水利工程方案優(yōu)選文獻(xiàn)的計(jì)量分析

張伯揚(yáng)

(合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥，230009)

水資源是人類(lèi)生活及地球其他生物賴(lài)以存活的基礎(chǔ)性資源，是全球生命的源泉，也是具有戰(zhàn)略性的不可再生的經(jīng)濟(jì)資源、生產(chǎn)的要素和生態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)[1-2]。2019年《聯(lián)合國(guó)世界水發(fā)展報(bào)告》及《世界水發(fā)展報(bào)告》中指出：自1980年開(kāi)始，隨著人口基數(shù)的增長(zhǎng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及全球工業(yè)化進(jìn)程的加快導(dǎo)致用水量增加。在水資源需求不斷增加的同時(shí)，水污染的加劇也造成了水資源的減少，隨著上述因素的影響，到2050年全球總用水量將同比增加20%～30%，同時(shí)清潔水的短缺可能會(huì)更加嚴(yán)重。中國(guó)山河縱橫，幅員廣闊，境內(nèi)大興安嶺、天山、秦嶺、太行山、祁連山、賀蘭山脈等縱橫交錯(cuò)，長(zhǎng)江、黃河、淮河、海河、遼河等河流源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。但時(shí)空的分布不均及氣候的影響，造成了全國(guó)水資源分布東多西少，南多北少的情況。中國(guó)約2/3人口處于缺水狀態(tài)，約1/4人口處于嚴(yán)重缺水狀態(tài)。據(jù)2012年的統(tǒng)計(jì)，中國(guó)人均可使用水資源量只有為2 007 m3，遠(yuǎn)低于世界平均水平(僅為世界平均水平的25%)[3-5]。水利工程的建設(shè)對(duì)保障人民的利益，促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步，尤其是農(nóng)業(yè)發(fā)展等方面具有很重要的意義。中國(guó)計(jì)劃2020—2022年重點(diǎn)推動(dòng)150項(xiàng)重大水利工程的建設(shè)，總投資達(dá)到1.29萬(wàn)億元，帶動(dòng)直接和間接投資約6.6萬(wàn)億元。工程實(shí)施后，預(yù)計(jì)將新增防洪庫(kù)容90億m3，增加治理河道長(zhǎng)度約2 950 km，增加灌溉面積約1.87萬(wàn)km2，新增年供水能力約為410億m3[6]。其中2020年全年將落地水利建設(shè)投資7 695 億元，開(kāi)工150項(xiàng)重大水利工程建設(shè)中45項(xiàng)，狠抓投資計(jì)劃的執(zhí)行，預(yù)計(jì)14省份完成投資率超過(guò)95%[7-8]。

水利工程的建設(shè)對(duì)于社會(huì)進(jìn)步的推動(dòng)、生態(tài)平衡的發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。水利工程方案優(yōu)選的研究是實(shí)現(xiàn)民生的百年大計(jì)，水利工程的方案的合理選擇能夠利用現(xiàn)代化的技術(shù)減少和預(yù)防自然災(zāi)害的發(fā)生，通過(guò)人工干預(yù)的手段減輕氣候問(wèn)題對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展及人民生活的影響，不斷地提高資源的使用率推動(dòng)建設(shè)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)及社會(huì)的雙重發(fā)展。水利工程尤其是農(nóng)田水利工程的發(fā)展，維護(hù)了單一種植地的生態(tài)平衡，滿足了農(nóng)作物的灌溉需求，促進(jìn)農(nóng)作物平穩(wěn)健康生長(zhǎng)，有效地改善了生態(tài)環(huán)境并良好地踐行了“綠水青山就是金山銀山”的指導(dǎo)方針。

鑒于此，筆者團(tuán)隊(duì)在對(duì)1987—2021年期間水利工程方案優(yōu)選各類(lèi)文獻(xiàn)進(jìn)行查詢(xún)和系統(tǒng)梳理歸納的基礎(chǔ)上，從文獻(xiàn)發(fā)表的時(shí)空分布、發(fā)文量的機(jī)構(gòu)占比、文獻(xiàn)發(fā)表學(xué)科和期刊分布、高引頻文獻(xiàn)內(nèi)容分析、核心作者測(cè)評(píng)及結(jié)果分析、研究主題、研究熱點(diǎn)分析等方面進(jìn)行文獻(xiàn)分析，并針對(duì)水利工程方案優(yōu)選的發(fā)展進(jìn)行了初步探索和思考。

1 研究方法

a)檢索關(guān)鍵詞。對(duì)關(guān)鍵詞“水利工程方案優(yōu)選”進(jìn)行篇關(guān)摘檢索，檢索時(shí)間為：1987—2021年。

b)查詢(xún)與分析步驟。第一，文獻(xiàn)檢索與統(tǒng)計(jì)。對(duì)檢索到的所有文獻(xiàn)使用VOSviewer進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)。第二，文獻(xiàn)選擇與分類(lèi)。根據(jù)文獻(xiàn)被引頻次和作者的影響力，選取重要文獻(xiàn)；并確定分析的框架，將文獻(xiàn)歸類(lèi)。

c)文獻(xiàn)來(lái)源。綜合對(duì)中國(guó)知網(wǎng)、WOS數(shù)據(jù)庫(kù)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)的篩選，水利工程方案優(yōu)選文獻(xiàn)缺少?lài)?guó)外研究成果，所以其檢索主要來(lái)源中國(guó)知網(wǎng)和萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)。

d)檢索結(jié)果。經(jīng)檢索共查到中文文獻(xiàn)253篇，其中中國(guó)知網(wǎng)收錄核心期刊文獻(xiàn)253篇，萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)(包含中國(guó)知網(wǎng)庫(kù))來(lái)源文獻(xiàn)192篇。依據(jù)文獻(xiàn)的被引頻次、文獻(xiàn)與水利工程方案優(yōu)選的相關(guān)度、排除會(huì)議紀(jì)要及成果報(bào)告等因素對(duì)上述文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，選取197篇文獻(xiàn)進(jìn)行重點(diǎn)分析。文獻(xiàn)類(lèi)型包括學(xué)術(shù)期刊、學(xué)位論文。

2 水利工程方案優(yōu)選文獻(xiàn)研究的態(tài)勢(shì)分析

2.1 文獻(xiàn)發(fā)表的時(shí)空分布及原因剖析

水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域中相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量隨時(shí)間變化分布圖，在一定程度上可以反映該領(lǐng)域橫向比較下的發(fā)展態(tài)勢(shì)。圖1顯示(因水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域第一篇文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間為1987年，所以檢索與繪圖的起始年限均為1987年)：2009、2013年為水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域成果較突出的年份。筆者查詢(xún)文獻(xiàn)資料統(tǒng)計(jì)1997—2017年21年間洪澇災(zāi)害情況，并將洪澇災(zāi)害情況逐年分布以圖2的形式表現(xiàn)出來(lái)，圖2顯示1997—2002年及2007—2011年為災(zāi)情較為嚴(yán)重的區(qū)間，同時(shí)對(duì)比圖3水利工程損失可知波峰在2009年出現(xiàn)，綜合對(duì)比圖1、2、3趨勢(shì)，可以通過(guò)主觀判斷水利工程方案優(yōu)選文獻(xiàn)早期(2004年之前)發(fā)文量較少可能是因?yàn)榇藭r(shí)理論尚未成熟，圖1文獻(xiàn)發(fā)表在2009年的波峰與圖3水利工程損失的波峰基本一致，可以猜想可能是由于水利工程損失的突發(fā)性增大導(dǎo)致更多更優(yōu)秀的研究人員把研究目光投入到水利工程方案優(yōu)選的領(lǐng)域中來(lái)，2016年之后因缺少相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，故不再對(duì)發(fā)文數(shù)和洪澇災(zāi)害損失作對(duì)比[8-28]。

同時(shí)運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)方法，求出水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域發(fā)文量與洪澇受災(zāi)面積、洪澇成災(zāi)面積、受災(zāi)人口、死亡人口、倒塌房屋、經(jīng)濟(jì)損失、水利損失等因素的影響程度。取分辨系數(shù)為0.5，經(jīng)計(jì)算可得水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域發(fā)文量與上述因素的灰色關(guān)聯(lián)度分別為0.834 1、0.800 8、0.832 1、0.789 5、0.878 8、0.787 8、0.878 9。其中，與水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域發(fā)文影響最大的是水利工程損失，這個(gè)結(jié)論驗(yàn)證了上述的主觀判斷。但除此之外可知，上述水利損失等7個(gè)因素的關(guān)聯(lián)度最大為0.878 9(水利工程損失)，最小為 0.787 8(倒塌房屋)，平均值0.828 2，中位值0.832 1，偏差率(最小值/最大值偏離平均值的百分比)絕對(duì)值均為5%，表明水利工程損失等7因素對(duì)水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域發(fā)文影響均較大且各因素影響程度差距較小，水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域發(fā)文與中國(guó)洪澇災(zāi)情存在著極大關(guān)聯(lián)。

圖3 1987—2017年水利工程損失

2.2 發(fā)文量的機(jī)構(gòu)占比

發(fā)文量前10的機(jī)構(gòu)為大連理工大學(xué)(23篇)、河海大學(xué)(14篇)、西安理工大學(xué)(13篇)、武漢大學(xué)(10篇)、華北水利水電學(xué)院(8篇)、鄭州大學(xué)(8篇)、華北水利水電大學(xué)(6篇)、天津大學(xué)(6篇)、華中科技大學(xué)(5篇)、沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)(5篇)，共計(jì)98篇文獻(xiàn)，占總發(fā)文量的38.74%。為當(dāng)前水利工程方案優(yōu)選研究領(lǐng)域的開(kāi)拓和發(fā)展作出了較大的貢獻(xiàn)。

2.3 文獻(xiàn)發(fā)表學(xué)科和期刊分布

在中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)中研究分布學(xué)科主要為水利水電工程，發(fā)文數(shù)共計(jì)216篇，占比達(dá)到85.38%，是水利工程方案優(yōu)選研究領(lǐng)域的重點(diǎn)學(xué)科；其次是工業(yè)經(jīng)濟(jì)、地球物理學(xué)、資源科學(xué)等學(xué)科，說(shuō)明水利工程方案優(yōu)選研究小至民生基礎(chǔ)供水，大到水利樞紐水電大壩等均有涉及，是亟需加大力度加快研究的領(lǐng)域。有個(gè)別文獻(xiàn)呈現(xiàn)出多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉的現(xiàn)象，所以出現(xiàn)了同一篇文獻(xiàn)歸屬于多個(gè)不同學(xué)科的現(xiàn)象。

在按條件檢索的中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)中，所述文獻(xiàn)發(fā)表在《大連理工大學(xué)》最多且數(shù)量達(dá)到18篇(均為學(xué)位論文)，占比7.11%，其次是《黑龍江水利科技》《西安理工大學(xué)》等，同時(shí)前3名期刊中來(lái)源為高校的有2名，分別為《大連理工大學(xué)》及《西安理工大學(xué)》；若不包含學(xué)位論文、會(huì)議記錄和科技成果則總篇數(shù)為131篇，其中發(fā)文最多的期刊為《重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)》(4篇)。上述體現(xiàn)了該研究領(lǐng)域在主流學(xué)術(shù)界有一定的認(rèn)可度，具有良好的發(fā)展前景。但同時(shí)要認(rèn)清期刊來(lái)源比較分散，總體上未呈現(xiàn)出集中分布發(fā)表特定期刊的現(xiàn)象，未來(lái)仍需要在把握當(dāng)前多樣化發(fā)展的基礎(chǔ)上繼續(xù)深入研究。

2.4 高引頻文獻(xiàn)內(nèi)容分析

表1顯示了水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域引用率最高的10篇文獻(xiàn)，其中包括4篇學(xué)術(shù)期刊、6篇碩士學(xué)位論文。在這10篇文獻(xiàn)中，為解決水利工程方案優(yōu)選問(wèn)題，其中2篇采用了層次分析法，3篇采用了多屬性決策，4篇采用了模糊分析法，1篇采用了拓?fù)鋬?yōu)化理論。值得注意的是，4篇涉及模糊分析法的文獻(xiàn)均耦合了其他優(yōu)選方法創(chuàng)建改進(jìn)后的水利工程方案優(yōu)選模型，分別為《投資項(xiàng)目后評(píng)價(jià)理論、方法及應(yīng)用研究》將模糊分析法與三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)耦合，結(jié)合水利工程項(xiàng)目起到了專(zhuān)家系統(tǒng)的作用，并較好地保證了評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性；而《系統(tǒng)層次分析模糊優(yōu)選模型》一文，將層次分析法與模糊分析耦合，利用層次分析法對(duì)權(quán)重進(jìn)行求解后使用灰色關(guān)聯(lián)方法測(cè)定方案及影響因素的因子，比較其貼合度后給出方案優(yōu)劣排序；《基于灰色關(guān)聯(lián)的水利工程方案模糊優(yōu)選》一文中，借鑒模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)理論，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡(jiǎn)化及歸一化處理，從而使計(jì)算更簡(jiǎn)潔且精確；《多目標(biāo)模糊優(yōu)選理論在水利工程評(píng)標(biāo)中的應(yīng)用》一文中，借鑒層次分析法一致性分析理論，計(jì)算各方案相對(duì)隸屬度從而對(duì)其進(jìn)行排序。除此之外，10篇文獻(xiàn)中《連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化理論研究及其在水利工程中的應(yīng)用》采用連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化理論，對(duì)水利工程方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。

表1 引用頻次靠前的10篇文獻(xiàn)

續(xù)表1 引用頻次靠前的10篇文獻(xiàn)

通過(guò)對(duì)高引頻文獻(xiàn)內(nèi)容分析，可以得到以下結(jié)論：①高被引文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間均早于2014年，可以側(cè)面說(shuō)明這些早中期文獻(xiàn)是水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域的重要理論及方法論基礎(chǔ)，有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值和影響力；②2014年之后共發(fā)表文獻(xiàn)127篇，占比50.2%，卻沒(méi)有1篇文章排在引用頻率前10位，說(shuō)明水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域起步早并且早期文獻(xiàn)認(rèn)可度較高，現(xiàn)仍需要加大研究投入，加快研究進(jìn)度；③今后研究方向應(yīng)該將基礎(chǔ)優(yōu)選方法：層次分析法、模糊分析、topsis、熵權(quán)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色關(guān)聯(lián)、投影尋蹤等兩兩或多種耦合，尋求水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域最切合實(shí)際需要，計(jì)算簡(jiǎn)便的方法。

2.5 核心作者測(cè)評(píng)及結(jié)果分析

1963年，普萊斯先生在《小科學(xué)，大科學(xué)》一文中創(chuàng)造性地提出：“在當(dāng)前研究領(lǐng)域中，半數(shù)的論文為一群高生產(chǎn)能力作者所撰，這一作者集合的數(shù)量上約等于全部作者總數(shù)的平方根”。這一理論后被常用于各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域作者發(fā)文的分布情況的剖析[29]。

因?yàn)樗こ谭桨竷?yōu)選領(lǐng)域發(fā)文量較少，以往通過(guò)最低發(fā)文量和最低被引量確定核心作者候選人的方法具有極大的隨機(jī)性和不確定性，所以在采用普萊斯定律確定最低發(fā)文量和最低被引量的基礎(chǔ)上，二者只要滿足其一的作者即將其視作為核心作者候選人并進(jìn)入測(cè)評(píng)樣本[30]。

截至此文統(tǒng)計(jì)，1987—2021年水利工程方案優(yōu)選文獻(xiàn)共計(jì)253篇，統(tǒng)計(jì)作者人數(shù)共計(jì)231人，其中以獨(dú)立作者或第一作者身份發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)最大值為3，參照表2數(shù)據(jù)，根據(jù)普萊斯定理計(jì)算可得m=1.3，按照最大值取整原則，高產(chǎn)作者發(fā)文量區(qū)間大于等于2篇。即發(fā)表2篇或2篇以上文獻(xiàn)的作者入選水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域核心作者候選人。經(jīng)計(jì)算，滿足上述條件的核心作者共7位，合計(jì)共發(fā)表文獻(xiàn)16篇，發(fā)文總量占比僅6.32%，總被引用數(shù)106?？傻冒l(fā)文平均指數(shù)(核心作者后候選人平均每人發(fā)文數(shù)量)2.29。

表2 核心作者候選人(發(fā)文量)

1987—2021年水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域作者發(fā)文被引用頻次總計(jì)最高為222次，參照表3數(shù)據(jù)，根據(jù)普萊斯定理計(jì)算可得n=11.16，按照最大值取整原則，核心作者發(fā)文被引用區(qū)間大于等于12次。即發(fā)文最低被引用12次及以上文獻(xiàn)的作者入選水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域核心作者候選人。經(jīng)計(jì)算，滿足上述條件的核心作者共41位，合計(jì)發(fā)表文獻(xiàn)43篇共計(jì)被引用次數(shù)1 243次，發(fā)文總量占比僅17.00%，可得發(fā)文被引用平均指數(shù)(核心作者后候選人平均每人發(fā)文數(shù)量)30.32。

表3 核心作者候選人(被引用量)

續(xù)表3 核心作者候選人(被引用量)

對(duì)核心作者發(fā)文量和被引用量的結(jié)果進(jìn)行分析后可以得到以下結(jié)論：①樣本雖然很小，但發(fā)文量與被引用量仍是核心作者評(píng)判的最基本指標(biāo)；②發(fā)文平均指數(shù)2.22與獨(dú)立作者或第一作者身份發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)最大值3較為接近，說(shuō)明水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域第一梯隊(duì)核心作者研究量相差不大，都為該領(lǐng)域的發(fā)展作出了自己的努力；③核心作者發(fā)文占比均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普萊斯定理設(shè)置的50%條件，說(shuō)明水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域參與研究人員較多，但未有明確的核心作者群，需要這一領(lǐng)域研究人員共同努力、深入探索，發(fā)表更多的文獻(xiàn)成果；④通過(guò)條件1發(fā)文量滿足核心作者要求的遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于通過(guò)條件2的人數(shù)，表明水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域文獻(xiàn)質(zhì)量較高，研究成果價(jià)值得到了領(lǐng)域內(nèi)諸多學(xué)者肯定；⑤表3說(shuō)明發(fā)文被引用量存在一定的差距，被引用量第一是最后一名的18.5倍，水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域具有良好的發(fā)展?jié)摿?；⑥發(fā)文平均指數(shù)與核心作者候選人發(fā)文區(qū)間相差較大，綜合上表可知只有楊開(kāi)云滿足發(fā)文量和被引用量?jī)蓚€(gè)條件。結(jié)合發(fā)文量與被引用量關(guān)系，可知發(fā)文量與被引用量呈現(xiàn)弱相關(guān)，即被引用量大小與發(fā)文量大小無(wú)關(guān)。發(fā)文量是量的積累，被引用量是在一定條件下(如發(fā)表時(shí)間、學(xué)科、研究深度等)文獻(xiàn)質(zhì)量的體現(xiàn)。所以本文雖然選擇發(fā)文量和被引用量二者之一滿足條件即可進(jìn)入核心專(zhuān)家?guī)?，但在筆者看來(lái)，作者發(fā)文量與文獻(xiàn)被引用量應(yīng)屬于同等重要范疇，故本文取二者權(quán)重值均為0.5。

根據(jù)核心作者候選人綜合指數(shù)公式[30]：

此外為保證綜合指數(shù)的公平，若xi<3，則令xi=0；若yi<12，則令yi=0。

由上述公式可以算出所需任何一位核心作者候選人的綜合學(xué)術(shù)水平值。

2.6 研究主體

經(jīng)篩選水利工程方案優(yōu)選文獻(xiàn)共計(jì)253篇，其中發(fā)文量2篇及其以上的作者共7位，合計(jì)共發(fā)表文獻(xiàn)16篇，占總發(fā)文量的6.32%，未滿足普萊斯定律提出的50%要求。這說(shuō)明30年來(lái)國(guó)內(nèi)研究學(xué)者對(duì)水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域的研究是有一定成效的，雖然存在總量少，研究人員較其他領(lǐng)域相對(duì)薄弱的情況，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，現(xiàn)未形成核心作者團(tuán)隊(duì)和明確的研究目標(biāo)，當(dāng)前應(yīng)加快培養(yǎng)該領(lǐng)域新生代研究人員，核心作家應(yīng)帶領(lǐng)整個(gè)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)探索、努力攻堅(jiān)、為水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域貢獻(xiàn)自己的能量，促進(jìn)其進(jìn)一步的發(fā)展。

將中國(guó)知網(wǎng)中篩選文獻(xiàn)以endnote格式導(dǎo)出并借由Microsoft VS Code修改格式后，使用vosciewer軟件對(duì)該領(lǐng)域作者的合著情況進(jìn)行探究，因文獻(xiàn)總量少，為充分反映作者的合著關(guān)系，定閾值為1。在圖4a中，若同一個(gè)色塊中有多位作者姓名，則表明這幾位作者有一定的聯(lián)系；若相關(guān)作者群體所處位置色塊范圍越廣、字體越大、色塊顏色越深則表明該作者或作者團(tuán)隊(duì)發(fā)文數(shù)量越多，作者直接聯(lián)系程度越緊密；仍需要產(chǎn)生一定的警醒，圖4a中色塊一共只有4個(gè)，代表相關(guān)聯(lián)程度較大的作者團(tuán)隊(duì)只有4組，其余的作者處于分散的空白色塊，相互之間弱關(guān)聯(lián)或沒(méi)有關(guān)聯(lián)。以上表明水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域的研究中，已經(jīng)有若干作者團(tuán)隊(duì)呈現(xiàn)出了明顯的聯(lián)系特征，出現(xiàn)了產(chǎn)量和質(zhì)量相對(duì)較高的作者團(tuán)隊(duì)，但更多的作者孤軍奮戰(zhàn)，獨(dú)自默默進(jìn)行該領(lǐng)域的研究，需著重關(guān)注。圖4b可以看到水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域各作者發(fā)表文獻(xiàn)在時(shí)間上的分布情況，色塊顏色越接近深色(紫色、藍(lán)色)，表明該作者為該領(lǐng)域研究較早發(fā)文者，是該領(lǐng)域研究的開(kāi)拓者；色塊顏色越接近黃色，如徐夢(mèng)臣、徐冬梅團(tuán)隊(duì)，表明該作者發(fā)文時(shí)間越晚，是該領(lǐng)域研究的傳承者和活躍者。

a)國(guó)內(nèi)作者合著聚類(lèi)密度

表4 國(guó)內(nèi)作者合著團(tuán)隊(duì)(按團(tuán)隊(duì)人數(shù)排列)

2.7 研究熱點(diǎn)分析

利用VOSviewer軟件，考慮到樣本較少，所以定閾值為2，繪制圖5，可知水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，按照色塊大小及各色塊之間聯(lián)系程度，可以得到水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域6個(gè)主要關(guān)鍵詞，即6個(gè)主要研究主題：模糊多屬性決策、投影尋蹤、熵權(quán)法、模糊分析、Topsis、層次分析法(水利工程、方案優(yōu)選這兩個(gè)關(guān)鍵詞頻次過(guò)高，為文獻(xiàn)篩選的主要條件，故不作為研究主題討論)。

通過(guò)圖5a可知：各個(gè)聚類(lèi)之間存在一定的“連通”或“包容”的關(guān)系，如主題3“熵權(quán)法”連通著主題4“模糊分析”、主題5“Topsis”和主題6“層次分析法”，其被夾在中間，說(shuō)明主題3可能是其他3個(gè)主題的基礎(chǔ)理論支持；如主題4“模糊分析”和主題6“層次分析法”共同作用形成新主題“模糊層次分析法”，這說(shuō)明各主題之間存在著一定的交叉、互相借鑒、互相耦合的情況，這是學(xué)術(shù)研究中利好現(xiàn)象，也有助于水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域多層次深入發(fā)展。

通過(guò)圖5b可知：按照研究時(shí)間的先后順序排列各主題應(yīng)該為多屬性決策、理想解、熵權(quán)、Topsis、層次分析法、BP網(wǎng)絡(luò)等，隨著時(shí)間的推移和研究的不斷深入，研究人員的研究方向更加的偏向人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、層次分析法等，所使用的研究方法也越來(lái)越簡(jiǎn)便，對(duì)水利工程方案優(yōu)選研究領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越深刻。

a)關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類(lèi)密度

2.7.1多屬性決策

圖5a中土黃色部分為主題1“多屬性決策”。多屬性決策方法可以構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，使用合適的方法對(duì)有限方案多目標(biāo)決策問(wèn)題進(jìn)行量化，即在有限個(gè)備選方案中對(duì)樣本進(jìn)行方案的優(yōu)選和排序，綜合文獻(xiàn)的研究成果，水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域的多屬性決策方法可以在區(qū)間直覺(jué)模糊集和灰色關(guān)聯(lián)三角模糊的基礎(chǔ)上，和模糊分析耦合構(gòu)成模糊多屬性決策，這些方法妥善地解決了部分具備模糊性特點(diǎn)的水利工程方案優(yōu)選，如邊坡的穩(wěn)定性分析和基坑的方案選擇等。張斐[31]將多屬性決策和集對(duì)分析聯(lián)系數(shù)、減法集對(duì)勢(shì)等耦合，分別使用二維靜態(tài)多屬性決策方法和基于減法集對(duì)勢(shì)的動(dòng)態(tài)多屬性決策問(wèn)題解決方案優(yōu)選問(wèn)題，證明了集對(duì)分析方法在多屬性決策中的優(yōu)點(diǎn)，并肯定了推廣的價(jià)值。王仁超等[32]對(duì)于水利工程施工過(guò)程中的多屬性決策問(wèn)題，基于模糊分析將決策屬性和權(quán)重轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)并對(duì)群體效益和個(gè)體遺憾值耦合，提出了一種新的多屬性決策模型。尹思全[33]針對(duì)施工導(dǎo)流工藝中的導(dǎo)流風(fēng)險(xiǎn)率計(jì)算和導(dǎo)流方案進(jìn)行了優(yōu)選決策，提出了包含水文、水力等不確定性指標(biāo)的多屬性決策模型并對(duì)施工導(dǎo)流中可能的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

2.7.2投影尋蹤

圖5a中土紫色部分為主題2“投影尋蹤”。投影尋蹤是對(duì)各因素的指標(biāo)優(yōu)度值進(jìn)行綜合打分，以得到的投影值計(jì)算需排序方案的綜合分?jǐn)?shù)。邱紅霞[34]將遺傳算法和投影尋蹤耦合，利用topsis先進(jìn)行歸一化，構(gòu)造投影函數(shù)，并使用標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法對(duì)投影函數(shù)優(yōu)化，以投影值大小作為方案排序依據(jù)，由此對(duì)水電工程決策方案實(shí)例進(jìn)行優(yōu)選，最后結(jié)果與多屬性決策方法優(yōu)選結(jié)果一致。薛倉(cāng)生等[35]提出利用加速遺傳算法計(jì)算和修正模糊優(yōu)先關(guān)系矩陣的一致性，在不需要計(jì)算隸屬度的前提下，計(jì)算矩陣優(yōu)度值后與投影尋蹤方法進(jìn)行耦合得出方案排序，并且團(tuán)隊(duì)對(duì)城市防洪實(shí)例進(jìn)行了分析，分析結(jié)果與實(shí)際選擇結(jié)果完全一致，具備計(jì)算簡(jiǎn)便、受主觀因素影響小、結(jié)果直觀利于分析等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的應(yīng)用推廣的潛力。

2.7.3熵權(quán)法

圖5a中天藍(lán)色部分為主題3“熵權(quán)法”。熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)的方法，隨機(jī)生成一組有30個(gè)位于[0,1]上的數(shù)據(jù)樣本計(jì)算其信息熵和標(biāo)準(zhǔn)差并重復(fù)100次，得到信息熵與標(biāo)準(zhǔn)差的關(guān)系，可以很明確的發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)指標(biāo)之間有很明顯的相關(guān)關(guān)系。筆者認(rèn)為，“熵權(quán)法”更接近于方法工具，而不是獨(dú)立的解決方案優(yōu)選的方法，在實(shí)際應(yīng)用中更多的是與其他方法進(jìn)行耦合共同進(jìn)行水利工程方案優(yōu)選的操作。如李曉花[36]將熵權(quán)法與topsis耦合解決水利工程投資方案優(yōu)選問(wèn)題；楊開(kāi)云等[37]將熵權(quán)法與模糊分析耦合，解決了模糊分析中主觀因素影響權(quán)重的問(wèn)題；金菊良等[38-40]多次將熵權(quán)法作為基礎(chǔ)與減法集對(duì)勢(shì)、聯(lián)系數(shù)、灰色關(guān)聯(lián)度、風(fēng)險(xiǎn)矩陣等耦合起來(lái)，解決水資源承載力或綜合評(píng)價(jià)方面的問(wèn)題。

2.7.4模糊分析

圖5a中灰色部分為主題4“模糊分析”。20世紀(jì)70年代，T.L.Saaty教授將運(yùn)籌學(xué)思想融入到定性分析中，提出了模糊分析的方法，他提出將定性的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為定量的問(wèn)題來(lái)進(jìn)行處理，初步解決了定性問(wèn)題不確定性的缺陷。模糊綜合評(píng)價(jià)法是在模糊數(shù)學(xué)理論的支持下，對(duì)實(shí)際的待評(píng)價(jià)綜合問(wèn)題進(jìn)行分析，再根據(jù)評(píng)價(jià)體系得出評(píng)價(jià)結(jié)論的方法。其基本原理是：首先邀請(qǐng)若干權(quán)威專(zhuān)家組成評(píng)價(jià)分析小組，由小組評(píng)價(jià)審定待評(píng)價(jià)分析對(duì)象的評(píng)價(jià)因素集和決策評(píng)價(jià)集；其次再討論并分別確定評(píng)價(jià)因素集中各個(gè)因素的權(quán)重及其隸屬度向量，進(jìn)而得到模糊評(píng)價(jià)矩陣；最次依據(jù)模糊運(yùn)算將模糊評(píng)判矩陣及因素的權(quán)向量進(jìn)行計(jì)算后再進(jìn)行歸一化，最終得到該體系的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果[41-44]。趙尹利等[45]將模糊分析與層次分析法耦合，對(duì)水利工程方案從給定、涉及、評(píng)測(cè)、優(yōu)選4個(gè)層次進(jìn)行排序，并對(duì)某堤防防滲方案和農(nóng)溝排澇方案進(jìn)行實(shí)例分析和方案優(yōu)選；薛進(jìn)平等[46]基于成本控制理論，將模糊分析與價(jià)值工程理論耦合，合理地確定設(shè)計(jì)階段的預(yù)算指標(biāo)，并在優(yōu)化成本的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化。

2.7.5Topsis法

圖5a中粉色部分為主題5“Topsis”。1981年，Topsis 首次由K.Yoon和C.L.Hwang提出，一般翻譯為逼近理想解排序法，因?yàn)槠渌惴ㄌ攸c(diǎn)常簡(jiǎn)稱(chēng)其為優(yōu)劣解距離法。Topsis作為一種常用的可以解決實(shí)際問(wèn)題的綜合評(píng)價(jià)方法，再結(jié)合熵權(quán)法確定權(quán)重，可以充分利用有限的數(shù)據(jù)信息得出能夠精確地反映待評(píng)價(jià)方法之間的排序，且其對(duì)數(shù)據(jù)分布及樣本含量沒(méi)有嚴(yán)格限制，避免了需要大量數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)，數(shù)據(jù)收集與計(jì)算較為簡(jiǎn)便。Topsis基本思想為先將原始數(shù)據(jù)構(gòu)成的矩陣統(tǒng)一指標(biāo)類(lèi)型得到其正向化的矩陣，為消除各指標(biāo)量綱的影響再對(duì)正向化的矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而得到有限方案中的最優(yōu)方案和最差方案，繼續(xù)分別計(jì)算其余評(píng)價(jià)方案與最優(yōu)方案和最劣方案間的差值(距離)，從而獲得最優(yōu)方案與所有評(píng)價(jià)方案的相對(duì)靠近程度，并根據(jù)該程度對(duì)方案進(jìn)行排序。Topsis的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，如：吉祖湛[47]基于Topsis，將層次分析法及熵權(quán)法組合求權(quán)重，解決了水利工程建設(shè)方案的優(yōu)選決策問(wèn)題；張文國(guó)等[48]將Topsis與主觀分析、模糊優(yōu)選方法耦合，基于主觀和客觀綜合考慮權(quán)重，在此基礎(chǔ)上對(duì)水庫(kù)工程方案實(shí)例進(jìn)行優(yōu)化決策，解決了定量與定性多目標(biāo)混合優(yōu)選問(wèn)題。

2.7.6層次分析法

圖5a中橙色部分為主題6“層次分析法”。層次分析法(AHP)，是將定性分析經(jīng)過(guò)評(píng)判，綜合集成為定量分析的方法，它將人們對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的思維過(guò)程具象化，將原本以評(píng)判者的主觀判斷為主的定性問(wèn)題進(jìn)行定量分析，將各種判斷要素之間的差異以清晰數(shù)據(jù)的形式表現(xiàn)出來(lái)，并將各因素歸一化處理以幫助人們保持評(píng)價(jià)當(dāng)中的一致性，最終表現(xiàn)為由目標(biāo)層、準(zhǔn)則層以及指標(biāo)層所組成的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。是目前一種被普遍學(xué)習(xí)并應(yīng)用到方案評(píng)價(jià)中的確定權(quán)重的方法[49-51]。鄧依萍等[52]將層次分析法與灰色關(guān)聯(lián)耦合，在一定程度上解決了多方案選擇時(shí)主觀因素影響權(quán)重過(guò)大的問(wèn)題，并結(jié)合水利工程多方案優(yōu)選實(shí)例，驗(yàn)證了方法的可靠性；金菊良等[49]提出了綜合加速遺傳算法和模糊層次分析法2種方法，構(gòu)建水利工程方案優(yōu)選的模型，并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證該模型可以充分挖掘評(píng)價(jià)樣本信息，客觀反映評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)最終結(jié)果的影響程度。

3 水利工程方案優(yōu)選研究進(jìn)展

水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域國(guó)外發(fā)文為0，在一定程度上說(shuō)明該領(lǐng)域未引起國(guó)外學(xué)者重視。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)以主題和篇關(guān)摘“水利工程”在知網(wǎng)檢索，總庫(kù)12.90萬(wàn)篇，其中中文文獻(xiàn)12.74萬(wàn)篇，中國(guó)作家發(fā)表外文文獻(xiàn)1 571篇，國(guó)外作家發(fā)表僅38篇，占比0.3%，說(shuō)明國(guó)外研究人員對(duì)整個(gè)水利工程大學(xué)科的重視程度較低，所以導(dǎo)致其分支小學(xué)科暫時(shí)沒(méi)有研究成果發(fā)表。

水利工程方案優(yōu)選國(guó)內(nèi)研究起始于20世紀(jì)末期，1990年劉正才建立了水利水電規(guī)劃方案優(yōu)選的灰色局勢(shì)決策和灰色關(guān)聯(lián)分析排序模型[53]，開(kāi)創(chuàng)了該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)研究的先河；20世紀(jì)初陳軍飛[54]建立了調(diào)水工程線路方案優(yōu)選的綜合評(píng)價(jià)體系，將變異系數(shù)法和主管評(píng)判方法相結(jié)合確定指標(biāo)權(quán)重，這是熵權(quán)法之前最有效的主觀客觀組合權(quán)重；2004年，金菊良等[49]創(chuàng)造性的將理想點(diǎn)法、加速遺傳算法、投影尋蹤法耦合起來(lái)，并結(jié)合模糊層次分析法構(gòu)成水利工程方案優(yōu)選客觀組合評(píng)價(jià)模型，計(jì)算結(jié)果客觀、高效、穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

水利工程關(guān)乎民生，水利工程方案優(yōu)選可以綜合考慮社會(huì)因素、經(jīng)濟(jì)因素、生態(tài)因素、設(shè)計(jì)因素等多方面，優(yōu)中選優(yōu)，切實(shí)做好水利工程這一項(xiàng)利國(guó)利民的大事。

綜上所述，雖然國(guó)內(nèi)相比較國(guó)外在水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域研究起步較早，起點(diǎn)較高，大多數(shù)研究人員在水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域?qū)χT如施工方案選擇、環(huán)境方案選擇、設(shè)計(jì)方案優(yōu)化方面都產(chǎn)生了積極的影響，提升了水利工程方案優(yōu)選工作效率并降低成本。但是筆者認(rèn)為以上所述的積極影響是建立于每年抵御洪澇侵害的實(shí)際案例，是千百年來(lái)中華民族抵抗洪澇災(zāi)害勞動(dòng)智慧的結(jié)晶，是數(shù)千年來(lái)有識(shí)之士實(shí)踐得來(lái)并升華理論研究，更是數(shù)十年來(lái)立志投身水利工程方案優(yōu)選的有志之士艱苦奮斗的結(jié)果。

此外，通過(guò)對(duì)篩選文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域大多數(shù)研究人員進(jìn)行理論研究較多，對(duì)多屬性決策、投影尋蹤、熵權(quán)法、模糊分析、Topsis、層次分析法這幾個(gè)主要主題缺少耦合，以單一方法闡述為主，也缺乏對(duì)具體案例的論證，筆者建議未來(lái)可以根據(jù)洪澇災(zāi)害實(shí)際情況，結(jié)合當(dāng)?shù)睾闈碁?zāi)害預(yù)防方案來(lái)進(jìn)行相關(guān)研究，并為其提出合理化建議或優(yōu)化優(yōu)選的方案排序。誠(chéng)然目前水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域存在著一些不足，但是相信伴隨著研究的深入和研究人員的不懈努力，水利工程方案優(yōu)選領(lǐng)域會(huì)得到更大的發(fā)展。