我國水資源空間均衡研究的文獻計量分析

陳艷萍，陳邵琪，蔣倩倩

(1.河海大學商學院，江蘇 南京 211100； 2.河海大學規劃與決策研究所，江蘇 南京 211100)

“十四五”時期，我國經濟由高速增長階段轉向高質量發展階段，水資源與經濟要素之間不適配仍是我國基本水情，水資源的供給質量與結構直接決定了我國經濟社會高質量發展的成長空間[1]，而“空間均衡”是破解水資源空間分布與經濟社會發展需求不適配的關鍵方針。2014年，習近平總書記提出“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的十六字治水方針，為新時期強化水治理指明了方向，其根本目的是在水資源水環境承載力之內發展經濟，實現兩者的和諧共生[2]，以解決水資源空間分布與經濟社會發展需求不適配的現實問題，實現水資源的合理配置和利用。當前，我國關于水資源空間均衡的內涵解讀與評估方法的研究主要基于兩個視角：一是水資源與經濟社會發展、環境保護等之間的協調關系[3]；二是水資源與其他因素空間分布上的不平衡性[4-5]。

a.關于空間均衡的概念與評價方法。“空間均衡”在《地理學名詞》中被解釋為空間上的經濟供應與需求平衡，可以簡單理解為“空間上的均衡”[6]。目前國內外關于“空間均衡”的研究較為成熟，多側重于空間配置“供需關系”資源環境供給與開發強度等方面[7]。“空間均衡”的評估是判斷某一區域資源開發利用狀態的基礎，當前廣泛運用的計算方法有洛倫茲曲線法、基尼系數法、數列法、Kernel密度估計、GIS、不平衡指數法等。Pang等[8]研究了一類特殊的單商品空間均衡問題，提出一種簡單算法來分析最短路徑問題；Milasi等[9]研究了廣義拉格朗日乘子和拉格朗日理論，得到了拉格朗日變量，從而提出了動態市場價格空間均衡理論；Beaudry等[10]提出了研究工資、失業、房價和城市規模(或移民)的空間均衡狀態評估方法。準確把握“空間均衡”的深刻內涵和精神實質，關鍵要準確把握均衡的內容(誰和誰均衡)、均衡的范疇(在什么空間尺度上均衡)、均衡的方向(實現均衡的路徑)、均衡的標準(達到均衡的條件)等[11]。現有文獻將“空間均衡”的基本內涵總結為兩點：一是指某一事物在不同空間發展上的均衡，即區域間發展的均衡性，如經濟發展水平、自然資源稟賦在空間上均勻而等量的分布；二是指同一空間中不同事物之間發展的均衡性，即一定空間內部要素之間的均衡性和協調度。“水資源空間均衡”則屬于第二類，均衡的具體內容為水資源開發、利用和保護的空間平衡；基于我國長期治水實踐視角，均衡的范疇為全國、流域、區域以及區域內城鄉之間等不同空間范圍和層次的空間均衡；具體到水利實踐，實現均衡的路徑是以水資源、水生態、水環境承載能力作為剛性約束，促進經濟社會發展布局與水資源條件的匹配；均衡的標準是人口、經濟、資源與環境相協調的一種空間上的“帕累托最優”狀態[12]，是一種相對平衡、動態發展的狀態。

b.水資源空間均衡內涵解讀與評估方法。Flinn等[13]最早將空間均衡應用于水資源配置中。我國于2014年將水資源空間均衡確定為新時期治水理念之一，亟待研究體現空間均衡的水資源配置方法[14]。左其亭等[15]提出了水資源空間均衡的理論體系和解決框架，其中關于水資源空間均衡的定義被廣泛認可，即“水資源-經濟社會-生態環境”復合系統在空間上的均衡。酈建強等[16]系統總結了國內外有關“空間均衡”的研究，提出水資源的空間均衡是水資源可持續利用宏觀戰略的一個概念，即通過水資源的高效利用、適度開發、優化配置、合理布局，實現人口規模、產業結構、增長速度與水資源、水生態、水環境承載能力的匹配。方子杰等[17]結合浙江實例，認為“水資源日益短缺甚至緊缺”將是一個“新常態”,在這種新常態下，只有堅持“空間均衡”的原則，才能破解“用水需求越來越增長、緊缺程度越來越加劇、水源建設越來越困難、引水距離越來越遙遠”的惡性循環。王勁峰等[18]提出了水資源空間配置的邊際效益均衡理論。目前，水資源空間均衡研究仍然以理論分析為主，由于缺乏統一的評價標準，沒有形成成熟的系統化的研究理論體系，也缺乏對空間均衡狀態的綜合評價研究[19]。眾多學者運用改良的空間均衡理論與方法來診斷各區域的水資源空間均衡狀態。金菊良等[20]提出了基于聯系數的區域水資源承載力評價與診斷分析方法，彌補了基尼系數無法衡量各自區域空間均衡狀況的缺點，對安徽省2011—2018年水資源空間均衡狀況進行評價；朱彩琳等[21]結合洛倫茲曲線和基尼系數來研究水資源的空間匹配問題；韓春輝[22]依據左其亭的和諧論五要素，提出空間均衡五要素法進行定量分析的路徑與具體的系數計算方法；亢曉龍等[23]采用不平衡指數來研究水資源空間均衡問題；夏帆等[24]融合多種已有方法來綜合表征水資源空間均衡狀況。

為了全面了解當下水資源空間均衡的研究進展與趨勢，本文基于文獻計量法，運用CiteSpace文獻可視化分析工具對現有文獻進行了系統化梳理，以總結現有研究成果，為水資源高質量供需配置、國家現代化水網建設的研究提供借鑒。

1 研究時空分布情況

以“水資源空間均衡”為主題搜索詞在CNKI數據庫進行初步檢索。由于僅有121篇相關文獻，并且文獻分析結果顯示水資源空間均衡研究集中從區域水資源的時空演化視角展開，關注更多的是水資源、經濟、生態三者均衡關系在時空上的演化。而水資源空間均衡是一種相對平衡、動態發展的狀態，實現空間均衡的標準是水資源與人口、經濟社會、生態環境三大系統的均衡協同。在具體研究某個地區的水資源空間均衡狀態時，需要分析該地區相關要素隨時間變化的具體均衡狀況。于是，再次以“水資源”并含“時空+空間”為主題檢索詞，將2000—2021年發表期刊類別限定為SCI、EI和CSSCI，檢索得到1 120條相關文獻，其中與初步檢索121篇文獻重合比例達到20%左右，說明二次檢索分析對研究水資源空間均衡具有重要意義。最后將兩次檢索結果共計1 241篇文獻導入CiteSpace軟件繪制知識圖譜并進行深入解讀，總結當前研究熱點和未來研究趨勢。

1.1 研究發展歷程

“空間均衡”戰略的提出與實踐是水資源空間均衡研究的開端。2000—2021年，水資源空間均衡研究始終保持穩定的增長趨勢。初始階段，眾多學者研究供需關系、資源的空間布局與均衡問題，如土地、金融、教育等領域。在后續的研究中，部分專家將空間均衡評估方法改良并運用于研究水資源與經濟發展、水資源與環境和資源、環境和經濟耦合關系的研究中，積累了一定的發文數量并推動了水資源空間均衡研究的發展。2014年是發文量的轉折點，但在水資源空間均衡研究發表論文數量的時間分布表(表1)中并不明顯。當年我國將水資源空間均衡確定為新時期治水理念之一，研究論文呈現快速增長趨勢，說明水資源空間均衡研究的現實必要性與緊迫性。

表1 水資源空間均衡研究發表論文的時間分布

1.2 研究作者

水資源空間均衡的較早研究者是方子杰等[17]，于2015年發表了《對堅持“空間均衡”破解水資源短缺問題的思考》，對2014年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”十六字治水方針政策進行了詳細解讀，為后期研究提供了重要的參考。如圖1所示，發文數量較多的作者為水利部的酈建強(7篇)、合肥工業大學的金菊良(4篇)以及鄭州大學的韓春輝(6篇)、左其亭(4篇)。左其亭、酈建強、金菊良等對水資源空間均衡理論方法、應用研究框架及對策措施等方面開展了系統的研究。其中酈建強、金菊良、何君和王平的合作較為緊密，重點解讀水資源空間均衡的內涵與特征，并通過對河道內外、地表地下水資源供需分析，計算各評價單元的綜合缺水量和綜合缺水率，以水資源空間均衡度為評價指標開展對京津冀水資源空間均衡評價[25]。左其亭團隊首創性地提出了系統化的水資源空間均衡量化的方法體系，彌補了當前研究的空白，但缺乏其他視角的橫向對比。通過以上分析可知，自2000年以來水資源空間均衡的關注者較多，研究內容相對集中。然而高頻次發文作者數量相對較少，合作研究基數不大。這些核心作者規模較小，學科分布以水文學及水資源、水利水電工程、資源科學為主，缺乏多學科、跨學科的合作。

圖1 2000—2021年水資源空間均衡作者共現知識圖譜

1.3 研究機構

利用CiteSpace軟件對導入的1 241篇文獻進行圖譜分析，得到圖2的研究機構合作圖譜。研究機構間的交叉線表明了研究主體間的合作關系與合作程度。如圖2所示，中國科學院地理科學與資源研究所(64篇)、河海大學(53篇)、水利部水利水電規劃設計總院(51篇)等機構發文量較大，為水資源空間均衡的研究理論發展提供了重要支持。另外，水資源時空分布不均衡地區如黃河流域等，其地區內學校以及該地區水利廳，也發表了相當數量的論文，這與他們進行水資源配置的實踐是密不可分的，如鄭州大學水利與環境學院、寧夏水文水資源勘測局等機構。雖然一些科研機構之間存在著一定的聯系與合作關系，但總體而言，我國在水資源空間均衡和時空分析研究方面尚未形成廣泛的機構合作現象，缺少跨學科合作研究。

圖2 2000—2021年我國總研究機構貢獻知識圖譜

2 研究熱點分析

為了進一步探索水資源空間均衡研究的知識網絡和發展戰略歷程，需要將可視化圖譜分析與傳統的文獻綜述方法相結合，進行文獻的梳理和整合。先利用CiteSpace軟件對收集的文獻數據進行可視化分析，然后再根據圖譜所顯示的內容直觀地分類進行綜述。

2.1 關鍵詞共現聚類分析

圖譜節點大小與關鍵詞出現頻次正相關，不同顏色的弧線和連線代表了關鍵詞的頻次和貢獻關系。圖3是水資源空間均衡的關鍵詞知識圖譜，可以觀察到相關研究廣泛運用基尼系數、均衡度等方法，從供需平衡、空間布局等視角來探討水資源、空間均衡問題。本文重點分析水資源空間均衡和水資源時空研究總的聚類網絡圖譜，由圖4可知，排名前10位具有代表性的聚類類別為水資源(#0聚類)、時空變化(#2聚類)、 GIS(#3聚類)、氣候變化(#4聚類)、空間均衡(#5聚類)、黃河流域(#6聚類)、京津冀(#7聚類)、均衡分析(#8聚類)和模型(#9聚類)。為了深入分析水資源空間均衡與水資源時空研究的主要研究方向，排除了地區類研究對象的聚類(黃河流域和京津冀(#6和#7聚類))，以及因檢索詞的設置而直接形成的聚類(水資源(#0聚類)、時空分析(#2聚類)和空間均衡(#5聚類))，對剩余5個聚類進行綜述分析。由于每類文獻數量較多，為了保證綜述的客觀性，結合后文中心性分析選取了引用量、下載量較高以及相關度較高的文獻進行重點分析。

圖3 2000—2021年水資源空間均衡知識圖譜

圖4 2000—2021年總關鍵詞聚類圖譜

a.#1聚類:水足跡。生態足跡是衡量資源可持續利用的一種工具，在研究用水效率和水資源可持續發展方面具有很大優勢。王文國等[26]根據水資源生態足跡計算模型對2001—2009年四川省的水資源生態足跡和生態承載力進行了計算和分析，探究了其時空分布差異。郭利丹等[27]基于生態足跡理論，評價了江蘇省2008—2017年的水資源生態足跡、水資源生態承載力和生態盈虧狀況。楊騫等[28]采用水資源生態足跡模型對2000—2014年中國農業用水生態足跡進行了計算，并考察了中國農業用水生態足跡的空間差異及演變趨勢。

b.#3聚類：GIS。GIS作為獲取、處理和分析地理空間數據的重要技術，廣泛地應用于水資源空間均衡分析。彭盛華等[29]介紹了GIS技術在復雜且具有空間分布特性的水資源和水環境領域中的應用。鄒君等[30]采用遙感手段和GIS空間建模和空間分析技術對衡陽盆地1990—2010年的水資源系統脆弱性時空變化特征進行了分析。左其亭等[31]通過GIS技術繪制了河南省的降水量等值線圖和水資源分布空間均衡系數等值線圖，并對比二者的相似性，以驗證其提出的水資源分布空間均衡計算方法的可行性。

c.#4聚類：氣候變化。全球氣候變化是影響我國水資源供應和分布情況的重要因素之一。任國玉等[32]指出中國現有水資源問題的產生不僅與社會經濟的快速發展有關，也與氣候變化有很大關系，未來的氣候變化將繼續影響我國水資源的供應和分布情況。馮暢等[33]利用SWAT分布式水文模型模擬分析了氣候變化情景下漣水流域藍水和綠水資源的時空分布變化特征。黃建平等[34]分析了黃河流域1979—2019年溫度、降水、蒸散量等氣候變化的時空演變特征，厘清了其變化規律。

d.#8聚類：均衡分析。研究者常使用洛倫茲曲線、基尼系數法、數列法、Kernel 密度估計、不平衡指數法、ROXY指數法、平衡線模型分析法與和諧平衡理論法等來實現。劉洋等[35]運用洛倫茲曲線與基尼系數的測算方法，結合區域用水結構和水資源需求的空間分布與耕地、農業人口、城鎮人口分布的相關性，構建了區域水資源空間匹配模型，并對遼寧省水資源的空間匹配情況進行了實證研究。田培等[36]以長江中游城市群為研究對象，構建水資源承載力評價體系，定量評價了長江中游城市群2012—2018年的水資源承載力時空變化和子系統之間的耦合協調性。

e.#9聚類：模型。構建差異化水資源空間均衡調控模型有助于因地制宜地探討各層級空間水資源的均衡。李雨欣等[37]基于生態足跡模型測算了中國31個省(自治區、直轄市)2003—2018年的人均水資源承載力和人均水資源生態足跡，根據兩者相比較產生的人均水資源生態盈虧指標判斷各區域的水資源供需平衡狀況。鄧正華等[38]建立TOPSIS模型與水資源承載力評價指標體系，分析了洞庭湖流域水資源承載力的時空演變特征。朱麗娟等[39]構建了土地資源利用效率和水資源利用效率間的耦合協調模型，運用莫蘭指數分析耦合協調度的空間自相關性和空間集聚特征。沈曉梅等[40]從經濟、社會、生態3個層面對淮河生態經濟帶綠色高質量發展水平進行測度,并利用莫蘭指數揭示其綠色高質量發展的空間特征。楊亞鋒等[41]基于可變集原理及偏聯系數方法構建一種新的水資源空間均衡評估模型,以彌補當前水資源空間均衡評估中對指標模糊性和信息動態性考慮不足的缺陷，綜合考慮了水資源空間影響因素數據的當前狀態與演化趨勢，為水資源空間均衡評估及預警提供了新思路。理論是實踐的先導，沒有完善的理論體系，無法針對重點問題區域展開深入的實際量化調研研究。面對地域的經濟、水資源等差異，需要因地制宜制定相應的評價指標模型才能進一步保障各區域的健康和可持續發展[42-45]

2.2 關鍵詞中心性分析

關鍵詞中心性能夠體現該關鍵詞在研究領域中的相關度，中心性越大則相應的研究內容在某時間內具有較高的代表性，能夠客觀體現相關領域研究的熱點。根據關鍵詞頻次、中心性、年份等信息，篩選得到水資源空間均衡和水資源時空研究的關鍵詞中心性排行表(表2)。由表2可以看出，關鍵詞“水資源”的中心性最高，“中國”“空間均衡”次之，說明我國在 2000年前后針對國內開展的有關空間均衡的水資源研究對后續研究有深遠影響。隨著水資源相關研究的不斷發展，學者們從2012年開始廣泛運用水足跡、GIS等方法來研究水資源時空分布或空間分布。2009年探究氣候變化、土地利用等因素對水資源空間均衡模型的影響。2014年前后，政府出臺的生態文明建設政策、空間均衡的治水方針，與各地治理的實踐推動了水資源空間均衡研究的深入發展，在黃河流域、浙江、京津冀等地區開展了廣泛的應用與實踐。2016年，水資源空間均衡研究逐漸深入至水資源空間均衡的影響因素、生態環境建設等方面。2019年至今，水資源空間均衡研究焦點回歸到我國整體水資源時空分異、空間格局等方面。

表2 關鍵詞中心性排行

3 研究前沿動態

3.1 研究熱點演替

隨著水資源空間均衡、水資源時空研究的不斷推進，掌握集體知識發展的新趨勢非常重要。Brust檢測是對突現關鍵詞的算法分析，突現詞是在某一時間內出現頻次突然升高的關鍵詞節點，能夠反映研究領域發展的新熱點。通過分析前15位頻次變化增高的突現詞可以看出水資源空間均衡、水資源時空研究的熱點替代過程。影響因素、空間均衡和時空分異是當前我國水資源空間均衡研究的熱點。從關鍵詞突現情況(表3)可以看出，2000—2009年，眾多研究者使用基尼指數與均衡度來評價水資源供需、開發利用的均衡狀態，針對性地提出了有助于優化國家水網的建議。2009年，虛擬水概念的提出打破了研究者聚焦于實體水流動的瓶頸，眾多學者開始從虛擬水的視角來研究水資源在京津冀、黃河流域等區域的全產業貿易間流動全過程，并結合水足跡探究方法，建立相應的模型來評價分析水資源的均衡狀態，為2014年“水資源空間均衡”戰略的提出做出了堅實的基礎研究工作。2016年，水資源空間均衡的研究逐漸細化和深入，焦點轉移到導致水資源空間不均衡的影響因素方面，如氣候變化導致的水資源供給的減少、城鎮化引發的用水供需矛盾、節水灌溉技術進步促進的水資源利用效率的提升等。2019年至今，水資源空間均衡研究焦點回歸到我國整體水資源時空分異特征方面的研究。

表3 前15位關鍵詞突現情況(2000—2021年)

3.2 研究趨勢分析

研究前沿的主題識別與趨勢分析有助于發現關鍵詞的交互關系、所研究領域的演化動態和發展脈絡并預測該領域的發展方向與需要解決和關注的問題。從圖5可以看出，聚類分析得到的網絡模塊化的評價指標Q=0.758 1，網絡同質性平均值為0.920 6，說明圖譜網絡聚類較好，同質性較高，聚類結果較合理。

圖5 2000—2021年關鍵詞時序

圖中每個節點代表水資源空間均衡各個時期研究熱點關鍵詞，節點的年輪反映每一個關鍵詞出現的前后時間，年輪越大出現的時間越靠前，反之越靠后。如，2000年的水資源、時空分布、空間均衡最為突出，說明京津冀、新疆等地的水資源與土地、人口的協調關系度在時空上的均衡狀態受到更多學者的關注。2008—2014年，水-能-糧的安全問題受到了廣泛的關注，研究焦點轉移到具體的農業生產與糧食安全問題方面。因此基尼系數、氣候變化、空間分布關鍵詞出現較多，研究者從水足跡、產業布局等視角建立模型來量化探討黃河流域等區域的農作物生產問題。2015年至今，研究者重點探討水資源空間均衡的影響因素，如農業灌溉用水、水資源的時空格局以及不同空間層面的產業發展格局等。綜上，水資源空間均衡的研究呈現由早期定性的政策解讀到運用空間均衡方法(基尼系數、空間自相關系數、GIS等)進行定量分析的研究趨勢。

4 結 語

實現水資源空間均衡是貫徹落實新發展理念的必然選擇，是實現人與自然和諧共生的內在要求，是做好新時代水利工作的客觀需要。本文基于文獻計量法，運用CiteSpace文獻可視化分析工具對現有水資源空間均衡的研究進行了系統化的梳理與總結。

通過對該領域研究進展、研究作者、研究機構分析可知，水資源空間均衡研究起步較晚，自2000年開始緩慢發展。2014年，我國將水資源空間均衡確定為新時期治水理念之一后，相關研究迎來增長轉折點，呈現出快速增長趨勢，并保持增速發展至今。在2021年達到增長最高點，具有較大的發展潛力。當前水資源空間均衡的研究已經有了一定的初步研究成果，以左其亭、酈建強、金菊良為主的學者們將相關概念理論與方法廣泛地應用于具體的實踐，探討黃河流域、京津冀經濟帶等地區的實際水資源空間均衡狀態。然而，當前水資源空間均衡總體研究內容相對薄弱，核心研究者規模較小；研究機構仍以中國科學院地理科學與資源研究所、河海大學為主，缺乏跨學科、多領域的合作，暫未形成廣泛的研究合作網絡。在未來研究中，可以通過加強研究機構間的合作，促進不同專業背景學者間的交流，以便從更多新的角度來研究水資源空間均衡問題。

從水資源空間均衡研究的關鍵詞聚類結果與分析可以看出，當前我國關于水資源空間均衡的內涵解讀與評估方法的研究主要基于兩個視角：一是水資源與經濟社會發展、環境保護等之間的協調關系；二是水資源與其他因素空間分布上的不平衡性。研究熱點強調水資源空間均衡的研究對象是“水資源-經濟-環境”復合系統；其具體內涵為水資源開發、利用和保護的空間平衡，而空間均衡的范疇則涉及全國、流域、區域以及區域內城鄉之間等不同空間范圍和層次的空間均衡。總關鍵詞聚類圖譜顯示，相關研究廣泛運用基尼系數、均衡度等方法，從供需平衡、空間布局等視角來探討水資源、空間均衡問題。但這些研究方法多沿用空間均衡研究的成熟理論，較為單一而缺乏創新性，無法針對其中任意單一要素展開空間均衡的量化分析來真正體現空間的關系。此外，水資源空間均衡的研究覆蓋范圍較小，集中研究個性化區域如京津冀、長三角等地區，在流域或區域等具有重大價值和戰略意義上地區應用較少，無法為區域協同治理乃至為全球水資源治理貢獻中國智慧，提供理論和實踐層面上的支持。

通過對水資源空間均衡的研究熱點演進情況分析可知，水資源空間均衡的研究呈現由早期定性的政策解讀到運用空間均衡方法(基尼系數、空間自相關系數、GIS等)進行定量分析的研究趨勢。雖然運用CiteSpace進行科學知識圖譜分析有助于了解某一領域的演進情況，但未來研究中還是需要根據研究演進趨勢，結合某一區域真實情況，進行更為詳細的實證研究。綜上，水資源空間均衡領域的研究仍處于初步發展階段，存在很多尚待解決的問題。問題主要集中于以下3個方面：構建水資源空間均衡的理論體系問題；構建系統化的水資源空間均衡量化的方法體系問題；構建差異化水資源空間均衡調控模型問題[46]。因此，在研究水資源空間均衡相關問題時，需要堅持以問題為導向，先對空間均衡機理進行分析，再診斷空間均衡狀態，最后提出實現水資源空間均衡優化的方法與政策建議，即沿著“空間均衡機理分析—空間均衡診斷—空間均衡優化”的階梯式解決路徑深入分析水資源空間均衡問題。