基于集群分析的南京市農村居民節水意識影響因素研究
——以江寧區典型街道為例

劉 娜 于陽陽 杜佳岷 馮 騫

1. 南京江寧水務集團有限公司 江蘇 南京 211100

2. 河海大學環境學院 江蘇 南京 210098

1 研究區域概況

研究區為南京市江寧區的淳化、秣陵、谷里三個街道下轄的行政村，整體經濟較為發達。

淳化街道位于江寧區東部，是典型的普通農村，總面積132平方公里，下轄21個社區，9個行政村，交通便捷，區位優越。境內中部的湯水河縱貫南北，句容河沿東南邊境從北向南流經赤山腳下，與湯水河匯流入秦淮河。

秣陵街道位于江寧區中部，是典型的近郊農村，城鎮化特征突出，行政區域總面積182平方千米，轄21個社區、4個行政村。境內最大的河流為秦淮河，從南至北流經境內洋橋、小龍灣，長11.2千米，流域面積182平方千米。

谷里街道位于江寧區南部，是典型的農家樂型農村，行政區域總面積158平方千米，轄6個社區、5個行政村。境內河道屬長江、秦淮河流域。主要河道有石壩河等21條，河網密度1.6千米/平方千米，徑流總量14.4億立方米。

2 材料與方法

2.1 數據采集

在充分研究理論知識、調研當地背景的情況下，結合實際情況設計農村居民生活用水調查問卷，調查內容包括居民家庭基本信息和自來水用水量2大部分，旨在對當地村莊居民的家庭年收入、受教育程度、月均用水量等進行調查。為盡量取得真實的農村居民家庭生活用水情況資料，保證調研成果準確可靠，筆者實地走訪了南京市江寧區部分農村，并以家庭為單位，隨機抽樣，在淳化街道、秣陵街道、谷里街道分別選取了3個、10個、4個典型的自然村，進行了線上、線下相結合的問卷調查，獲得有效調查問卷共計266份，進行小樣本分析。

2.2 樣本特征

調查的266位農戶以中老年人為主，55歲以上有43人，36～55歲的有123人，19～35歲的有97人、18歲以下僅3人。調查對象文化程度較高，初中及以下有78人，高中教育程度的為64人，大學及以上的有124人。大學及以上學歷的人數占46.62%。所調查農民的家庭經濟條件較好，平均家庭年收入12.2萬元。

2.3 數據處理

采用SPSS軟件進行數據分析，共分為三個步驟，首先進行初步的相關性分析，然后基于既定集群的分析進行方差分析，最后基于潛在集群進行二階聚類分析。

1. Kendall相關性分析

計算所有變量間的Kendall相關系數，利用τ系數初步判斷江寧區各因素自來水用水量的之間的相關性。

2.方差分析

通過分析各影響因素中不同集群的節水意識均值之間的差異研究不同來源的變異對總變異的貢獻大小，從而推測各因素是否給節水意識帶來了顯著影響[1]。

3.二階聚類

基于多個分類變量進行二階聚類分析，根據聚類結果探究江寧區的關鍵變量，深入分析不同因素對農村居民自來水用量的影響程度大小，從類型學角度進一步研究。

3 結果與分析

3.1 各因素與自來水用水量相關性分析

農村地區用水面廣、用水點多、用水形式多樣，各戶用水差異較大，且農村居民用水習慣不同，收入水平、受教育程度等因素也在不同程度上影響著自來水的使用。筆者結合問卷調查的結果，利用Kendall相關系數初步判斷各因素與自來水用水量之間的相關性。

結合表1和圖1，對南京市江寧區調查人均自來水用水量與農村居民年齡、受教育程度、家庭人口數、家庭年收入之間的Kendall相關系數進行分析，結果如下：

圖1 江寧區各因素與用水量相關性熱力圖

表1 江寧區各因素與用水量相關性統計結果

年齡與自來水用量之間呈顯著負相關關系(p＜0.05)，相關系數為-0.143，結果表明，年齡越大的農戶用水量越低，即節水意識越強；受教育程度與自來水用量之間呈顯著正相關關系(p＜0.01)，相關系數為0.217，結果表明，受教育程度越高的村民用水量越大，節水意識越弱；家庭人口數與自來水用量之間呈顯著負相關關系(p＜0.01)，相關系數為-0.686，結果表明，家庭人口數越多的村民人均用水量越小，節水意識越強；家庭年收入與自來水用量之間呈顯著正相關關系(p＜0.05)，相關系數為0.133，結果表明，該地區整體來看，家庭年收入越高的村民人均自來水用水量越大，節水意識越弱。

整體而言，江寧區人均自來水用量與年齡、受教育程度、家庭人口數、家庭年收入四個因素都相關。其中與受教育程度和家庭人口數相關性最顯著，與受教育程度顯著正相關，與家庭人口數顯著負相關。也與年齡負相關、家庭年收入正相關，但顯著性不如受教育程度和家庭人口數[2]。

3.2 基于既有集群的農村居民節水意識方差分析

3.2.1 年齡對節水意識的影響

根據圖2可知不同年齡段節水意識均值。以用水量表征節水意識，數值越高表示節水意識越低。55歲及以上集群節水意識最高，35歲及以下和36～55歲的集群之間節水意識相差并不明顯。方差分析結果也佐證了這一點，55歲及以上集群的節水意識與其余兩個年齡集群的節水意識差異性顯著，而35歲及以下和36～55歲的集群之間節水意識差異并不顯著。

圖2 調查區域不同年齡集群節水意識均值

從圖2中可以看出，年齡在55歲以上的人群節水意識遠高于其他集群，這可能與老年人傳統的節約觀念和多年使用河水的用水習慣有關。而36～55歲的人群節水意識最弱，可能是由于這一部分集群往往是家庭內經濟主要來源，他們經濟實力較強，故節約意識較弱，人均自來水用量較高。

3.2.2 受教育程度對節水意識的影響

根據圖3可知不同受教育程度集群節水意識均值。以用水量表征節水意識，數值越高表示節水意識越低。初中及以下學歷的集群節水意識最高，大學本科/專科及以上學歷的集群節水意識最低。結合方差分析，三類集群中，僅大學本科/專科及以上學歷的集群與初中及以下學歷的集群節水意識有顯著性差異，相鄰學歷之間的集群節水意識差異并不顯著，可能是由于差異隨著學歷差距的增加有所累積。

圖3 調查區域不同受教育程度集群節水意識均值

從圖3中可以看出，學歷越高的集群節水意識越低，可能在于受教育程度的提高增加了受教育者的衛生意識，受教育程度高的集群在日常生活中個人衛生習慣較好，于是減少了該集群對河水的使用量。此外，受教育程度的提升，也在一定程度上提高了經濟收入，降低了對水價的敏感性，從而更習慣使用自來水。又由圖1可知，年齡和受教育程度顯著負相關，結合3.2.1中的分析，可能也與受教育程度越高的集群普遍年齡較大，習慣使用河水有關[3]。

3.2.3 家庭人口數對節水意識的影響

根據圖4可知不同家庭人口數集群節水意識均值。以用水量表征節水意識，數值越高表示節水意識越低。3人及以下家庭人口數的集群節水意識最低，6人及以上家庭人口數的集群節水意識最高。結合方差分析，三類集群中任意兩類之間均有顯著性差異。

圖4 調查區域不同家庭人口數集群節水意識均值

從圖4中可以看出，家庭人口數越多的集群節水意識越高，可能在于人口越多的家庭更容易高效利用水資源，家庭人口對用水量存在規模效應[4]，因此隨著家庭人口的增加，家庭總用水量并不會等比例增大，相應人均用水量會減小。

3.2.4 家庭年收入對節水意識的影響

根據圖5可知不同家庭年收入集群節水意識均值。以用水量表征節水意識，數值越高表示節水意識越低。家庭年收入10萬元以下的集群節水意識最高，家庭年收入15萬元及以上的集群節水意識最低。經過方差分析，三類集群之間差異性均不顯著，可能是由于該區域經濟條件普遍較好，整體而言家庭年收入對自來水用量的刺激并不明顯。

圖5 調查區域不同家庭年收入集群節水意識均值

從圖5中可以看出，家庭年收入10萬元以下的集群節水意識與其他集群差值較大，說明雖然整體而言家庭年收入對自來水用量的刺激并不明顯，但相對而言該收入區間的集群較為節儉，該區間是家庭年收入影響自來水用水量的敏感區間。又由圖1可知，家庭年收入和受教育程度顯著正相關，結合3.2.2中的分析，可能也與家庭年收入越高的集群普遍衛生意識較高、使用河水較少有關。

3.3 基于潛在集群的農村居民節水意識二階聚類分析

使用 SPSS分別對所有自變量和因變量一起進行二階聚類，聚類結果根據 BIC 準則判斷最佳分類數量，根據聚類結果探究影響節水意識的關鍵變量，深入分析不同因素對農村居民節水意識的影響程度大小。聚類質量見圖6。

圖6 聚類質量

由圖6可知，聚類的凝聚與分離的輪廓測量接近0.5，聚類質量尚可。

以自變量和因變量五個因素根據 BIC 準則判斷出最佳聚類數為4。各因素對聚類結果的重要程度排列從高到低依次為：家庭人口數、節水意識、受教育程度、年齡、家庭年收入。其中因標量節水意識在對分類結果影響重要程度的排序中排第二，僅次于家庭人口數，故節水意識是分類的關鍵性因素，可以認為聚類后各集群分表代表不同節水意識的集群。

按照類別占比由大到小排列，依次為第一類別、第三類別、第二類別、第四類別。

以自來水用水量表征節水意識，數值越高表示節水意識越低，各集群節水意識均值及各集群中各因素聚集選項如圖7所示。

圖7 各集群節水意識均值集群中各因素聚集選項

第一類別占比為31.9%，特征為：自來水用水量高，節水意識差，年齡在19～35歲，家庭人口數4～5人，受教育程度為大學本科/同等學歷專科及以上，家庭年總收入為15萬元以上。第三類別占比為28.9%，特征為：自來水用水量較高，節水意識較差，年齡在36～55歲，家庭人口數為3人及以下，受教育程度為大學本科/同等學歷專科及以上，家庭年總收入5-10萬元。第二類別占比為24.7%，特征為：自來水用水量較低，節水意識較好，年齡在55歲以上，家庭人口數4～5人，受教育程度為初中及以下，家庭年總收入為5-10萬元。第四類別占比為14.5%，特征為：自來水用水量低，節水意識好，年齡在36～55歲，家庭人口數為6人及以上，受教育程度為大學本科/同等學歷專科及以上，家庭年總收入15萬元以上。

基于類別特征及變量對聚類的重要性，分析各類別分布規律，可發現該地區不同節水意識對應的所有受訪者的典型特征。將類別特征結合相關性分析，聚類分析中排名前二的關鍵分類自變量為家庭人口數和受教育程度，這與相關性分析的結果可以相互印證，受教育程度和家庭人口數與節水意識的相關性最顯著。

集群1和集群4分別代表節水意識強和節水意識差的兩個集群，重點關注集群1和集群4的分布規律，可總結出這兩類典型集群的特征。

節水意識最差的集群1普遍較為年輕，受教育程度高，家庭年收入高，家庭人口數適中，與前文分析相符，這部分集群是家庭主要經濟來源，經濟實力強，衛生意識強，節約意識弱，故人均自來水用量最高。

節水意識最強的集群4普遍較為年老，家庭人口數較多，與前文分析相符。但該部分集群受教育程度高，家庭年收入高，與節水意識最差的集群1特征一致。相比較而言，集群2普遍年齡大，受教育程度低，家庭年收入低，家庭人口數適中，比集群4更符合我們對節水意識好的集群特征的預期，但事實上集群2的節水意識弱于集群4，可見節水意識是多種因素共同作用的復雜結果，各因素對節水意識的影響并不獨立。

4 結論與討論

本文基于江蘇省南京市江寧區農村地區三個典型街道的問卷調查，運用Kendall相關系數、方差分析、二階聚類解析了該地區農村居民節水意識的影響因素，依據集群特征更具有針對性的探討了各因素對節水意識的影響，為該地區以及國內其他農村地區優化用水管理提供有益的借鑒與參考。

該地區農村居民節水意識受多種因素影響，整體而言受家庭人口數和受教育程度影響最大，隨著家庭人口數的增加而增強，隨著受教育程度的增高而減弱。建議以后調查其他農村地區用水量時重點關注這兩項因素對節水意識的影響，進一步研究它們對居民節水意識及用水量的影響效果。年齡和家庭年收入也對居民節水意識產生一定影響，年齡越大的調查對象節水意識越強。家庭年收入越高的調查對象節水意識越弱。

通過對典型集群的特征進行研究，可知節水意識是多種因素共同作用的復雜結果，各因素對節水意識的影響并不獨立。本次調查反映出的節水意識差的集群普遍較為年輕，受教育程度高，家庭年收入高。為提高該集群的節水意識，應重視教育的作用，從小養成節約用水的良好習慣。

目前，各地往往以區域劃分和衛生設施的完善程度為依據確定居民生活用水定額。已有的研究大多表明，家庭年收入、家庭人口數、受教育程度等是影響用水量的主要因素[5]。根據本次調查結果，家庭人口數、受教育程度確實顯著影響農村居民用水量，但家庭收入水平與用水量的相關性是各因素中最弱的，這與以往的大多數研究結果并不一致，可能是由于當地經濟情況較好，人均用水量對經濟刺激并不敏感。建議今后在制定農村居民生活用水定額時，充分考慮地區整體經濟水平和平均受教育程度、家庭人口組成等關鍵因素，且要關注農村類型的差異，進一步探究不同類型農村居民生活用水量影響因素的差異。