inbureИзвестия вузов. Инвестиции. Строительство. НедвижимостьIzvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost2227-29172500-154XIrkutsk National Research Technical University10.21285/2227-2917-2022-3-394-407inbure-157Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВОTECHNICAL SCIENCES. CONSTRUCTIONМатематические методы обоснования и логическое моделирование ресурсосберегающей системы экологически безопасного жизнеобеспеченияMathematical methods of substantiating and logical modelling of a resource-saving environmentally safe critical infrastructure systemhttps://orcid.org/0000-0002-9481-3832ЦховребовЭ. С.TshovrebovE. S.

Цховребов Эдуард Станиславович - кандидат экономических наук, доцент, ученый секретарь Отделения проблем экологической безопасности и устойчивого развития.

123557, Москва, ул. Пресненский вал, 19

Eduard S. Tshovrebov - Cand. Sci. (Econ.), Associate Professor, Scientific Secretary of the Department of Environmental Safety and Sustainable Development, A.M. Prokhorov Academy of Engineering Sciences.

19 Presnensky Val St., Moscow, 123557

rebrovstanislav@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3097-7037КостаревС. Н.KostarevS. N.

Костарев Сергей Николаевич - доктор технических наук, доцент, профессор кафедры вычислительных машин, комплексов, систем и сетей, ПВИ ВНГ РФ; профессор кафедры безопасности жизнедеятельности, Пермский ГАТУ им. ак. Д.Н. Прянишникова; профессор кафедры зоотехнии, Пермский институт ФСИН России.

614030, Пермь, ул. Гремячий лог, 1; 614990, Пермь, ул. Петропавловская, 23; 614012, Пермь, ул. Карпинского, 125

Sergey N. Kostarev - Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Professor of the Department of Computing Machines, Complexes, Systems and Networks, Perm Military Institute of National Guard Troops of the Russian Federation; Professor of the Department of Life Safety, Perm State Agro-Technological University named after Academician D.N. Prianishnikov; Professor of the Department of Animal Science, Perm Institute of the FPS of Russia.

1 Gremyachiy log St., Perm, 614030; 23 Petropavlovskaya St., Perm, 614990; 125 Karpinsky St., Perm, 614012

iums@dom.raid.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7682-9013СередаТ. Г.SeredaT. G.

Середа Татьяна Геннадьевна - доктор технических наук, доцент, профессор кафедры строительных технологий.

614990, Пермь, ул. Петропавловская, 23

Tatiana G. Sereda - Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Professor of the Department of Construction Technologies, Perm State Agro-Technological University named after Academician D.N. Prianishnikov.

23 Petropavlovskaya St., Perm, 614990

iums@dom.raid.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0749-1853НиязгуловФ. Х.NiyazgulovF. H.

Ниязгулов Фелюз Хайдарович - соискатель, старший преподаватель кафедры геодезии, геоинформатики и навигации.

127994, Москва, ул. Образцова, 9

Felys H. Niyazgulov - Applicant, Senior Lecturer of the Department of Geodesy, Geoinformatics and Navigation, Russian University of Transport (MIIT).

9 Obrastsov St., Moscow, 127994

transgeo@yandex.ruАкадемия инженерных наук им. А.М. ПрохороваРоссияA.M. Prokhorov Academy of Engineering SciencesRussian FederationПермский военный институт войск национальной гвардии Российской Федерации; Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова; Пермский институт ФСИН РоссииРоссияPerm Military Institute of National Guard Troops of the Russian Federation; Perm State Agro-Technological University named after Academician D.N. Pryanishnikov; Perm Institute of the FPS of RussiaRussian FederationПермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. ПрянишниковаРоссияPerm State Agro-Technological University named after Academician D. N. PryanishnikovRussian FederationРоссийский университет транспорта (МИИТ)РоссияRussian University of Transport (MIIT)Russian Federation202212112023123394407Copyright © Цховребов Э.С., Костарев С.Н., Середа Т.Г., Ниязгулов Ф.Х., 20232023Цховребов Э.С., Костарев С.Н., Середа Т.Г., Ниязгулов Ф.Х.Tshovrebov E.S., Kostarev S.N., Sereda T.G., Niyazgulov F.H.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inbure.elpub.ru/jour/article/view/157

Цель работы заключается в формировании теоретических основ комплексной оценки экологической опасности отходов, образующихся в процессе жизнеобеспечения селитебных территорий, и обосновании ресурсосберегающей (ресурсовосстановительной) системы, направленной на обеспечение состояния защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от антропогенного воздействия отходов, создание благоприятных условий жизнедеятельности населения. Проведенное исследование базируется на применении математических методов оценки системы экологически безопасного жизнеобеспечения населенных пунктов: математической логики, векторной алгебры. Обосновано положение о том, что формирование ресурсосберегающей системы, не включающей отходы в качестве составляющего её элемента, обеспечивает целостность замкнутого материально-сырьевого цикла и, кроме того, сводит к нулю образование материальной массы отходов - источника экологической опасности - как количественного результата функционирования означенной системы. Также показано: на объектах жизнеобеспечения, где организована система обращения со строительной и иной продукцией на последней стадии жизненного цикла в качестве вторичных ресурсов, а не опасных отходов, направляемых на размещение в природную среду, на селитебных территориях экологическая опасность может быть предотвращена. Полученные результаты исследования могут быть использованы при экологическом обосновании концепций, стратегий, программ, проектов федерального, регионального и отраслевого уровня в области ресурсосбережения, обращения с отходами и вторичными ресурсами, обеспечения экологической безопасности селитебных территорий.

In this work, a theoretical basis for a comprehensive assessment of the environmental hazard of wastes, which are formed during the functioning of critical infrastructure in residential territories, is developed. In addition, a resource-saving (resource-recovering) system is proposed for ensuring the protection of natural environment and vitally important human interests from the anthropogenic impact of wastes, thus creating favourable conditions for the vital activity of a population. The study was conducted using mathematical methods, such as mathematical logic and vector algebra, for assessing the system of an ecologically safe critical infrastructure of populated areas. It is argued that the formation of a resource-saving system, which does not include wastes as its constituent element, provides the integrity of a closed material-raw cycle. Moreover, such a system reduces the formation of waste material masses (sources of environmental hazard) as a quantitative result of the system to zero. It is shown that environmental hazards in residential areas can be prevented in those places, where a system of processing construction and other products at the last life cycle stage as secondary resources is implemented and no hazardous wastes are forwarded for disposal in the natural environment. The obtained results can be used when assessing the environmental safety of concepts, strategies, programmes and projects at federal, regional and sectoral levels in the field of resource saving, waste and secondary resources management, as well as for ensuring the environmental safety of residential areas.

экологическая безопасностьохрана окружающей средыресурсосбережениеотходы производства и потребленияжизнеобеспечение населенных пунктовматематическая логикаenvironmental safetyenvironmental protectionresource conservationproduction and consumption wastelife support of settlementsmathematical logicReferencesЧертес К. Л., Шестаков Н. И. Современные биопозитивные технологии переработки отходов коммунально-строительного сектора // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 8. С. 1135-1146. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2020.8.1135-1146.Chertes KL, Shestakov NI. Modern biopositive technologies of waste processing in the utilities and construction industries. Vestnik MGSU = Monthly Journal on Construction and Architecture. 2020;15(8):1135-1146. (In Russ.). https://doi.org/10.22227/1997-0935.2020.8.1135-1146.Суздалева А. Л. Системная техноэкология и управляемые природно-технические системы // Безопасность в техносфере. 2016. Т. 5. № 3. С. 6-14. https://doi.org/10.12737/21718.Suzdaleva AL. System technoecology and managed nature-technical systems. Bezopasnost' v tekhnosfere. 2016;3:6-14. (In Russ.). https://doi.org/10.12737/21718.Ильичев В. А., Колчунов В. И., Бакаева Н. В., Кобелева С. А. Оценка экологической безопасности строительства на основе модели полного ресурсного цикла // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2016. № 4 (44). С. 169-176.Il'ichev VA, Kolchunov VI, Bakaeva NV, Kobeleva SA. Assessment of environmental safety of construction based on a model of a complete resource cycle. Nauchnyj vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Stroitel'stvo i arhitektura = Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2016;4(44):169-176. (In Russ.).Hart J., Adams K., Giesekam J., Tingley D. D., Pomponi F. Barriers and drivers in a circular economy: the case of the built environment // Procedia CIRP. 2019. No. 80. p. 619-624. https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.12.015.Hart J, Adams K, Giesekam J, Tingley DD, Pomponi F. Barriers and drivers in a circular economy: the case of the built environment. Procedia CIRP. 2019;80:619-624. https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.12.015.Domenech T., Bahn-Walkowiak B. Transition Towards a Resource Efficient Circular Economy in Europe: Policy Lessons from the EU and the Member States // Ecological Economics. 2019. Vol. 155. p. 7-19. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2017.11.001.Domenech T, Bahn-Walkowiak B. Transition Towards a Resource Efficient Circular Economy in Europe: Policy Lessons From the EU and the Member States. Ecological Economics. 2019;155:7-19. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2017.11.001.Elgizawy S. M., El-Haggar S. M., Nassar K. Slum Development Using Zero Waste Concepts: Construction Waste Case Study // Procedia Engineering. 2016. Vol. 145. p. 1306-1313. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.04.168.Elgizawy SM, El-Haggar SM, Nassar K. Slum Development Using Zero Waste Concepts: Construction Waste Case Study. Procedia Engineering. 2016;145:1306-1313. https://doi.org/10.1016/j.pro-eng.2016.04.168.Ehresman T., Okereke C. Environmental justice and conceptions of the green economy // International Environmental Agreements: Politics, Law and Economic. 2015. Vol. 15. Iss. 1. p. 13-27. https://doi.org/10.1007/s10784-014-9265-2.Ehresman T, Okereke C. Environmental justice and conceptions of the green economy. International Environmental Agreements: Politics, Law and Economic. 2015;15(1):13-27. https://doi.org/10.1007/s10784-014-9265-2.Kirchherr J., Reike D., Hekkert M. Conceptualizing the circular economy: An analysis of 114 definitions // Resources, Conservation and Recycling. 2017. Ng. 127. p. 221-232. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2017.09.005.Kirchherr J, Reike D, Hekkert M. Conceptualizing the circular economy: An analysis of 114 definitions. Resources, Conservation and Recycling. 2017;127:221-232. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2017.09.005.Kechichian E., Mi Hoon Jeong. Mainstreaming Eco-Industrial Parks / The World Bank Group. Washington, 2016. 131 р. https://doi.org/10.1596/24921.Kechichian E, Mi Hoon Jeong. Mainstreaming Eco-Industrial Parks. Washington, 2016. 131 р. https://doi.org/10.1596/24921.Telichenko V., Benuzh A. Development green standards for construction in Russia // XXV Polish - Russian - Slovak Seminar “Theoretical Foundation of Civil Engineering”. Procedia Engineering. 2016. Vol. 153. p. 726-730. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.08.233.Telichenko V, Benuzh A. Development green standards for construction in Russia. XXV Polish -Russian - Slovak Seminar “Theoretical Foundation of Civil Engineering”. Procedia Engineering. 2016;153:726-730. https://doi.org/10.1016/j.pro-eng.2016.08.233.Regidor A. Proposals for public investment projects under the principle of sustainable development // Nóesis: Revista de Ciencias Sociales and Humanidades. 2016. Vol. 25. Iss. 50. p. 23-48.Regidor A. Proposals for public investment projects under the principle of sustainable development. Nóesis: Revista de Ciencias Sociales and Humanidades. 2016;25(50):23-48.Goldstein B., Rasmussen F. N. LCA of Buildings and the Built Environment // Hauschild M., Rosenbaum R., Olsen S. (eds.). Life Cycle Assessment. Theory and Practice. Springer, 2018. p. 695-722. https://doi.org/10.1007/978-3-319-56475-3_28.Goldstein B, Rasmussen FN. LCA of Buildings and the Built Environment. In: Hauschild M, Rosenbaum R, Olsen S (eds.). Life Cycle Assessment. Theory and Practice. Springer, 2018. p. 695-722. https://doi.org/10.1007/978-3-319-56475-3_28.Hertwich E., Lifset R., Pauliuk S., Heeren N. Resource Efficiency and Climate Change: Material Efficiency Strategies for a Low-Carbon Future / United Nations Environment Programme, and International Resource Panel. Kenya, 2020. https://www.unep.org/resources/report/resource-efficiency-and-climate-change-material-efficiency-strategies-low-carbon (19.05.2022).Hertwich E, Lifset R, Pauliuk S, Heeren N. Resource Efficiency and Climate Change: Material Efficiency Strategies for a Low-Carbon Future. Kenya, 2020. https://www.unep.org/resources/re-port/resource-efficiency-and-climate-change-mate-rial-efficiency-strategies-low-carbon [Accessed 19th May 2022].Sereda T. G., Kostarev S. N. Development of the automated workstation for the operator of the solid municipal wastes landfill // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 677(4). p. 042107. https://doi.org/10.1088/1755-1315/677/4/042107.Kostarev SN, Sereda TG. Development of the automated workstation for the operator of the solid municipal wastes landfill. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;677(4):042107. https://doi.org/10.1088/1755-1315/677/4/042107.Tshovrebov E., Velichko E., Kostarev S., Ni-yazgulov U. Mathematical model of environmentally friendly management of construction waste and waste of urban economy // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 937. p. 042062.Tshovrebov E, Velichko E, Kostarev S, Ni-yazgulov U. Mathematical model of environmentally friendly management of construction waste and waste of urban economy. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;937:042062.Костарев С. Н., Середа Т. Г. Проектирование комбинационного автомата для оценки безопасности источника опасности // Вестник ПНИПУ. Безопасность и управление рисками. 2016. № 4. С. 77-87.Kostarev SN, Sereda TG. Design of combination machine for safety assessment source of danger. Vestnik PNIPU. Bezopasnost' i upravlenie riskami. 2016;4:77-87. (In Russ.).Kostarev S. N., Tatarnikova N. A., Kochetova O. V., Sereda T. G. Development of a sequence automaton for recognition of deviations indicators in diagnosis of natural systems // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 677 (4). p. 042004. https://doi.org/10.1088/1755-1315/677/4/042004.Kostarev SN, Tatarnikova NA, Kochetova OV, Sereda TG. Development of a sequence automaton for recognition of deviations indicators in diagnosis of natural systems. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;677(4):042004. https://doi.org/10.1088/1755-1315/677/4/042004.Kostarev S. N., Sereda T. G., Novikov A. V., Ko-chinov Y. A., Kochinova T. V. Development of an automaton based on rigid logic to control the irrigation system // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2094 (3). p. 032014. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2094/3/032014.Kostarev SN, Sereda TG, Novikov AV, Kochinov YA, Kochinova TV. Development of an automaton based on rigid logic to control the irrigation system. Journal of Physics: Conference Series. 2021;2094(3):032014. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2094/3/032014.Цховребов Э. С. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте: монография. М.: Космосинформ, 1994. 354 с.Tshovrebov ES. Preservation on a railway transportation: monograph. Moscow: Kosmosinform; 1994. 354 p. (In Russ.).Цховребов Э. С., Величко Е. Г. Теоретические положения формирования методологии создания комплексной системы обращения строительных отходов // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 1. С. 83-93. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2017.1.83-93.Tshovrebov ES, Velichko EG. Theoretical provisions of formation of methodology for creation of complex system of construction waste treatment. Vestnik MGSU = Monthly Journal on Construction and Architecture. 2017;12(1):83-93. (In Russ.). https://doi.org/10.22227/1997-0935.2017.1.83-93.Tshovrebov E., Velichko E., Shevchenko A. Methodological approaches to a substantiation resurso - and energetically effective economic model of object of placing of a waste // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2018. Vol. 692. p. 1296-1305. https://doi.org/10.1007/978-3-319-70987-1_137.Tshovrebov E, Velichko E, Shevchenko A. Мethodological approaches to a substantiation resurso - and energetically effective economic model of object of placing of a waste. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2018;692:1296-1305. https://doi.org/10.1007/978-3-319-70987-1_137.Tskhovrebov E., Velichko E., Niyazgulov U. Planning measures for environmentally safe handling with extremely and highly hazardous wastes in industrial, building and transport complex // Materials Science Forum. 2018. Vol. 945. р. 988-994. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.945.988.Tskhovrebov E, Velichko E, Niyazgulov U. Planning measures for environmentally safe handling with extremely and highly hazardous wastes in industrial, building and transport complex. Materials Science Forum. 2018;945:988-994. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.945.988.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.