基于文獻計量的城市洪澇災害研究熱點與趨勢分析

摘 要：城市洪澇災害頻發，引發社會廣泛關注。基于文獻計量方法，應用ＳＡＴＩ３．２ 和Ｃｉｔｅｓｐａｃｅ 軟件，以２００１—２０２１ 年中國知網６３４ 篇中文文獻為研究樣本，分析城市洪澇災害的研究概況、研究熱點、演進脈絡、研究前沿和未來研究趨勢。結果表明：城市洪澇災害問題研究始終保持著較高熱度，呈現多學科交叉特點，發文機構主要集中在設計規劃單位和各類高校；根據關鍵詞共線知識圖譜和關鍵詞聚類知識圖譜，發現海綿城市建設、低影響開發和風險評估是當前主要研究熱點；根據年度文獻頻次圖、關鍵詞共線圖和時區圖譜，將城市洪澇災害研究分為萌芽期、發展期、加速期和完善期４ 個階段；根據關鍵詞突變圖譜和時區圖，發現韌性城市、脆弱性和耦合模型將成為未來研究趨勢。

關鍵詞：城市洪澇災害；文獻計量；Ｃｉｔｅｓｐａｃｅ；ＳＡＴＩ

中圖分類號：ＴＶ１２２ 文獻標志碼：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．０４．００９

引用格式：吳京戎，陳鑫．基于文獻計量的城市洪澇災害研究熱點與趨勢分析［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（４）：５２－５７．

１ 研究背景

近年來， 隨著城市化快速發展和全球氣候變化［１－２］ ，我國城市洪澇災害頻繁暴發。２０２１ 年７ 月２０日，河南省鄭州市遭遇歷史罕見的特大暴雨，多個氣象站的日降雨量突破建站以來日雨量歷史極值，發生嚴重洪澇災害，造成了嚴重的生命財產損失和巨大的社會影響。據應急管理部數據，２０２１ 年我國共發生４２次強降雨過程，較往年偏多６％。東北地區西南部、華北和黃淮大部、西北地區東南部年降水量較往年偏多３ 成至１ 倍，極端暴雨頻發且強度大，“城市看海”現象越來越突出。

城市洪澇災害已成為人民群眾普遍關注的熱點問題。學者們對洪澇災害的發生機理、城市防澇排澇體系建設和現代信息技術應用等進行了大量研究并取得不少成果［３］ 。現有文獻主要聚焦于城市內澇模擬仿真，對于城市洪澇災害研究趨勢的綜述性文獻較少，運用文獻計量學的方法研究學科發展逐漸開始成為一種新趨勢［４］ 。

文獻計量學采取數學和統計學的方法來定量描述學科的研究現狀、熱點問題和未來發展趨勢，當前已經在多個科學研究領域開始發揮作用，并且在城市內澇［５］ 、海綿城市建設［６］ 、水體污染［７］ 、水生態環境［８］ 等相關方向取得了一定成果。本文在中國知網已發表的文獻基礎上，基于科學知識圖譜視角，應用Ｃｉｔｅｓｐａｃｅ和ＳＡＴＩ３．２ 軟件對城市洪澇災害的研究熱點、知識演進和發展趨勢進行梳理和可視化展示，以期為后續相關研究提供參考和借鑒。

２ 研究方法和數據

２．１ 研究方法

隨著信息技術的不斷發展，為了更好地了解相關領域的研究方向、文獻作者和研究機構等，大數據分析軟件被廣泛運用于各類學科研究領域［１０］ 。本文將綜合應用Ｃｉｔｅｓｐａｃｅ 可視化軟件［１１］ 和ＳＡＴＩ３．２ 軟件進行文獻計量分析和知識圖譜繪制。

２．２ 數據來源

文獻計量的數據來源一般有圖書、期刊、會議、報紙、學位論文等，而期刊文獻是研究最多的數據源，其獲取數據更加便捷，更新速度快［１２］ 。基于中國知網數據庫的中文文獻，在ＣＮＫＩ 的高級檢索界面，以主題詞“城市洪澇”或者包含“城市內澇”為檢索條件，檢索時間設置為２００１—２０２１ 年，期刊來源分別為ＳＣＩ 期刊、ＥＩ 期刊、核心期刊和ＣＳＳＣＩ 期刊。將檢索到的文獻用ＥｎｄＮｏｔｅ 格式導出至ＳＡＴＩ３．２ 軟件，去重并篩選得到有效文獻６３４ 篇。

３ 研究概況

３．１ 年度文獻頻次分析

根據字段抽取，選擇年份進行統計，繪制文獻年度分布圖（見圖１）。由圖１ 可知：①２００８ 年以前，文獻數量較少，每年的發文量不超過４ 篇，為研究起步階段；②２００８ 年后，我國城市化進程加快，氣候變化加劇，城市洪澇災害發生事件增多，文獻數量也隨之增長，２０１２ 年的年發文量首次突破２０ 篇，這與２０１２ 年國家發布了一系列加強城市排洪排澇工程建設文件息息相關，為緩慢增長階段；③在大數據背景下，關注度得到提升，有關城市洪澇災害研究的文獻開始猛增，并在２０１５ 年突破５０ 篇，隨后幾年文獻數量呈現增長態勢，且在２０２０ 年到達頂峰，為迅速增長階段。通過以上分析可知，城市洪澇的理論研究逐漸成熟起來，具有較好的研究前景。

３．２ 高頻關鍵詞分析

關鍵詞詞頻分析是文獻計量學的重要構成部分，而高頻關鍵詞能夠反映相關領域的研究熱點和發展趨勢［１３］ 。篩選出排名前２０ 的高頻關鍵詞（見表１），得出城市洪澇研究現狀：①城市內澇主題出現頻次最多，共２３４ 次；其次是海綿城市和城市洪澇，共計１２４ 次；__②海綿城市成為近年熱點詞，受到學者們廣泛關注，２０１５ 年全國開始建設海綿試點城市，并且將低影響開發系統應用于海綿城市建設，目前這些試點城市建設已基本完成并取得了較好成效，對城市雨水管理系統和排水管網系統的建設具有重要現實意義；③ＳＷＭＭ、ＭＩＫＥ 和ＩｎｆｏｒＷｏｒｋｓ 等出現頻次較多，結合ＧＩＳ 技術對城市內澇進行情景模擬，提供了更精準的技術支撐；④內澇防治和風險評估是城市內澇整治的重要內容，但我國城市洪澇綜合應對管理機制建設仍存在不足，構建完善的應急管理機制已成為當務之急，應提高暴雨洪澇災害綜合監測預警技術，將災害影響降至最低。

３．３ 期刊來源分析

對期刊來源進行統計整理，６３４ 篇文獻發布于１３９種期刊，高頻期刊分布見表２。通過表２ 可知排名前２０ 的期刊共發表３８７ 篇，占比６１．０４％，其中：①《給水排水》和《中國給水排水》發表的論文最多，均為７７篇；②排名第三和第四的是《水電能源科學》和《人民長江》，分別為３０ 篇和２０ 篇；③進一步梳理高頻期刊，在排名前２０ 的期刊中，水利工程相關領域期刊有１２種，共發表文獻３０４ 篇，占比７８．５５％，可見絕大部分文獻來源于水利工程類期刊；④另有一小部分涉及災害學、生態學以及環境科學等學科，占比２１．４５％，該研究也呈現多學科交叉特點。

３．４ 發文作者與機構

為了解文獻作者和研究機構在城市洪澇災害領域的貢獻，對不同作者和機構的發文量進行統計。運行Ｃｉｔｅｓｐａｃｅ 軟件，網絡節點分別設置成Ａｕｔｈｏｒ（作者）和Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ（機構），時間切片設置為２ ａ，生成所有發文作者知識圖譜，見圖２。圖譜中最主要的幾個作者分別是侯精明、徐宗學、黃國如和劉家宏。如侯精明、黃國如等［１４－１７］ 通過建立雨洪模型對暴雨洪澇災害進行數值模擬，對我國城市洪澇災害的科學防控產生重大影響，給城市防災減災提供了技術參考。

為更直觀地顯示相關機構的發文情況，繪制了研究機構知識圖譜，如圖３ 所示；統計發文量超過１０ 篇的研究機構，見表３。

從圖３ 和表３ 中發現，中國水利水電科學研究院是發文量最多的機構。根據研究機構的性質，主要分為兩類：一類是規劃設計單位，負責對城市地下管網和排水系統的分布進行改進和優化，注重海綿城市規劃與工程實踐；另一類是高校，側重洪澇災害生成機理研究和技術研發。可見，城市洪澇災害問題研究在實踐中不斷探索和完善，理論研究與工程實踐相互促進，共同發展。

４ 研究熱點與演進脈絡

４．１ 研究熱點

研究熱點是指在某時段內有內在聯系、數量相對較多的一組文獻所探討的科學問題。一個研究領域的熱門問題可以通過高頻關鍵詞的分析來確定［１８］ 。將節點設置成關鍵詞，運行Ｃｉｔｅｓｐａｃｅ，生成關鍵詞共線知識圖譜（見圖４）。圖４ 顯示：①共有節點１９２ 個，連線２４１ 條，網絡密度為０．０１３ １；②以關鍵詞“城市內澇”為中心，具有較強的聚集性。

表４ 統計了關鍵詞排名前１０ 的出現頻次與中心度，反映了城市洪澇災害研究熱點。運用ＬＬＲ 算法進行關鍵詞聚類，提供了Ｑ 值和Ｓ值兩個指標，提供圖譜繪制效果評判依據。一般情況下，Ｑ＞０．３ 時說明社團結構劃分顯著，Ｓ＞０．５ 時聚類結果合理［１９］ 。結果顯示：Ｑ ＝ ０．８８７，Ｓ ＝ ０．９７７，可見聚類是科學合理的。關鍵詞聚類知識圖譜如圖５ 所示，共得到１０ 項聚類：＃０ 城市化、＃１ 城市內澇、＃２ 海綿城市建設、＃３ 低影響開發、＃４ ＧＩＳ、＃５ 雨洪利用、＃６ 風險評估、＃７ 數值模擬、＃８ 城市排水、＃９ 暴雨內澇。

通過分析可得：

（１）海綿城市建設是洪澇災害調控的主要方法。該概念于２０１２ 年首次提出，在２０１４ 年發布的《海綿城市建設技術指南》中明確。海綿城市從雨水利用出發，以低影響開發為理念并貫徹落實，對雨水進行調蓄、收集和管理，提高雨水利用率，從源頭減少雨水排放量，可針對具體情況采取諸如綠色屋頂、下沉式綠地和生物滯留池等系列措施［２０－２１］ 。

（２）學者們在ＳＷＭＭ、ＭＩＫＥ 和ＩｎｆｏＷｏｒｋｓ 模型基礎上，結合水文學和水力學知識設置不同頻率的暴雨情景進行數值模擬，從淹沒時長、水深和范圍進行內澇發生可能性分析，并引入ＧＩＳ 數字地形技術，快速處理多元地理數據，提高建模效率。

（３）國內許多專家針對洪澇災害成因進行了分析，發現極端天氣、城市化、下墊面變化、城市排水設施落后和地形等是主要影響因素，也從致災機制和成災條件方面進行了系統性研究。

（４）洪澇災害風險評估是減少損失的有效手段，可采用歷史災情數理統計法、指標體系法和仿真模擬法等［２２］ 進行有效評估。４．２ 演進脈絡對關鍵詞進行時區可視化分析，繪制時區圖譜，展示城市洪澇災害在不同時間維度的知識演變情況，如圖６ 所示。保留頻次和中心度較高的節點，基于年度文獻頻次圖、關鍵詞共線圖和時區圖譜，將城市洪澇災害研究分為萌芽期、發展期、加速期和完善期４ 個階段。

２００１—２００８ 年為萌芽期。初期研究以仿真模型為主，李娜等［２３］ 開發的天津市暴雨瀝澇仿真模擬系統首次實現了從城市暴雨預報、監測到城市暴雨瀝澇仿真模擬研究，隨后學者利用ＧＩＳ 技術結合地理數據信息庫，建立了城市內澇災害分析模型［２４］ 。

２００９—２０１２ 年為發展期。雨水是城市水循環的重要環節，對調節地區水資源尤為關鍵。雨洪管理是解決城市防洪排澇的有效途徑［２５］ ，而我國城市雨洪管控研究起步較晚，學者們嘗試從“雨洪利用”和“雨水調蓄”進行探索，在借鑒國外雨洪管理實踐經驗基礎上，提出了諸如大小排水系統和智慧排水管網系統等系列創新性管控策略［２６］ 。

２０１３—２０１６ 年為加速期。該階段出現了較多的關鍵詞，國內學者將海綿城市理念融入內澇防控體系。隨著我國海綿城市概念確定以及開始在全國進行第一批試點城市的建設，研究重點從理論概念探索逐漸向工程實踐轉移，如“水力模型”“內澇風險評估”和“年徑流總量控制率”等。通過將海綿城市建設與城市水文學進行融合，在城市雨洪管理中借鑒生態學知識，達到協調平衡發展目標。

２０１７—２０２１ 年為完善期。我國首批海綿城市建設試點取得了明顯成效，開始了第二批試點建設，現代城市雨洪管理理論、科學方法和技術體系趨于成熟完善。俞孔堅等［２７－２８］ 認為，海綿不是一個虛概念，它對應景觀格局，能有效維護城市雨澇調蓄、水源保護和養護等過程，增強城市的雨水應對能力，改善水循環，更系統地解決城市水問題。數值模擬和耦合模型仍是城市洪澇風險分析的主要技術手段，可變模糊聚類［２９］ 、層次分析法［３０］ 、德爾菲法等一系列方法得到了應用，能為低影響開發措施的選址、雨水管網的布設和風險評估區劃提供技術支撐。這一時期，出現了“韌性城市”和“山地城市”概念研究。在高質量城市化發展目標下，韌性城市反映了城市系統面對災害沖擊的抵抗力、吸收力、恢復力和調節能力，能有效防范洪澇災害風險［３１］ 。

５ 研究前沿與未來研究趨勢

５．１ 研究前沿

城市洪澇災害研究中的進展和動向能夠通過研究前沿展示出來，運用“Ｂｕｒｓｔｎｅｓｓ”對關鍵詞共現網絡進行突變詞檢測，關鍵詞突變圖譜如圖７ 所示。

通過圖７ 得到２０ 個有效前沿關鍵詞，在時區圖的基礎上分析可得：①２００１—２０１０ 年，城市洪澇災害研究主要運用“仿真模型”對其進行模擬仿真，其突變時間最早。②２００３ 年開始從“城市排水”視角開展研究，一直持續到２０１６ 年，持續時間最長。③２０１１—２０１８年出現了大量突變關鍵詞，表明這一階段學術研究活躍，呈現多主題并進態勢；學者們對“雨洪利用”開啟了理論研究和實踐追蹤；“海綿城市建設”突變強度為３．１２，突變時間為２０１５ 年，表明其是突變強度最高詞，相關研究主要集中在風險評估、城市雨水和排水管網系統、徑流總量控制和雨水資源管理等方面。

④２０１９—２０２１年，突變詞為“數值模擬”“脆弱性”“耦合模型”和“水動力模型”，其中“脆弱性”是洪澇災害風險評估中最重要的影響因素［３２］ ；作為量化災害影響程度和風險評估的重要方法，脆弱性研究對洪澇災害風險管理與實現城市洪澇精準治理具有重要意義，這或將成為未來研究熱點。

５．２ 未來研究趨勢

城市洪澇災害研究發展至今，已成為學術界研究焦點，研究內容和成果不斷豐富，研究熱點也不斷突破和更新。在上述研究熱點、演進脈絡和前沿分析的基礎下，提出如下未來研究趨勢。

（１）通過時區圖譜可知，韌性城市是我國城市洪澇災害研究的新方向。韌性城市研究，在規劃設計和評估等方面取得了一定的研究成果，特別是在海綿城市建設層面，但在管理運營體系方面還不夠完善。在此基礎上，將韌性治理和智慧城市相融合，采用現代信息技術手段建立高效智慧化雨水管理平臺，將進一步推動我國城市洪澇災害智慧化管理。

（２）承災體脆弱性研究是當前災害影響程度量化、社會經濟損失與風險評估的重要方法。城市洪澇災害脆弱性的關鍵影響指標不斷增加，現有研究成果能在一定程度上反映城市洪澇災害脆弱性的整體特征。我國洪澇災害脆弱性研究大多集中在宏觀層面，對尺度較小的區域較少開展研究，且精細化程度不夠，不能滿足城市洪澇災害精細化管控需要［３３］ 。構建合理可行的城市洪澇災害脆弱性評估指標體系是洪澇災害風險評估的關鍵一環，將是下一步重點研究方向。

（３）結合時區譜圖和突變譜圖發現，水動力模型和耦合模型突變時間持續到２０２１ 年，是城市洪澇災害風險分析的主要方法和技術手段。隨著人工智能科技的不斷發展，智能化技術開始應用于氣象預報輔助決策和極端災害識別，且取得了較好的效果［３４－３５］ 。為了加快計算速度、提高預測精度，縮短洪澇災害風險預報時間，將機器學習和傳統模型相結合，根據實踐需要不斷開發城市洪澇風險管控新型方法，將是未來研究的重要一環。

６ 結 論

本文基于文獻計量方法，運用ＳＡＴＩ３．２ 和Ｃｉｔｅｓｐａｃｅ軟件，以中國知網６３４ 篇中文文獻為研究樣本，分析城市洪澇災害的研究概況、研究熱點、演進脈絡和未來研究趨勢，得到以下結論。

（１）２００１ 年以來，城市洪澇災害研究逐漸增多，以２０１２ 年為分水嶺，關注度提升，相關的文獻呈增長趨勢；研究涉及多學科，以水利工程類學科為主，呈現多學科交叉特點；研究機構大多集中在規劃設計單位和各類高校，未來各機構應該進一步加強合作，取得更多的研究成果。

（２）根據關鍵詞共線知識圖譜和關鍵詞聚類知識圖譜，發現海綿城市建設、低影響開發和風險評估是當前主要研究熱點。從工程的角度來說，海綿城市建設、城市雨水和排水管網系統改造仍是重中之重，并將在未來把雨洪管理技術、綠色生態設施建設、韌性城市以及智慧城市相互融合起來；而從非工程的角度來看，完善城市洪澇災害風險評估的有關方法，通過構建預報和預警機制來增強城市面對洪澇災害的抵抗能力，能夠很大程度減少災害損失。__

（３）根據年度文獻頻次圖、關鍵詞共線圖和時區圖譜，將城市洪澇災害研究分為萌芽期、發展期、加速期和完善期４ 個階段。

（４）根據關鍵詞突變圖譜和時區圖，發現洪澇災害脆弱性研究或將成為未來研究熱點，韌性城市是我國城市洪澇災害研究的新方向；將機器學習和傳統模型相結合，根據實踐需要不斷開發城市洪澇風險管控新型方法，是未來研究的重要一環。

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【責任編輯 許立新】