基于CiteSpace知识图谱的我国水安全研究可视化分析

谢庆

摘要：水安全是确保国家各项重大战略实施，以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的基础支撑和关键保障。在以高水平安全护航高质量发展的现实需求下，水安全成为各界关注的重点。文章运用CiteSpace软件对1999—2022年间CNKI中与水安全主题相关的839篇核心期刊进行文献计量分析，基于文献发表时序、研究团队与机构识别、研究热点与前沿问题的可视化分析，对水安全研究领域未来趋势进行展望。研究发现，相关发文量稳步上升，热点前沿问题具有阶段性，但各大研究机构、团队之间联系较为薄弱。后续水安全研究需要在海绵城市建设、水环境修复技术与智慧平台建设、水安全规章制度以及国家水安全学科建设等方面持续拓展。

关键词：水安全；CiteSpace；可视化分析；热点与趋势

中图分类号：C01   文献标识码：A   文章编号：1009-3605（2023）06-0040-09

一、引言

水安全关乎人民生命财产安全和国家长治久安，有力支撑和保障着经济社會持续健康发展[1]。党中央、国务院历来高度重视水利建设，特别是党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央对于水安全保障作出了一系列重大决策部署，为我国经济社会长期稳定繁荣奠定了坚实基础。党的二十大报告明确提出，以新安全格局保障新发展格局，强化重大基础设施、资源等安全保障体系建设[2]。加强水安全领域相关研究，以高水平水安全格局保障我国高质量发展格局[3]，是筑牢中国式现代化水利之基，全面推进中华民族伟大复兴的必然要求。目前，学界从水安全内涵、水安全保障能力提升、水安全评价和水安全学科构建等方面开展了广泛研究[4-8]，研究内容丰富并逐步走向深入，但对现有成果研究现状和演进态势进行系统性梳理的文献并不多见，在从量化和可视化角度对该领域研究热点问题整理方面有所欠缺，这不利于分析水安全研究的整体状况和后期研究的深入。基于此，本文以1999—2022年发表在中国知网数据库核心期刊上与水安全相关的学术文章为研究样本，运用CiteSpace软件对水安全领域的研究方向、各阶段研究热点和前沿问题进行分析，并对其研究发展趋势进行展望。

二、数据来源与研究方法

（一）数据来源

本文所用分析文献数据来源于中国知网数据库（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”为主题词，以1999—2022年为时间范围进行检索，删除会议稿、无作者信息与“本刊编辑部”文献，最终获取839条有效数据。

（二）研究方法

CiteSpace是由美国德雷赛尔大学计算机与情报学学院陈超美教授开发的一款文献计量分析软件，具有良好的可视化效果[9]。运用该软件对国内水安全研究领域的发文数量变化、关键词共现、聚类及突现进行分析，可生成直观的知识图谱从而展现该领域研究热点与前沿问题。同时，根据高频作者和研究机构图谱可评价国内水安全研究领域研究团队与科研人员的学术影响力，发现各学术团队之间的不足之处。结合领域热点变化过程、研究团队之间不足与国内政策导向对未来研究热点趋势作出判断，为后续研究提供参考。

三、文献数据总体特征分析

（一）发文量趋势

总体而言，1999—2022年期间我国水安全研究领域相关文献的发文数量呈上升趋势（图1）。1999年以前，国内发表在核心期刊上的水安全领域的研究成果为零。直到1999年10月北京大学环境中心学者洪阳在我国水资源承载能力的基础上讨论了国内水安全问题，2000年3月荷兰海牙通过了《21世纪水安全海牙宣言》以及同年8月瑞典斯德哥尔摩召开了“21世纪水安全”的世界水讨论会后，学者们开始关注全球水安全面临的危机，水安全研究才逐步进入国内学者的视野。随着2002年水安全保障技术研究项目列入“十五”国家科技攻关计划，2003年开始国内水安全研究文献逐年增加并于2011年达到第一个研究高峰。经历4年研究峰谷，2016年国内水安全研究文献数量达到第二高峰。随着水利行业与化学、物理、计算机科学等学科的跨学科交流增多，“海绵城市”概念的提出及相关政策的出台，2017—2022年我国水安全领域研究文献数量在波动中逐渐攀升。

（二）主要研究团队

以作者为分析依据可以识别研究团队合作交叉强度，并能够很好地呈现核心研究人员的交流关系，从而分析评估研究人员在此领域的研究贡献与学术影响力。在软件中将时间以1年为单位划分，选用“作者”为节点类型，运行软件得到1999—2022年我国水安全研究学者发文结果。为了方便展现，表1中仅截取了发文量大于等于4篇的前18位作者的相关信息。

根据普赖斯定律，在水安全研究领域发文篇次大于3篇的为核心作者。从表1中可知，发文频次较高的分别为左其亭、夏军、刘新有、史正涛、金菊良所在的研究团队。各团队研究侧重点有所不同：左其亭团队重点关注水科学、水安全和其他学科的交叉研究以及战略区域水安全评价体系框架构建；夏军团队侧重对水安全概念的界定，并提出区域或流域水安全问题的思考与展望，同时注重大尺度分布式水文模型的研究应用；史正涛和刘新有团队侧重研究城市水安全内涵、进展、发展趋势和评价指标体系，并采用不同原理的城市水安全评价方法；金菊良团队主要对流域水安全评价方法进行了探讨，基于不同理论构建流域水安全诊断评价模型。

根据中介中心性结果和作者发文图谱（图2）可判断作者在该领域研究的活跃度和与其他学者的联系紧密程度[10]。夏军和左其亭的中介中心性为0.01且发文图谱位于核心圈，其形成的节点联系网最为紧密，表明两位学者不仅在水安全研究领域发文量大，且与其他学者联系相对密切，但范围较小。其他学者中介中心性均为0且处于发文图谱外围，说明学者之间的联系较少，尚未形成完整高效的学术沟通交流合作网络。

（三）研究机构发文量

为了解我国水安全研究领域的主要研究机构，以及不同研究机构之间在学术上的合作程度和发文贡献，在CiteSpace软件中设置机构分析，选择研究机构作为节点类型，运行软件后生成我国水安全研究领域相关研究机构的合作网络图谱（图3）和发文频次表（表2）。

在图3中，机构节点大小表示研究机构累计发文量的多少，各节点间连线代表研究机构间的联系。从图谱中可看出，该领域核心圈研究机构联系相对密切，外圈许多机构合作很弱，基本独自开展研究。该领域合作交流最频繁的机构为中国水利水电研究院，其与中国科学院地理科学与资源研究所和南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室之间交流十分密切，因此其研究深度与广度相对较高，文章产出量较大。河海大学是该领域研究主力之一，其水文水资源学院和商学院总计贡献文献15篇。云南师范大学旅游与地理科学学院总计发文13篇，但据图3显示，仅与云南省水文水资源局有一定联系，同时表2所示其中介中心性为0，表明该机构主要进行独立研究，与其他科研机构学术交流较少。

表2為水安全领域发文数量前13的研究机构。从时间序列来看，该领域三个阶段主要研究机构有所不同。起步阶段（1999—2006年），主要发文机构为中国水利水电科学研究院、中国科学院地理科学与资源研究所和水利部水利水电规划设计总院。提升阶段（2007—2015年），主要发文机构为南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室、云南师范大学旅游与地理科学学院、武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室、合肥工业大学土木与水利工程学院、河海大学商学院。发展阶段（2016—2022年），主要发文机构为中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室、上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司、中国城市规划设计研究院、河海大学水文水资源学院和中国科学院大学。由此可见，研究主力从各大高校逐步向各大国家重点实验室或设计院转变。

综上，我国水安全研究领域相关研究机构的合作交流联系还较弱，尚未形成有机整体。合作研究大多来自同一院校或同一地区或具有相同学术背景的团队，跨校跨区跨学科学术合作较为缺乏。因此，未来我国水安全领域各研究团队合作的空间还很大。

四、研究热点与前沿分析

（一）研究前沿分析

关键词是对全文的高度凝练和概括，通过对关键词的突现分析，可以进一步了解国内水安全研究的发展过程与前沿动向。突现值越高，代表该关键词在某一段时间内出现过显著增加的情况，是整个研究过程中相对重要的研究主体。通过分析各关键词的出现和结束时间，得到每个时段国内水安全研究领域的研究热点（图4），为预测未来研究热点提供引导。

通过图4可以发现，我国水安全研究热点有三个阶段：第一阶段（1999—2006年）：主要研究关键词主要为“对策”“安全”“节水”“评价”“华北地区”“城市”，该阶段讨论主题主要可以分为地区水安全规划、评价、节水保水措施、水安全整治对策四个方面。第二阶段（2007—2015年）：该阶段关键词呈现出多元化的特点。有“集对分析”“安全评价”“水质”“指标”等水安全领域某一方面相关的研究新热点，也有“水生态”“气候变化”“用水安全”等涉及可持续发展理念方面的内容。《国家农业节水纲要（2012—2020年）》出台后，以市政工程为主要研究方向的“水质”研究和以农业节水为主要研究方向的“水资源”研究开始成为热点。第三阶段（2016—2022年）：“海绵城市”“综合治理”“生态修复”“规划”等成为新的研究热点。其中，“海绵城市”突发值高达16.84。在海绵城市建设的大环境背景下，区域综合治理、生态修复和指标体系等相关研究分支进入了学者的研究视野，只有深入了解区域治理方法、生态修复手段与各地水安全当前薄弱环节，才能有针对性地构建海绵城市。

（二）关键词聚类分析

在关键词共现分析基础上，选用软件的LLR算法进行聚类分析，得到水安全研究领域关键词聚类网络图谱（图5）。

1.水安全概念。聚类0#“水安全”的研究从图中水安全节点变化可以看出，其研究贯穿1999—2022年，至今仍然是水安全研究领域的热门话题。当前对于水安全的理解大多是基于夏军最初对水安全定义的延伸，即水安全是一个地区内维持人类生产、生活所需的足量且保质的水资源、确保社会免受水旱灾害的侵蚀与水环境污染、保持流域内自然环境与人民生活状况健康的能力。聚类#1“水资源”、#3“水质”、#10“虚拟水”是水安全定义的相关分支与拓展的研究热点。

2.区域水安全建设研究。提升区域整体水安全度需根据外界条件变化情况，有针对性地对现有设施进行相关改造。聚类#5“气候变化”是对部分外部条件变化展开的研究，主要包括气候变化对我国水安全的影响与对策、气候变化对我国农业用水安全细分领域的影响与对策、其他国家及地区应对气候变化的研究等三个方面。聚类#4“海绵城市”、#9“应急调水”、#11“建设模式”是关于应对外部条件变化所开展的探索性与实践性研究，主要包括海绵城市系统化方案编制思路、小范围地区（<8km2）海绵系统设计、城市管网布设研究、城市水系规划编制探索、城市建设模式实践经验与教训等。

3.水安全建设应用效果评估。对区域水安全设施进行建设效果评估是加强城市水安全保障必不可少的环节。聚类#2“指标体系”和#7“保障体系”是水安全评价与保障体系建设的部分内容，评估指标体系构建基于PSR/DPSIR模型，水安全评价方法主要涉及层次分析法、边际效应递减原理、虚拟水理论、向量机、投影寻踪法、可拓物元分析法等。

4.水安全学科建设。近几年有学者着力开展水安全与经济、工程、环境、计算机等相关学科深度交叉融合的研究。以聚类#12“人水关系学”为代表的相关学科建设研究日益增多，主要包括水安全学科体系构建探讨、水科学交叉学科群建设探析、人水关系学科发展布局讨论等。

五、水安全研究趋势展望

水安全是粮食安全、能源安全、生态安全、生命健康安全等一系列关乎国家安全的基础性支撑。随着全球气候变化和人类活动的持续影响，水资源、水生态、水环境治理面临的压力日益加剧，坚实可靠的水安全保障是生态文明建设的关键环节，更是全面推进中国式现代化的必然要求，水安全领域的相关研究未来将持续得到重视和发展。基于前文相关分析，我国水安全领域研究有以下几大发展趋势。

（一）海绵城市建设

改革开放以来，各大城市的急剧扩张、盲目建设和不合理规划给城市治理埋下了种种隐患，特别是近年来极端天气导致的城市内涝日益频发，海绵城市建设尤为迫切。国务院办公厅出台《关于推进海绵城市建设的指导意见》，住建部印发《关于进一步明确海绵城市建设工作有关要求的通知》，政策文件的相继出台表明我国城市建设必须走一条兼顾发展和安全的科学道路。对于海绵城市建设，可从两个方面开展研究：一是城市建设理念与自然水文特征响应基本一致，降低新材料、新工艺、新建筑对自然环境的影响，构建城市微循环系统；二是海绵设施建设要符合总体景观格局设计思想，与水文化内核紧密结合，丰富我国水文化精神内涵。

（二）水环境修复技术与智慧平台建设

随着习近平生态文明思想的提出和丰富，我国越来越重视对绿水青山的保护修复。加强物理修复、化学修复、生态修复等技术研发既是现实所需，也是学界一直以来的研究重点。同时，搭建“全可视、全感知、全管理、全智能”的智慧水利信息化平台是提升水安全保障能力的利器。如何通过智慧化平台打通数据壁垒，实时掌握水位水量、污染濃度等各项水安全指标并及时处理，推动水安全信息化技术发展，这将是未来研究的热点方向。

（三）水安全政策文件和规章制度完善

随着对水安全问题认识的深入和保障能力提升的需求，近年来各级政府开始在水安全领域建章立制，制定了符合国家和各地实际情况的水安全保障规划并完善了相关配套文件。未来研究将持续关注水利法律和政策宣传教育、水污染防治、水域保护、生态流量监督、水行政执法以及水安全技术规范等政策制度建设，为我国水安全管理提供基本遵循和制度保障。

（四）国家水安全学科建设

近年来，王浩和左其亭等人提出将“国家水安全学”作为“国家安全学”的二级学科。建立和发展国家水安全学科是支撑国家安全的基石之一，为保障国家水安全提供重要理论支撑、技术指引和先进人才，同时也是完善国家安全学科建设的重要环节。国家水安全学科建设刚刚起步，跨学科、跨区域合作交流，多学科协同创新是大势所趋，相关理论方法、应用实践探索与学科边界、提升国家水安全保障能力的软硬件设施和国家水安全相关立法政策等方面的研究也将在未来得到进一步拓展。

参考文献：

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责任编辑：周 觅