中國水資源利用與經濟發展協調評價可視化分析

吳 丹，向筱茜

(北方工業大學經濟管理學院，北京 100144)

水資源是國家經濟社會發展的先導性要素，在居民生活保障、農業灌溉與糧食生產、生態保護與經濟高質量發展等方面發揮重要作用。黨的十八大以來，為全面貫徹習近平總書記提出的“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”新時代治水理念，國家部委陸續出臺了一系列政策舉措，如《國家節水行動方案》強調了全面貫徹節水優先與系統治理的理念，《生態文明體制改革總體方案》明確了區域的經濟發展不能超出當地水資源的承載能力和生態環境容量，《自然資源“十四五”規劃編制工作方案》提出了“加快工業節水減排”目標導向的節水型社會建設。這些政策舉措為加速推動國家節水控水、有效提升水資源利用與經濟發展協調性提供了重大支撐。

隨著科學知識圖譜的不斷完善，基于CiteSpace的文獻計量可視化分析在農、工、醫、教育等不同學科得到廣泛應用，主要包括文獻發表的時間分布、學科和期刊分布、高被引文獻分布、研究主體分布及研究熱點等內容[1-3]。其中，部分學者開展了水資源研究熱點可視化分析，如陳思源等[4]對2007—2017年中國水資源管理的4 469篇文獻進行梳理，歸納了近十年來中國水資源管理的合作情況、研究熱點和趨勢。黃雅麗等[5]對Web of Science上與“水-能源-糧食”主題相關的692篇文獻進行梳理，辨識和追蹤了該領域的研究熱點和發展態勢，為推進“水-能源-糧食”紐帶關系的深化研究提供了決策參考。顧冬冬[6]對2010—2019年農業水資源利用的CNKI數據庫文獻進行了可視化分析，確立了該領域未來的研究方向為農業用水立法、創新農業用水金融體制及水資源利用技術。陳艷萍等[7]對中國水權交易價格進行了研究綜述，明確了水權交易價格的影響因素、農業水價長期備受學界關注，黃河流域水權交易與水權市場制度研究成為熱點案例。文獻梳理可知，目前鮮有文獻開展中國水資源利用與經濟發展協調評價的可視化研究，深入挖掘該領域研究的演化進程。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文以中國知網(CNKI)數據庫的學術期刊為數據來源，在CNKI中選擇“高級檢索”類型，選擇“主題”檢索，檢索條件為：主題=“水資源”或“經濟”或“協調”，來源類別=“CSSCI源刊”+“CSCD源刊”+“核心期刊”，時間跨度為1994—2020年，剔除報道、會議通知、文件、征稿啟事、卷首語等后得到225篇期刊文獻文本進行科學計量分析。

1.2 研究方法

CiteSpace軟件是由陳超美教授及其科研團隊基于JAVA語言研發，是一種文獻定量分析軟件，能夠發現領域研究熱點和研究趨勢，已得到眾多學者的認可和應用[4-7]。本文主要運用CiteSpace5.7.R2對水資源利用與經濟發展協調評價研究進行可視化分析，得到機構合作、學者合作、關鍵詞共現、關鍵詞時區等知識圖譜。

運用CiteSpace軟件開展水資源利用與經濟發展協調評價研究的具體步驟如下：以CiteSpace自帶數據格式轉換工具，將CNKI中導出為Refworks格式的文獻轉化為CiteSpace可識別的數據格式；將時間跨度設置為1994—2020年，間隔為1年；Term Source選擇Title、Abstract、Author Keyword、Keyword Plus；Node Type分別選擇Keyword進行關鍵詞共現分析，選擇Institution、Author進行機構合作、學者合作分析；Links及Selection Criteria默認。

2 文獻特征分析

2.1 發文量統計與刊物分布

2.1.1發文量統計

中國水資源利用與經濟發展協調評價的CNKI核心庫年發文量是衡量該領域研究重要性的關鍵指標之一，反映了該領域研究的發展歷程。1994—2020年，該領域研究的CNKI核心庫發文量總體呈波動上升態勢(圖1)。

圖1 1994—2020年中國水資源利用與經濟發展協調評價發文量

根據圖1可知，1994—2020年該領域研究的CNKI核心庫發文量呈現“S”型曲線變化，具有較為顯著的階段性特征：①起步階段(1994—2003年)，總發文量僅17篇，均為北大核心期刊，其中CSCD發文量為15篇(占比高達88%)，CSSCI發文量為2篇(占比僅12%)。該階段年均發文量不足2篇；②成長階段(2004—2011年)，總發文量增至48篇，其中47篇為北大核心期刊。CSCD發文量增至24篇，但占比降至50%；CSSCI發文量增至16篇，且占比升至33%。該階段年均發文量增至6篇；③發展階段(2012—2020年)，總發文量高達160篇，其中149篇為北大核心期刊，CSCD發文量增至74篇(占比46%)，CSSCI發文量增至44篇(占比28%)。該階段年均發文量接近18篇。梳理文獻可知，自2012年開始，該領域研究的發文量取得了突破性進展。究其原因，2011年中央一號文件《中共中央 國務院做出了關于加快水利改革發展的決定》出臺，明確了新時期水利發展的戰略定位。這為學界深入開展該領域研究指明方向和提供政策指導。圖1顯示，該領域研究的發文量仍處于上升期，未來仍是學界關注的研究熱點，將形成更為完善的評價理論體系。

2.1.2發文刊物分布

由布拉德福定律可知，學科論文發表通常是不均勻地分布在相關期刊上，在期刊上發文的頻率與期刊的專業程度存在較強的正相關關系[8]。為此，依據圖1中該領域研究的期刊發文量，根據布拉德福核心區數量計算法[8]，確定該領域研究的核心區期刊種數，可用公式表示為：

r0=2ln(eE·Y)

(1)

式中r0——核心區期刊種數；E——歐拉系數，通常取E=0.577 2；Y——某領域發文量最多的期刊對應的論文數量。

通過文獻梳理可知，該領域發文量最多的期刊為《人民長江》，共13篇，將其代入式(1)中得到，r0=2ln(1.8×13)≈6，說明CNKI核心庫共85種刊物中的核心區期刊為6種，這6種核心區期刊發文情況見表1。

表1 1994—2020年CNKI核心庫的核心區期刊發文情況

根據表1可知，該領域85種刊物中6種核心區期刊的發文量總計66篇，約占CNKI核心庫總發文量的30%。從6種核心區期刊看，該領域研究受到了不同學科的關注，已成為多學科交叉研究領域。

2.2 高校和研究機構合作分布

高校和研究機構合作分布反映了高校和研究機構在該領域的研究實力。運用CiteSpace可視化分析軟件，得到排序前十的高校和研究機構發文量(表2)、高校和研究機構合作圖譜(圖2)。

表2 1994—2020年排序前十的高校和研究機構發文量

從表2中排序前十的高校和研究機構發文量看，目前河海大學商學院和湖南師范大學資源與環境科學學院并列第一，其發文量占比均達到約14%。新疆大學資源與環境科學學院發文量第二，其發文量占比均達到約12%。總體來看，發文前十的機構類型主要為高等院校，其中河海大學開創了中國水利高等教育的先河，師資力量雄厚，科研設備先進，在水文領域的發文量一直處于前端。而湖南師范大學的李景保教授及其團隊對該領域研究做出了重要貢獻。

圖2 1994—2020年中國水資源利用與經濟發展協調評價的高校和研究機構合作圖譜

圖2中，字體的大小與高校和研究機構發文量呈正相關關系，連線體現了不同高校和研究機構之間的合作關系。連線越粗則合作越緊密，無連線則說明沒有合作關系。根據圖2可知，該研究領域高校和研究機構之間的合作呈現“大分散，小聚集”現象，以2所高校和研究機構合作的研究團體居多，如①華北水利水電學院資源與環境學院-安陽師范學院資源環境與旅游學院；②遼寧師范大學海洋經濟與可持續發展研究中心-遼寧師范大學城市與環境學院；③湖南師范大學商學院-中南大學信息科學與工程學院；④中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所-中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室；⑤新疆大學資源與環境科學學院-新疆大學旅游學院；⑥新疆大學資源與環境科學學院-中國科學院地理科學與資源研究所。

此外，涉及3所以上高校和研究機構合作的研究團體，如①河海大學商學院-江蘇省“世界水谷”與水生態文明協同創新中心-南京水利科學研究院；②中國科學院地理科學與資源研究所-中國科學院研究生院-中國科學院新疆生態與地理研究所；③中國科學院大學-南京水利科學研究院-中國科學院地理科學與資源研究所陸地水循環及地表過程重點實驗室。總體來看，該領域研究的機構主要集中在高校，形成一定規模的團隊合作，但大部分都隸屬于同一地域，因此研究內容與研究區域的當地政策、經濟社會發展密切相關，具有地域性。

2.3 學者合作特征

學者合作直接反映了中國水資源利用與經濟發展協調評價領域研究成果和學術共享情況，有利于提高學者們在該領域研究成果的質量和學術影響力。運用CiteSpace可視化分析軟件，得到1994—2020年該領域研究的學者合作知識圖譜(圖3)。圖3中，每個節點代表相應的學者，每條連線代表學者之間的合作關系，連線越粗則學者合作越緊密。

圖3 1994—2020年中國水資源利用與經濟發展協調評價的學者合作知識圖譜

根據圖3可知，該領域研究的學者合作較密切，以2個學者合作的學術團體居多，如陳守煜-朱文彬、李景保-李歡、鮑超-方創琳、王紅瑞-洪思揚、張先起-劉慧卿、安琪-姚志春、呂添貴-吳次芳、戚國強-劉楊、張小雷-楊宇、伏吉芮-姚一平。同時，涉及3個以上學者合作的學術團隊，如左其亭-臧超-馬軍霞、徐云峰-劉勇-劉玉邦、劉賢趙-邵金花-李德一，李景保-徐志-陳曉-王飛、莊會波-宋秀英-孟祥彬-李瑜、莊會波-宋少文-曹升樂-劉淋淋-于翠松-王延梅。總體來看，學者合作多為同一高校或研究機構，存在地域上的限制。

依據圖3，以論文發表的第一作者為主要研究對象，借鑒美國著名科學計量學專家普萊斯對高產學者的界定公式[9]，對該領域研究的核心作者(第一作者)進行篩選，即

(2)

式中m——篩選標準，即核心作者(第一作者)發文量的下限值；nmax——最高產學者(第一作者)的發文量。

根據式(2)，選取該領域研究的第一作者發文量最大值作為參照值，即nmax=3，確定核心作者(第一作者)。經計算得到m=1.3，表明發文量達到2篇以上即為核心作者(第一作者)。通過文獻梳理，該領域研究的核心作者群體見表3。

表3 中國水資源利用與經濟發展協調評價的核心作者群體

由表3知，核心作者群體的特點表現為：①核心作者群體由左其亭等知名專家、吳丹等中青年學者組成，形成了該領域研究較為合理的研究梯隊。②核心作者群體可分為支撐型與助力型。發文量大于等于3篇為支撐型，主要有：左其亭、吳丹、張先起、邵金花、蓋美。以左其亭為代表的權威學者、領軍人物長期聚焦于該領域研究，研究成果及被引量均較多，在理論或實踐方面具有重要貢獻。發文量為2篇的學者為助力型，對該領域研究有一定的促進或影響作用。③根據普萊斯定律[9]，研究領域核心作者的發文量應占總發文量的50%。表3中核心作者群體雖代表了該領域的中堅力量，但其發文量僅占總發文量(225篇)的25%，因此，該領域亟需加快形成穩定的核心作者群體。

3 研究熱點分析

3.1 關鍵詞共現分析

關鍵詞作為學術論文的重要組成部分和精髓，是學者對論文核心研究內容的精煉，代表文獻的核心議題和研究領域，文獻中高頻次出現的關鍵詞可視為該領域的研究熱點[10]。通過對1994—2020年該領域研究的CNKI核心庫進行關鍵詞共現分析，得到關鍵詞共現網絡圖譜(圖4)、頻次和中心性前20的關鍵詞(表4)。

圖4 1994—2020年中國水資源利用與經濟發展協調評價的關鍵詞共現網絡圖譜

表4 頻次和中心性前20的關鍵詞

針對圖4的關鍵詞共現網絡圖譜，關鍵詞之間的連線代表2個關鍵詞出現在同一篇文獻，連線越粗則共現頻次越高。年輪的厚度與關鍵詞詞頻成正比，節點越大、關鍵詞字體越大，則該關鍵詞總體頻次越高[10]。表4中，關鍵詞的中心性主要用于測度節點在關鍵詞共現網絡圖譜中的重要性。通常，關鍵詞的中心性數值大于等于0.1，說明該關鍵詞具有高中心性，在關鍵詞共現網絡圖譜中具有重要影響力。關鍵詞的出現頻次與其中心性并不存在必然的相關，即高頻關鍵詞并不一定是高中心性關鍵詞，而出現頻次與中心性數值均高的關鍵詞在關鍵詞共現網絡圖譜中的作用更為關鍵。

綜上，根據圖4和表4可知，首先，按照年輪的厚度，節點“水資源”在關鍵詞共現網絡圖譜中頻次最高，中心性最大，與其他關鍵詞連接線最為密集。其次，“協調發展”“可持續發展”“協調度”“耦合協調度”“水資源承載力”“社會經濟”等詞同時具有高頻次和高中心性，凸顯了1994—2020年該領域的核心研究主題。同時，依據表4，以關鍵詞詞頻頻數為X軸，中心性為Y軸，形成關鍵詞戰略圖(圖5)，更為直觀的判斷該領域研究熱點與趨勢。考慮到關鍵詞“水資源”的頻次與中心性均最高，可能影響關鍵詞戰略圖的分布，因此不顯示在圖5中。

圖5 1994—2020年中國水資源利用與經濟發展協調評價的關鍵詞戰略

圖5中，第一象限為主流區域，主要以“協調度”“耦合協調度”2個具有高頻詞和高中心度的關鍵詞組成，表明這2個關鍵詞代表的研究主題成果豐碩且與其他主題存在較高關聯性，是當前研究的熱門及重要話題。第二象限為潛力區域，以“協調發展度”“指標體系”“水資源承載力”“社會經濟”“產業結構”等具有低頻次和高中心度的關鍵詞為主，表明這些關鍵詞在研究網絡中處于較核心地位，是該領域具有研究潛力的重要話題。第三象限為新興區域，分布較為密集，表明該領域中以“水足跡”“城鎮化”“水土資源”“水環境承載力”等關鍵詞代表的研究主題將發展為新興研究熱點。因此，該領域研究應從多角度、多維度探索研究熱點，形成更為成熟的理論體系。

3.2 研究前沿演化分析

在得到關鍵詞共現網絡圖譜與關鍵詞戰略圖基礎上，為進一步揭示不同時期我國水資源利用與經濟發展協調評價的演化脈絡，運用CiteSpace可視化分析軟件，得到關鍵詞時區知識圖譜(圖6)。圖6中，節點所處的年份表示該關鍵詞首次出現的時間，節點間的連線表示不同關鍵詞同時出現在同一篇文獻中。

圖6 1994—2020年中國水資源利用與經濟發展協調評價的關鍵詞時區知識圖譜

由圖6知，1994—2020年，該領域研究主要分為3個演化階段，具體可表述如下。

a)起步階段(1994—2003年)。重點凸顯水資源、水資源利用、可持續發展、水資源系統、指標體系等關鍵詞。如朱玉仙等[11]從可持續發展內涵出發，構建了一套包含“總量-比例-強度”指標的水資源可持續開發利用綜合評價指標體系；徐良芳等[12]指出了國內外水資源可持續利用評價指標體系研究不足，構建了一套包含“發展水平-協調水平-發展能力”指數的區域水資源可持續利用評價指標體系，并采用動態和靜態相結合的方法對指標進行評價；馮耀龍等[13]提出了區域水資源系統可持續發展內涵，并構建了“目標層-準則層-指標層”層級結構的區域可持續發展評價指標體系，實證研究了天津市1985—1998年水資源系統可持續發展狀況。

b)成長階段(2004—2011年)。重點凸顯協調發展、協調度、耦合協調度、經濟增長、可持續利用等關鍵詞。如該領域核心作者蓋美等[14]建立了水資源和社會經濟協調發展度模型及其評價指標體系，實證研究了大連市2001—2008年水資源與社會經濟發展的協調度，得出其協調度由嚴重失調衰退向中級失調衰退發展，并進一步分析了不協調原因及相關建議；該領域核心作者邵金花、李德一等[15-16]從水資源量及其開發利用、區域社會經濟發展和生態環境狀況3個方面，選取了7類指標(人均水資源量、人均供水量、人均用水量、人均GDP、人均耕地面積、灌溉覆蓋率、單位面積產水量)建立評價指標體系，實證研究了煙臺市、黑龍江省水資源與區域社會經濟發展的協調度，得出煙臺市水資源的支撐能力有一定的空間差異性，亟需加強水資源的合理配置及高效利用，黑龍江省水資源與社會經濟發展的協調度空間差異較大，水資源時空分布不均、經濟發展程度、生態環境用水是導致黑龍江水資源相對短缺的主要原因；孫麗萍等[17]從區域水資源與經濟協調發展理念出發，構建了區域水資源與經濟協調發展評價指標體系，并運用集對分析理論建立了區域水資源與經濟協調發展的評價模型，該模型有助于深入研究水資源和工業經濟的協調發展。

c)發展階段(2012—2020年)。重點凸顯耦合協調、水資源承載力、水足跡、脫鉤分析等關鍵詞。眾多學者從新的視角開展我國水資源利用與經濟發展協調評價研究。如該領域核心作者左其亭等[18-19]提出了一種基于數列的時間和空間的匹配度計算方法，計算了中國不同省級行政區水資源利用與經濟社會發展匹配度。同時，利用生態足跡模型計算了黃河沿線九省區的水資源生態足跡，并利用基尼系數和對數平均迪氏指數法，對水資源生態足跡進行分析；該領域核心作者吳丹[20-21]構建了脫鉤時態分析模型，評價中國水資源利用與經濟發展脫鉤態勢。并從用水結構效應與用水效率效應2個維度，構建了經濟發展與水資源利用的完全分解模型，系統剖析中國水資源利用與經濟發展的內在機理；劉慧等[22]應用灰色關聯度和耦合協調模型，從時空層面對岳陽沿江地區產業結構與水資源利用耦合協調度進行評價；潘安娥、楊仁發等[23-24]分別對湖北、江西的水資源利用與經濟協調發展狀況進行了脫鉤分析；李寧等[25]利用水足跡理論與方法，結合協調發展脫鉤評價模型，評價分析了長江中游城市群水資源利用與經濟增長之間的協調關系。常烴等[26]建立了水資源-經濟-社會協調度分析模型，評價了2007—2016年京津冀地區水資源與經濟、社會系統之間的耦合協調關系。

綜上，中國水資源利用與經濟發展協調評價研究的演化階段與圖1中的發文量變化態勢相吻合。根據圖6和文獻梳理可知，近3年該領域涉及“黃河流域”“京津冀”“時空耦合”“復合系統”“耦合協調度模型”等研究熱點詞。從研究方法看，梳理1994—2020年的225篇文獻，目前該領域研究主要涉及協調度評價法[14]、匹配度計算方法[18-19]、系統動力學[27]、熵變方程法[28]等方法。由圖6可知，近3年學者們主要應用耦合協調度模型從時間、空間兩維度開展該領域研究，該方法已成為近年來該領域研究的主流模型。從現有研究成果看，京津冀經濟發展的用水驅動效應與脫鉤評價已成為學術界研究的新興領域。如曹俊文等[29]明確了產業用水時空變化規律及影響因素，并采用LMDI時間分解方法和改進D-R空間分解方法，分析了京津冀水資源消耗時空差異的驅動效應，確定了產業升級過程中水資源利用結構調整方向；吳丹等[30]基于驅動力-壓力-響應分析視角，構建了雙控行動下京津冀水資源利用與經濟發展脫鉤評價模式，動態對比評價了京津冀地區及其行業水資源利用與經濟發展的脫鉤態勢。未來，在全面推動長江經濟帶發展、黃河流域生態保護和高質量發展、京津冀協同發展國家重大戰略背景下，亟需深入開展長江經濟帶、黃河流域、京津冀的水資源利用與經濟發展協調評價研究。

4 結論與展望

水資源利用與經濟發展協調評價作為中國水資源管理領域的研究熱點，自1994年開展至今已持續20多年。應用CiteSpace軟件進行該領域研究的可視化分析發現，該領域發文量一定程度受國家水管理政策的影響，目前高校和研究機構、學者合作均呈現“小聚集、大分散”特征，河海大學商學院、湖南師范大學資源與環境科學學院現已成為該領域做出最大貢獻的代表性高校機構，左其亭、吳丹、張先起、邵金花、蓋美等學者為該領域的理論研究與實踐探索做出了重要貢獻，但該領域尚未形成較為廣泛的研究合作網絡。應用CiteSpace軟件進行該領域研究的可視化分析具有較好的實踐指導意義，主要表現為：①該領域研究主要聚焦于評價視角、評價維度、評價指標等方面，“水資源”“協調發展”“協調度”“耦合協調度”“水資源承載力”“社會經濟”“指標體系”“產業結構”“時空耦合”“復合系統”等成為近十年該領域的熱點詞，以“水足跡”“城鎮化”“水土資源”“水環境承載力”等關鍵詞代表的研究主題將發展為新興研究熱點，用水驅動效應及其脫鉤評價成為學術界研究的新興領域；②研究表明，水資源系統與經濟系統具有共生紐帶關系，未來將“共生理論”引入該領域研究中，探討共生視角下水資源利用與經濟發展協調機理，形成一套較為完善的水資源利用與經濟發展協調評價理論體系，提出有效提升水資源利用與經濟發展協調性的對策建議。