中国水资源利用与经济发展协调评价可视化分析

吴 丹，向筱茜

(北方工业大学经济管理学院，北京 100144)

水资源是国家经济社会发展的先导性要素，在居民生活保障、农业灌溉与粮食生产、生态保护与经济高质量发展等方面发挥重要作用。党的十八大以来，为全面贯彻习近平总书记提出的“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时代治水理念，国家部委陆续出台了一系列政策举措，如《国家节水行动方案》强调了全面贯彻节水优先与系统治理的理念，《生态文明体制改革总体方案》明确了区域的经济发展不能超出当地水资源的承载能力和生态环境容量，《自然资源“十四五”规划编制工作方案》提出了“加快工业节水减排”目标导向的节水型社会建设。这些政策举措为加速推动国家节水控水、有效提升水资源利用与经济发展协调性提供了重大支撑。

随着科学知识图谱的不断完善，基于CiteSpace的文献计量可视化分析在农、工、医、教育等不同学科得到广泛应用，主要包括文献发表的时间分布、学科和期刊分布、高被引文献分布、研究主体分布及研究热点等内容[1-3]。其中，部分学者开展了水资源研究热点可视化分析，如陈思源等[4]对2007—2017年中国水资源管理的4 469篇文献进行梳理，归纳了近十年来中国水资源管理的合作情况、研究热点和趋势。黄雅丽等[5]对Web of Science上与“水-能源-粮食”主题相关的692篇文献进行梳理，辨识和追踪了该领域的研究热点和发展态势，为推进“水-能源-粮食”纽带关系的深化研究提供了决策参考。顾冬冬[6]对2010—2019年农业水资源利用的CNKI数据库文献进行了可视化分析，确立了该领域未来的研究方向为农业用水立法、创新农业用水金融体制及水资源利用技术。陈艳萍等[7]对中国水权交易价格进行了研究综述，明确了水权交易价格的影响因素、农业水价长期备受学界关注，黄河流域水权交易与水权市场制度研究成为热点案例。文献梳理可知，目前鲜有文献开展中国水资源利用与经济发展协调评价的可视化研究，深入挖掘该领域研究的演化进程。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本文以中国知网(CNKI)数据库的学术期刊为数据来源，在CNKI中选择“高级检索”类型，选择“主题”检索，检索条件为：主题=“水资源”或“经济”或“协调”，来源类别=“CSSCI源刊”+“CSCD源刊”+“核心期刊”，时间跨度为1994—2020年，剔除报道、会议通知、文件、征稿启事、卷首语等后得到225篇期刊文献文本进行科学计量分析。

1.2 研究方法

CiteSpace软件是由陈超美教授及其科研团队基于JAVA语言研发，是一种文献定量分析软件，能够发现领域研究热点和研究趋势，已得到众多学者的认可和应用[4-7]。本文主要运用CiteSpace5.7.R2对水资源利用与经济发展协调评价研究进行可视化分析，得到机构合作、学者合作、关键词共现、关键词时区等知识图谱。

运用CiteSpace软件开展水资源利用与经济发展协调评价研究的具体步骤如下：以CiteSpace自带数据格式转换工具，将CNKI中导出为Refworks格式的文献转化为CiteSpace可识别的数据格式；将时间跨度设置为1994—2020年，间隔为1年；Term Source选择Title、Abstract、Author Keyword、Keyword Plus；Node Type分别选择Keyword进行关键词共现分析，选择Institution、Author进行机构合作、学者合作分析；Links及Selection Criteria默认。

2 文献特征分析

2.1 发文量统计与刊物分布

2.1.1发文量统计

中国水资源利用与经济发展协调评价的CNKI核心库年发文量是衡量该领域研究重要性的关键指标之一，反映了该领域研究的发展历程。1994—2020年，该领域研究的CNKI核心库发文量总体呈波动上升态势(图1)。

图1 1994—2020年中国水资源利用与经济发展协调评价发文量

根据图1可知，1994—2020年该领域研究的CNKI核心库发文量呈现“S”型曲线变化，具有较为显著的阶段性特征：①起步阶段(1994—2003年)，总发文量仅17篇，均为北大核心期刊，其中CSCD发文量为15篇(占比高达88%)，CSSCI发文量为2篇(占比仅12%)。该阶段年均发文量不足2篇；②成长阶段(2004—2011年)，总发文量增至48篇，其中47篇为北大核心期刊。CSCD发文量增至24篇，但占比降至50%；CSSCI发文量增至16篇，且占比升至33%。该阶段年均发文量增至6篇；③发展阶段(2012—2020年)，总发文量高达160篇，其中149篇为北大核心期刊，CSCD发文量增至74篇(占比46%)，CSSCI发文量增至44篇(占比28%)。该阶段年均发文量接近18篇。梳理文献可知，自2012年开始，该领域研究的发文量取得了突破性进展。究其原因，2011年中央一号文件《中共中央 国务院做出了关于加快水利改革发展的决定》出台，明确了新时期水利发展的战略定位。这为学界深入开展该领域研究指明方向和提供政策指导。图1显示，该领域研究的发文量仍处于上升期，未来仍是学界关注的研究热点，将形成更为完善的评价理论体系。

2.1.2发文刊物分布

由布拉德福定律可知，学科论文发表通常是不均匀地分布在相关期刊上，在期刊上发文的频率与期刊的专业程度存在较强的正相关关系[8]。为此，依据图1中该领域研究的期刊发文量，根据布拉德福核心区数量计算法[8]，确定该领域研究的核心区期刊种数，可用公式表示为：

r0=2ln(eE·Y)

(1)

式中r0——核心区期刊种数；E——欧拉系数，通常取E=0.577 2；Y——某领域发文量最多的期刊对应的论文数量。

通过文献梳理可知，该领域发文量最多的期刊为《人民长江》，共13篇，将其代入式(1)中得到，r0=2ln(1.8×13)≈6，说明CNKI核心库共85种刊物中的核心区期刊为6种，这6种核心区期刊发文情况见表1。

表1 1994—2020年CNKI核心库的核心区期刊发文情况

根据表1可知，该领域85种刊物中6种核心区期刊的发文量总计66篇，约占CNKI核心库总发文量的30%。从6种核心区期刊看，该领域研究受到了不同学科的关注，已成为多学科交叉研究领域。

2.2 高校和研究机构合作分布

高校和研究机构合作分布反映了高校和研究机构在该领域的研究实力。运用CiteSpace可视化分析软件，得到排序前十的高校和研究机构发文量(表2)、高校和研究机构合作图谱(图2)。

表2 1994—2020年排序前十的高校和研究机构发文量

从表2中排序前十的高校和研究机构发文量看，目前河海大学商学院和湖南师范大学资源与环境科学学院并列第一，其发文量占比均达到约14%。新疆大学资源与环境科学学院发文量第二，其发文量占比均达到约12%。总体来看，发文前十的机构类型主要为高等院校，其中河海大学开创了中国水利高等教育的先河，师资力量雄厚，科研设备先进，在水文领域的发文量一直处于前端。而湖南师范大学的李景保教授及其团队对该领域研究做出了重要贡献。

图2 1994—2020年中国水资源利用与经济发展协调评价的高校和研究机构合作图谱

图2中，字体的大小与高校和研究机构发文量呈正相关关系，连线体现了不同高校和研究机构之间的合作关系。连线越粗则合作越紧密，无连线则说明没有合作关系。根据图2可知，该研究领域高校和研究机构之间的合作呈现“大分散，小聚集”现象，以2所高校和研究机构合作的研究团体居多，如①华北水利水电学院资源与环境学院-安阳师范学院资源环境与旅游学院；②辽宁师范大学海洋经济与可持续发展研究中心-辽宁师范大学城市与环境学院；③湖南师范大学商学院-中南大学信息科学与工程学院；④中国农业科学院农业资源与农业区划研究所-中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室；⑤新疆大学资源与环境科学学院-新疆大学旅游学院；⑥新疆大学资源与环境科学学院-中国科学院地理科学与资源研究所。

此外，涉及3所以上高校和研究机构合作的研究团体，如①河海大学商学院-江苏省“世界水谷”与水生态文明协同创新中心-南京水利科学研究院；②中国科学院地理科学与资源研究所-中国科学院研究生院-中国科学院新疆生态与地理研究所；③中国科学院大学-南京水利科学研究院-中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室。总体来看，该领域研究的机构主要集中在高校，形成一定规模的团队合作，但大部分都隶属于同一地域，因此研究内容与研究区域的当地政策、经济社会发展密切相关，具有地域性。

2.3 学者合作特征

学者合作直接反映了中国水资源利用与经济发展协调评价领域研究成果和学术共享情况，有利于提高学者们在该领域研究成果的质量和学术影响力。运用CiteSpace可视化分析软件，得到1994—2020年该领域研究的学者合作知识图谱(图3)。图3中，每个节点代表相应的学者，每条连线代表学者之间的合作关系，连线越粗则学者合作越紧密。

图3 1994—2020年中国水资源利用与经济发展协调评价的学者合作知识图谱

根据图3可知，该领域研究的学者合作较密切，以2个学者合作的学术团体居多，如陈守煜-朱文彬、李景保-李欢、鲍超-方创琳、王红瑞-洪思扬、张先起-刘慧卿、安琪-姚志春、吕添贵-吴次芳、戚国强-刘杨、张小雷-杨宇、伏吉芮-姚一平。同时，涉及3个以上学者合作的学术团队，如左其亭-臧超-马军霞、徐云峰-刘勇-刘玉邦、刘贤赵-邵金花-李德一，李景保-徐志-陈晓-王飞、庄会波-宋秀英-孟祥彬-李瑜、庄会波-宋少文-曹升乐-刘淋淋-于翠松-王延梅。总体来看，学者合作多为同一高校或研究机构，存在地域上的限制。

依据图3，以论文发表的第一作者为主要研究对象，借鉴美国著名科学计量学专家普莱斯对高产学者的界定公式[9]，对该领域研究的核心作者(第一作者)进行筛选，即

(2)

式中m——筛选标准，即核心作者(第一作者)发文量的下限值；nmax——最高产学者(第一作者)的发文量。

根据式(2)，选取该领域研究的第一作者发文量最大值作为参照值，即nmax=3，确定核心作者(第一作者)。经计算得到m=1.3，表明发文量达到2篇以上即为核心作者(第一作者)。通过文献梳理，该领域研究的核心作者群体见表3。

表3 中国水资源利用与经济发展协调评价的核心作者群体

由表3知，核心作者群体的特点表现为：①核心作者群体由左其亭等知名专家、吴丹等中青年学者组成，形成了该领域研究较为合理的研究梯队。②核心作者群体可分为支撑型与助力型。发文量大于等于3篇为支撑型，主要有：左其亭、吴丹、张先起、邵金花、盖美。以左其亭为代表的权威学者、领军人物长期聚焦于该领域研究，研究成果及被引量均较多，在理论或实践方面具有重要贡献。发文量为2篇的学者为助力型，对该领域研究有一定的促进或影响作用。③根据普莱斯定律[9]，研究领域核心作者的发文量应占总发文量的50%。表3中核心作者群体虽代表了该领域的中坚力量，但其发文量仅占总发文量(225篇)的25%，因此，该领域亟需加快形成稳定的核心作者群体。

3 研究热点分析

3.1 关键词共现分析

关键词作为学术论文的重要组成部分和精髓，是学者对论文核心研究内容的精炼，代表文献的核心议题和研究领域，文献中高频次出现的关键词可视为该领域的研究热点[10]。通过对1994—2020年该领域研究的CNKI核心库进行关键词共现分析，得到关键词共现网络图谱(图4)、频次和中心性前20的关键词(表4)。

图4 1994—2020年中国水资源利用与经济发展协调评价的关键词共现网络图谱

表4 频次和中心性前20的关键词

针对图4的关键词共现网络图谱，关键词之间的连线代表2个关键词出现在同一篇文献，连线越粗则共现频次越高。年轮的厚度与关键词词频成正比，节点越大、关键词字体越大，则该关键词总体频次越高[10]。表4中，关键词的中心性主要用于测度节点在关键词共现网络图谱中的重要性。通常，关键词的中心性数值大于等于0.1，说明该关键词具有高中心性，在关键词共现网络图谱中具有重要影响力。关键词的出现频次与其中心性并不存在必然的相关，即高频关键词并不一定是高中心性关键词，而出现频次与中心性数值均高的关键词在关键词共现网络图谱中的作用更为关键。

综上，根据图4和表4可知，首先，按照年轮的厚度，节点“水资源”在关键词共现网络图谱中频次最高，中心性最大，与其他关键词连接线最为密集。其次，“协调发展”“可持续发展”“协调度”“耦合协调度”“水资源承载力”“社会经济”等词同时具有高频次和高中心性，凸显了1994—2020年该领域的核心研究主题。同时，依据表4，以关键词词频频数为X轴，中心性为Y轴，形成关键词战略图(图5)，更为直观的判断该领域研究热点与趋势。考虑到关键词“水资源”的频次与中心性均最高，可能影响关键词战略图的分布，因此不显示在图5中。

图5 1994—2020年中国水资源利用与经济发展协调评价的关键词战略

图5中，第一象限为主流区域，主要以“协调度”“耦合协调度”2个具有高频词和高中心度的关键词组成，表明这2个关键词代表的研究主题成果丰硕且与其他主题存在较高关联性，是当前研究的热门及重要话题。第二象限为潜力区域，以“协调发展度”“指标体系”“水资源承载力”“社会经济”“产业结构”等具有低频次和高中心度的关键词为主，表明这些关键词在研究网络中处于较核心地位，是该领域具有研究潜力的重要话题。第三象限为新兴区域，分布较为密集，表明该领域中以“水足迹”“城镇化”“水土资源”“水环境承载力”等关键词代表的研究主题将发展为新兴研究热点。因此，该领域研究应从多角度、多维度探索研究热点，形成更为成熟的理论体系。

3.2 研究前沿演化分析

在得到关键词共现网络图谱与关键词战略图基础上，为进一步揭示不同时期我国水资源利用与经济发展协调评价的演化脉络，运用CiteSpace可视化分析软件，得到关键词时区知识图谱(图6)。图6中，节点所处的年份表示该关键词首次出现的时间，节点间的连线表示不同关键词同时出现在同一篇文献中。

图6 1994—2020年中国水资源利用与经济发展协调评价的关键词时区知识图谱

由图6知，1994—2020年，该领域研究主要分为3个演化阶段，具体可表述如下。

a)起步阶段(1994—2003年)。重点凸显水资源、水资源利用、可持续发展、水资源系统、指标体系等关键词。如朱玉仙等[11]从可持续发展内涵出发，构建了一套包含“总量-比例-强度”指标的水资源可持续开发利用综合评价指标体系；徐良芳等[12]指出了国内外水资源可持续利用评价指标体系研究不足，构建了一套包含“发展水平-协调水平-发展能力”指数的区域水资源可持续利用评价指标体系，并采用动态和静态相结合的方法对指标进行评价；冯耀龙等[13]提出了区域水资源系统可持续发展内涵，并构建了“目标层-准则层-指标层”层级结构的区域可持续发展评价指标体系，实证研究了天津市1985—1998年水资源系统可持续发展状况。

b)成长阶段(2004—2011年)。重点凸显协调发展、协调度、耦合协调度、经济增长、可持续利用等关键词。如该领域核心作者盖美等[14]建立了水资源和社会经济协调发展度模型及其评价指标体系，实证研究了大连市2001—2008年水资源与社会经济发展的协调度，得出其协调度由严重失调衰退向中级失调衰退发展，并进一步分析了不协调原因及相关建议；该领域核心作者邵金花、李德一等[15-16]从水资源量及其开发利用、区域社会经济发展和生态环境状况3个方面，选取了7类指标(人均水资源量、人均供水量、人均用水量、人均GDP、人均耕地面积、灌溉覆盖率、单位面积产水量)建立评价指标体系，实证研究了烟台市、黑龙江省水资源与区域社会经济发展的协调度，得出烟台市水资源的支撑能力有一定的空间差异性，亟需加强水资源的合理配置及高效利用，黑龙江省水资源与社会经济发展的协调度空间差异较大，水资源时空分布不均、经济发展程度、生态环境用水是导致黑龙江水资源相对短缺的主要原因；孙丽萍等[17]从区域水资源与经济协调发展理念出发，构建了区域水资源与经济协调发展评价指标体系，并运用集对分析理论建立了区域水资源与经济协调发展的评价模型，该模型有助于深入研究水资源和工业经济的协调发展。

c)发展阶段(2012—2020年)。重点凸显耦合协调、水资源承载力、水足迹、脱钩分析等关键词。众多学者从新的视角开展我国水资源利用与经济发展协调评价研究。如该领域核心作者左其亭等[18-19]提出了一种基于数列的时间和空间的匹配度计算方法，计算了中国不同省级行政区水资源利用与经济社会发展匹配度。同时，利用生态足迹模型计算了黄河沿线九省区的水资源生态足迹，并利用基尼系数和对数平均迪氏指数法，对水资源生态足迹进行分析；该领域核心作者吴丹[20-21]构建了脱钩时态分析模型，评价中国水资源利用与经济发展脱钩态势。并从用水结构效应与用水效率效应2个维度，构建了经济发展与水资源利用的完全分解模型，系统剖析中国水资源利用与经济发展的内在机理；刘慧等[22]应用灰色关联度和耦合协调模型，从时空层面对岳阳沿江地区产业结构与水资源利用耦合协调度进行评价；潘安娥、杨仁发等[23-24]分别对湖北、江西的水资源利用与经济协调发展状况进行了脱钩分析；李宁等[25]利用水足迹理论与方法，结合协调发展脱钩评价模型，评价分析了长江中游城市群水资源利用与经济增长之间的协调关系。常烃等[26]建立了水资源-经济-社会协调度分析模型，评价了2007—2016年京津冀地区水资源与经济、社会系统之间的耦合协调关系。

综上，中国水资源利用与经济发展协调评价研究的演化阶段与图1中的发文量变化态势相吻合。根据图6和文献梳理可知，近3年该领域涉及“黄河流域”“京津冀”“时空耦合”“复合系统”“耦合协调度模型”等研究热点词。从研究方法看，梳理1994—2020年的225篇文献，目前该领域研究主要涉及协调度评价法[14]、匹配度计算方法[18-19]、系统动力学[27]、熵变方程法[28]等方法。由图6可知，近3年学者们主要应用耦合协调度模型从时间、空间两维度开展该领域研究，该方法已成为近年来该领域研究的主流模型。从现有研究成果看，京津冀经济发展的用水驱动效应与脱钩评价已成为学术界研究的新兴领域。如曹俊文等[29]明确了产业用水时空变化规律及影响因素，并采用LMDI时间分解方法和改进D-R空间分解方法，分析了京津冀水资源消耗时空差异的驱动效应，确定了产业升级过程中水资源利用结构调整方向；吴丹等[30]基于驱动力-压力-响应分析视角，构建了双控行动下京津冀水资源利用与经济发展脱钩评价模式，动态对比评价了京津冀地区及其行业水资源利用与经济发展的脱钩态势。未来，在全面推动长江经济带发展、黄河流域生态保护和高质量发展、京津冀协同发展国家重大战略背景下，亟需深入开展长江经济带、黄河流域、京津冀的水资源利用与经济发展协调评价研究。

4 结论与展望

水资源利用与经济发展协调评价作为中国水资源管理领域的研究热点，自1994年开展至今已持续20多年。应用CiteSpace软件进行该领域研究的可视化分析发现，该领域发文量一定程度受国家水管理政策的影响，目前高校和研究机构、学者合作均呈现“小聚集、大分散”特征，河海大学商学院、湖南师范大学资源与环境科学学院现已成为该领域做出最大贡献的代表性高校机构，左其亭、吴丹、张先起、邵金花、盖美等学者为该领域的理论研究与实践探索做出了重要贡献，但该领域尚未形成较为广泛的研究合作网络。应用CiteSpace软件进行该领域研究的可视化分析具有较好的实践指导意义，主要表现为：①该领域研究主要聚焦于评价视角、评价维度、评价指标等方面，“水资源”“协调发展”“协调度”“耦合协调度”“水资源承载力”“社会经济”“指标体系”“产业结构”“时空耦合”“复合系统”等成为近十年该领域的热点词，以“水足迹”“城镇化”“水土资源”“水环境承载力”等关键词代表的研究主题将发展为新兴研究热点，用水驱动效应及其脱钩评价成为学术界研究的新兴领域；②研究表明，水资源系统与经济系统具有共生纽带关系，未来将“共生理论”引入该领域研究中，探讨共生视角下水资源利用与经济发展协调机理，形成一套较为完善的水资源利用与经济发展协调评价理论体系，提出有效提升水资源利用与经济发展协调性的对策建议。