水文水资源学家陈守煜先生学术研究的知识图谱分析

　　摘要：为探索水文水资源学家陈守煜先生学术研究历程及其演变规律，以其335篇文献作为数据基础，采用共现分析等文献计量可视化分析方法，通过文献发表的时间分布、学科和期刊分布、高被引文献分布和研究主题等方面的知识图谱分析，系统分析了陈先生的学术研究历程。

　　结果显示：陈守煜先生学术研究生命周期历时达62年，在其60岁后出现了2个学术创新高峰期;其学术研究特色荟萃于其河渠非恒定流计算、模糊集理论的水文水资源应用、模糊水文水资源学基本理论、模糊聚类-识别-优选统一理论、可变模糊集理论和可变模糊集理论的水文水资源应用6个研究主题，其中主题1为后续的5个模糊水文水资源学创新主题奠定了数值计算的研究方法论，主题2为模糊集现有理论的应用探索，主题3至主题5为面向工程应用的模糊集理论不断深入创新，主题6为可变模糊集理论的应用探索，形成了“紧密结合应用-持续理论创新-创新理论再应用”这种理论与实践互馈的研究特色。

　　他每一阶段的研究目标比较集中、明确，与其研究主题密切对应，显著提高了研究效率;他的学术研究影响广泛，合计被引8554次，缘于他的源头理论创新。陈先生的研究，理论与应用不断互馈，贵在厚积薄发、深入钻研、持续创新，其研究理念和方法论，对水利科学的学术创新研究具有重要的启示作用和深远影响。

　　关键词：陈守煜;水文水资源学;模糊集;文献计量;可视化分析;知识图谱

　　1研究背景

　　水是生活、生产、生态赖以维持的根本，水文水资源学在水利工程规划、建设与水资源管理领域中发挥着巨大作用。陈守煜先生生于1930年，自1952年毕业于上海交通大学土木工程系以来，一直坚持从事水文水资源系统分析、工程模糊集理论与应用领域的研究，持续62年之久，其间发表学术论文450余篇，出版《可变模糊集理论与模型及其应用》等学术专著10余本，是模糊水文水资源学和工程可变模糊集理论的创始人。

　　陈先生1950年代参加三峡水库前期规划研究，1959年提出了确定三峡水库调节库容的概率论与数理统计方法[1];1988年在水资源系统模糊理论方面取得开创性进展，综合运用系统的成因分析、概率统计分析与模糊集分析，创建了模糊水文学新学科[2];随后提出各方案从属于模糊概念“优”的优属度概念[3];1993年把所建立的模糊优选理论与模糊关系有机结合，提出多目标模糊决策理论[4]。

　　在1990年代基于隶属度与隶属函数的客观性，提出了动态的相对隶属度概念[5]，建立了基于相对隶属函数的工程模糊集理论[6];21世纪伊始创建了可变模糊集[7]，并于2010年首次导出以可变模糊集为基础的自然辩证法三大规律数学定理，将建立的“可变模糊集”发展为“可变模糊清晰混合集”[8]，为具有广泛模糊性基础的水文水资源学科更好地应用于实践奠定了理论基础。

　　对陈先生的学术研究历程进行系统分析，有利于进一步了解陈先生不同阶段的研究主题及其相互间的密切关系、反映其学术研究成果的总体脉络，有利于对模糊水文水资源学有更清晰系统的认识和理解，发现现有研究中尚未解决的问题或有待探索的领域。

　　为此，本文采用文献计量方法系统分析陈先生发表的学术论文，并通过知识计量等工具对这些论文进行数据挖掘，生成形象直观的知识图谱，进行科学的分析探索，以认清陈先生持续学术创新研究的历程与演变特征、展望水文水资源学的发展趋势。

　　2文献计量分析

　　文献计量分析是通过采用统计学等计量方法对相关文献进行分析的一种文献分析方法，可帮助学者分析学科发展动态和预测学科发展趋势;VOSviewer是一款用来构建和查看文献计量图谱的可视化分析软件，可绘制各个知识领域的科学图谱[9-10]。

　　本文在中国知网CNKI中以“陈守煜”为作者栏检索条件进行精确检索，共检索到335篇文献，采用文献计量分析法，利用Excel和VOSviewer作为文献处理工具，绘制相关图表，主要选取VOSviewer提供的标签视图做呈现并解析：在标签视图中，一个节点和标签代表一个元素，节点的大小代表权重的高低，颜色相同的节点属于同一聚类，元素间的连线表示元素之间的共现关系。

　　本文以定性与定量分析相结合的方法对上述检索到的文献进行发表时间、学科和期刊分布、高被引文献及关键词的分析，从不同角度分析陈先生学术研究历程的演变规律、研究特色和启示。由于陈先生发表在国外的文献不多，且字段多集中于“mathematics”“computerscience”“engineering”“environmentalscienceecology”和“oceanography”，因此本文重点分析其国内文献，而未占用篇幅介绍其国外文献。

　　2.1文献发表时间分布

　　某学者文献发表的数量可反映该学者对于其研究领域的探索程度。陈先生在1958—2014年期间共发表文献335篇(中国知网检索)、历时56年。可知陈先生的学术研究历程经历了初创时期(阶段1)与持续发展时期(阶段2至阶段5)，其中最明显的两个发文量峰值分别为1993年(63岁、发文17篇)和2002年(72岁、发文19篇)。

　　这是因为1993年初陈先生提出了多目标模糊决策理论、是一个重要的里程碑，1990年代后，陈先生基本形成了以自己为研究中心的团队，所以后期发文量较前期更多，并在2002年达到了发文量的巅峰。CNKI数据库显示陈先生的发文量不断提高，说明陈先生的研究不断深入、研究领域不断完善。陈先生的研究成果非常重要、得到了众多学者的普遍关注，合计被引8554次。

　　2.2文献发表学科分布和期刊分布

　　陈先生发表的论文学科分布较为广泛。本文检索得到载文量最多的前5门学科分别是水利工程77篇、数学49篇、地球物理20篇、环境18篇和建筑科学13篇，其研究成果多集中于工程技术、基础与应用基础研究。可见已有成果多集中在自然科学领域，反映了这些论文具有明显的交叉性研究特色和广泛的适用性。

　　水利工程和数学学科的文献数量最多，是陈先生最关注的两个学科，其研究成果表明水利工程离不开数学的支持、水利工程的发展也反馈和促进了数学的发展;地球物理、环境、建筑科学和控制工程学科的文献均超过了10篇，在陈先生的研究成果中也占据一定位置。陈先生的论文发表在多个学术期刊上，其中载文量最多的前5种期刊分别是《大连理工大学学报》79篇、《水利学报》54篇、《水电能源科学》28篇、《水科学进展》12篇和《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》12篇。

　　其中《水利学报》和《水科学进展》属于水利学科领域影响力大、影响范围广的著名期刊，说明陈先生的研究在水利学术界具有重要影响。《大连理工大学学报》载文量较高是因为陈先生在大连理工大学任职，该校长期支持了陈先生的学术研究。

　　2.3高被引文献分析

　　高被引文献是某研究领域内被广泛认同并被频繁引用的核心文献，通常也是未来研究重要的知识基础和方法论基础，具有重要的学术价值、参考意义和影响力。检索得到陈先生的前5篇高被引文献均以其为第一作者发表、被引200次以上，其中论文《中长期水文预报综合分析理论模式与方法》和《多阶段多目标决策系统模糊优选理论及其应用》发表在《水利学报》上，被引次数均达到了223次以上，发表于《大连理工大学学报》的《工程可变模糊集理论与模型—模糊水文水资源学数学基础》达最高被引次数294次，另两篇分别发表于《中国工程科学》、《水科学进展》。

　　由此可见陈先生的成果影响广泛，得到学术界高度认可。这5篇高被引文献都发表于其60岁以后、其中有3篇发表于其70岁以后，可见陈先生厚积薄发，在研究生涯的后期继续取得重要成果。这5篇高被引文献也充分体现了陈先生的研究特色，即模糊水文水资源学与可变模糊集理论。陈先生开辟了模糊水文水资源学这一崭新的学科领域，为后来学者的研究奠定了坚实的理论基础。

　　3研究主题分析

　　据此可认清陈先生的研究主题。VOSview⁃er聚类分析结果以形象直观的图形表示，得到其研究领域的6大类关键词类簇，即成为6大研究主题：“河渠非恒定流计算”“模糊集理论的水文水资源应用”“模糊水文水资源学基本理论”“模糊聚类-识别-优选统一理论”“可变模糊集理论”(可变模糊聚类-识别-优选统一理论)“可变模糊集理论的水文水资源应用”。

　　反映了这些研究主题从右向左随时间递进而演变的规律，得到了陈先生学术生涯的阶段划分表。需要注意的是，一个研究主题大体在同一个研究阶段，但并不一定会完全出现在一个研究阶段内，由于时间的渐变会存在一定时间上的偏差，因此它属于下一阶段(1984—1988年)的研究内容。

　　3.1研究的第一阶段(1958—1984年)：河渠非恒定流计算第一阶段共发表32篇文献，集中于河渠非恒定流计算、水库调洪演算、水能水利计算等数值解法研究。陈先生于1950年代参加重大水利工程三峡水库的前期规划研究，并针对三峡水库年调节库容的确定提出了一套概率统计方法，1958年不满而立之年的他已在《水利学报》等权威刊物发表“水库调洪”方面的学术论文[11-13]。

　　这一时期是陈先生学术生涯的早期阶段，从水库调洪演算角度出发，引发一系列的思考，并将自己的研究成果一步步优化。在其第一篇文献中，他提出了适用于固定时段和变化时段的水库调洪计算图解法，消除了之前计算尺解法常限于作固定时段计算的不足[12]，是一个重要突破，随后又提出了一系列水库调洪计算的简化方法[13]，开始形成自己的专业数值计算的研究特点[14-16]。

　　1959年从概率论及数理统计基本原理出发，根据枯水期间水库的水量平衡方程，提出了“积的组合频率法”，导出了相应的有效库容计算公式[1]。1964年根据上述原理和基本公式，提出了“积”的组合频率的综合性计算线图，以计算一定保证率及固定引用流量时年调节水库的有效库容[14]，进一步优化了计算方法;1970年代末，陈先生参加长江水利规划委员会主持的水能利用计算机应用研究，在水能水利计算数值解法方面开创了新途径[11]。

　　1980年以后提出了水库调洪计算的数值解法及其计算机程序、河渠非恒定流其他数值计算方法，例如1980年发表在《水利学报》上的后续论文《水库调洪数值解法及其程序》在早期较为少见，比国际上同类成果早发表12年，现已在水库防洪调度生产实践中得到广泛应用，取得显著防洪效益[11，15]。这一阶段陈先生的研究重心集中于水库径流调节和河渠非恒定流的数值计算[16-18]。

　　4结论

　　本文利用VOSviewer文献计量可视化分析方法，通过对陈守煜先生学术研究全过程的知识图谱分析，展示了其学术研究的发展历程与演变特点，得出以下认识：从学术研究的生命周期看：陈先生的学术研究始于1952年、历时达62年;在1990年代花甲之年迎来其学术春天，在63岁、72岁左右出现了2个学术研究的高峰期;2012年通过不懈努力获得了大禹水利科学技术二等奖，离世前一个月仍然笔耕不辍，依旧在撰写学术论文、指导博士研究生撰写论文。这说明执着的学术研究可以持续50年以上，60岁以后仍可出现学术创新的高峰期，这也说明资深专家的厚积薄发能力巨大，其职业生涯在其60岁以后往往依然充满勃勃生机，甚至出现新的学术创新高峰期，这对学科发展和国家建设都是极为重要的财富。

　　参考文献：

　　[1]陈守煜，孙富春，郑武燮，等.用概率论及数学统计法确定年调节水库的有效库容[J].大连工学院学刊，1959，10(4)：69-78.

　　[2]陈守煜.模糊水文学[J].大连理工大学学报，1988，39(3)：93-97.

　　[3]陈守煜，赵瑛琪.系统层次分析模糊优选模型[J].水利学报，1988(10)：1-10.

　　[4]陈守煜，赵瑛琪.模糊优选(优化)理论与模型[J].应用数学，1993，6(1)：1-6.

　　水利论文投稿刊物：水利学报(月刊)创刊于1956年，是中国水利学会主办的综合性学术刊物，是水利行业创刊最早、国内外最具影响的学术期刊，在水利工程类核心期刊中排第一位，被国内外多家检索系统收录。