基于集群分析的南京市农村居民节水意识影响因素研究——以江宁区典型街道为例

刘 娜 于阳阳 杜佳岷 冯 骞

1. 南京江宁水务集团有限公司 江苏 南京 211100

2. 河海大学环境学院 江苏 南京 210098

1 研究区域概况

研究区为南京市江宁区的淳化、秣陵、谷里三个街道下辖的行政村，整体经济较为发达。

淳化街道位于江宁区东部，是典型的普通农村，总面积132平方公里，下辖21个社区，9个行政村，交通便捷，区位优越。境内中部的汤水河纵贯南北，句容河沿东南边境从北向南流经赤山脚下，与汤水河汇流入秦淮河。

秣陵街道位于江宁区中部，是典型的近郊农村，城镇化特征突出，行政区域总面积182平方千米，辖21个社区、4个行政村。境内最大的河流为秦淮河，从南至北流经境内洋桥、小龙湾，长11.2千米，流域面积182平方千米。

谷里街道位于江宁区南部，是典型的农家乐型农村，行政区域总面积158平方千米，辖6个社区、5个行政村。境内河道属长江、秦淮河流域。主要河道有石坝河等21条，河网密度1.6千米/平方千米，径流总量14.4亿立方米。

2 材料与方法

2.1 数据采集

在充分研究理论知识、调研当地背景的情况下，结合实际情况设计农村居民生活用水调查问卷，调查内容包括居民家庭基本信息和自来水用水量2大部分，旨在对当地村庄居民的家庭年收入、受教育程度、月均用水量等进行调查。为尽量取得真实的农村居民家庭生活用水情况资料，保证调研成果准确可靠，笔者实地走访了南京市江宁区部分农村，并以家庭为单位，随机抽样，在淳化街道、秣陵街道、谷里街道分别选取了3个、10个、4个典型的自然村，进行了线上、线下相结合的问卷调查，获得有效调查问卷共计266份，进行小样本分析。

2.2 样本特征

调查的266位农户以中老年人为主，55岁以上有43人，36～55岁的有123人，19～35岁的有97人、18岁以下仅3人。调查对象文化程度较高，初中及以下有78人，高中教育程度的为64人，大学及以上的有124人。大学及以上学历的人数占46.62%。所调查农民的家庭经济条件较好，平均家庭年收入12.2万元。

2.3 数据处理

采用SPSS软件进行数据分析，共分为三个步骤，首先进行初步的相关性分析，然后基于既定集群的分析进行方差分析，最后基于潜在集群进行二阶聚类分析。

1. Kendall相关性分析

计算所有变量间的Kendall相关系数，利用τ系数初步判断江宁区各因素自来水用水量的之间的相关性。

2.方差分析

通过分析各影响因素中不同集群的节水意识均值之间的差异研究不同来源的变异对总变异的贡献大小，从而推测各因素是否给节水意识带来了显著影响[1]。

3.二阶聚类

基于多个分类变量进行二阶聚类分析，根据聚类结果探究江宁区的关键变量，深入分析不同因素对农村居民自来水用量的影响程度大小，从类型学角度进一步研究。

3 结果与分析

3.1 各因素与自来水用水量相关性分析

农村地区用水面广、用水点多、用水形式多样，各户用水差异较大，且农村居民用水习惯不同，收入水平、受教育程度等因素也在不同程度上影响着自来水的使用。笔者结合问卷调查的结果，利用Kendall相关系数初步判断各因素与自来水用水量之间的相关性。

结合表1和图1，对南京市江宁区调查人均自来水用水量与农村居民年龄、受教育程度、家庭人口数、家庭年收入之间的Kendall相关系数进行分析，结果如下：

图1 江宁区各因素与用水量相关性热力图

表1 江宁区各因素与用水量相关性统计结果

年龄与自来水用量之间呈显著负相关关系(p＜0.05)，相关系数为-0.143，结果表明，年龄越大的农户用水量越低，即节水意识越强；受教育程度与自来水用量之间呈显著正相关关系(p＜0.01)，相关系数为0.217，结果表明，受教育程度越高的村民用水量越大，节水意识越弱；家庭人口数与自来水用量之间呈显著负相关关系(p＜0.01)，相关系数为-0.686，结果表明，家庭人口数越多的村民人均用水量越小，节水意识越强；家庭年收入与自来水用量之间呈显著正相关关系(p＜0.05)，相关系数为0.133，结果表明，该地区整体来看，家庭年收入越高的村民人均自来水用水量越大，节水意识越弱。

整体而言，江宁区人均自来水用量与年龄、受教育程度、家庭人口数、家庭年收入四个因素都相关。其中与受教育程度和家庭人口数相关性最显著，与受教育程度显著正相关，与家庭人口数显著负相关。也与年龄负相关、家庭年收入正相关，但显著性不如受教育程度和家庭人口数[2]。

3.2 基于既有集群的农村居民节水意识方差分析

3.2.1 年龄对节水意识的影响

根据图2可知不同年龄段节水意识均值。以用水量表征节水意识，数值越高表示节水意识越低。55岁及以上集群节水意识最高，35岁及以下和36～55岁的集群之间节水意识相差并不明显。方差分析结果也佐证了这一点，55岁及以上集群的节水意识与其余两个年龄集群的节水意识差异性显著，而35岁及以下和36～55岁的集群之间节水意识差异并不显著。

图2 调查区域不同年龄集群节水意识均值

从图2中可以看出，年龄在55岁以上的人群节水意识远高于其他集群，这可能与老年人传统的节约观念和多年使用河水的用水习惯有关。而36～55岁的人群节水意识最弱，可能是由于这一部分集群往往是家庭内经济主要来源，他们经济实力较强，故节约意识较弱，人均自来水用量较高。

3.2.2 受教育程度对节水意识的影响

根据图3可知不同受教育程度集群节水意识均值。以用水量表征节水意识，数值越高表示节水意识越低。初中及以下学历的集群节水意识最高，大学本科/专科及以上学历的集群节水意识最低。结合方差分析，三类集群中，仅大学本科/专科及以上学历的集群与初中及以下学历的集群节水意识有显著性差异，相邻学历之间的集群节水意识差异并不显著，可能是由于差异随着学历差距的增加有所累积。

图3 调查区域不同受教育程度集群节水意识均值

从图3中可以看出，学历越高的集群节水意识越低，可能在于受教育程度的提高增加了受教育者的卫生意识，受教育程度高的集群在日常生活中个人卫生习惯较好，于是减少了该集群对河水的使用量。此外，受教育程度的提升，也在一定程度上提高了经济收入，降低了对水价的敏感性，从而更习惯使用自来水。又由图1可知，年龄和受教育程度显著负相关，结合3.2.1中的分析，可能也与受教育程度越高的集群普遍年龄较大，习惯使用河水有关[3]。

3.2.3 家庭人口数对节水意识的影响

根据图4可知不同家庭人口数集群节水意识均值。以用水量表征节水意识，数值越高表示节水意识越低。3人及以下家庭人口数的集群节水意识最低，6人及以上家庭人口数的集群节水意识最高。结合方差分析，三类集群中任意两类之间均有显著性差异。

图4 调查区域不同家庭人口数集群节水意识均值

从图4中可以看出，家庭人口数越多的集群节水意识越高，可能在于人口越多的家庭更容易高效利用水资源，家庭人口对用水量存在规模效应[4]，因此随着家庭人口的增加，家庭总用水量并不会等比例增大，相应人均用水量会减小。

3.2.4 家庭年收入对节水意识的影响

根据图5可知不同家庭年收入集群节水意识均值。以用水量表征节水意识，数值越高表示节水意识越低。家庭年收入10万元以下的集群节水意识最高，家庭年收入15万元及以上的集群节水意识最低。经过方差分析，三类集群之间差异性均不显著，可能是由于该区域经济条件普遍较好，整体而言家庭年收入对自来水用量的刺激并不明显。

图5 调查区域不同家庭年收入集群节水意识均值

从图5中可以看出，家庭年收入10万元以下的集群节水意识与其他集群差值较大，说明虽然整体而言家庭年收入对自来水用量的刺激并不明显，但相对而言该收入区间的集群较为节俭，该区间是家庭年收入影响自来水用水量的敏感区间。又由图1可知，家庭年收入和受教育程度显著正相关，结合3.2.2中的分析，可能也与家庭年收入越高的集群普遍卫生意识较高、使用河水较少有关。

3.3 基于潜在集群的农村居民节水意识二阶聚类分析

使用 SPSS分别对所有自变量和因变量一起进行二阶聚类，聚类结果根据 BIC 准则判断最佳分类数量，根据聚类结果探究影响节水意识的关键变量，深入分析不同因素对农村居民节水意识的影响程度大小。聚类质量见图6。

图6 聚类质量

由图6可知，聚类的凝聚与分离的轮廓测量接近0.5，聚类质量尚可。

以自变量和因变量五个因素根据 BIC 准则判断出最佳聚类数为4。各因素对聚类结果的重要程度排列从高到低依次为：家庭人口数、节水意识、受教育程度、年龄、家庭年收入。其中因标量节水意识在对分类结果影响重要程度的排序中排第二，仅次于家庭人口数，故节水意识是分类的关键性因素，可以认为聚类后各集群分表代表不同节水意识的集群。

按照类别占比由大到小排列，依次为第一类别、第三类别、第二类别、第四类别。

以自来水用水量表征节水意识，数值越高表示节水意识越低，各集群节水意识均值及各集群中各因素聚集选项如图7所示。

图7 各集群节水意识均值集群中各因素聚集选项

第一类别占比为31.9%，特征为：自来水用水量高，节水意识差，年龄在19～35岁，家庭人口数4～5人，受教育程度为大学本科/同等学历专科及以上，家庭年总收入为15万元以上。第三类别占比为28.9%，特征为：自来水用水量较高，节水意识较差，年龄在36～55岁，家庭人口数为3人及以下，受教育程度为大学本科/同等学历专科及以上，家庭年总收入5-10万元。第二类别占比为24.7%，特征为：自来水用水量较低，节水意识较好，年龄在55岁以上，家庭人口数4～5人，受教育程度为初中及以下，家庭年总收入为5-10万元。第四类别占比为14.5%，特征为：自来水用水量低，节水意识好，年龄在36～55岁，家庭人口数为6人及以上，受教育程度为大学本科/同等学历专科及以上，家庭年总收入15万元以上。

基于类别特征及变量对聚类的重要性，分析各类别分布规律，可发现该地区不同节水意识对应的所有受访者的典型特征。将类别特征结合相关性分析，聚类分析中排名前二的关键分类自变量为家庭人口数和受教育程度，这与相关性分析的结果可以相互印证，受教育程度和家庭人口数与节水意识的相关性最显著。

集群1和集群4分别代表节水意识强和节水意识差的两个集群，重点关注集群1和集群4的分布规律，可总结出这两类典型集群的特征。

节水意识最差的集群1普遍较为年轻，受教育程度高，家庭年收入高，家庭人口数适中，与前文分析相符，这部分集群是家庭主要经济来源，经济实力强，卫生意识强，节约意识弱，故人均自来水用量最高。

节水意识最强的集群4普遍较为年老，家庭人口数较多，与前文分析相符。但该部分集群受教育程度高，家庭年收入高，与节水意识最差的集群1特征一致。相比较而言，集群2普遍年龄大，受教育程度低，家庭年收入低，家庭人口数适中，比集群4更符合我们对节水意识好的集群特征的预期，但事实上集群2的节水意识弱于集群4，可见节水意识是多种因素共同作用的复杂结果，各因素对节水意识的影响并不独立。

4 结论与讨论

本文基于江苏省南京市江宁区农村地区三个典型街道的问卷调查，运用Kendall相关系数、方差分析、二阶聚类解析了该地区农村居民节水意识的影响因素，依据集群特征更具有针对性的探讨了各因素对节水意识的影响，为该地区以及国内其他农村地区优化用水管理提供有益的借鉴与参考。

该地区农村居民节水意识受多种因素影响，整体而言受家庭人口数和受教育程度影响最大，随着家庭人口数的增加而增强，随着受教育程度的增高而减弱。建议以后调查其他农村地区用水量时重点关注这两项因素对节水意识的影响，进一步研究它们对居民节水意识及用水量的影响效果。年龄和家庭年收入也对居民节水意识产生一定影响，年龄越大的调查对象节水意识越强。家庭年收入越高的调查对象节水意识越弱。

通过对典型集群的特征进行研究，可知节水意识是多种因素共同作用的复杂结果，各因素对节水意识的影响并不独立。本次调查反映出的节水意识差的集群普遍较为年轻，受教育程度高，家庭年收入高。为提高该集群的节水意识，应重视教育的作用，从小养成节约用水的良好习惯。

目前，各地往往以区域划分和卫生设施的完善程度为依据确定居民生活用水定额。已有的研究大多表明，家庭年收入、家庭人口数、受教育程度等是影响用水量的主要因素[5]。根据本次调查结果，家庭人口数、受教育程度确实显著影响农村居民用水量，但家庭收入水平与用水量的相关性是各因素中最弱的，这与以往的大多数研究结果并不一致，可能是由于当地经济情况较好，人均用水量对经济刺激并不敏感。建议今后在制定农村居民生活用水定额时，充分考虑地区整体经济水平和平均受教育程度、家庭人口组成等关键因素，且要关注农村类型的差异，进一步探究不同类型农村居民生活用水量影响因素的差异。