基于Citespace 的水庫(kù)運(yùn)行管理研究知識(shí)圖譜分析

邵冬梅，劉彬俠，趙 欣

（1.陜西省江河水庫(kù)工作中心,陜西 西安 710018；2.西安理工大學(xué),陜西 西安 710054）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,自然資源持續(xù)消耗,特別是水資源短缺現(xiàn)象日益加重,當(dāng)前形勢(shì)下水利事業(yè)的地位顯得尤為重要[1]。水庫(kù)作為水利工程體系的重要組成部分,在供水、灌溉、發(fā)電、防洪和養(yǎng)殖等方面發(fā)揮著重要作用,保障水庫(kù)高效運(yùn)行對(duì)調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)厮Y源、推動(dòng)各種經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和改善人們的生產(chǎn)生活都有著重要意義[2]。然而我國(guó)水庫(kù)數(shù)量龐大,且90%以上的水庫(kù)修建于20 世紀(jì)50～70 年代,經(jīng)過(guò)幾十年的運(yùn)行后普遍存在病險(xiǎn)老化問(wèn)題,嚴(yán)重影響水庫(kù)的正常高效運(yùn)行。近年來(lái),國(guó)家十分重視水庫(kù)運(yùn)行管理,2019 年4 月18 日水利部印發(fā)《水利工程運(yùn)行管理監(jiān)督檢查辦法（試行）》,水庫(kù)運(yùn)行管理工作也面臨著更高的要求和更多的挑戰(zhàn)[3]。如何確保水庫(kù)的安全運(yùn)行,發(fā)揮工程的最大效益,提升水庫(kù)運(yùn)行管理水平,是當(dāng)前亟需解決的問(wèn)題[4]。

本文通過(guò)收集國(guó)內(nèi)水庫(kù)運(yùn)行管理研究的相關(guān)文獻(xiàn),運(yùn)用Citespace 軟件,基于文獻(xiàn)計(jì)量方法,繪制該研究領(lǐng)域的知識(shí)圖譜,以可視化的形式分析總結(jié)目前我國(guó)水庫(kù)運(yùn)行管理研究領(lǐng)域的相關(guān)進(jìn)展與熱點(diǎn),以期對(duì)未來(lái)水庫(kù)運(yùn)行管理研究提供一定借鑒參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

為保證數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性,本文以覆蓋最全的中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫(kù)為樣本數(shù)據(jù)源,檢索時(shí)間為2022 年1 月29 日。選擇“高級(jí)檢索”類型,以“主題=水庫(kù)”AND“主題=運(yùn)行管理”為檢索條件,檢索時(shí)間范圍為1990 年～2021 年,選擇文獻(xiàn)類型為期刊論文,檢索結(jié)果為1155 條。為確保數(shù)據(jù)的有效性,對(duì)檢索文獻(xiàn)進(jìn)行整理和篩選,剔除報(bào)紙報(bào)道、會(huì)議通知、文件以及與水庫(kù)運(yùn)行管理不相關(guān)的無(wú)效條目,最終得到有效樣本文獻(xiàn)675 篇,檢索文獻(xiàn)包含作者、機(jī)構(gòu)、摘要、關(guān)鍵詞等信息,將以上文獻(xiàn)導(dǎo)入Citespace 軟件中進(jìn)行處理并形成樣本數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 研究方法

本文基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對(duì)水庫(kù)運(yùn)行管理研究的現(xiàn)狀進(jìn)行定量分析,Cistspace 是一款專門用于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的知識(shí)圖譜可視化工具,具有數(shù)據(jù)搜索、圖譜繪制等功能,為學(xué)者探索分析某一學(xué)科或領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及演進(jìn)趨勢(shì)[5]。本文通過(guò)Citespace5.8.R3 分析工具,對(duì)CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到的水庫(kù)運(yùn)行管理相關(guān)的675 篇文獻(xiàn)進(jìn)行作者機(jī)構(gòu)分析、主題關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類分析以及時(shí)間線分析,得到該領(lǐng)域的主要研究作者、重要研究機(jī)構(gòu)、研究熱點(diǎn)及研究演化路徑,繪制知識(shí)圖譜進(jìn)行可視化展示并分析,探索水庫(kù)運(yùn)行管理領(lǐng)域的現(xiàn)狀、熱點(diǎn)和趨勢(shì)。

2 文獻(xiàn)分布分析

2.1 發(fā)文量的時(shí)間分析

研究領(lǐng)域的發(fā)文量能夠反映該領(lǐng)域不同時(shí)間研究的分布情況。筆者根據(jù)CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)出的文獻(xiàn)數(shù)據(jù),繪制1990 年～2021 年約三十年間我國(guó)水庫(kù)運(yùn)行管理研究發(fā)文量的時(shí)間分布圖（見(jiàn)圖1）。從文獻(xiàn)總量來(lái)看,我國(guó)水庫(kù)運(yùn)行管理發(fā)文數(shù)量穩(wěn)步增加,特別是2006 年以后發(fā)文量明顯增加,說(shuō)明水庫(kù)運(yùn)行管理研究逐漸引起了國(guó)內(nèi)學(xué)者的關(guān)注和重視；從發(fā)展階段來(lái)看,我國(guó)水庫(kù)運(yùn)行管理研究大致可分為3 個(gè)階段。第一階段為緩慢發(fā)展階段（1990 年～2006 年）,自1990 年開始,水庫(kù)運(yùn)行管理開始引起國(guó)內(nèi)學(xué)者的關(guān)注,該階段論文發(fā)表數(shù)量較少,總計(jì)58 篇,發(fā)展速度十分緩慢,表明該領(lǐng)域的研究還處于萌芽狀態(tài)。第二階段為快速發(fā)展階段（2007 年～2015 年）,2006 年4 月水利部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)水庫(kù)安全管理工作的通知》,引起全國(guó)各地對(duì)于水庫(kù)安全管理的重視,該階段研究成果大量增多,發(fā)文數(shù)量快速增加,水庫(kù)安全管理成為熱點(diǎn)研究話題。第三階段為平穩(wěn)發(fā)展階段（2016 年～2021 年）,該階段研究成果雖有波動(dòng)但相對(duì)穩(wěn)定,學(xué)者對(duì)于水庫(kù)運(yùn)行管理研究領(lǐng)域的探索也趨于全面。

圖1 1990 年～2021 年水庫(kù)運(yùn)行管理研究領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量

2.2 發(fā)文期刊分析

對(duì)發(fā)文期刊的分布情況進(jìn)行分析,可以在一定程度上反映水庫(kù)運(yùn)行管理研究領(lǐng)域的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用,因此選取水庫(kù)運(yùn)行管理研究領(lǐng)域載文量≥10 的期刊,見(jiàn)表1。從期刊質(zhì)量來(lái)看,《人民長(zhǎng)江》載文量較多為13 篇,并且該期刊為為核心期刊,其余均為普通期刊。其中,《黑龍江水利科技》載文量最多為39 篇,《中國(guó)水利》載文量為25 篇。由此可以推斷,我國(guó)在該領(lǐng)域發(fā)文量較多,但核心期刊載文量較少,因此有關(guān)水行政主管部門及工程學(xué)會(huì)還需加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)運(yùn)行管理研究的重視,學(xué)者們?cè)谒畮?kù)運(yùn)行管理領(lǐng)域同樣需要繼續(xù)深入研究,產(chǎn)出一些高水平論文,為該領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展作出學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)。此外,水庫(kù)運(yùn)行管理研究主要來(lái)源期刊的所在地有黑龍江、河南、陜西、山東等地,從一定程度上也可以反映出以上各地對(duì)于水庫(kù)運(yùn)行管理的重視。

表1 水庫(kù)運(yùn)行管理相關(guān)載文≥10 的期刊情況

3 知識(shí)圖譜可視化分析

3.1 作者和機(jī)構(gòu)分析

利用Citespace 軟件對(duì)作者進(jìn)行共現(xiàn)分析,將節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽閾值設(shè)置為2,得到圖2 的作者合作圖譜。在作者合作圖譜中,節(jié)點(diǎn)字體大小代表中心性,連接邊代表合作性。結(jié)果顯示,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量為502,連線數(shù)量為202,網(wǎng)絡(luò)密度為0.016。其中,學(xué)者方衛(wèi)華發(fā)文量為3 篇,是該研究領(lǐng)域發(fā)文量最多的作者,其余作者皆為2 篇,發(fā)文量總體偏低,說(shuō)明國(guó)內(nèi)學(xué)者在水庫(kù)運(yùn)行管理領(lǐng)域還需開展進(jìn)一步的研究。此外我國(guó)專注水庫(kù)運(yùn)行管理研究的學(xué)者較為分散,部分作者之間有合作關(guān)系,但多為兩到三人之間的小規(guī)模合作,大多數(shù)作者都為獨(dú)立研究。其中,由史永勝、楊文濱等組成的科研團(tuán)隊(duì)合作較為緊密,其次是以李天慶、曹晨華為主的團(tuán)隊(duì)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,所有作者的介中心性均為0,表明這些學(xué)者缺乏作為橋梁的中介能力,因此,從整個(gè)水庫(kù)運(yùn)行管理研究領(lǐng)域來(lái)說(shuō),核心作者發(fā)文量還有待提高,作者之間的相互合作關(guān)系仍需加強(qiáng)。

圖2 水庫(kù)運(yùn)行管理研究作者合作圖譜

同理,利用Citespace 軟件以發(fā)文機(jī)構(gòu)為節(jié)點(diǎn)類型進(jìn)行合作網(wǎng)絡(luò)分析,得到圖3 的機(jī)構(gòu)合作圖譜,節(jié)點(diǎn)大小代表機(jī)構(gòu)發(fā)文量的多少,節(jié)點(diǎn)之間的連線代表機(jī)構(gòu)之間的合作情況。

圖3 水庫(kù)運(yùn)行管理研究機(jī)構(gòu)合作圖譜

從圖譜中可以看出,共有424 個(gè)節(jié)點(diǎn),但僅有49 條連線,網(wǎng)絡(luò)密度為0.0005。結(jié)合前文中的作者合作圖譜分析,由于專注研究水庫(kù)運(yùn)行管理相關(guān)問(wèn)題的學(xué)者之間合作較少,集中度較低,所以在該研究領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)文機(jī)構(gòu)彼此之間也缺少合作交流,多為獨(dú)立研究,聯(lián)系較差。在主要發(fā)文機(jī)構(gòu)中,水利部大壩安全管理中心與南京水利科學(xué)研究院有較多合作關(guān)系。從主要機(jī)構(gòu)的發(fā)文量看,新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局發(fā)表文獻(xiàn)6 篇,該機(jī)構(gòu)屬于政府機(jī)構(gòu),于2021 年被水利部評(píng)為“第九屆全國(guó)水利文明單位”,而水利部大壩安全管理中心和南京水利科學(xué)研究院的發(fā)文數(shù)量均為5 篇,表2 為發(fā)文量在3 篇以上的機(jī)構(gòu),可見(jiàn)在水庫(kù)運(yùn)行管理研究領(lǐng)域,各機(jī)構(gòu)均積極發(fā)表學(xué)術(shù)論文,取得了較為豐碩的學(xué)術(shù)成果。

表2 水庫(kù)運(yùn)行管理研究主要機(jī)構(gòu)

從發(fā)文機(jī)構(gòu)的類型看,主要以科研院所、地方水利管理部門和水利企業(yè)為主,如南京水利科學(xué)研究院、甘肅省水利廳水利管理局等,表明科研機(jī)構(gòu)憑借其優(yōu)秀的科研能力為水庫(kù)運(yùn)行管理研究作出了重大的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn),地方水利管理部門和水利企業(yè)也為提升其自身水庫(kù)運(yùn)行管理能力及效益展開了一定的學(xué)術(shù)和技術(shù)研究。然而,高校作為科研機(jī)構(gòu)的中堅(jiān)力量,在水庫(kù)運(yùn)行管理研究領(lǐng)域也應(yīng)發(fā)揮引領(lǐng)作用,積極投身學(xué)術(shù)理論研究,增加發(fā)文量,為水庫(kù)運(yùn)行管理工作實(shí)踐的開展提供理論支撐。從發(fā)文機(jī)構(gòu)的區(qū)域看,南京、廣東、河南、浙江、北京乃至全國(guó)各地的機(jī)構(gòu)都在積極開展水庫(kù)運(yùn)行管理的研究,可見(jiàn)該領(lǐng)域已受到全國(guó)各地的廣泛關(guān)注與重視。

3.2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析和聚類分析

關(guān)鍵詞能夠直觀地反映文章主題的詞語(yǔ),將關(guān)鍵詞作為研究重點(diǎn)進(jìn)行深入分析有助于明晰某一研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文根據(jù)已獲取文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞,利用Citespace 軟件進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析和聚類分析。設(shè)置時(shí)間跨度為1990 年～2021 年,時(shí)間切片設(shè)置為1,將節(jié)點(diǎn)類型設(shè)置為Keyword,裁剪方式選擇Pathfinder、Pruning sliced networks 和Pruning the merged network,其他選項(xiàng)均按照默認(rèn)數(shù)值,運(yùn)行軟件后將節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽閾值設(shè)置為8,關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜見(jiàn)圖4。圖譜中每一個(gè)圓形節(jié)點(diǎn)均代表一個(gè)關(guān)鍵詞,圓形節(jié)點(diǎn)越大,表示該關(guān)鍵詞所出現(xiàn)的頻次越高,而節(jié)點(diǎn)間連線的粗細(xì)程度則表示關(guān)鍵詞之間共現(xiàn)頻率系數(shù)的高低。從圖譜中可以發(fā)現(xiàn)共生成481 個(gè)節(jié)點(diǎn),678 條連線,網(wǎng)絡(luò)密度為0.0059,除了“運(yùn)行管理、水庫(kù)、小型水庫(kù)、管理”等關(guān)鍵詞作為主要關(guān)注對(duì)象外,其他關(guān)鍵詞也代表了水庫(kù)運(yùn)行管理研究的熱點(diǎn)話題,其中,除險(xiǎn)加固、防洪調(diào)度、安全監(jiān)測(cè)、安全評(píng)價(jià)、水庫(kù)大壩等都是水庫(kù)運(yùn)行管理過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的方面。

圖4 水庫(kù)運(yùn)行管理研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次反映了該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)情況,而關(guān)鍵詞的中介中心性則反映了其控制的關(guān)鍵詞之間信息流的數(shù)量以及對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源的控制程度,觀察圖譜可以發(fā)現(xiàn),其中有些節(jié)點(diǎn)外圈呈紫色,則表示該關(guān)鍵詞具有較強(qiáng)的中介中心性,中介中心性大于0.10 的關(guān)鍵詞是具有高中介中心度的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)[6]。為了更直觀展示,對(duì)圖譜中的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì),按照關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行排名,得到頻次排名前20 位的高頻關(guān)鍵詞見(jiàn)表3?？梢钥闯觥斑\(yùn)行管理、水庫(kù)、小型水庫(kù)、管理、大壩、除險(xiǎn)加固、安全、水庫(kù)大壩、安全評(píng)價(jià)”等關(guān)鍵詞都具有較高的中介中心性,因此可將其作為水庫(kù)運(yùn)行管理研究的切入點(diǎn)。

表3 水庫(kù)運(yùn)行管理研究前20 個(gè)高頻關(guān)鍵詞

為了更深入了解水庫(kù)運(yùn)行管理這一研究領(lǐng)域的知識(shí)框架,對(duì)該領(lǐng)域有更全面完整的認(rèn)識(shí),對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析,見(jiàn)圖5。一般而言,模塊值（Q 值）和平均輪廓值（S 值）用來(lái)評(píng)估聚類圖譜的效果,Q 的取值區(qū)間是[0,1）,當(dāng)Q ＞0.3,則認(rèn)為聚類結(jié)構(gòu)顯著；當(dāng)S ＞0.5,則認(rèn)為聚類是合理的,當(dāng)S ≥0.7,則聚類是高效率令人信服的[7]。圖譜顯示Q=0.8572,S=0.9098,表明水庫(kù)運(yùn)行管理研究關(guān)鍵詞聚類圖譜是高效可信的,通過(guò)聚類算法共得到64 個(gè)聚類,其中最主要的聚類包括：運(yùn)行管理、小型水庫(kù)、安全監(jiān)測(cè)、水庫(kù)、對(duì)策建議、管理、大壩運(yùn)行、水庫(kù)安全、軟件、病險(xiǎn)水庫(kù),進(jìn)一步展開聚類內(nèi)容,見(jiàn)表4。根據(jù)對(duì)關(guān)鍵詞聚類表的分析,可以將現(xiàn)階段水庫(kù)運(yùn)行管理領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容大致歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：

表4 水庫(kù)運(yùn)行管理研究關(guān)鍵詞聚類情況

圖5 水庫(kù)運(yùn)行管理研究關(guān)鍵詞聚類圖譜

（1）小型水庫(kù)運(yùn)行管理的研究。截至2020 年底,我國(guó)已修建水庫(kù)98112 座,其中小型水庫(kù)93390 座[8],占總數(shù)的95.19%,這些小型水庫(kù)數(shù)量大、分布廣,難以進(jìn)行全面統(tǒng)一的管理,目前小型水庫(kù)在運(yùn)行管理方面仍存在短板,亟需提高其管理水平,因此對(duì)小型水庫(kù)運(yùn)行管理的研究是我國(guó)水庫(kù)運(yùn)行管理工作的重要內(nèi)容。

（2）水庫(kù)安全管理的研究。安全管理在水庫(kù)運(yùn)行管理中發(fā)揮著難以替代的作用,水庫(kù)是否可以安全運(yùn)行,將直接影響到群眾的生命安全以及財(cái)產(chǎn)安全。水庫(kù)安全管理內(nèi)容主要包括安全監(jiān)測(cè)、安全評(píng)價(jià)、檢查觀測(cè)、除險(xiǎn)加固等,水庫(kù)安全問(wèn)題將是水庫(kù)運(yùn)行管理過(guò)程中始終關(guān)注的核心問(wèn)題。

（3）水庫(kù)管理現(xiàn)代化的研究。我國(guó)水利事業(yè)正處于傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利過(guò)渡的階段,水庫(kù)運(yùn)行管理工作作為水利工作的重點(diǎn)內(nèi)容,水庫(kù)管理現(xiàn)代化建設(shè)尤為必要。研究水庫(kù)管理現(xiàn)代化主要側(cè)重管理平臺(tái)和軟件建設(shè)、自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、水雨情監(jiān)測(cè)、大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化等,這也是今后研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。

3.3 關(guān)鍵詞時(shí)間線分析

Citespace 軟件提供的時(shí)間線圖譜能夠全面有效地將某一領(lǐng)域中關(guān)鍵詞聚類分布以及在歷史跨度上的變化進(jìn)行直觀呈現(xiàn),并將同一聚類內(nèi)的文獻(xiàn)橫向排布在同一水平線上,側(cè)重于表達(dá)各聚類文獻(xiàn)之間相互聯(lián)系和相互影響的關(guān)系,對(duì)時(shí)間線圖譜進(jìn)行分析是對(duì)該研究領(lǐng)域歷史興衰過(guò)往及現(xiàn)有熱點(diǎn)最直觀的體現(xiàn)。水庫(kù)運(yùn)行管理研究時(shí)間線圖譜見(jiàn)圖6,通過(guò)解讀分析如下。

圖6 水庫(kù)運(yùn)行管理研究關(guān)鍵詞時(shí)間線圖譜

（1）自2004 年起,水庫(kù)運(yùn)行管理研究開始進(jìn)入繁榮期,該時(shí)間段發(fā)文量開始增多,且聚類關(guān)鍵詞的延續(xù)性和時(shí)間跨度均較好。

（2）#6 大壩運(yùn)行和#7 水庫(kù)安全是水庫(kù)運(yùn)行管理最早關(guān)注的問(wèn)題,其中水庫(kù)安全從1990 年出現(xiàn)延續(xù)至今,足以說(shuō)明水庫(kù)安全對(duì)于運(yùn)行管理的重要性。

（3）1996 年左右#0 運(yùn)行管理、#1 小型水庫(kù)、#3 水庫(kù)和#5 管理等聚類開始出現(xiàn),并出現(xiàn)了影響力較高的文獻(xiàn),表明該聚類單元受到學(xué)者的重視。

（4）起步較晚的聚類有#4 對(duì)策建議和#9 病險(xiǎn)水庫(kù),說(shuō)明隨著時(shí)間的推移水庫(kù)老化現(xiàn)象逐漸突出,針對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)的對(duì)策研究也是值得學(xué)者深入研究的主題。

4 結(jié)論

通過(guò)統(tǒng)計(jì)1990 年～2021 年期間發(fā)表的水庫(kù)運(yùn)行管理研究相關(guān)文獻(xiàn)并進(jìn)行知識(shí)圖譜可視化分析,得出以下結(jié)論：

（1）近30 年來(lái)水庫(kù)運(yùn)行管理研究不斷發(fā)展,論文數(shù)量持續(xù)增加,但發(fā)表的文獻(xiàn)多為地方區(qū)域性學(xué)術(shù)期刊。此外,通過(guò)研究統(tǒng)計(jì)地方期刊所刊發(fā)文獻(xiàn)的引用和查閱頻次普遍偏低,因此,學(xué)者應(yīng)繼續(xù)深入研究以提高文獻(xiàn)的水平和影響力。

（2）研究學(xué)者應(yīng)實(shí)地調(diào)研、走訪,真正做到理論聯(lián)系實(shí)際以提升自身科研能力。通過(guò)積極參加學(xué)術(shù)論壇、會(huì)議、研討等交流會(huì),廣開學(xué)術(shù)渠道,摒棄地域限制,共同打造良好的科研平臺(tái),為水庫(kù)運(yùn)行管理研究領(lǐng)域的發(fā)展提供理論支撐。

（3）小水庫(kù)的運(yùn)行管理和水庫(kù)安全問(wèn)題將是水庫(kù)運(yùn)行管理領(lǐng)域始終關(guān)注的熱點(diǎn)話題。隨著時(shí)間推移,水庫(kù)功能退化且病險(xiǎn)頻發(fā),水庫(kù)管理現(xiàn)代化、病險(xiǎn)水庫(kù)處理和病險(xiǎn)水庫(kù)報(bào)廢退役后利用,便將成為研究學(xué)者亟待解決和研究的問(wèn)題。