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摘 要：为实现矿井水纳入水资源统一配置，从矿井水空间利用格局出发，在明确矿井水利用分类的基础上，考虑供需双向协调要求，分析提出矿井水分类利用指标因子，采用自组织特征映射网络（SOM）方法构建了煤炭矿井水安全利用模式分类指标体系和评价模型。以宁东煤炭基地典型煤矿为实例，评价了矿井水开发利用模式分类，结果表明：构建的利用模式分类评价指标体系、评价方法能有效识别主要矿井水利用分类的相关指标和特征值对应的模式分类。
关键词：矿井水;开发利用;模式分类;协调指标;宁东煤炭基地
中图分类号：TV213.9 文献标志码：A
doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.08.014
引用格式：张楠，郭欣伟，倪深海，等.矿井水开发利用模式分类研究[J].人民黄河，2021，43（8）：74-78.
Abstract： In order to realize the unified allocation of mine water into water resources， starting from the spatial utilization pattern of mine water， on the basis of clarifying the classification of mine water utilization and considering the requirements of two-way coordination between supply and demand， this paper analyzed and proposed the index factors of mine water classified utilization. It constructed the classification index system and evaluation model of coal mine water safe utilization mode by using self-organizing feature mapping network （SOM） method. Taking a typical coal mine in Ningdong coal base as an example， this paper evaluated the classification of mine water development and utilization pattern. The results show that the evaluation index system of utilization pattern classification constructed can effectively identify the key items of main categories.
Key words： mine drainage; exploitation and utilization; pattern classification; coordination index; Ningdong coal base
煤炭長期占据我国能源消费结构的主体地位，为我国能源安全提供了重要保障[1]。黄河流域煤炭资源富集但水资源短缺，作为我国煤炭生产潜力最大的区域，煤炭年产量约占全国总量的70%，年产生矿井水量12亿m3以上。在黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略时代背景下，综合利用外排矿井水，缓解区域水资源供需矛盾，是落实黄河流域水资源节约集约利用要求的重要途径。国家发展和改革委员会与水利部联合印发的《国家节水行动方案》明确要求“在缺水地区要加强非常规水利用，强制推动非常规水纳入水资源统一配置，逐年提高非常规水利用比例”[2]。2021年1月，国家发展和改革委员会等10部门联合发布《关于推进污水资源化利用的指导意见》[3]，提出要积极推动工业废水资源化利用，实施区域再生水循环利用工程。全国75%以上的矿井水来自缺水地区和严重缺水区的大型煤炭基地，处理后的矿井水可用于工业、生活、农业与生态环境等领域[4-8]。2019年我国煤矿矿井水资源量57亿m3，利用率为80%。2019年的矿井水利用中，工业用水占六成，生态环境用水占三成，农业和生活用水很少。目前国内外对矿井水综合利用的相关研究侧重于矿井水利用途径及方式等方面[9-12]，对于从空间格局考虑供需双向协调要求以及区域内适合何种利用模式少有讨论。本研究在细化矿井水利用分类的基础上，考虑供需双向协调要求，构建了适用于煤炭矿井水安全利用模式分类指标体系和评价模型，有效识别矿井水利用分类的相关指标和特征值对应的模式分类。
1 矿井水开发利用模式分类
1.1 按利用对象分类
考虑供需双向协调要求，提出矿井水就近利用模式、面向园区产业链利用模式、回归河湖利用模式。
（1）就近利用模式：收集、处理后的矿井水水质达到矿场内用水要求的就近利用模式（见图1）。
（2）面向园区产业链利用模式：收集、处理后的矿井水水质达到用水户需求，经调节池调蓄，通过管网收集输送至工业园区企业、周边农业灌溉、景观绿化、水产养殖、生活等用水户的利用模式（见图2）。
（3）回归河湖利用模式：矿区周边无用水户时，收集、处理后的矿井水达标排放，增加河道生态基流，补
充河流、湖泊流量，回归河湖的利用模式（见图3）。
1.2 按处理难度分类
考虑矿井水水质类别，提出简单处理利用模式、深度处理利用模式、特殊处理利用模式3种利用模式。
（1）简单处理利用模式：洁净矿井水、含悬浮物矿井水经混凝沉淀、预氧化、过滤、消毒工艺进行二次处理，达到生产、生活用水要求的利用模式。 （2）深度处理利用模式：高矿化度矿井水（咸水、苦咸水）、酸性矿井水经消盐、过滤反渗透等工艺处理，达到生产、生活用水要求的利用模式。
（3）特殊处理利用模式：含有有害有毒元素的矿井水经浓缩、分离等工艺处理，达到生产、生活用水要求的利用模式。
1.3 矿井水开发利用模式细化分类
考虑矿井水处理工艺难易程度和矿井水利用对象，以矿井水供给量、需求量关系为基础，细化3种矿井水利用模式分类（就近利用模式细分为A1、A2，面向园区产业链利用模式细分为B1～B5，回归河湖利用模式细分为C1、C2），见表1。
2 矿井水分类指标体系构建
2.1 指标体系构建方法选择
目前，国内外对于指标体系构建及分类评价方法较为成熟，广泛使用的方法有系统聚类法、K-近邻分类法、支持向量机法等。矿井水利用分类既有定性因素，又有定量因素，相当多的因素在结构上具有递进层次的形式。矿井水利用具有过程复杂、链条长的特点，需要考虑各个环节各因素之间的相互关系，同时应尽可能避免专家打分存在的主观性影响。鉴于此，选择自组织特征映射网络（SOM）作为矿井水利用分类指标体系构建方法[13-14]，SOM是由荷兰学者Teuvo Kohonen提出的一种全连接的自组织和自学习的神经网络，它可通过降维减少计算量，并通过相似数据项的划分对数据的相似性进行描绘。本文通过训练使SOM网络连接权值向量位于输入向量聚类的中心，进而根据得到的聚类中心进行序列聚类。
2.2 考虑供需双向协调影响因素
2.2.1 供给方矿井水分类的协调因素
对于供给方，影响矿井水利用分类的主要因素包括矿井水水量、水质两方面[15-22]。矿井涌水量的稳定性是满足矿场内外用水需求的决定性因素，矿场内生产、生活、绿化等用水量是矿井水是否满足矿场内用水需求、是否存在外供水量的主要因素。矿井水质方面，不同水文地质条件、不同矿井水补给来源导致矿井水质千差万别，不同矿井水需要采用不同的处理工艺和处理方法，处理工艺技术能否满足水质要求较高的用水户的需要是矿井水利用时必须考虑的因素。
2.2.2 需求方矿井水分类的协调因素
对于需求方，影响矿井水利用分类的主要因素包括需求量、水质、经济性、政策法规4个方面[15-16]。矿井水需求量、水质、经济性方面，矿井水量稳定性、水质可靠性往往难以和地表水、地下水等常规水源相比，矿井水供水价格、处理成本、排污费、水资源税等都将决定矿井水能否被安全利用，因此矿井水利用是否经济是需求侧在选择水源时的重要考量因素;政策法规方面，矿井水利用的制度是否健全、当地是否有配套的税收优惠和财政补贴激励政策、未来产业规划布局等因素也会直接影响矿井水能否被安全利用，区域取水总量控制、取水许可要求、污水资源利用等相关政策法规完善性都会一定程度上影响矿井水利用。
2.3 指标因子选择的原则
（1）系统性原则。系统性原则是指评价指标应全面客观地反映矿井水供需协调系统中各子系统内部及子系统之间的相互协调性，也就是说，纳入指标体系的各项指标在总体上应具备一定的系统性、统一性和完整性，涉及矿井水供需协调的各个方面。
（2）科学性原则。按照矿井水供需协调的客观规律和要求，在矿井水供给协调指标和矿井水需求协调指标的选取、指标权重确定、具体指标数据选取以及分析方法运用的过程中，充分考虑其科学性，既要全面反映矿井水供需协调状况，也要真实、准确地反映矿井水供给和需求的具体情况。
（3）可操作性原则。包含可测性和可控性两方面内容。可测性是指应重点考虑指标的代表性、覆盖性和发展性，所选择的指标应是可测的且与有关资料在统计口径上具有一致性，通过纳入的各项指标数值能够计算出客观、科学的矿井水供给与需求协调度;可控性是指如果评价显示某一年矿井水供给或者需求协调度不高，则需要釆取措施予以弥补，从而维护缺水区矿井水的供需协调。
（4）动态性原则。矿井水供需协调度的提升既是目标又是过程，其内涵和意义随着当地社会经济的发展、能源基地建设布局及规模的调整而不断变化，这就要求指标体系应动态反映矿井水供需协调的发展状态、能力与趋向。
3 矿井水供需协调评价指标体系构建
3.1 指标优选
从理论上讲，面向供需双向协调的矿井水开发利用的影响因素就是评价矿井水供需双向协调的具体指标。从上文分析来看，一是影响矿井水供需双向协调的因素较多、涉及面较广，指标过多不符合多因素指标评价要求;二是部分指标不能直接反映矿井水供需双向协调关系，需要进行拆分、合并;三是对于难以收集到具体评价数据的指标，可以考虑删除或者替换。
（1）保留指标。供需双方对矿井水的要求无外乎水量、水质两个方面，故矿井涌水量（正常涌水量、最大涌水量）、用水量（自用水量、损失量、已开发利用量）、矿井水出矿区水质、用水户需求量等指标予以保留。
（2）替换指标。“成本和处理设备工作效率”指标属矿井水水质处理环节，合并为一个指标“前处理成本”，矿井水需求方“处理成本”替换为“其他水源供水成本”，以便于区别。
（3）派生指标。由于“开采年限、開采规划、导水裂隙带发育情况、矿井水水源、水质类别、处理工艺、损失量”只能单一反映指标本身的变化，不能综合反映矿井水供需变化，综合以上指标信息，整合并设置“开采影响系数、水源影响系数、水质影响系数、管道输送率”指标。
（4）删除指标。政策法规是影响未来产业布局的导向，不会直接影响现阶段矿井水开发利用量，因此将“政策法规”指标予以删除。
（5）增加指标。“矿井水利用率”是指矿井水现状条件下利用率（利用量/涌水量），符合2013年国家发展和改革委员会、国家能源局联合印发的《矿井水利用发展规划》（发改环资[2013]118号）提出的“提高矿井水利用率，推动矿井水利用产业化发展”。按照本项目申报书与实施方案，需要提出供需双向协调的矿井水开发利用潜力评价方法，并评价我国矿井水可利用量与潜力，故增加“可利用量”和“开发利用潜力”两项指标。 矿井水供需双向协调指标体系见表2。
3.2 SOM模型构建
综合考虑细化矿井水3种利用模式（就近利用模式A、面向园区产业链利用模式B、回归河湖利用模式C）和矿井水供给方、需求方协调指标，选取7个相关指标（自用水量S4、前处理成本S9、可利用水量S11、工业用水户需水量S13、非工业用水户需水量S14、其他水源供水成本S15、矿井水利用率S18）建立矿井水供需双向协调SOM模型（见表3）。其中，每一种模式细化分类有9个特征值（P1～P9）：P1，可利用水量介于自用水量与自用水量+矿场外工业需水量之间，取值1或0;P2，可利用水量介于自用水量与自用水量+矿场外非工业需水量之间，取值1或0;P3，可利用水量小于自用水量+矿场外工业需水量，取值1或0;P4，可利用水量介于自用水量+矿场外工业需水量与自用水量+矿场外工业需水量+非工业需水量之间，取值1或0;P5，可利用水量大于自用水量+矿场外工业需水量+非工业需水量，取值1或0;P6，矿井水利用率小于100%，取值0;P7，矿场外工业有无需水要求，取值1或0;矿场外有无非工业需水要求（取值2或0）、矿场外有工业和非工业需水要求（取值3）;P8，水质处理成本与其他水源供水成本比值小于1，取值1;P9，水質处理成本与其他水源供水成本比值大于1，取值0。
4 实例应用
4.1 矿井概况
宁东煤炭基地位于宁夏中东部，是国家确定的14个大型煤炭基地之一，也是《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》重点建设的9个千万千瓦级大型煤电基地之一。宁东煤炭基地包括临武、鸳鸯湖、横城、马家滩、积家井、甜水河、韦州7个矿区和石沟驿独立井田。本文以宁东煤炭基地积家井矿区银星一井、鸳鸯湖矿区红柳煤矿为典型煤矿，通过SOM分类计算，确定这2个煤矿所符合的矿井水综合利用模式。
4.2 评价结果
在进行SOM网络分析时，预先给定SOM输出神经元的数目，即确定SOM拓扑结构的规模，本文选取9个特征值，按9种分类模式，建立10×10的神经元分析模型，运行结果表明：银星一井、红柳煤矿属面向园区产业链利用模式的B5类，即这2个煤矿矿井水经过处理后，除满足本矿场内用水需求外，还供给外部工业园区使用。经调研了解，这2个煤矿周边用水需求量有限，由于矿井水处理成本（17元/m3）明显高于其他水源供水成本（5元/m3），因此矿井水利用率仅有10%左右，综合利用难度大。为解决矿井水利用率低的问题，按照优先利用矿井排水和再生水的用水原则，建议采取以下措施提高矿井水利用率：①按照水资源税征收管理办法进行多倍计征;②对不优先使用矿井水的企业违规现象进行通报并处罚;③暂停或限制企业其他供水水源供水量;④按照一定配额比鼓励企业优先使用矿井水等非常规水源。
5 结 语
（1）本文基于矿井水开发利用双向协调水量、水质等影响因素，结合利用对象和处理难度，提出了就近利用、面向工业产业链、回归河湖3种矿井水开发利用模式，从利用对象的组合、是否有富余矿井水量、是否存在外排水等角度细化为9种开发利用分类。
（2）基于矿井水供需双向协调SOM模型，构建了供需协调评价指标体系。以宁东煤炭基地积家井矿区银星一井、鸳鸯湖矿区红柳煤矿为例，选取9个特征值，按9种分类模式，建立了10×10的神经元分析模型，确定这2个煤矿属于面向园区产业链利用模式的B5类，并提出了提高矿井水利用率的建议措施。
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【责任编辑 张华兴】
关键词：矿井水;开发利用;模式分类;协调指标;宁东煤炭基地
中图分类号：TV213.9 文献标志码：A
doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.08.014
引用格式：张楠，郭欣伟，倪深海，等.矿井水开发利用模式分类研究[J].人民黄河，2021，43（8）：74-78.
Abstract： In order to realize the unified allocation of mine water into water resources， starting from the spatial utilization pattern of mine water， on the basis of clarifying the classification of mine water utilization and considering the requirements of two-way coordination between supply and demand， this paper analyzed and proposed the index factors of mine water classified utilization. It constructed the classification index system and evaluation model of coal mine water safe utilization mode by using self-organizing feature mapping network （SOM） method. Taking a typical coal mine in Ningdong coal base as an example， this paper evaluated the classification of mine water development and utilization pattern. The results show that the evaluation index system of utilization pattern classification constructed can effectively identify the key items of main categories.
Key words： mine drainage; exploitation and utilization; pattern classification; coordination index; Ningdong coal base
煤炭長期占据我国能源消费结构的主体地位，为我国能源安全提供了重要保障[1]。黄河流域煤炭资源富集但水资源短缺，作为我国煤炭生产潜力最大的区域，煤炭年产量约占全国总量的70%，年产生矿井水量12亿m3以上。在黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略时代背景下，综合利用外排矿井水，缓解区域水资源供需矛盾，是落实黄河流域水资源节约集约利用要求的重要途径。国家发展和改革委员会与水利部联合印发的《国家节水行动方案》明确要求“在缺水地区要加强非常规水利用，强制推动非常规水纳入水资源统一配置，逐年提高非常规水利用比例”[2]。2021年1月，国家发展和改革委员会等10部门联合发布《关于推进污水资源化利用的指导意见》[3]，提出要积极推动工业废水资源化利用，实施区域再生水循环利用工程。全国75%以上的矿井水来自缺水地区和严重缺水区的大型煤炭基地，处理后的矿井水可用于工业、生活、农业与生态环境等领域[4-8]。2019年我国煤矿矿井水资源量57亿m3，利用率为80%。2019年的矿井水利用中，工业用水占六成，生态环境用水占三成，农业和生活用水很少。目前国内外对矿井水综合利用的相关研究侧重于矿井水利用途径及方式等方面[9-12]，对于从空间格局考虑供需双向协调要求以及区域内适合何种利用模式少有讨论。本研究在细化矿井水利用分类的基础上，考虑供需双向协调要求，构建了适用于煤炭矿井水安全利用模式分类指标体系和评价模型，有效识别矿井水利用分类的相关指标和特征值对应的模式分类。
1 矿井水开发利用模式分类
1.1 按利用对象分类
考虑供需双向协调要求，提出矿井水就近利用模式、面向园区产业链利用模式、回归河湖利用模式。
（1）就近利用模式：收集、处理后的矿井水水质达到矿场内用水要求的就近利用模式（见图1）。
（2）面向园区产业链利用模式：收集、处理后的矿井水水质达到用水户需求，经调节池调蓄，通过管网收集输送至工业园区企业、周边农业灌溉、景观绿化、水产养殖、生活等用水户的利用模式（见图2）。
（3）回归河湖利用模式：矿区周边无用水户时，收集、处理后的矿井水达标排放，增加河道生态基流，补
充河流、湖泊流量，回归河湖的利用模式（见图3）。
1.2 按处理难度分类
考虑矿井水水质类别，提出简单处理利用模式、深度处理利用模式、特殊处理利用模式3种利用模式。
（1）简单处理利用模式：洁净矿井水、含悬浮物矿井水经混凝沉淀、预氧化、过滤、消毒工艺进行二次处理，达到生产、生活用水要求的利用模式。 （2）深度处理利用模式：高矿化度矿井水（咸水、苦咸水）、酸性矿井水经消盐、过滤反渗透等工艺处理，达到生产、生活用水要求的利用模式。
（3）特殊处理利用模式：含有有害有毒元素的矿井水经浓缩、分离等工艺处理，达到生产、生活用水要求的利用模式。
1.3 矿井水开发利用模式细化分类
考虑矿井水处理工艺难易程度和矿井水利用对象，以矿井水供给量、需求量关系为基础，细化3种矿井水利用模式分类（就近利用模式细分为A1、A2，面向园区产业链利用模式细分为B1～B5，回归河湖利用模式细分为C1、C2），见表1。
2 矿井水分类指标体系构建
2.1 指标体系构建方法选择
目前，国内外对于指标体系构建及分类评价方法较为成熟，广泛使用的方法有系统聚类法、K-近邻分类法、支持向量机法等。矿井水利用分类既有定性因素，又有定量因素，相当多的因素在结构上具有递进层次的形式。矿井水利用具有过程复杂、链条长的特点，需要考虑各个环节各因素之间的相互关系，同时应尽可能避免专家打分存在的主观性影响。鉴于此，选择自组织特征映射网络（SOM）作为矿井水利用分类指标体系构建方法[13-14]，SOM是由荷兰学者Teuvo Kohonen提出的一种全连接的自组织和自学习的神经网络，它可通过降维减少计算量，并通过相似数据项的划分对数据的相似性进行描绘。本文通过训练使SOM网络连接权值向量位于输入向量聚类的中心，进而根据得到的聚类中心进行序列聚类。
2.2 考虑供需双向协调影响因素
2.2.1 供给方矿井水分类的协调因素
对于供给方，影响矿井水利用分类的主要因素包括矿井水水量、水质两方面[15-22]。矿井涌水量的稳定性是满足矿场内外用水需求的决定性因素，矿场内生产、生活、绿化等用水量是矿井水是否满足矿场内用水需求、是否存在外供水量的主要因素。矿井水质方面，不同水文地质条件、不同矿井水补给来源导致矿井水质千差万别，不同矿井水需要采用不同的处理工艺和处理方法，处理工艺技术能否满足水质要求较高的用水户的需要是矿井水利用时必须考虑的因素。
2.2.2 需求方矿井水分类的协调因素
对于需求方，影响矿井水利用分类的主要因素包括需求量、水质、经济性、政策法规4个方面[15-16]。矿井水需求量、水质、经济性方面，矿井水量稳定性、水质可靠性往往难以和地表水、地下水等常规水源相比，矿井水供水价格、处理成本、排污费、水资源税等都将决定矿井水能否被安全利用，因此矿井水利用是否经济是需求侧在选择水源时的重要考量因素;政策法规方面，矿井水利用的制度是否健全、当地是否有配套的税收优惠和财政补贴激励政策、未来产业规划布局等因素也会直接影响矿井水能否被安全利用，区域取水总量控制、取水许可要求、污水资源利用等相关政策法规完善性都会一定程度上影响矿井水利用。
2.3 指标因子选择的原则
（1）系统性原则。系统性原则是指评价指标应全面客观地反映矿井水供需协调系统中各子系统内部及子系统之间的相互协调性，也就是说，纳入指标体系的各项指标在总体上应具备一定的系统性、统一性和完整性，涉及矿井水供需协调的各个方面。
（2）科学性原则。按照矿井水供需协调的客观规律和要求，在矿井水供给协调指标和矿井水需求协调指标的选取、指标权重确定、具体指标数据选取以及分析方法运用的过程中，充分考虑其科学性，既要全面反映矿井水供需协调状况，也要真实、准确地反映矿井水供给和需求的具体情况。
（3）可操作性原则。包含可测性和可控性两方面内容。可测性是指应重点考虑指标的代表性、覆盖性和发展性，所选择的指标应是可测的且与有关资料在统计口径上具有一致性，通过纳入的各项指标数值能够计算出客观、科学的矿井水供给与需求协调度;可控性是指如果评价显示某一年矿井水供给或者需求协调度不高，则需要釆取措施予以弥补，从而维护缺水区矿井水的供需协调。
（4）动态性原则。矿井水供需协调度的提升既是目标又是过程，其内涵和意义随着当地社会经济的发展、能源基地建设布局及规模的调整而不断变化，这就要求指标体系应动态反映矿井水供需协调的发展状态、能力与趋向。
3 矿井水供需协调评价指标体系构建
3.1 指标优选
从理论上讲，面向供需双向协调的矿井水开发利用的影响因素就是评价矿井水供需双向协调的具体指标。从上文分析来看，一是影响矿井水供需双向协调的因素较多、涉及面较广，指标过多不符合多因素指标评价要求;二是部分指标不能直接反映矿井水供需双向协调关系，需要进行拆分、合并;三是对于难以收集到具体评价数据的指标，可以考虑删除或者替换。
（1）保留指标。供需双方对矿井水的要求无外乎水量、水质两个方面，故矿井涌水量（正常涌水量、最大涌水量）、用水量（自用水量、损失量、已开发利用量）、矿井水出矿区水质、用水户需求量等指标予以保留。
（2）替换指标。“成本和处理设备工作效率”指标属矿井水水质处理环节，合并为一个指标“前处理成本”，矿井水需求方“处理成本”替换为“其他水源供水成本”，以便于区别。
（3）派生指标。由于“开采年限、開采规划、导水裂隙带发育情况、矿井水水源、水质类别、处理工艺、损失量”只能单一反映指标本身的变化，不能综合反映矿井水供需变化，综合以上指标信息，整合并设置“开采影响系数、水源影响系数、水质影响系数、管道输送率”指标。
（4）删除指标。政策法规是影响未来产业布局的导向，不会直接影响现阶段矿井水开发利用量，因此将“政策法规”指标予以删除。
（5）增加指标。“矿井水利用率”是指矿井水现状条件下利用率（利用量/涌水量），符合2013年国家发展和改革委员会、国家能源局联合印发的《矿井水利用发展规划》（发改环资[2013]118号）提出的“提高矿井水利用率，推动矿井水利用产业化发展”。按照本项目申报书与实施方案，需要提出供需双向协调的矿井水开发利用潜力评价方法，并评价我国矿井水可利用量与潜力，故增加“可利用量”和“开发利用潜力”两项指标。 矿井水供需双向协调指标体系见表2。
3.2 SOM模型构建
综合考虑细化矿井水3种利用模式（就近利用模式A、面向园区产业链利用模式B、回归河湖利用模式C）和矿井水供给方、需求方协调指标，选取7个相关指标（自用水量S4、前处理成本S9、可利用水量S11、工业用水户需水量S13、非工业用水户需水量S14、其他水源供水成本S15、矿井水利用率S18）建立矿井水供需双向协调SOM模型（见表3）。其中，每一种模式细化分类有9个特征值（P1～P9）：P1，可利用水量介于自用水量与自用水量+矿场外工业需水量之间，取值1或0;P2，可利用水量介于自用水量与自用水量+矿场外非工业需水量之间，取值1或0;P3，可利用水量小于自用水量+矿场外工业需水量，取值1或0;P4，可利用水量介于自用水量+矿场外工业需水量与自用水量+矿场外工业需水量+非工业需水量之间，取值1或0;P5，可利用水量大于自用水量+矿场外工业需水量+非工业需水量，取值1或0;P6，矿井水利用率小于100%，取值0;P7，矿场外工业有无需水要求，取值1或0;矿场外有无非工业需水要求（取值2或0）、矿场外有工业和非工业需水要求（取值3）;P8，水质处理成本与其他水源供水成本比值小于1，取值1;P9，水質处理成本与其他水源供水成本比值大于1，取值0。
4 实例应用
4.1 矿井概况
宁东煤炭基地位于宁夏中东部，是国家确定的14个大型煤炭基地之一，也是《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》重点建设的9个千万千瓦级大型煤电基地之一。宁东煤炭基地包括临武、鸳鸯湖、横城、马家滩、积家井、甜水河、韦州7个矿区和石沟驿独立井田。本文以宁东煤炭基地积家井矿区银星一井、鸳鸯湖矿区红柳煤矿为典型煤矿，通过SOM分类计算，确定这2个煤矿所符合的矿井水综合利用模式。
4.2 评价结果
在进行SOM网络分析时，预先给定SOM输出神经元的数目，即确定SOM拓扑结构的规模，本文选取9个特征值，按9种分类模式，建立10×10的神经元分析模型，运行结果表明：银星一井、红柳煤矿属面向园区产业链利用模式的B5类，即这2个煤矿矿井水经过处理后，除满足本矿场内用水需求外，还供给外部工业园区使用。经调研了解，这2个煤矿周边用水需求量有限，由于矿井水处理成本（17元/m3）明显高于其他水源供水成本（5元/m3），因此矿井水利用率仅有10%左右，综合利用难度大。为解决矿井水利用率低的问题，按照优先利用矿井排水和再生水的用水原则，建议采取以下措施提高矿井水利用率：①按照水资源税征收管理办法进行多倍计征;②对不优先使用矿井水的企业违规现象进行通报并处罚;③暂停或限制企业其他供水水源供水量;④按照一定配额比鼓励企业优先使用矿井水等非常规水源。
5 结 语
（1）本文基于矿井水开发利用双向协调水量、水质等影响因素，结合利用对象和处理难度，提出了就近利用、面向工业产业链、回归河湖3种矿井水开发利用模式，从利用对象的组合、是否有富余矿井水量、是否存在外排水等角度细化为9种开发利用分类。
（2）基于矿井水供需双向协调SOM模型，构建了供需协调评价指标体系。以宁东煤炭基地积家井矿区银星一井、鸳鸯湖矿区红柳煤矿为例，选取9个特征值，按9种分类模式，建立了10×10的神经元分析模型，确定这2个煤矿属于面向园区产业链利用模式的B5类，并提出了提高矿井水利用率的建议措施。
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