基于知识图谱的南水北调工程高质量发展研究

杨耀红，孙瑞聪，孙小虎，3，韩宇平，朱梦娟

（1.华北水利水电大学 水资源学院，河南 郑州 450046；2.河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室，河南 郑州 450046；3.中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300000）

2021年5月14日，习近平总书记在推进南水北调后续工程高质量发展座谈会上强调“要深入分析南水北调工程面临的新形势新任务，完整、准确、全面贯彻新发展理念，按照高质量发展要求，科学推进工程规划建设，提高水资源集约节约利用水平”［1］。南水北调工程是国家重大战略性基础设施，是国家水网的骨干工程，是优化水资源配置、保障群众饮水安全、复苏河湖生态环境、畅通南北经济循环的生命线和大动脉［2］。南水北调东线、中线一期主体工程建成通水以来，工程平稳运行，在经济社会发展和生态环境保护方面发挥了重要作用［3］。南水北调东线二期工程、中线调蓄工程和引江补汉工程、西线干线工程的规划建设正在稳步推进。南水北调工程的规划建设和运行管理，涉及水利、地质、环境、生态等多个领域，与经济、社会、文化等密切相关，因此南水北调后续工程高质量发展需要系统的科学研究成果来支撑。本文采用文献计量方法系统分析南水北调后续工程高质量发展有关的研究成果，揭示研究热点和前沿动态，以期为南水北调后续工程高质量发展研究提供参考。

1 数据来源与处理方法

1.1 数据来源

为了保证数据的全面性、代表性、准确性，选择CNKI（中国知网）数据库作为数据来源；同时鉴于研究成果的权威性和影响力，只选取CNKI中属于“SCI”“EI”“核心期刊”“CSSCI”类型的期刊文章。数据时段为1992年1月31日至2021年8月20日，时间跨度近30 a。

1.2 数据处理方法

采用Citespace文献计量软件进行文献分析。在主题和关键词中按“南水北调”“南水北调工程”检索，可检索到3 620篇文献；若以“南水北调”和“高质量发展”为检索词，或者以“南水北调”和“后续工程”为检索词，检索到的文献都为0；若把文献范围“SCI”“EI”“核心期刊”“CSSCI”类型的限制去掉，可以检索到18篇文献，这些文献的发表时间都在推进南水北调后续工程高质量发展座谈会之后，说明在习近平总书记提出南水北调后续工程高质量发展之前，学者们对南水北调的研究无“后续工程高质量发展”的提法。因此，以检索到的3 620篇文献为基础，删除其中的重复文献、会议通知、新闻报道、书评以及内容无关文献737篇，最终筛选出2 883篇文献作为分析数据。

2 计量分析

2.1 时间分布

为充分反映南水北调研究领域的发展趋势，绘制南水北调研究领域筛选出的2 883篇文献的时间分布以及东线、中线和西线三条调水线路的文献分布（见图1，图中编号1～6分别表示2002年12月23日国家正式批复《南水北调工程总体规划》、2002年12月27日南水北调东线工程开工、2003年12月30日南水北调中线工程开工、2010年3月26日南水北调中线引江济汉工程开工、2013年11月15日南水北调东线一期工程正式全线通水和2014年12月12日南水北调中线一期工程正式全线通水6个时间点）。文献的研究内容涉及东线、中线、西线3条调水线路的，在统计各线路文献数量时均计入。因此，大致可以将南水北调研究领域的文献分为3个阶段：第一阶段为1992—2002年，文献数量呈现缓慢波动增长态势，学者们对南水北调工程进行规划和科研论证；第二阶段为2003—2016年，发文数量呈现迅猛增长又快速回落的态势（随着南水北调东线和中线工程相继开工建设，研究文献数量迅猛增长，在工程建设高峰期达到最大，之后文献数量快速回落），2013—2015年工程进入运行期，文献数量快速回落过程中有一个平台整理期；第三阶段为2017年以后，发文数量呈现波动减少态势，但总体稳定在高位水平，表明南水北调研究领域总体日趋成熟。从3条调水线路看，文献分布趋势和总量分布演化趋势基本一致，发文数量排序基本稳定为中线＞东线＞西线，其中中线的发文数量明显比东线、西线的多。

图1 1992—2021年南水北调研究领域文献时序分布

2.2 期刊和学科分布

期刊与学科分布可以反映南水北调研究文献的分布特点、研究基础和水平，也可为开展后续研究工作提供参考。从南水北调研究文献期刊分布（见表1）可以看出，《人民长江》载文数量最大，其次是《人民黄河》，说明关于南水北调的研究成果主要发表在水利类重要期刊上，南水北调相关问题是水利领域研究热点之一。从南水北调研究文献学科分布（见表2，由于学科之间存在交叉，因此表中的文献总量大于文献样本总量。）可以看出，工程科技Ⅱ辑是南水北调研究的主要学科，说明南水北调有大量工程科技问题需要解决，同时还有基础科学、工程科技Ⅰ辑、农业科技、经济与管理科学等学科，说明南水北调涉及的学科领域非常广泛，需要多种学科交叉融合开展研究。

表1 南水北调研究领域文献排名前14种期刊分布

表2 南水北调研究领域文献学科分布

2.3 作者统计分析

为了反映南水北调研究文献的主要作者及其合作关系，绘制合作网络知识图谱（见图2）。从作者发文数量分布看，单个节点较小且分散，说明尚未形成专门研究南水北调的核心研究团队；从作者的合作关系看，节点1 265个、连线1 787条、网络密度0.002 2，反映出节点之间连线少且密度低的特点，说明研究者之间合作和交流较少，学者们主要基于自己的专业、学科背景研究南水北调的相关问题。

图2 南水北调研究领域作者合作网络知识图谱

绘制从事南水北调研究的主要单位及其合作关系的知识图谱之前，需要进行数据预处理。有的单位在历史发展过程中曾有两个或两个以上名称，需要把其文献数量进行合并，将标注二级单位的合并为一个单位，生成的知识图谱见图3。由图3可知，这些单位主要是水利类的生产单位、科研单位和高校。从地理分布看，研究机构的分布和南水北调工程三条线路的分布及工程进展有较大关联度，已建成通水的东线、中线工程经过的华东、华中和华北地区相关研究机构较多，未开工建设的西线经过的西部地区相关研究机构较少，南水北调工程未经过的地区则基本没有相关研究机构。另外，网络密度仅为0.001 8，说明研究机构之间合作程度低，尚未形成稳定的学术交流空间和平台。

图3 南水北调工程研究机构合作网络知识图谱

3 研究热点

3.1 关键词共现分析

运用Citespace软件对南水北调研究文献进行关键词共现分析，生成的知识图谱见图4。节点数量为917，连线数量为2 362，网络密度为0.005 6，可见不同关键词间联系较为紧密，具有较高的共现程度。南水北调研究文献高频关键词见表3，“南水北调”“南水北调东线”“南水北调中线”和“南水北调西线”的中心性均大于0.1，说明这4个关键词是研究热点。依据共现频次排序，最高的是“南水北调”，其次是“南水北调中线”，再次是“南水北调东线”。与南水北调中线工程相关的“丹江口水库”“膨胀土”“渡槽”等关键词的频次和中心性较高，说明南水北调中线工程相关技术也是研究热点。“水资源”“水源区”“生态环境”“生态补偿”“可持续发展”“水资源配置”等的频次和中心性也较高，反映了南水北调工程高质量发展的相关研究热点。

图4 南水北调研究文献关键词共现知识图谱

表3 南水北调研究文献的高频关键词

3.2 关键词研究趋势分析

不同时段的研究热点会有异同，Citespace软件利用探测频率突现算法，能够得到短期内频次变化率高的关键词，关键词突现强度越高，表明该关键词受到的关注度越高［4］。突现强度前25位的关键词如图5所示，这25个关键词首次出现的年份均为1992年，红色线条表示1992—2021年关键词突现的持续时间，可清晰显示南水北调相关文献研究热点的时间分布。“南水北调西线”为2007年之前突现强度最高的关键词，2007年之后突现强度较高的关键词有“膨胀土”“南水北调中线一期工程”“南水北调中线”“丹江口水库”。

图5 南水北调研究文献突现强度前25位关键词

3.3 南水北调工程高质量发展与黄河流域生态保护和高质量发展之间的关系

黄河流域水资源先天不足。在黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的新要求下，如何实现“重在保护、要在治理”，学者们开展了广泛的研究［5－6］。南水北调东线、中线工程一期通水运行，大大改善了黄河中下游缺水状况。南水北调西线工程被认为是解决黄河流域缺水问题的重要措施之一［7－8］。为反映南水北调工程高质量发展与黄河流域生态保护和高质量发展之间的关系，对上述筛选出的2 883篇文献的主题和关键词采用“南水北调”和“黄河”进行检索，最后得到217篇文献，文献的时间分布见表4。从数量来看，研究南水北调与黄河关系的文献占南水北调文献总量的7.5%；从时间来看，南水北调和黄河之间的关系持续受到学者们的关注，尤其是在2019年实施黄河流域生态保护和高质量发展国家战略之后，2020年发文数量在2019年的基础上快速提升（2021年只有前8个月的数据），形成了以黄河勘测规划设计研究院有限公司为代表的多个研究机构并行的局面。

表4 1992—2021年南水北调与黄河关系研究文献时序分布

南水北调与黄河关系研究文献关键词共现知识图谱如图6所示，除关键词“南水北调”外，“南水北调西线”出现的频次远高于“南水北调中线”和“南水北调东线”，说明学者们更关注南水北调西线工程，其研究成果也更为丰富。对于南水北调东线、中线工程与黄河的关系，学者们关注的主要是穿黄工程、东平湖运行、防洪、黄河下游和华北地区发展等问题；对于南水北调西线工程和黄河的关系，学者们关注的主要是黄河上游以及雅砻江和大渡河面临的水资源、生态环境等问题。南水北调西线工程调水规模方案比选等研究，为贯彻新发展理念、推进黄河流域生态保护和高质量发展奠定了重要基础［9－11］，同时也对黄河流域水资源科学分配提出更高要求［12］。另外，南水北调水价、移民搬迁扶贫和经济重建等也是南水北调工程相关研究的热点［13－17］。

图6 南水北调与黄河关系研究文献关键词共现知识图谱

3.4 南水北调工程高质量发展与长江经济带发展战略之间的关系

推动长江经济带发展是国家一项重大区域发展战略。南水北调工程贯通长江、黄河、淮河、海河流域，构成“四横三纵”为主体的大水网，为长江经济带发展带来新动能［18］。因此，研究南水北调工程高质量发展与长江经济带发展之间的关系是推动长江经济带发展的重要内容之一。为反映南水北调工程高质量发展与长江经济带发展之间的关系和学者们关注的问题，对筛选出的2 883篇文献的主题和关键词采用“南水北调”和“长江”进行检索，最后得到81篇文献。与研究南水北调与黄河关系的217篇文献比较可知，学者们更关注南水北调与黄河的关系研究。南水北调与长江关系研究的文献时序分布见表5，其发文数量一直维持在稳定但较低的水平，主要集中于长江水利委员会长江科学院。

表5 1992—2021年南水北调与长江关系研究文献时序分布

南水北调与长江关系研究文献关键词共现知识图谱见图7。除了涉及的特定区域为研究热点外，水资源、水资源保护、生态环境、环境影响、水生态环境保护、可持续发展等构成了该领域的研究热点。南水北调工程分别从长江上、中、下游调水，可有效缓解我国西北和华北地区的水资源短缺问题，提高水资源水环境承载力。但随着南水北调大规模调水，长江流域的水资源承载力将受到影响［19－21］，因此要根据变化环境下长江流域的水资源状况，在合理范围内实施调水，实现水资源的跨流域优化配置［22］。

图7 南水北调与长江关系研究文献关键词共现知识图谱

3.5 研究热点和前沿分析

3.5.1 水资源问题

南水北调工程从空间上涉及水资源调出区和受水区，从技术上涉及工程建设和水资源的运输，从领域上涉及地理、资源、生态、环境、经济、社会等多个方面，从管理上涉及多方利益主体的复杂关系。这些多空间、多领域、多主体的复杂关系都是围绕水资源的跨时空运移展开的。同时，水资源问题是研究南水北调工程与黄河流域生态保护和高质量发展战略、长江经济带发展战略之间关系的最重要议题，因此水资源必然是南水北调工程高质量发展的核心议题和研究热点。

3.5.2 生态环境问题

南水北调工程实现了跨流域、跨时空的水资源运移，改变了水循环系统，进而影响生态系统。同时，为保证调水水质和保护生态环境，需要对水源区实施产业发展限制等措施，如此又会涉及多区域、多主体生态利益平衡和协调问题［23－25］，生态补偿便是其核心问题之一。

3.5.3 工程地质问题

南水北调东线工程主要由渠道和泵站等工程组成，中线工程主要由渠道、渡槽、隧洞和倒虹吸等工程组成，西线工程主要由隧洞工程组成。这些工程建设，必然涉及大量的地质问题。学者们比较关注的南水北调工程地质问题主要有两个：一是中线工程的膨胀土问题，在工程建设中采取水泥土换填、抗滑桩、坡面梁等工程措施，在工程运行中加强位移观测，把地质缺陷的危害降到最低［26］；二是西线工程的隧洞地质问题，主要是高寒、地震带、大埋深、长距离水工隧洞的施工和安全运行问题，需要进行深入的关键技术研究［27］。

4 结论与建议

对南水北调工程研究文献进行知识图谱分析，一方面可以了解和总体把握该领域研究成果的体系结构，另一方面可以结合推进南水北调后续工程高质量发展的新要求，分析研究存在的不足，把握未来的研究方向和热点问题，为南水北调后续工程高质量发展提供参考。本文利用Citespace软件，对从CNKI数据库获取的近30 a来有关南水北调的2 883篇文献进行了可视化计量分析，主要结论和建议如下。

（1）由研究文献的分布特征可知，南水北调工程研究发文数量的变化和工程进展显著相关，随着工程从规划批复、建设实施和通水运行，经历了缓慢增长—迅猛增长并快速回落—趋于稳定3个阶段，学者们对南水北调中线的关注度明显高于对东线和西线的，预计随着西线工程和东线、中线后续工程的推进，南水北调工程研究文献数量将持续保持稳步增长态势，西线工程有关研究成果将是下一个发文的爆发式增长点；研究成果主要发表在水利类期刊上；研究人员之间和研究机构之间的合作交流均偏少，应尽快构建南水北调工程研究的合作机制和交流平台，助推南水北调工程高质量发展。

（2）从关键词分析看，南水北调工程研究形成了较为丰富的文献成果，“南水北调”“南水北调东线”“南水北调中线”“南水北调西线”“水资源”“丹江口水库”“膨胀土”等的频次和中心性较高，反映了南水北调工程高质量发展的研究热点。南水北调工程与黄河流域生态保护和高质量发展国家战略、长江经济带发展国家战略的关系研究持续受到学者们的关注，而南水北调工程与黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的关系研究更受关注，未来需要进一步加大这方面的研究力度。

（3）水资源、生态环境和工程地质等是南水北调工程研究的持续热点问题。除此之外，社会发展、经济发展、工程移民、文化发展等诸多问题，需要多个学科交叉融合进一步开展研究，为南水北调后续工程高质量发展提供坚实的科学支撑。