胡永江，丁超，朱菊，王振華

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

水資源承載力概念起源于資源環(huán)境承載力[1,2]，1995年，ARROW等[3]在Science的論文引發(fā)了環(huán)境承載力研究的熱潮[4]，為緩解水資源短缺及水環(huán)境惡化等情況，水資源承載力研究逐漸成為熱點(diǎn)[5,6].隨著水資源承載力研究在內(nèi)涵擴(kuò)展[2,7]、方法改進(jìn)以及管理對(duì)策等領(lǐng)域的拓展，產(chǎn)生了大量的研究文獻(xiàn)[8-11].為把握研究熱點(diǎn)，部分專家學(xué)者在特定領(lǐng)域進(jìn)行了回顧性研究工作[12-18].但是，對(duì)于水資源承載力研究這一細(xì)分領(lǐng)域而言，缺少細(xì)致的脈絡(luò)梳理和發(fā)展趨勢(shì)研判工作，而面對(duì)目前龐大的文獻(xiàn)數(shù)量，單憑研究者個(gè)人有限的精力是難以完成的[19,20].因此，為有效了解掌握近幾十年來(lái)水資源承載力研究領(lǐng)域的研究進(jìn)展、發(fā)掘研究熱點(diǎn)，利用更先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)計(jì)量手段十分必要[21].本研究采用CiteSpace[22,23]作為文獻(xiàn)可視化的研究工具，采用文獻(xiàn)計(jì)量方法，通過(guò)水資源承載力領(lǐng)域已有研究成果的系統(tǒng)梳理、數(shù)據(jù)挖掘、計(jì)量分析、圖譜繪制等可視化分析方法形成直觀的知識(shí)圖譜[24]，進(jìn)一步揭示水資源承載力領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)發(fā)展規(guī)律.

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究從Web of Science(WOS)的核心合集和中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)收集了1994～2019年間發(fā)表的水資源承載力相關(guān)中英文文獻(xiàn).中英文檢索主題分別為：“水資源承載力”、“water resources carrying capacity”，檢索范圍包括標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵詞.對(duì)檢索結(jié)果去重，得到1994～2019年發(fā)表在605個(gè)期刊上的全記錄及引用文獻(xiàn)共2 176篇，其中外文文獻(xiàn)1 014篇，中文文獻(xiàn)1 162篇.文獻(xiàn)更新日期為2020年1月1日.

1.2 數(shù)據(jù)分析

研究以WOS及中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選用SiteSpace程序?qū)λY源承載力相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行知識(shí)圖譜構(gòu)建和可視化分析，研究方法類似于其他文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究(參考文獻(xiàn)).將索引到的2 106條數(shù)據(jù)導(dǎo)入SiteSpace程序繪制知識(shí)圖譜進(jìn)行發(fā)文時(shí)間、關(guān)鍵詞共現(xiàn)和文獻(xiàn)共被引等分析來(lái)探究水資源承載力的關(guān)鍵研究主題和未來(lái)研究趨勢(shì)[25].

2 研究討論

2.1 文獻(xiàn)發(fā)表趨勢(shì)分析

將檢索到的文獻(xiàn)按照年份進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，得到研究期間水資源承載力領(lǐng)域中外文文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量折線圖圖1.由圖1可見，中文文獻(xiàn)在水資源承載力領(lǐng)域的研究起步相對(duì)較早，且在發(fā)文量上也略高于外文文獻(xiàn).這說(shuō)明，在我國(guó)既面臨水資源短缺又面臨經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的雙重壓力下，我國(guó)學(xué)者更早關(guān)注于水資源對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展支撐作用的研究.由于面臨的水資源壓力不同，同一時(shí)期，國(guó)外學(xué)者的研究則主要聚焦于水環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域.但在2013年左右開始，水資源承載力的研究受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的更大重視，發(fā)文數(shù)量增長(zhǎng)較快[26].

圖1 水資源承載力領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量圖

從圖1可以看出，中文文獻(xiàn)研究的趨勢(shì)階段性更加明顯，大致可分為4個(gè)階段：①1994～2001年，水資源承載力相關(guān)研究低位徘徊但緩慢增長(zhǎng)，該階段水資源承載力剛脫胎于資源承載力研究[27]，作為一個(gè)全新概念尚處于萌芽階段；②2002～2007年，該領(lǐng)域研究文獻(xiàn)有了較大增長(zhǎng).分析原因可能為，中國(guó)于2001年底加入世貿(mào)組織，隨后中國(guó)經(jīng)濟(jì)開始強(qiáng)勁增長(zhǎng)[28,29]，水資源對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的制約開始顯現(xiàn)，因此水資源承載力概念受到更大關(guān)注；③2008～2013年，文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量開始逐漸下降.分析原因可能為，隨著南水北調(diào)、三峽工程等一大批重大水利工程等竣工投產(chǎn)，極大改善了全國(guó)水資源供需不平衡的局面，水資源承載力研究的熱度有所降低；④2014～2019年，隨著“綠水青山就是金山銀山”等綠色發(fā)展理念的確立，最嚴(yán)格水資源管理制度的出臺(tái)，水資源承載力的研究進(jìn)入新的階段，其內(nèi)涵進(jìn)一步擴(kuò)大，更加考慮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)、環(huán)境的綜合承載作用.相關(guān)研究文獻(xiàn)數(shù)量增長(zhǎng)迅速，該領(lǐng)域研究進(jìn)入高速發(fā)展階段.

外文文獻(xiàn)研究大致分為3個(gè)階段：①2003～2008年，水資源領(lǐng)域研究開始轉(zhuǎn)向處于社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)挑戰(zhàn)中的體系研究[30]，水資源承載力的概念開始得到關(guān)注；②2009～2015年，研究更加注重加強(qiáng)水資源管理提高水資源利用的可持續(xù)性[31]，以及面向可持續(xù)性的生態(tài)水文學(xué)等方面，水資源承載力的研究穩(wěn)中有升；③2016～2019年，水、生態(tài)和人類的未來(lái)發(fā)展這一主題深入人心[32]，水資源承載力的研究契合這一主題，得到了迅猛發(fā)展.

2.2 文獻(xiàn)共被引分析

通過(guò)水資源承載力領(lǐng)域文獻(xiàn)共被引圖譜分析，可以直觀地反映出水資源承載力領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)和研究前沿，分析結(jié)果如下：

2.2.1水資源承載力領(lǐng)域知識(shí)基礎(chǔ)

1989年新疆水資源軟科學(xué)課題研究小組發(fā)表了新疆水資源承載力的研究成果，水資源承載力概念首次提出并開始得到廣泛應(yīng)用[33,34].通過(guò)CiteSpace程序分析得到國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)的共引圖譜，見圖2(a)，其中圓形節(jié)點(diǎn)表示文獻(xiàn)，大小表示被引頻次.經(jīng)過(guò)分析(以最低被引次為最低閥值)，共呈現(xiàn)出6篇高被引文獻(xiàn)，國(guó)外文獻(xiàn)的共引圖譜見圖2(b)，共呈現(xiàn)出4篇高被引文獻(xiàn).

中外文水資源承載力知識(shí)基礎(chǔ)分析見表1，由表1可以看出，關(guān)于水資源承載力的概念尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，水資源承載力概念內(nèi)涵是一個(gè)不斷發(fā)展與擴(kuò)大的過(guò)程.關(guān)于人口、水資源、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)多方面的內(nèi)部特征和相互關(guān)系的綜合指標(biāo)是水資源承載力研究的主要評(píng)估因素[35]，但其總體上呈現(xiàn)出從人口、經(jīng)濟(jì)等的單一承載向復(fù)合承載轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)[36]，水-生態(tài)-社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)研究逐漸成為水資源承載力研究的基礎(chǔ)引文，中外文文獻(xiàn)研究都呈現(xiàn)出這一特點(diǎn).同時(shí)，關(guān)于水資源承載力的定量化計(jì)算也是研究的重要方向之一.

圖2 水資源承載力研究文獻(xiàn)共被引圖譜圖(a)國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)共被引圖譜；(b)國(guó)外文獻(xiàn)共被引圖譜

表1 水資源承載力研究最強(qiáng)引用文獻(xiàn)突現(xiàn)表

2.2.2水資源承載力研究前沿

基于被引頻次和突現(xiàn)值進(jìn)行突現(xiàn)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，得到表2.對(duì)高突現(xiàn)度的中外文文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，水資源承載力領(lǐng)域的研究前沿分別是注重水環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等多學(xué)科的交叉融合、多方位多層次研究[37]，水資源承載力的評(píng)估研究應(yīng)該是基于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、人口的動(dòng)態(tài)連續(xù)評(píng)估；以社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，多種研究方法構(gòu)建的水資源承載力定量評(píng)估指標(biāo)體系[38]；生態(tài)足跡、虛擬水等水資源承載力相關(guān)學(xué)科的水資源管理研究以及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[39]、主成分分析等作為評(píng)估工具在水資源承載力領(lǐng)域的模型構(gòu)建[40]，這些研究前沿將是未來(lái)水資源承載力領(lǐng)域研究的關(guān)注點(diǎn).

表2 水資源承載力研究最強(qiáng)引用文獻(xiàn)突現(xiàn)表

2.3 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

2.3.1水資源承載力研究熱點(diǎn)

通過(guò)水資源承載力領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜分析，可直觀地反映出水資源承載力領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).利用CiteSpace軟件對(duì)水資源承載力領(lǐng)域的關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)聚類分析，得到可視化圖譜見圖3，基于共現(xiàn)頻次得到水資源承載力研究的關(guān)鍵詞聚類見表3.

由圖3(a)可見，中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞最大的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)為水資源承載力，與之相關(guān)度較大的關(guān)鍵詞有生態(tài)承載力、可持續(xù)發(fā)展、指標(biāo)體系、生態(tài)足跡等，由此可見水資源承載力的研究不僅僅是對(duì)于水資源的承載力研究，更是人口、資源、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多方面的研究，將對(duì)于水資源問(wèn)題的研究從單純的自然資源領(lǐng)域拓展到社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域[41]，拓寬了關(guān)于水資源承載力研究的思路，使得可持續(xù)發(fā)展觀念在水資源承載力領(lǐng)域變得更加深入和多元化.

由圖3(b)可見，外文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞最大的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)為Carrying capacity，第二、三大節(jié)點(diǎn)為Water resource、Management，與之相關(guān)度較大的關(guān)鍵詞還有Model、Climate change、System等.由此可見，外文文獻(xiàn)研究偏向于概念范圍更大的水資源管理方面領(lǐng)域，水資源承載力僅為其中一個(gè)方向，且比較關(guān)注于氣候變化等外部因素對(duì)水資源系統(tǒng)的影響以及模型的構(gòu)建.

圖3 水資源承載力研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜圖(a)國(guó)內(nèi)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜；(b)國(guó)外關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

表3列舉了水資源承載力領(lǐng)域中外文相關(guān)研究關(guān)鍵詞中心性最高的5個(gè)聚類，從每個(gè)聚類中的代表關(guān)鍵詞可以看出目前國(guó)內(nèi)外水資源承載力領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)分別是：①中文文獻(xiàn)研究情況來(lái)說(shuō)，主要有水資源供需矛盾激化情況下基于生態(tài)角度的可持續(xù)利用；水足跡、虛擬水和水資源承載力相結(jié)合的水資源綜合管理研究；城市區(qū)域水資源研究；地下水對(duì)水資源承載力的影響；基于地理信息系統(tǒng)監(jiān)測(cè)預(yù)警的跨學(xué)科多專業(yè)的水資源承載力研究[42].②外文文獻(xiàn)研究情況來(lái)看，研究情況與國(guó)內(nèi)相似，但更偏向于水資源對(duì)節(jié)約型社會(huì)建設(shè)的影響、水資源合理配置，微觀來(lái)看是具體作物的虛擬水計(jì)算.由此可見，水足跡、虛擬水等研究是目前國(guó)際水資源管理方向的研究熱點(diǎn)，水資源承載力研究相對(duì)較弱勢(shì).

表3 水資源承載力研究被引最多文獻(xiàn)表

2.3.2水資源承載力領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

通過(guò)關(guān)鍵詞突現(xiàn)可以顯示一個(gè)階段的新興研究熱點(diǎn)和研究前沿趨勢(shì)，基于被引頻次和突現(xiàn)值統(tǒng)計(jì)進(jìn)行關(guān)鍵詞突現(xiàn)得到表4.從表4中可以看出，中外文研究總體趨勢(shì)相差不大，但是外文文獻(xiàn)研究是從灌溉-水資源承載力-能源-氣候變化這一趨勢(shì)來(lái)研究水資源承載力，而中文文獻(xiàn)研究是從生態(tài)環(huán)境-水資源承載力-生態(tài)承載力-資源環(huán)境承載力這一趨勢(shì)來(lái)研究水資源承載力的.外文文獻(xiàn)研究顯示水資源承載力領(lǐng)域的研究前沿和未來(lái)趨勢(shì)在徑流、河流、土地、氣候變化等自然條件對(duì)水資源承載力的影響方面，而中文文獻(xiàn)研究顯示的水資源承載力領(lǐng)域的研究前沿和未來(lái)趨勢(shì)在資源、環(huán)境、生態(tài)承載力等多學(xué)科領(lǐng)域的交叉研究和熵權(quán)法、主成分分析等多種方法評(píng)估水資源承載力，中外文文獻(xiàn)突變關(guān)鍵詞反映的不同研究趨勢(shì)也說(shuō)明了我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展中所面臨的水危機(jī)問(wèn)題相較其他國(guó)家更為嚴(yán)重與緊迫.縱觀水資源承載力研究的整個(gè)進(jìn)展情況，可以看出水資源承載力研究對(duì)于解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源短缺的供需矛盾具有十分重要的作用，該領(lǐng)域的研究必將成為本世紀(jì)水資源學(xué)科發(fā)展的重要研究領(lǐng)域.隨著現(xiàn)代科學(xué)理論、地理信息系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境等理論的發(fā)展，加上計(jì)算機(jī)、人工智能、生物信息追蹤等新技術(shù)的應(yīng)用[43]，未來(lái)水資源承載力研究一定是多學(xué)科綜合集成、多領(lǐng)域交叉、多層次融合、多種新技術(shù)手段配合[44]，以提高水資源最大承載能力為目標(biāo)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口、資源可持續(xù)發(fā)展研究[45].

表4 水資源承載力研究關(guān)鍵詞凸現(xiàn)表

3 結(jié)論

水資源承載力研究是水資源研究領(lǐng)域的一個(gè)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，在水資源短缺供需矛盾激化的今天越來(lái)越受到業(yè)界學(xué)者的關(guān)注.研究通過(guò)CiteSpace程序?qū)?994～2019年水資源承載力領(lǐng)域的文獻(xiàn)構(gòu)建知識(shí)圖譜，進(jìn)行計(jì)量可視化分析，揭示了水資源承載力領(lǐng)域研究的發(fā)文時(shí)間、階段研究熱點(diǎn)及未來(lái)研究趨勢(shì)初步得到以下結(jié)論：

(1)水資源承載力研究是一個(gè)快速發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域.通過(guò)中外文文獻(xiàn)時(shí)序可以看出該領(lǐng)域的施引文獻(xiàn)和被引文獻(xiàn)時(shí)間跨度幾乎都在3 a之內(nèi)，近幾年的中文施引文獻(xiàn)和被引文獻(xiàn)時(shí)間跨度甚至都在1～2 a之內(nèi)，而施引文獻(xiàn)和被引文獻(xiàn)時(shí)間跨度越長(zhǎng)說(shuō)明該學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展越緩慢，這充分說(shuō)明水資源承載力領(lǐng)域是一個(gè)快速發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域.水資源承載力研究在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家地區(qū)研究文獻(xiàn)較多發(fā)展更迅速，相對(duì)于國(guó)外水資源承載力領(lǐng)域方面的研究發(fā)展，我國(guó)在該領(lǐng)域的研究起步較早發(fā)展更快，究其原因是我國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源短缺的供需矛盾更加突出.

(2)水-生態(tài)-社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)研究是水資源承載力研究的基礎(chǔ)，關(guān)于人口、水資源、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)多方面的內(nèi)部特征和相互關(guān)系的綜合指標(biāo)是水資源承載力研究的主要評(píng)估因素[35]，水資源承載力領(lǐng)域是研究人口、水資源、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多方面的交叉學(xué)科.

(3)當(dāng)前研究熱點(diǎn)：水資源供需矛盾激化情況下基于生態(tài)角度的可持續(xù)利用；社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)下水資源承載能力極限評(píng)價(jià)；水資源合理配置與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整；水足跡、虛擬水和水資源承載力相結(jié)合的水資源綜合管理研究；基于地理信息系統(tǒng)監(jiān)測(cè)預(yù)警的跨學(xué)科多專業(yè)的水資源承載力研究，這些主題是當(dāng)前水資源承載力領(lǐng)域的學(xué)科研究熱點(diǎn).

(4)今后研究方向：隨著現(xiàn)代科學(xué)理論、地理信息系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境等理論的發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)、人工智能、生物信息追蹤等新技術(shù)的應(yīng)用，未來(lái)水資源承載力研究一定是多學(xué)科綜合集成、多領(lǐng)域交叉、多層次融合、多種新技術(shù)手段配合，以提高水資源最大承載能力為目標(biāo)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口、資源可持續(xù)發(fā)展的研究.