基于 CiteSpace 的中美雨洪管理研究进展比较

任 婕，田康宁（华东建筑设计研究院有限公司， 上海 200011）

雨洪管理是指包含规划、设计、工程和管理等多阶段的雨水系统化管理方式，对解决各类城市水问题具有重要意义。我国雨洪管理研究始于 20 世纪末，2013年 12 月，习近平总书记在中央城镇化工作会议上强调“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”后，作为我国现代雨洪管理的代名词，海绵城市开始受到相关专业学者的广泛关注。

美国作为最早开始探索雨洪管理的国家之一，其相关研究成果对我国雨洪管理研究产生了深远的影响。近年来，虽然我国雨洪管理研究的数量已位于国际前列，但研究的影响力还与以美国为代表的发达国家存在一定的差距。为深入对比中、美两国雨洪管理领域研究的差异，运用 CiteSpace软件（文献计量工具），以中、美两国收录于 WOS （Web of Science，科学引文索引）核心数据库和 CNKI （China National Knowledge Infrastructure，中国知网）数据库中雨洪管理领域的文章为基础数据，对比研究两国雨洪管理研究的进展和特征，以期为我国未来雨洪管理的研究和实践工作提供启示。

1 方法与数据

1.1 研究方法

本研究使用的软件版本为 CiteSpace 5.6.R 3，选择时间切片为 1 a。术语来源提取自标题、摘要、关键词和标识符，分析节点类型包括研究机构和关键词，每个切片中选择被引频次最高的 50 个词作为分析依据。研究图谱采用寻径算法，对单个时间切片和复合时间切片进行裁剪。

1.2 数据来源

文献检索于 2020年 5 月 16 日，检索时间为全部年份，其他检索条件如表1 所示。最终，获得美国学者收录在WOS 核心数据库中的文章 1 894 篇，中国学者收录在 WOS核心和 CNKI 数据库中的文章 588 篇和 1 210 篇。

表1 文献检索条件

2 中美雨洪管理研究基本特征

2.1 历年文献发表数量

中美两国雨洪管理领域文献发表数量如图1 所示。由图1 可知，我国开展雨洪管理研究的时间明显滞后于美国，但近期有逐渐赶超的趋势。美国雨洪管理研究可分为起步（1975～1992年）、慢速发展（1993～2005年）和快速发展（2005年至今）3 个阶段，时间上大致与美国 3 大雨洪管理理念—最佳管理措施（1972年）、低影响开发（1990年）和绿色基础设施（进入 21 世纪后）提出的时间相对应。我国雨洪管理领域的首篇论文发表于 1992年，2008年前后在发达国家雨洪管理思想的影响下，我国学者开始引荐国际经验解决城市水问题[1]。2015年起，我国学者的发文数量都较上一阶段有了显著增加，这与国家层面提出海绵城市建设相呼应，说明海绵城市建设理念提出后，学者们对雨洪管理研究的热情高涨。2017年，我国学者在 WOS核心数据库中的年发文数首次超过美国，表明近年来我国雨洪管理领域呈现出比美国更加强劲的发展趋势。

图1 中美两国雨洪管理领域文献发表数量对比

2.2 研究机构发文数量

从研究机构发文数量来看，以高校为代表的科研院所是中、美两国开展雨洪管理研究的主力军。值得注意的是，美国 2 个政府部门—美国环保局（US EPA，106 篇）和美国地质调查局（US Geo Survey，44 篇）在雨洪管理研究中表现出很高的参与度，发文量分列第 1 和第 5 位。在中国，除高校和科研院所外，一些从事城市雨洪规划的设计院也是雨洪管理研究的骨干力量，这与我国大力推进海绵城市建设的政策背景以及设计研究院“产研结合”的工作特性有关。

3 中美雨洪管理研究进展比较

3.1 美国研究热点演进趋势

美国雨洪管理研究热点关键词演进时区统计如表2 所示。由表2 可知，1991～2003年，美国的热点关键词主要有面源污染（Nonpoint Source Pollution）、水质（Quality）、污染去除（Pollution Removal）、修复（Restoration）等，说明通过削减径流面源污染，改善河流水质、修复水生态环境是这一时期的研究重点[2]。重点关注的水质指标包括氮（Nitrogen）、磷（Phosphorus）营养元素，以及重金属（Heavy Metal）、沉积物（Sediment）等。经过了一段时间的工程实践后，最佳管理措施（Best Management Practices, BMP）于 1999年开始成为美国雨洪管理研究的热点关键词。结合阅读文献可知，湿地（Wetland）、人工湿地（Constructed Wetland）、生物滞留设施（Bioretention）等的常见 BMP设施的污染控制原理及效果、设计及运行维护方法和相关实践经验总结等是这一时期研究的热点内容。

表2 美国雨洪管理研究热点关键词演进时区统计（WOS 核心数据库）

2004～2010年，美国每年出现的热点关键词数量明显增多，这一时期研究主题的变化可归纳为 3 个方面。

（1）雨洪管理精细化。关键词绩效（Performance）、影响（Impact）的出现说明学者们开始关注雨洪管理措施的效率及其影响因素，以及雨洪管理措施对水文过程的影响。与此同时，随着计算机技术的发展，各类水文水质模型（Model）逐渐成为雨洪管理措施绩效评估和水文效应研究的重要工具。

（2）雨洪管理新理念。以低影响开发（Low Impact Development，LID）和绿色基础设施（Green Infrastructure，GI）为代表的新兴雨洪管理理念在这一时期相继成为热点关键词。相比 BMP，LID 更注重采取绿色屋顶（Green Roof）、透水铺装（Permeable Pavement）和雨水花园（Rain Garden）等小尺度的源头控制措施来控制雨水径流[3]。但 GI 则旨在通过跨尺度的雨洪管理措施在城市中建立起生态化的 GI 网络，进而达到保护水生态环境的目的。

（3）雨洪管理的“韧性”。气候变化（Climate Change）等热点关键词的出现说明随着可持续发展（Sustainability）理念日益深入人心，学者们开始关注雨洪管理措施对极端降雨天气条件的适应性，以提高雨洪系统的韧性[4]。

由图1 可知，2010年以后，美国雨洪管理相关研究数量仍然在不断增加，但新出现的热点关键词明显减少，共现频次 ＞ 10 的关键词仅有基础设施（Infrastructure）、不确定性（Uncertainty）和框架（Framework），说明相关研究进入了对上一阶段涌现出的研究热点的深入挖掘阶段。

3.2 中国研究热点演进趋势

中国雨洪管理研究热点关键词演进时区统计如表3 所示。对比表2 和表3，不难看出我国的热点关键词明显少于美国，侧面反映出我国雨洪管理研究的深度和广度与美国还存在一定的差距。我国第一个雨洪管理研究热点关键词出现于 2006年（CNKI 数据库），说明此前开展的研究与后续研究主题的关联性相对较弱。结合文献调研和对热点关键词演进规律的分析，可以发现，我国早期雨洪管理相关研究以雨水资源化利用为核心，之后逐渐转向对径流水质（Water Quality）改善和城市内涝（Urban Flooding）控制的研究。不同于美国以水质控制为主要目标，我国雨洪管理表现出水质和水量控制并重的特征。这主要是因为美国在大规模开展雨洪管理研究前，已经通过雨污分流、场地滞留等措施实现了雨洪水量控制和有组织排放。反观我国，进入 21 世纪后，城市化进程快速推进，加之城市基础设施建设相对薄弱，使得各类水环境问题在短时间内集中爆发。值得注意的是，在中国学者的研究中频繁出现 BMP、LID、GI 等关键词，说明中国雨洪管理研究深受美国影响。

3.3 中美雨洪管理研究对比及启示

综合上述分析来看，我国雨洪管理研究存在以下特点。

（1）不同于美国的“渐进式”发展模式，我国雨洪管理研究显示出“复合式”发展特征，具体表现为一些在美国学者文献中出现较晚的词，如绩效（Performance）、影响（Impact）、模拟（Simulation）等在我国探索雨洪管理研究的初期阶段就已经出现，美国研究者建立的水文水质模型，如（SWMM，Storm Water Management Model，暴雨洪水管理模型）等在我国相关研究中应用广泛[5-6]，说明我国在研究之初就借鉴了国外的先进雨洪管理研究经验和方法，在相关研究领域拥有一定的后发优势。

（2）政策驱动性和工程实践性特征显著。BMP、LID及 GI 的理念在美国提出后都经历了较长时间才开始成为学术界的研究热点，而自海绵城市（Sponge City）提出后，我国以海绵城市为关键词的文章就开始大量涌现。研究内容上，美国学者更加重视基础性研究。技术层面上，积累了大量不同尺度下雨洪管理设施径流和污染控制效果的实验和实测研究数据，并在此基础上建立了计算机模拟模型。管理层面上，研究和总结了雨洪管理实践过程中的运维管理方法、激励措施等。我国学者的研究内容大多从海绵城市建设中发现的问题着手，如设计目标合理确定、设计方案优化比选、规划设计方法研究等，相关研究的系统性和全面性有待进一步加强。

结合我国雨洪管理研究的特点，进一步推动相关研究的深入发展，未来应注意以下 2 点。

（1）发挥后发优势，促进雨洪管理全面发展。工程措施和非工程措施是雨洪管理的有机组成部分。然而，以前我国学者研究的重点集中在建设层面的工程措施上，对管理层面的运行维护、激励机制、公共参与等内容的研究还相对欠缺。在未来的研究中，我国应充分发挥后发优势，积极学习发达国家在非工程措施方面的研究和实践经验，逐步建立起适用于我国的雨洪管理非工程措施体系，促进我国雨洪管理研究的全面发展。

（2）利用政策利好，积极开展“本土化”雨洪管理研究。目前，我国海绵城市建设已进入“后试点”时代，各省市都对建设类项目提出了开展海绵城市建设的相关要求。但是，在快速城市化建设的背景下，我国雨洪管理工作需要面对许多“本土化”挑战，例如水质水量、城市建设密度高、雨水排放设施落后等方面。因此，在“后试点”时期，我国要牢牢把握这一时期的大量工程实践机会，结合不同地区、不同类型项目的实际特征开展有针对性的、适应性的雨洪管理研究，在现有技术体系的基础上积极开展技术创新，切实解决我国雨洪管理中的难题。

4 结 语

运用 CiteSpace 软件，梳理和对比中、美两国雨洪管理研究进展，进而总结两国相关研究的差异。从研究基本特征来看，我国开展雨洪管理研究的时间明显滞后于美国，近期在国家层面大力推进海绵城市建设的背景下，我国相关领域呈现出比美国更加强劲的发展趋势。从研究内容来看，不同于美国以水质控制为主要目标，我国雨洪管理表现出水质和水量控制并重的特征，这主要与我国城市化进程快速推进，以及各类城市水问题集中爆发有关。我国在研究之初就借鉴了国外的先进雨洪管理研究经验和方法，拥有一定的后发优势，但这类研究表现出明显的政策驱动性和工程实践性特征，深度和广度与美国仍存在较大的差距。在我国未来的研究中，一方面，应充分发挥后发优势，系统学习发达国家雨洪管理经验，在完善工程措施体系的同时，逐步建立起适用于我国的非工程措施体系，促进我国雨洪管理研究的全面发展；另一方面，要把握好海绵城市“后试点”时期的政策利好，利用大量工程实践机会积极开展技术创新，切实解决我国雨洪管理研究中面临的“本土化”挑战。