金菊良，陳鵬飛，陳夢(mèng)璐，酈建強(qiáng)，徐翔宇，唱 彤

(1.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院, 安徽 合肥 230009; 2.合肥工業(yè)大學(xué)水資源與環(huán)境系統(tǒng)工程研究所, 安徽 合肥 230009; 3.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院, 北京 100120)

近40年來(lái)，世界上許多國(guó)家在水資源管理方面面臨越來(lái)越多的挑戰(zhàn)，水資源脆弱性、水資源安全等區(qū)域水資源問(wèn)題已成為嚴(yán)重制約全球經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸因素[1-2]。水資源承載力指區(qū)域水資源在臨近破壞水資源可持續(xù)利用時(shí)所能持續(xù)支撐區(qū)域的最大經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模，其相關(guān)研究已成為當(dāng)前水資源研究中的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和水資源優(yōu)化配置均具有重要意義[2-4]。同時(shí)，由于水資源承載力越來(lái)越體現(xiàn)出動(dòng)態(tài)性、相對(duì)極限性、模糊性和承載模式多樣性等特點(diǎn)，現(xiàn)在的研究日顯挑戰(zhàn)性[5]。水資源承載力研究始于20世紀(jì)80年代中后期，但當(dāng)時(shí)的概念、理論和計(jì)算方法等尚不成熟，其后隨著水資源等學(xué)科的發(fā)展，我國(guó)開(kāi)始出現(xiàn)定量化研究，如1993年許有鵬[6]進(jìn)行了新疆和田河流域水資源承載力模糊綜合評(píng)判研究，2004年王浩等[5]給出了西北內(nèi)陸重點(diǎn)地區(qū)的水資源承載力。目前，與國(guó)內(nèi)相比國(guó)外對(duì)水資源承載力的研究較少[7-8]，主要結(jié)合水資源綜合管理、水資源可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行研究，如Liu等[9]認(rèn)為應(yīng)以可持續(xù)的方式管理水資源，努力提高水安全程度。由于對(duì)水資源承載力本身的認(rèn)識(shí)和研究尚處于初步階段，目前水資源承載力的概念尚未統(tǒng)一，因此國(guó)外多使用可持續(xù)利用水量[10]、水資源緊缺程度[11]、水資源的生態(tài)限度[12]等指標(biāo)來(lái)表述類(lèi)似含義。水資源承載力研究的現(xiàn)有方法有模糊綜合評(píng)價(jià)法、層次分析法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法、多目標(biāo)決策分析法和主成分分析法等。目前國(guó)內(nèi)外的水資源承載力量化模型主要是以人口和經(jīng)濟(jì)為承載目標(biāo)，而對(duì)水資源維持其自身更新和生態(tài)環(huán)境的能力研究較少，具有明顯的局限性[3]。

張麗敏等[13]運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量方法，針對(duì)國(guó)內(nèi)水資源承載力研究現(xiàn)狀分析了其研究進(jìn)展并做出評(píng)價(jià)，取得了一定效果?？茖W(xué)知識(shí)圖譜分析源于美國(guó)，引入中國(guó)后在多個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用，其定義為可視化地描述人類(lèi)隨時(shí)間擁有的知識(shí)資源及其載體，繪制、挖掘、分析和顯示科學(xué)技術(shù)知識(shí)以及內(nèi)部聯(lián)系。本文借助計(jì)量工具、運(yùn)用知識(shí)圖譜對(duì)水資源承載力領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行分析，針對(duì)水資源主要研究熱點(diǎn)，在回顧已有研究進(jìn)展基礎(chǔ)上，對(duì)水資源承載力進(jìn)行系統(tǒng)梳理、總結(jié)和評(píng)述并進(jìn)行國(guó)內(nèi)外對(duì)比，以進(jìn)一步推動(dòng)水資源承載力研究。

1 文獻(xiàn)計(jì)量分析

選擇中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)全文數(shù)據(jù)庫(kù)、Web of Science(WOS)核心合集中的SCI-Expanded數(shù)據(jù)庫(kù)作為文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)來(lái)源。在CNKI中以“水資源承載能力”或“水資源承載力”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，時(shí)間跨度為1988—2018年，共檢索到2 692篇文獻(xiàn)，通過(guò)逐條閱讀判斷，剔除重復(fù)文獻(xiàn)、新聞報(bào)道、會(huì)議論文以及其他領(lǐng)域的干擾文獻(xiàn)和不相關(guān)文獻(xiàn)后，共選定研究文獻(xiàn)為2 558篇；在WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中以“TS=water resources carrying capacity”對(duì)2003(本文作者所在研究機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)僅從2003年開(kāi)始購(gòu)買(mǎi))至2018年11月間發(fā)表的文獻(xiàn)進(jìn)行高級(jí)檢索，選擇Article進(jìn)行精煉，共得到512條檢索結(jié)果。VOSviewer是基于文獻(xiàn)計(jì)量方法而開(kāi)發(fā)的用于繪制各個(gè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜的軟件，本研究主要采用文獻(xiàn)計(jì)量分析法[14]，利用Excel和VOSviewer繪制相關(guān)圖表，以定性和定量分析相結(jié)合的方法對(duì)檢索文獻(xiàn)的發(fā)表時(shí)間、學(xué)科和期刊、高被引文獻(xiàn)及關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，展示該領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)生、傳播、應(yīng)用的過(guò)程，揭示水資源承載力總體研究進(jìn)展及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1.1 文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間分布

領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量隨時(shí)間變化的分布圖，在一定程度上反映了該研究領(lǐng)域的受關(guān)注程度和發(fā)展趨勢(shì)。圖1顯示(由于WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中所獲文獻(xiàn)的最早出版年份為2003年，所以繪圖時(shí)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中文獻(xiàn)也僅顯示出2003—2018年的文獻(xiàn))：歷年來(lái)國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)數(shù)量明顯多于同期的國(guó)外文獻(xiàn)數(shù)量，說(shuō)明在本研究領(lǐng)域國(guó)內(nèi)學(xué)者貢獻(xiàn)較大，也說(shuō)明本研究在國(guó)外具有很大的發(fā)展空間；CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的波峰，一是2008年發(fā)文192篇，二是2016年發(fā)文195篇；WOS數(shù)據(jù)庫(kù)顯示本研究領(lǐng)域在國(guó)外研究中的發(fā)文量呈逐年緩慢上升趨勢(shì)，說(shuō)明國(guó)內(nèi)研究力量大起伏也較大，而國(guó)外一直處于緩慢的探索時(shí)期，可見(jiàn)它是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展的研究領(lǐng)域、尚需更多的學(xué)者予以關(guān)注。

圖1 水資源承載力研究領(lǐng)域2003—2018年出版的文獻(xiàn)數(shù)量

1.2 文獻(xiàn)發(fā)表學(xué)科和期刊分布

在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)中的主要學(xué)科是水利工程，發(fā)文數(shù)為2003篇，占比高達(dá)78.3%，是國(guó)內(nèi)水資源承載力研究領(lǐng)域的強(qiáng)勢(shì)學(xué)科；其次是環(huán)境學(xué)科、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、城市經(jīng)濟(jì)等，這說(shuō)明國(guó)內(nèi)水資源承載力研究與水利、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)。在WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中排名前三的學(xué)科是Environmental Sciences Ecology(環(huán)境科學(xué)生態(tài)學(xué))、Water Resources(水資源)、Engineering(工程)，總發(fā)文數(shù)占整體數(shù)量的80%以上，即為國(guó)外水資源承載力研究的熱點(diǎn)學(xué)科。有些文獻(xiàn)內(nèi)容涉及不同學(xué)科的交叉，故出現(xiàn)了同一篇文獻(xiàn)歸于幾個(gè)不同學(xué)科的現(xiàn)象。

在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)中發(fā)表在期刊《中國(guó)水利》最多，其次是《人民黃河》《水資源與水工程學(xué)報(bào)》；前10名期刊中6種期刊為中文核心期刊，說(shuō)明國(guó)內(nèi)該研究領(lǐng)域已有被學(xué)術(shù)界認(rèn)可的學(xué)術(shù)成果，發(fā)展前景較好。在WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中Journal of Cleaner Production、Water Resources Management和Water載文數(shù)比重最大，且排名前十的期刊中有3種與地球或環(huán)境有關(guān)，說(shuō)明國(guó)內(nèi)與國(guó)外研究側(cè)重點(diǎn)不同；前10名期刊中有6種為一區(qū)刊、3種為二區(qū)刊(JCR分區(qū))，說(shuō)明該研究領(lǐng)域在國(guó)外具有一定的研究地位。從期刊分布情況來(lái)看，期刊來(lái)源比較分散且并未集中地發(fā)表在特定期刊，這說(shuō)明該領(lǐng)域目前并沒(méi)有形成穩(wěn)定的期刊群，該領(lǐng)域的研究呈現(xiàn)多樣化和交叉性發(fā)展態(tài)勢(shì)。

1.3 高被引文獻(xiàn)

高被引文獻(xiàn)不僅是某研究領(lǐng)域內(nèi)被廣泛認(rèn)同并被頻繁引用的核心文獻(xiàn)，更是未來(lái)研究的重要知識(shí)基礎(chǔ)和方法論基礎(chǔ)，有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值和影響力。

1.3.1國(guó)內(nèi)高被引文獻(xiàn)

國(guó)內(nèi)水資源承載力研究領(lǐng)域被引頻次排在前5位的文獻(xiàn)中，被引用次數(shù)最多的論文為《水資源安全的度量：水資源承載力的研究與挑戰(zhàn)》，其次為關(guān)注水資源承載力評(píng)價(jià)分析的《水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究》和《干旱區(qū)水資源承載能力綜合評(píng)價(jià)研究——以新疆和田河流域?yàn)槔?。這5篇文獻(xiàn)多集中發(fā)表于2000—2002年，說(shuō)明國(guó)內(nèi)該研究起步早且質(zhì)量較高；同時(shí)文獻(xiàn)來(lái)源中包括國(guó)內(nèi)該研究領(lǐng)域的權(quán)威期刊《自然資源學(xué)報(bào)》和《水科學(xué)進(jìn)展》，可見(jiàn)水資源承載力研究受關(guān)注度很高。

1.3.2國(guó)外高被引文獻(xiàn)

國(guó)外水資源承載力研究領(lǐng)域被引頻次排在前5位的文獻(xiàn)中，從被引論文的內(nèi)容來(lái)看，關(guān)注可持續(xù)發(fā)展的有兩篇：分別為WaterproblemsandhydrologicalresearchintheYellowRiverandtheHuaiandHaiRiverbasinsofChina、Humanappropriationofnaturalcapital:acomparisonofecologicalfootprintandwaterfootprintanalysis，關(guān)注微生物與干旱生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系的Linkagesbetweenmicrobialandhydrologicprocessesinaridandsemiaridwatersheds引用次數(shù)最高，說(shuō)明國(guó)內(nèi)外研究的側(cè)重點(diǎn)不同。這5篇文獻(xiàn)集中發(fā)表于2004—2010年，全來(lái)自1區(qū)(JCR分區(qū))，可見(jiàn)國(guó)外水資源承載力研究成果質(zhì)量很高但數(shù)量很少，亟待更多優(yōu)質(zhì)文獻(xiàn)推動(dòng)本研究的發(fā)展。

1.4 研究主體

1.4.1國(guó)內(nèi)研究主體

據(jù)統(tǒng)計(jì)，CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)檢索到的2 558篇文獻(xiàn)共包含4 175位作者。核心作者是活躍在這一研究領(lǐng)域的代表性學(xué)者。依據(jù)普賴(lài)斯定律的計(jì)算公式：

(1)

式中nmax為所統(tǒng)計(jì)年限中發(fā)表論文最多的作者的發(fā)文數(shù)，則高產(chǎn)作者就是那些發(fā)表論文數(shù)在m篇以上的作者，由此可確定核心作者群體。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)作者發(fā)文量最多為17篇，故m=3.09，按照取整原則，高產(chǎn)作者發(fā)文量大于等于4篇。通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，發(fā)文量4篇及以上的作者有119位，累計(jì)發(fā)文681篇，占發(fā)文總量的25%，距離普賴(lài)斯定律提出的50%相差較大。這說(shuō)明我國(guó)對(duì)水資源承載力的研究雖經(jīng)歷了近30年的發(fā)展，參與研究的人員也眾多，但尚未形成核心作者群和穩(wěn)定的研究方向，尚需該領(lǐng)域的學(xué)者繼續(xù)努力探索、深入挖掘，發(fā)表更多有影響力的研究成果，促進(jìn)水資源承載力研究的進(jìn)一步發(fā)展。利用VOSviewer軟件考察作者的合作情況，取閾值為2且去掉邊緣類(lèi)別，結(jié)果如圖2所示。在圖2(a)中，若作者所處位置顏色越濃、字體越大，則說(shuō)明作者發(fā)表論文數(shù)量越多；若作者的姓名標(biāo)簽靠得越近，則代表合作越密切。由圖2(a)可見(jiàn)，發(fā)文量較多的作者呈現(xiàn)出明顯的網(wǎng)絡(luò)特征，說(shuō)明國(guó)內(nèi)在關(guān)于水資源承載力的研究中已開(kāi)始經(jīng)形成多個(gè)產(chǎn)量較高的作者群。圖2(b)呈現(xiàn)了這些主要作者在時(shí)間上的分布，標(biāo)簽顏色越接近藍(lán)色，說(shuō)明該作者發(fā)文時(shí)間越久遠(yuǎn)且有的發(fā)文持續(xù)至今，是該研究領(lǐng)域的早期開(kāi)拓者；標(biāo)簽顏色越接近黃色，說(shuō)明該作者發(fā)文時(shí)間越近，是該研究領(lǐng)域的新近活躍者。

(a)國(guó)內(nèi)作者合著聚類(lèi)密度

(b)國(guó)內(nèi)作者合著年代標(biāo)簽

圖2 國(guó)內(nèi)作者合著聚類(lèi)密度和國(guó)內(nèi)作者合著年代標(biāo)簽

1.4.2國(guó)外研究主體

據(jù)統(tǒng)計(jì)，WOS數(shù)據(jù)庫(kù)檢索的512篇文獻(xiàn)共包含1 838位作者。類(lèi)似上述國(guó)內(nèi)研究主體分析，根據(jù)普賴(lài)斯公式計(jì)算出m=2.12，按照取整原則，高產(chǎn)作者發(fā)文量大于或等于3篇。通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，發(fā)文量3篇及以上的作者有45位，累計(jì)發(fā)文179篇，占發(fā)文總量的35%，與普賴(lài)斯定律提出的50%也有一定差距?？梢?jiàn)，國(guó)外水資源承載力研究領(lǐng)域嚴(yán)格意義上的核心作者群尚未形成，固定作者較少，大部分屬于臨時(shí)性作者，缺少對(duì)學(xué)科的持久研究和深入系統(tǒng)探討?？傮w而言，國(guó)外該研究領(lǐng)域隊(duì)伍的整體規(guī)模與國(guó)內(nèi)相比較小，一些高產(chǎn)學(xué)者的影響力沒(méi)有得到充分發(fā)揮，人才隊(duì)伍的培養(yǎng)和壯大有待進(jìn)一步加強(qiáng)。利用VOSviewer軟件考察作者的合作情況，同樣取閾值為2且去掉邊緣類(lèi)別，如圖3所示。

由圖3(a)可見(jiàn)，發(fā)文量較多的作者呈現(xiàn)出明顯的網(wǎng)絡(luò)特征，說(shuō)明在國(guó)外水資源承載力研究中也已開(kāi)始經(jīng)形成多個(gè)產(chǎn)量較高的作者群。由圖3(b)可見(jiàn)，F(xiàn)eng L H、Hawkins ajs、Zhang L、Xia J等作者標(biāo)簽顏色接近深藍(lán)色，說(shuō)明這些作者發(fā)文時(shí)間較久遠(yuǎn)且有的持續(xù)至今，是該研究領(lǐng)域的先驅(qū)。

2 研究熱點(diǎn)分析

2.1 國(guó)內(nèi)研究熱點(diǎn)

運(yùn)用VOSviewer工具取閾值12繪制圖4，可發(fā)現(xiàn)水資源承載力領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[14]。VOSviewer聚類(lèi)分析結(jié)果以直觀清晰的圖形表示，整理其在后臺(tái)生成的聚類(lèi)結(jié)果文件并刪除一些邊緣類(lèi)別(權(quán)重較小的類(lèi)別)，可得到水資源承載力研究領(lǐng)域中的6大關(guān)鍵詞類(lèi)簇，形成6個(gè)研究主題：水資源管理、水資源承載力評(píng)價(jià)、可持續(xù)發(fā)展、水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)、水安全、水資源可持續(xù)利用，見(jiàn)圖4(水資源承載力、水資源、承載力這3個(gè)關(guān)鍵詞頻次過(guò)高，影響可視化圖譜的可讀性，故在圖4可視化節(jié)點(diǎn)處理時(shí)未予顯示)。

(a)國(guó)外作者合著聚類(lèi)密度

(b)國(guó)外作者合著年代標(biāo)簽

圖3 國(guó)外作者合著聚類(lèi)密度和國(guó)外作者合著年代標(biāo)簽

(a)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類(lèi)密度

(b)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)年代標(biāo)簽

圖4 CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類(lèi)密度和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)年代標(biāo)簽

由圖4(a)可知：這6個(gè)聚類(lèi)之間存在一定的混合部分，如主題5“水安全”夾在了主題1“水資源管理”和主題3“可持續(xù)發(fā)展”之間，說(shuō)明各研究主題之間存在相互交叉、重合、滲透的部分，這是學(xué)術(shù)研究中普遍存在的現(xiàn)象，這也有助于水資源承載力研究的深入發(fā)展。由圖4(b)可知：可持續(xù)發(fā)展、主成分分析等藍(lán)色字體的關(guān)鍵詞是學(xué)者們很久以前研究的熱點(diǎn)，隨著時(shí)代的變化，研究重點(diǎn)越來(lái)越偏向?qū)哟畏治龇?、熵?quán)法、生態(tài)足跡等。

2.1.1水資源管理

圖4(a)中紅色部分是主題1“水資源管理”。在前期研究中，流域方面?zhèn)戎厮Y源管理模式的研究，同時(shí)注重考慮流域生態(tài)需水問(wèn)題，如文獻(xiàn)[15]將區(qū)域水資源承載力評(píng)價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)矩陣方法應(yīng)用于安徽省淮河流域，為該流域水資源優(yōu)化配置提供參考；城市方面更注重水資源利用的研究，地理信息系統(tǒng)技術(shù)在城市數(shù)字化過(guò)程中也得到了較廣泛的應(yīng)用[16]，如潘興瑤等[17]利用GIS技術(shù)建立了研究區(qū)水資源承載力指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)及水資源承載力評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)水資源承載力的空間差異分析；陶潔等[18]在中原城市群水資源承載力計(jì)算及制約因素分析的基礎(chǔ)上，從工程措施和非工程措施兩方面提出對(duì)策措施。

2.1.2水資源承載力評(píng)價(jià)

圖4(a)中綠色部分是主題2“水資源承載力評(píng)價(jià)”。王建華等[19]提出當(dāng)一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模達(dá)到水資源承載力時(shí)，意味著其經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水量達(dá)到了極限，同時(shí)從水量要素的角度應(yīng)以保障生態(tài)用水為前提，確定地表水可利用量和地下水可開(kāi)采量閾值。為此，學(xué)者們提出了一系列水資源承載力評(píng)價(jià)方法。金菊良等[1]把現(xiàn)有的水資源承載力評(píng)價(jià)方法歸為兩類(lèi)：一是從水資源承載力系統(tǒng)中的現(xiàn)象分析入手構(gòu)建指標(biāo)體系，以現(xiàn)象為主，忽略水資源承載力系統(tǒng)中各因素間的相互關(guān)系，受主觀能動(dòng)性較大，多用于宏觀定性判斷，如模糊綜合評(píng)判法[20]、主成分分析法[21]、投影尋蹤方法[22]、集對(duì)分析法[23]和層次分析法[24]等；二是從水資源承載力系統(tǒng)中各因素間的相互作用關(guān)系入手，關(guān)注現(xiàn)象間的因素聯(lián)系，如背景分析法、常規(guī)趨勢(shì)法、多目標(biāo)決策分析法[25]、簡(jiǎn)單定額估算法等。如何合理地建立模擬、評(píng)價(jià)水資源-經(jīng)濟(jì)社會(huì)-生態(tài)環(huán)境復(fù)合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是該領(lǐng)域最大難點(diǎn)，目前尚缺乏堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論支撐，有待深入探究[13,26-27]。

2.1.3可持續(xù)發(fā)展

圖4(a)中深藍(lán)色部分是主題3“可持續(xù)發(fā)展”。水資源的開(kāi)發(fā)利用滿(mǎn)足當(dāng)前水資源的承載力要求是初級(jí)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久的可持續(xù)發(fā)展才是終期目標(biāo)。以可持續(xù)發(fā)展為前提，通過(guò)合理配置包括調(diào)整水資源在時(shí)空及質(zhì)量上的分布，乃至調(diào)整經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展格局，將水資源在生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間進(jìn)行平衡分析和優(yōu)化配置，以便水資源承載力研究成果對(duì)社會(huì)實(shí)踐具有更明確的指導(dǎo)作用[28]。張麗等[29]針對(duì)當(dāng)前水資源承載力研究存在的問(wèn)題，提出在可持續(xù)發(fā)展框架下水資源承載力的研究思路，選用人口及其生活質(zhì)量作為水資源可持續(xù)承載能力指標(biāo)。基于前人所做的研究，可知以可持續(xù)發(fā)展為原則的水資源承載力研究是21世紀(jì)水資源科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向，建立一套完善的水資源承載力理論體系，對(duì)解決我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中受水制約的重大問(wèn)題具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義[30]。

2.1.4水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)

圖4(a)中黃色部分是主題4“水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)”。2001年10月汪恕誠(chéng)部長(zhǎng)在水利學(xué)會(huì)成立70周年大會(huì)上作了“水環(huán)境承載能力分析與調(diào)控”學(xué)術(shù)報(bào)告，明確了其概念，辯證地分析了水資源承載力與水環(huán)境承載力的關(guān)系[31-33]。水環(huán)境承載力是用經(jīng)濟(jì)社會(huì)的尺度來(lái)表征水環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的關(guān)系，實(shí)質(zhì)上它與水資源承載力是辯證統(tǒng)一的，二者都是衡量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要指標(biāo)，但水環(huán)境承載力較水資源承載力內(nèi)涵更為廣泛，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有更直接有效的指導(dǎo)意義。同水資源承載力評(píng)價(jià)一樣主要有向量模法[34]、主成分分析法[21]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[20]、多目標(biāo)決策分析法[25]、指標(biāo)體系法[35-37]、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法[26]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[38]等方法。其中指標(biāo)體系法易受個(gè)人經(jīng)驗(yàn)影響，評(píng)價(jià)結(jié)果易受人為因素影響，具有較大的主觀性，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)法使用較多，但兩種方法都處于探索階段。進(jìn)行水環(huán)境承載力研究需要綜合考慮區(qū)域系統(tǒng)的特殊性，選擇一套可操作、實(shí)用的研究方法。

2.1.5水安全

圖4(a)中紫色部分是主題5“水安全”。水安全是支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，水安全問(wèn)題是當(dāng)前世界面臨的最重要的安全問(wèn)題之一[31,39]。李海辰等[40]提出國(guó)家水資源承載力監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制是國(guó)家水安全保障體系的重要環(huán)節(jié)，為保障國(guó)家水安全提供了重要的理論支撐；史正濤等[39]針對(duì)水安全研究的復(fù)雜性、地域差異性，以及目前存在的主要問(wèn)題，提出應(yīng)進(jìn)一步從概念與內(nèi)涵、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、模型和方法等方面對(duì)水安全及城市水安全進(jìn)行研究；李景保等[41]通過(guò)分析主汛期產(chǎn)水量與河湖庫(kù)容積的關(guān)系以及水資源量的供需關(guān)系，評(píng)價(jià)了湖南省水安全狀態(tài)，對(duì)于科學(xué)建立水安全保障體系具有重要意義；劉穎秋[42]分析了華北地區(qū)水資源對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐能力，提出全面推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，提高水資源的利用效率和效益是解決華北地區(qū)供水安全問(wèn)題的關(guān)鍵舉措。

2.1.6水資源可持續(xù)利用

圖4(a)中淺藍(lán)色部分是主題6“水資源可持續(xù)利用”。水資源具備可持續(xù)利用的天然條件，在可持續(xù)發(fā)展的觀念下，水資源開(kāi)發(fā)利用和管理還需要一些自然及社會(huì)協(xié)調(diào)關(guān)系、支撐能力及合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，水資源能否被合理利用關(guān)系到區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的大局，因此水資源可持續(xù)利用進(jìn)行研究十分重要[43]。

上述6個(gè)水資源承載力研究主題中：從水資源管理領(lǐng)域宏觀、寬泛地討論水資源承載力，聚焦到面向可持續(xù)發(fā)展、深入探討水資源承載力是主要的發(fā)展趨勢(shì)；水安全是溝通水資源管理和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵橋梁；水資源承載力評(píng)價(jià)、水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)是從質(zhì)和量?jī)煞矫娑攘克踩闹匾緩剑凰Y源可持續(xù)利用是保障水安全的必要條件。換言之，主題水資源管理可為研究水資源承載力提供豐富的承載評(píng)價(jià)時(shí)空信息，可持續(xù)發(fā)展可為研究水資源承載力提供承載評(píng)價(jià)原則信息，水安全可為研究水資源承載力提供承載評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)信息，水資源承載力評(píng)價(jià)、水環(huán)境承載力評(píng)價(jià)可為研究水資源承載力提供承載評(píng)價(jià)狀態(tài)信息，水資源可持續(xù)利用可為研究水資源承載力提供承載評(píng)價(jià)條件信息?；谶@些信息，可識(shí)別、構(gòu)建區(qū)域水資源承載力評(píng)價(jià)的主要要素[43]。

2.2 國(guó)外研究熱點(diǎn)

運(yùn)用VOSviewer工具取閾值6繪制圖5。圖5顯示水資源承載力研究中水資源可持續(xù)發(fā)展、承載力、氣候變化、水資源管理、水質(zhì)管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估6大WOS研究熱點(diǎn)類(lèi)簇，由此可看出國(guó)外水資源承載力的研究進(jìn)展。但由于該研究領(lǐng)域已發(fā)表的國(guó)際論文與國(guó)內(nèi)相比較少，這些熱點(diǎn)趨勢(shì)正在形成中，所以其聚類(lèi)程度(圖5(a))不如CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)研究熱點(diǎn)關(guān)鍵詞(圖4(a))明顯。由圖5(b)的顏色變化可知，主題1“水資源可持續(xù)發(fā)展”與主題3“氣候變化”是目前最新的研究熱點(diǎn)，而承載力是早期且延續(xù)至今的研究熱點(diǎn)。

2.2.1水資源可持續(xù)發(fā)展

圖5(a)中紅色部分是主題1“水資源可持續(xù)發(fā)展”。水是一個(gè)區(qū)域或國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展不可缺少的基本資源，在干旱和半干旱地區(qū)尤顯重要[44-45]。由于快速的人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，地表水資源枯竭和地下水超采給許多地區(qū)造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和有限的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此定量評(píng)估發(fā)展可持續(xù)性對(duì)區(qū)域或國(guó)家的管理和規(guī)劃是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[9-11,46]。Wang等[10]以水生態(tài)環(huán)境承載力(EECC)為核心測(cè)度，建立了基于水資源可持續(xù)發(fā)展的定量評(píng)價(jià)框架，并應(yīng)用該方法對(duì)海河流域進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)提出新開(kāi)發(fā)的量化生態(tài)環(huán)境承載力的方法，這有助于促進(jìn)缺水地區(qū)面向可持續(xù)發(fā)展的資源管理；Ren等[47]將生物代謝概念引入?yún)^(qū)域水資源承載力，提出了區(qū)域水資源的代謝理論，基于此建立了綜合考慮區(qū)域可持續(xù)發(fā)展原則、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)特征和水資源特征的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)于水資源的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。由于研究區(qū)域多集中在中國(guó)，所以China一詞權(quán)重較大。

(a)WOS數(shù)據(jù)庫(kù)共現(xiàn)關(guān)鍵詞聚類(lèi)密度

(b)WOS數(shù)據(jù)庫(kù)共現(xiàn)關(guān)鍵詞年代標(biāo)簽

圖5 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)共現(xiàn)關(guān)鍵詞聚類(lèi)密度和WOS數(shù)據(jù)庫(kù)共現(xiàn)關(guān)鍵詞年代標(biāo)簽

2.2.2承載力

圖5(a)中綠色部分是主題2“承載力”?，F(xiàn)有研究中出現(xiàn)了水生態(tài)承載力、水環(huán)境承載力、水質(zhì)承載力和水資源承載力這4種承載力。水生態(tài)承載力是一種理想的分析模型和方法，來(lái)源于水資源承載力和水環(huán)境承載力，包括水資源承載力和水質(zhì)承載力。在以往的研究中，學(xué)者們更多地關(guān)注水資源承載力[12]。水資源承載力概念是20世紀(jì)80年代中后期由中國(guó)新疆水資源軟科學(xué)研究委員會(huì)首先提出的，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)它的定義尚未統(tǒng)一[48]。有些學(xué)者認(rèn)為它是維持一個(gè)良好的可持續(xù)社會(huì)系統(tǒng)的能力，而有些學(xué)者認(rèn)為它是支撐人類(lèi)活動(dòng)用水的閾值[49-50]。實(shí)際上，水資源承載力概念具有自然與社會(huì)的雙重特征，自然系統(tǒng)與社會(huì)系統(tǒng)之間有著顯著的協(xié)調(diào)性[51]。水資源承載力是一個(gè)涉及資源、人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等多方面因素的典型復(fù)雜系統(tǒng)，人類(lèi)若不能根據(jù)水資源承載力許可安排社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展就很難實(shí)現(xiàn)[52]。因此，為了合理利用水資源、實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)外研究中也出現(xiàn)了水資源承載力的多種評(píng)價(jià)方法，如常見(jiàn)的趨勢(shì)預(yù)測(cè)法、主成分分析模型法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型法[53]、生態(tài)足跡法[54]、多目標(biāo)評(píng)價(jià)模型[55]、模糊綜合評(píng)價(jià)模型[56]、壓力-狀態(tài)-響應(yīng)框架法[57]。

2.2.3氣候變化

圖5(a)中深藍(lán)色部分是主題3“氣候變化”。目前，氣候變化中的全球氣候變暖特征被認(rèn)為是全球最重要的環(huán)境問(wèn)題之一，研究認(rèn)為未來(lái)的氣候變化可能會(huì)進(jìn)一步加劇水資源供需矛盾，使得氣候變化下的供需水沖突管理已成為水資源可持續(xù)管理不可或缺的組成部分。IPCC第四次和第五次評(píng)估報(bào)告重新理解了氣候變化可能對(duì)人類(lèi)社會(huì)和自然系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，清楚地表明“水是氣候管理的焦點(diǎn)”[58]。在過(guò)去的20年中，地球表面溫度上升了大約 0.5℃，而當(dāng)全球平均氣溫上升大約2°C時(shí)，全世界將會(huì)有約59%的人口面臨灌溉用水短缺[58-59]。氣候變化下的系統(tǒng)脆弱性一般理解為一系列生物物理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的函數(shù)，IPCC將其定義為一個(gè)系統(tǒng)易受不利因素影響并且無(wú)法應(yīng)對(duì)的程度，其中脆弱性指標(biāo)可用于制定氣候變化背景下的水資源管理政策[58,60]。Jung等[60]提出Delphi方法是一種將加權(quán)函數(shù)應(yīng)用于脆弱性指標(biāo)的交互式方法，該脆弱性指標(biāo)包括暴露性、敏感性和氣候變化適應(yīng)能力3個(gè)部分，其研究結(jié)果表明，通過(guò)Delphi方法確定最終權(quán)重因子，可以為政府制定應(yīng)對(duì)氣候變化政策提供有力支持。

2.2.4水資源管理

圖5(a)中黃色部分是主題4“水資源管理”。對(duì)水資源進(jìn)行合理科學(xué)的管理極為重要[4,61]，在國(guó)外研究中水資源承載力是近期提出的一種管理理念，其目的是支持區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。Feng等[62]采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模，提出以環(huán)境為代價(jià)追求經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和以抑制經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)環(huán)境保護(hù)的做法都是不可取的，只有需要采取最佳水資源管理方案，有效提高該區(qū)域的水資源承載力，同時(shí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)才能產(chǎn)生更好的整體效果。后期研究中Jin等[4]認(rèn)為區(qū)域水資源承載能力預(yù)警是水資源管理特別是水安全管理的一個(gè)重要調(diào)控措施。水環(huán)境系統(tǒng)中存在許多不確定性，這些不確定性給水資源管理帶來(lái)挑戰(zhàn)，因此，在復(fù)雜的不確定條件下進(jìn)行有效的水資源管理方案優(yōu)化十分必要。

2.2.5水質(zhì)管理

圖5(a)中紫色部分是主題5“水質(zhì)”。水質(zhì)管理是水資源管理中的一項(xiàng)，水質(zhì)承載力與水資源承載力相輔相成，它們一起參與構(gòu)成水生態(tài)承載力，共同決定了水生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。國(guó)外研究中不少學(xué)者著重于水質(zhì)管理的研究[10,63]。Ding等[12]指出水質(zhì)承載力包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和水質(zhì)可承載的污染物指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上建立了城市湖泊水生態(tài)承載力的綜合概念模型，得出控制污染源是提高城市湖泊水質(zhì)承載力的關(guān)鍵，為水資源-環(huán)境管理提供了參考。Chen等[64]引入化學(xué)有效能的熱力學(xué)概念進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，與傳統(tǒng)的主觀性指標(biāo)相比，該方法制定了統(tǒng)一的客觀性指標(biāo)，以全球72條河流和24個(gè)湖泊的水質(zhì)評(píng)價(jià)作為詳細(xì)的案例研究，說(shuō)明了基于化學(xué)計(jì)量的指標(biāo)對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)的適應(yīng)性。Wang等[65]結(jié)合水質(zhì)數(shù)據(jù)，應(yīng)用一維水質(zhì)模型模擬鐵嶺市的水污染物-化學(xué)需氧量，應(yīng)用多目標(biāo)模型探索水生態(tài)承載力，對(duì)支持社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的調(diào)整和規(guī)劃具有重要意義。

2.2.6風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

圖5(a)中淺藍(lán)色部分是主題6“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”。水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究是保障水資源安全的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，對(duì)水資源系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不僅可減少災(zāi)害造成的風(fēng)險(xiǎn)及損失，而且可提高水資源優(yōu)化配置的效率，可對(duì)評(píng)價(jià)體系中存在的已知和未知風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化，從而采取有效的技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)水資源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展[4,66]。對(duì)水資源系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定性和定量的研究需要選擇適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)方法，研究多采用組合加權(quán)法[67]、層次分析法[67]、蒙特卡羅法[68]和多目標(biāo)決策法[69]及一些外圍系統(tǒng)觀測(cè)控制方法。Feng等[53]基于信息擴(kuò)散理論，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)分析方法，建立了水資源短缺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，結(jié)果表明，與傳統(tǒng)模型相比，基于小樣本的分析模型更加穩(wěn)定、有效，并把風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果引入系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，從生態(tài)學(xué)的角度對(duì)水資源承載力進(jìn)行了分析，具有較高的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可靠性；金菊良等[68]基于對(duì)水文地質(zhì)和人類(lèi)活動(dòng)因素的綜合考慮，利用隨機(jī)模擬和三角模糊數(shù)建立了地下水環(huán)境系統(tǒng)的綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，該方法以置信區(qū)間表示，提供了比現(xiàn)有傳統(tǒng)方法更可靠的評(píng)估結(jié)果信息，可全面反映受各種不確定因素影響的地下水環(huán)境系統(tǒng)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)際情況，為水資源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了新思路。

上述6個(gè)水資源承載力研究主題中，水資源管理、水質(zhì)管理可為研究水資源承載力提供承載評(píng)價(jià)時(shí)空、數(shù)量、質(zhì)量信息，水資源可持續(xù)發(fā)展可為研究水資源承載力提供承載評(píng)價(jià)原則信息，承載力可為研究水資源承載力提供承載力概念界定、外延拓展、承載評(píng)價(jià)狀態(tài)等信息，氣候變化、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可為研究水資源承載力提供承載評(píng)價(jià)的不確定性條件信息。這些信息有助于識(shí)別、構(gòu)建區(qū)域水資源承載力評(píng)價(jià)的主要要素[43]?？梢?jiàn)，水資源承載力的國(guó)內(nèi)研究熱點(diǎn)更關(guān)注水資源承載力評(píng)價(jià)要素的全面性[70-72]，而國(guó)外研究熱點(diǎn)則更關(guān)注水資源承載力評(píng)價(jià)要素的發(fā)展、變化、不確定性。

3 結(jié) 語(yǔ)

雖然國(guó)內(nèi)外在水資源承載力研究領(lǐng)域成果豐碩，但目前全球還沒(méi)有獲得較為公認(rèn)的基礎(chǔ)理論體系，水資源承載力研究還需不斷深化、拓展。本研究利用VOSviewer文獻(xiàn)計(jì)量可視化分析方法，通過(guò)對(duì)水資源承載力研究領(lǐng)域的知識(shí)圖譜分析，揭示了國(guó)內(nèi)外該研究領(lǐng)域的演變特點(diǎn)與研究熱點(diǎn)，且不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，水資源承載力領(lǐng)域中的各研究熱點(diǎn)主題具有關(guān)聯(lián)、重疊、交叉等特點(diǎn)。對(duì)此，提出今后的研究重點(diǎn)應(yīng)該在于：①加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，建立完善的水資源承載力基礎(chǔ)理論體系；②加強(qiáng)與生態(tài)承載力的結(jié)合研究，生態(tài)承載力包括水資源承載力、水環(huán)境承載力和水質(zhì)承載力；③加強(qiáng)基于水資源承載力監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的水資源動(dòng)態(tài)管理研究，以水資源的可持續(xù)利用為中心，達(dá)到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展；④加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外合作研究，在現(xiàn)有研究方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，利用現(xiàn)代大數(shù)據(jù)技術(shù)、空間分析技術(shù)、智能科學(xué)技術(shù)等為水資源承載力的研究提出新思路。