為0.005 6，可見不同關鍵詞間聯系較為緊密，具有較高的共現程度。南水北調研究文獻高頻關鍵詞見表3，“南水北調”“南水北調東線”“南水北調中線”和“南水北調西線”的中心性均大于0.1，說明這4個關鍵詞是研究熱點。依據共現頻次排序，最高的是“南水北調”，其次是“南水北調中線”，再次是“南水北調東線”。與南水北調中線工程相關的“丹江口水庫”“膨脹土”“渡槽”等關鍵詞的頻次和中心性較高，說明南水北調中線工程相關技術也是研究熱點。“水資源”“水源區”“生態環境”“生態補償”“可持續發展”“水資源配置”等的頻次和中心性也較高，反映了南水北調工程高質量發展的相關研究熱點。

圖4 南水北調研究文獻關鍵詞共現知識圖譜

表3 南水北調研究文獻的高頻關鍵詞

3.2 關鍵詞研究趨勢分析

不同時段的研究熱點會有異同，Citespace軟件利用探測頻率突現算法，能夠得到短期內頻次變化率高的關鍵詞，關鍵詞突現強度越高，表明該關鍵詞受到的關注度越高［4］。突現強度前25位的關鍵詞如圖5所示，這25個關鍵詞首次出現的年份均為1992年，紅色線條表示1992—2021年關鍵詞突現的持續時間，可清晰顯示南水北調相關文獻研究熱點的時間分布。“南水北調西線”為2007年之前突現強度最高的關鍵詞，2007年之后突現強度較高的關鍵詞有“膨脹土”“南水北調中線一期工程”“南水北調中線”“丹江口水庫”。

圖5 南水北調研究文獻突現強度前25位關鍵詞

3.3 南水北調工程高質量發展與黃河流域生態保護和高質量發展之間的關系

黃河流域水資源先天不足。在黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略的新要求下，如何實現“重在保護、要在治理”，學者們開展了廣泛的研究［5－6］。南水北調東線、中線工程一期通水運行，大大改善了黃河中下游缺水狀況。南水北調西線工程被認為是解決黃河流域缺水問題的重要措施之一［7－8］。為反映南水北調工程高質量發展與黃河流域生態保護和高質量發展之間的關系，對上述篩選出的2 883篇文獻的主題和關鍵詞采用“南水北調”和“黃河”進行檢索，最后得到217篇文獻，文獻的時間分布見表4。從數量來看，研究南水北調與黃河關系的文獻占南水北調文獻總量的7.5%；從時間來看，南水北調和黃河之間的關系持續受到學者們的關注，尤其是在2019年實施黃河流域生態保護和高質量發展國家戰略之后，2020年發文數量在2019年的基礎上快速提升（2021年只有前8個月的數據），形成了以黃河勘測規劃設計研究院有限公司為代表的多個研究機構并行的局面。

表4 1992—2021年南水北調與黃河關系研究文獻時序分布

南水北調與黃河關系研究文獻關鍵詞共現知識圖譜如圖6所示，除關鍵詞“南水北調”外，“南水北調西線”出現的頻次遠高于“南水北調中線”和“南水北調東線”，說明學者們更關注南水北調西線工程，其研究成果也更為豐富。對于南水北調東線、中線工程與黃河的關系，學者們關注的主要是穿黃工程、東平湖運行、防洪、黃河下游和華北地區發展等問題；對于南水北調西線工程和黃河的關系，學者們關注的主要是黃河上游以及雅礱江和大渡河面臨的水資源、生態環境等問題。南水北調西線工程調水規模方案比選等研究，為貫徹新發展理念、推進黃河流域生態保護和高質量發展奠定了重要基礎［9－11］，同時也對黃河流域水資源科學分配提出更高要求［12］。另外，南水北調水價、移民搬遷扶貧和經濟重建等也是南水北調工程相關研究的熱點［13－17］。

圖6 南水北調與黃河關系研究文獻關鍵詞共現知識圖譜

3.4 南水北調工程高質量發展與長江經濟帶發展戰略之間的關系

推動長江經濟帶發展是國家一項重大區域發展戰略。南水北調工程貫通長江、黃河、淮河、海河流域，構成“四橫三縱”為主體的大水網，為長江經濟帶發展帶來新動能［18］。因此，研究南水北調工程高質量發展與長江經濟帶發展之間的關系是推動長江經濟帶發展的重要內容之一。為反映南水北調工程高質量發展與長江經濟帶發展之間的關系和學者們關注的問題，對篩選出的2 883篇文獻的主題和關鍵詞采用“南水北調”和“長江”進行檢索，最后得到81篇文獻。與研究南水北調與黃河關系的217篇文獻比較可知，學者們更關注南水北調與黃河的關系研究。南水北調與長江關系研究的文獻時序分布見表5，其發文數量一直維持在穩定但較低的水平，主要集中于長江水利委員會長江科學院。

表5 1992—2021年南水北調與長江關系研究文獻時序分布

南水北調與長江關系研究文獻關鍵詞共現知識圖譜見圖7。除了涉及的特定區域為研究熱點外，水資源、水資源保護、生態環境、環境影響、水生態環境保護、可持續發展等構成了該領域的研究熱點。南水北調工程分別從長江上、中、下游調水，可有效緩解我國西北和華北地區的水資源短缺問題，提高水資源水環境承載力。但隨著南水北調大規模調水，長江流域的水資源承載力將受到影響［19－21］，因此要根據變化環境下長江流域的水資源狀況，在合理范圍內實施調水，實現水資源的跨流域優化配置［22］。

圖7 南水北調與長江關系研究文獻關鍵詞共現知識圖譜

3.5 研究熱點和前沿分析

3.5.1 水資源問題

南水北調工程從空間上涉及水資源調出區和受水區，從技術上涉及工程建設和水資源的運輸，從領域上涉及地理、資源、生態、環境、經濟、社會等多個方面，從管理上涉及多方利益主體的復雜關系。這些多空間、多領域、多主體的復雜關系都是圍繞水資源的跨時空運移展開的。同時，水資源問題是研究南水北調工程與黃河流域生態保護和高質量發展戰略、長江經濟帶發展戰略之間關系的最重要議題，因此水資源必然是南水北調工程高質量發展的核心議題和研究熱點。

3.5.2 生態環境問題

南水北調工程實現了跨流域、跨時空的水資源運移，改變了水循環系統，進而影響生態系統。同時，為保證調水水質和保護生態環境，需要對水源區實施產業發展限制等措施，如此又會涉及多區域、多主體生態利益平衡和協調問題［23－25］，生態補償便是其核心問題之一。

3.5.3 工程地質問題

南水北調東線工程主要由渠道和泵站等工程組成，中線工程主要由渠道、渡槽、隧洞和倒虹吸等工程組成，西線工程主要由隧洞工程組成。這些工程建設，必然涉及大量的地質問題。學者們比較關注的南水北調工程地質問題主要有兩個：一是中線工程的膨脹土問題，在工程建設中采取水泥土換填、抗滑樁、坡面梁等工程措施，在工程運行中加強位移觀測，把地質缺陷的危害降到最低［26］；二是西線工程的隧洞地質問題，主要是高寒、地震帶、大埋深、長距離水工隧洞的施工和安全運行問題，需要進行深入的關鍵技術研究［27］。

4 結論與建議

對南水北調工程研究文獻進行知識圖譜分析，一方面可以了解和總體把握該領域研究成果的體系結構，另一方面可以結合推進南水北調后續工程高質量發展的新要求，分析研究存在的不足，把握未來的研究方向和熱點問題，為南水北調后續工程高質量發展提供參考。本文利用Citespace軟件，對從CNKI數據庫獲取的近30 a來有關南水北調的2 883篇文獻進行了可視化計量分析，主要結論和建議如下。

（1）由研究文獻的分布特征可知，南水北調工程研究發文數量的變化和工程進展顯著相關，隨著工程從規劃批復、建設實施和通水運行，經歷了緩慢增長—迅猛增長并快速回落—趨于穩定3個階段，學者們對南水北調中線的關注度明顯高于對東線和西線的，預計隨著西線工程和東線、中線后續工程的推進，南水北調工程研究文獻數量將持續保持穩步增長態勢，西線工程有關研究成果將是下一個發文的爆發式增長點；研究成果主要發表在水利類期刊上；研究人員之間和研究機構之間的合作交流均偏少，應盡快構建南水北調工程研究的合作機制和交流平臺，助推南水北調工程高質量發展。

（2）從關鍵詞分析看，南水北調工程研究形成了較為豐富的文獻成果，“南水北調”“南水北調東線”“南水北調中線”“南水北調西線”“水資源”“丹江口水庫”“膨脹土”等的頻次和中心性較高，反映了南水北調工程高質量發展的研究熱點。南水北調工程與黃河流域生態保護和高質量發展國家戰略、長江經濟帶發展國家戰略的關系研究持續受到學者們的關注，而南水北調工程與黃河流域生態保護和高質量發展國家戰略的關系研究更受關注，未來需要進一步加大這方面的研究力度。

（3）水資源、生態環境和工程地質等是南水北調工程研究的持續熱點問題。除此之外，社會發展、經濟發展、工程移民、文化發展等諸多問題，需要多個學科交叉融合進一步開展研究，為南水北調后續工程高質量發展提供堅實的科學支撐。