№35/2020 ISSN 3375-2389 Vol.1 The journal publishes materials on the most significant issues of our time. Articles sent for publication can be written in any language, as independent experts in dif- ferent scientific and linguistic areas are involved. The international scientific journal “Danish Scientific Journal” is focused on the interna- tional audience. Authors living in different countries have an opportunity to exchange knowledge and experience. The main objective of the journal is the connection between science and society. Scientists in different areas of activity have an opportunity to publish their materials. Publishing a scientific article in the journal is your chance to contribute invaluably to the development of science.
Editor in chief – Lene Larsen, Københavns Universitet Secretary – Sofie Atting
Charlotte Casparsen – Syddansk Erhvervsakademi, Denmark Rasmus Jørgensen – University of Southern Denmark, Denmark Claus Jensen – Københavns Universitet, Denmark Benjamin Hove – Uddannelsescenter Holstebro, Denmark William Witten – Iowa State University, USA Samuel Taylor – Florida State University, USA Anie Ludwig – Universität Mannheim, Germany Javier Neziraj – Universidade da Coruña, Spain Andreas Bøhler – Harstad University College, Norway Line Haslum – Sodertorns University College, Sweden Daehoy Park – Chung Ang University, South Korea Mohit Gupta – University of Calcutta, India Vojtech Hanus – Polytechnic College in Jihlava, Czech Republic Agnieszka Wyszynska – Szczecin University, Poland
Also in the work of the editorial board are involved independent experts
1000 copies Danish Scientific Journal (DSJ) Istedgade 104 1650 København V Denmark email: [email protected] site: http://www.danish-journal.com CONTENT
AGRICULTURAL SCIENCES Stepanyan A. Vinykov O., Vyskub R. THE IMPACT OF FIRES ON FOREST CENOSIS ...... 3 DEVELOPMENT OF THE CONCEPT OF A PRODUCTIVE Nykytiuk P. ADAPTIVE MODEL CULTIVATION OF WINTER WHEAT PHYTOINDICATION: BASIC DIAGNOSTIC IN CONDITIONS OF INSUFFICIENT MOISTURE SUPPLY CHARACTERISTICS AND APPROACHES ...... 5 OF THE STEPPE OF UKRAINE ...... 9
ARCHITECTURE
Blahovestova O., Pechertsev O.
FEATURES OF ECOVILLAGE DESIGN...... 17
BIOLOGICAL SCIENCES Vorobjeva N.V. Gavryliuk O. THE ROLE OF MITOCHONDRIA IN THE FORMATION OF FEATURES OF SEED REPRODUCTION SPECIES OF THE NEUTROPHIL EXTRACELLULAR TRAPS ...... 21 GENUS CATALPA SCOP. IN THE CONDITIONS OF VOLYN UPLAND ...... 23
EARTH SCIENCES
Yakymchuk M., Korchagin I.
RESULTS OF APPLICATION THE FREQUENCY-
RESONANCE METHODS OF SATELLITE IMAGES AND
PHOTOIMAGES PROCESSING AT SITES OF SEARCH WELLS DRILLING ...... 27
MATHEMATICAL SCIENCES
Nizhegorodtsev R.,
Roslyakova N., Goridko N.
FORECASTING THE SPREAD OF CORONAVIRUS IN
RUSSIA: LIGHT AT THE END OF THE TUNNEL ...... 35
PHYSICAL SCIENCES
Lyla M., Ohinska M.
VERBALIZATION OF EMOTIONS AS A LINGUISTIC
PROBLEM ...... 46
TECHNICAL SCIENCES Azhenov А. Bagautdinov D., Bagautdinova Ch. PROSPECTS FOR THE USE OF CLIENT-SERVER CALCULATION INITIAL OIL OUTPUT HORIZONTAL TECHNOLOGIES AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE IN WELL AFTER HIDRAULIC FRACTURING ON BAZHENOV CLINICAL RESEARCHES ...... 50 FORMATION ...... 60 Allahverdiyev M., Agammadova S. Sladkova M., Gilazhov Zh. EXPERIMENTAL ANALYSIS OF CAVITATION SOFTWARE AND TECHNICAL MEANS: IMPLEMENTATION AND CREATION OF THE USER CHARACTERISTICS FOR GEAR PUMP ...... 52 INTERFACE ...... 63 Eghiazaryan G., Ghazaryan H., Baghdasaryan E. Zabara S., Kozubtsova L., Kozubtsov I. CALCULATION OF WATER SUPPLY BY TOLSER'S IMPROVED METHOD OF DIAGNOSTICS OF CYBER PIPELINE EXAMPLE ...... 54 SECURITY OF THE INFORMATION SYSTEM TAKING INTO ACCOUNT DISRUPTIVE CYBER IMPACTS ...... 68
Danish Scientific Journal No35, 2020 3 AGRICULTURAL SCIENCES
THE IMPACT OF FIRES ON FOREST CENOSIS
Stepanyan A. Armenian National Agrarian University, Yerevan, Armenia
Abstract Taking into account the climate change and the anthropogenic factors (the vicious practice to burn pastures and grasslands) unprecedented increase in the frequency of fires in forest areas has occurred. In view of the aforementioned, we have set the goal to study the ongoing and expected changes in the burnt regions of the forest biocenosis. To accomplish this goal, the post-fire site of Mount Aragats in 2016 was selected as the object of study.
Keywords: forestry; forest fire; Mount Aragats; fire hazard; radar; emergency management.
Having unique forest vegetation, Mount Aragats On Mount Aragats, as everywhere, vertical zonal- continues to remain a relatively poorly studied site. ity is clearly expressed, which results in climate, soil Some studies have been carried out in the relatively and vegetation change. well preserved Amberd gorge, which is the south-west- According to the zones expressed on the moun- ern border of the Armenian forest (wild) vegetation. tain, the following can be clearly distinguished: semi- The oak woodlands of Aragats have been studied arid, arid sparse forests, temperate forests, transalpine, by many scholars and hold conflicting viewpoints. alpine and nival. Bush finds that they are not real forests, but rather a As a research object, we were interested in the forest-steppe where oak does not form fused foliage. burnt areas as the purpose was to study the changes that Maghakyan and Yaroshenko disagree, pointing occurred after the fire. According to official data, the out that these forests are not of primary origin but orig- fire covered about 80 hectares. The grass fields, as well inated under the influence of anthropogenic factors as the Caucasian oaks (Quercus macranthera), were (logging, grazing, harvesting, fires, etc.) and even re- burnt. semble the African savannas [1]. The prevailing oak woodlands here are of low On the south-eastern slope, there are small forest productivity with a 5 or 5a bonitet index, mostly pure patches, approximately 2000 hectares, which probably or of minor mixture, the completeness is 0.3-0.4 or indicates that forests were more widespread here at lower, some forest evaluation data can be seen in Table some point (R. Grigroyan 1970) [2]. 1 [2] Table 1 Forest evaluation data of oak woodlands
Average
/ha
s Diameter Height 3
level
index
m
square
ground
Bonitet
Testing
Reserve Reserve
Altitude Altitude
Interval/
category cm m
above sea above
Woodland Woodland
Generation Generation
composition
Completenes 1 85/2 2250 10o 5 VII(65) 14 8 50 0.4 2 88/2 2100 10o 5-a VI(55) 10 6 30 0.2 3 102/1 1900 10o 5-a V(45) 8 6 20 0.4 4 101/5 1700 10o 5-a IV(35) 10 6 40 0.3
To study the problem temporary circular testing There is a sub forest present in the oak woodlands, grounds have been installed. The micro-landslides, the which includes the Spiraea, the wayfaring tree, the hon- slope degree and the altitude above the sea level were eysuckle, the rosehip, the crataegus and etc. The grass- taken into account. The testing grounds were distrib- land mainly consists of steppe elements, and in the sub- uted to cover 5-6% of the area per hectare. It is neces- alpine zone the most common are the meadow grasses. sary to give general characteristics of the oak wood- In the shady, humid and rare parts the pteridophyte can lands; they are mostly of stump-sprout origin no less occur. than the 5th generation. there are bushes on the upper border of the forest, Seed reproduction is absent and almost every- where the wayfaring trees prevail, and the willows are where, the oak regrowth per 1 hectare does not exceed spread along the banks of the rivers. The ash, maple and 100-120, whilst sprout reproduction is effective, the aspen trees also occur. reason for it being the low frequency of seeding years At the altitude of 2700 meters Juniperus polycar- (once per 7-8 years), drastic temperature swings, poor pos and Astragalus tragacantha, commonly known as quality of seeds and etc. astragale de Marseille are found. 4 Danish Scientific Journal No35, 2020 For the study, the testing grounds were installed at intensively overtaking the area turning it into a dense altitudes of 1700, 1900, 2100, 2250 meters above sea bushland. level. Studies have been conducted also according to the The results of the observations are as follows: mountain slope degree; up to 12o-15o and above The results of the observations of the testing 15o.Our studies clearly indicate that the seed reproduc- grounds at the altitude of 1700 meters indicate that the tion decreases along to the increase of the slope degree. oak has preserved the stump-sprout reproduction for These are the steeple weed, rosehip and other bushes. about 70%, i.e. only the stumps that had intact root sys- Even when the stump-sprout reproduction of the oak tems, particularly the rootstock have preserved their decreases on slight slopes, other species start to repro- sprouting ability. Seed reproduction is almost absent, duce. Thus, we can conclude that after fires the danger change of tree species has also occurred and almost half of unwanted species migration comes forth, thus valu- of the burnt area is covered by ash and elm seedlings. able species can be replaced by the less valuable. This At the altitude of 1900m in some microslopes is a negative phenomenon for the forest ecosystem. stump-sprout reproduction has occurred, while seed re- Seed reproduction decreases drastically. If seed repro- production is very weak. duction is somewhat present and the altitudes under In dry areas, a sharp increase in steppe grasses can 1900 m above sea level, then it is completely absent on be observed, especially in the south-facing slope, which higher altitudes. has partially impeded seed growth. There are also In the upper zone, above 2000m above sea level, stump sprouts, preserved after the fire. There are also drastic changes in species composition can be ob- completely burnt areas where the forest vegetation has served: the forest vegetation yields its place to the high not been restored, steppe grass and bushes have devel- grass, that is, after the fire the forest artificially lowers oped. its border turning into a bushland at best. The situation is different at the altitudes of Thus, if in the aforementioned areas no forest re- 2100-2250. It is obvious that here the forest species, es- covery measures are taken, there is a threat to lose the pecially those in the north-facing slope, have given post-fire area, which can turn into an undesirable bush- their place to the alpine meadows, which being adapted land, and in the upper zone into a meadow. Systematic to these conditions have immediately replaced the oak grazing is also an obstacle for the forest recovery, even woodlands. The stump-sprout reproduction of the oak if after the fire seed reproduction of trees takes place, it is expressed very mildly, as a vast portion was burnt; is very often destroyed by grazing. To avoid this threat, seed reproduction is completely absent, the bushes are it is necessary to fence in the areas where forest recov- ery measures were taken. Ratio of oak and accompanying species 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2250 m 2100 m 1900 m 1799 m
Oak Accompanying species
Conclusion in the alpine zone where the growth conditions are un- Taking into account the aforementioned, in the favorable. burnt areas where the forest vegetation was not recov- ered or was poorly recovered, forest recovery measures REFERENCES: (procedures) should be initiated, particularly enhancing 1. Никитин, С. А. and Вакуров, А. Д. В. О. the soil and carrying out procedures to support stump- Казарян, Л. В. Арутюнян, П. А. Хуршудян, А. А. sprout reproduction. Preference should be given to the Григорян, А. М. Барсегян. «Научные основы обле- Caucasian oak (Quercus macranthera) with respective сения и озеленения Армянской ССР». Изд-во АН accompanying tree species. In the mountainous re- Армянской ССР, Ереван, 1974. Volume 29, (1976) gions, the upper zone of the forest is of great environ- Issue 7, pp. 103-104 mental importance and is more vulnerable as it grows 2. Григорян, Р. А. Лесная растительность горы Арагац. Vol. 23, (1970) Issue 12, pp. 60-65
Danish Scientific Journal No35, 2020 5 UDC 57.042.2: 57.044
PHYTOINDICATION: BASIC DIAGNOSTIC CHARACTERISTICS AND APPROACHES
Nykytiuk P. Zhytomyr National Agro-Ecological University, Zhytomyr, Ukraine
Abstract Bioindication - an assessment of the quality of the natural environment as it biota. Bioindication is based on monitoring the composition and number of indicator views. Bioindication is used in environmental studies as a method of detecting anthropogenic load on biocenosis. The method of bioindicators is based on the study of the influence of changing environmental factors on different characteristics of biological objects and systems. The biological systems or organisms most sensitive to the factors being studied are selected as bioindicators. The changes in the behavior of the test object are evaluated in compar- ison with the control situations taken for the standard. For example, when assessing the ecological status of surface waters, bio-indicators are used to monitor the behavior of daphnia, shellfish, some fish, and others.
Keywords: phytoindication, bioindication, environmental pollution, plants, environmental protection
A number of plant-specific indicators visibly re- pollution factors of species of lower and higher plants, acts to increased or decreased concentrations of micro as well as representatives of fauna [9, 12, 17, 21, 27]. - and macronutrients in the soil. This phenomenon is Bioindicators are organisms whose presence used for preliminary evaluation of the soils, identify po- (presence), the number or intensive development of tential areas of search for minerals. which is an indicator of some natural processes or en- One of the specific methods of monitoring envi- vironmental conditions. Bioindication is widely used ronmental pollution bioindication, determination of the for water sanitation. The composition of the flora and degree of contamination geophysical environments fauna of water can determine the suitability of drinking with living organisms, bio-indicators. Live indicators water and to determine the efficiency of treatment should not be too sensitive and too resistant to pollu- plants. Indicative plants and micro-organisms can pro- tion. Necessary to have a sufficiently long life cycle. It vide a rough estimate of soil quality. Animals, plants, is important that such organisms were widely distrib- including microorganisms, are used in space research uted across the planet, each species should be confined as bioindicators to find out the effects of outer space to a specific location. Bioindication has a number of ad- factors on organisms. vantages over analytical methods. It features high effi- Due to the need for global monitoring, the use of ciency, low cost and provides an opportunity to charac- biological capabilities is increasingly important. Indi- terize the state of the environment over a long period of cator plants are used both to identify individual pollu- time. tants and to monitor the overall state of the environ- Environmental factors strictly determine which ment. [1 – 9, 23, 25, 28 ]. organisms can live in this place, and what can't. Given Fcondition studies have a history that has its roots this, we can use the opposite rule and judge the physical in the mists of time, when the search and cultivation of environment of the organism that live in it. some plants people associated with certain environ- Y. Odum cites a number of significant observa- mental conditions. Written records on the evaluation of tions that should be taken into consideration during us- land using plants have ancient scholars of China, India, ing this method. Greece, Rome. In Russia one of the first who wrote 1. Stanton a types, usually are better indicators about the connection between plants and the quality of than evribadi [21]. agricultural land was.M.Radischev in his work “the De- 2. Larger species are better indicators than small, scription of my land”. because this flow of energy can support a large biomass The scientific level of phytoindication began to or "harvest on the vine", and that biomass is distributed take with the development of Geology, geography, Pe- between the major organisms. dology, botany. The beginning is with works by A. 3. The numerical ratio of different species, popu- Humboldt (1805, 1807, 1814), who was able to see sig- lations and communities is often a better indicator than nificant patterns that link vegetation and major environ- the number of one species as a whole better than the mental factors. Humboldt's ideas were continued in the part reflecting the overall amount of conditions. works of L. Post (1862) and A. Greibach(1880), which Thus, bioindicators are a group of individuals of at the classification of plant groups showed a close re- the same species or group, the presence, number or in- lationship between the latter and the ecological envi- tensity of which in an environment is an indicator of ronment. A. Varga (1896) was allocated classes of certain natural processes or conditions of the environ- groups gcraft, mesoft, aloft, xeric and environmental ment. groups. Classifying vegetation on ecological basis was Biological indication is widely used today for the developed by A. Sinerem (1898), A. Dlam (1908, assessment of environmental pollution, which "elimi- 1910), A. Kadera (1913). In Russia due to the diversity nates" from natural ecological niches unstable to the of natural conditions , conducted extensive studies of 6 Danish Scientific Journal No35, 2020 changes in vegetation cover depending on environmen- detection of disturbances. The function of the indicator tal factors. An important step on this path began work is performed by a species that has a narrow amplitude on assessment and mapping of soils by V. V. of environmental tolerance with respect to any factor. Dokuchaeva(1885, 1897, 1899). Their continuation In most cases, these are plants that are organisms that was researching the Resettlement administration and its are not capable of active movement. experimental stations. During this period the published Indication of environmental conditions is based on work.And.Dima and by.And.Bellera (1907), P. A. Cos- the assessment of changes in the species diversity of or- tea (1908), S. K. Chayanov(1908), G. M. Vysotsky ganisms of a particular locality and their chemical com- (1914). position, which reflects their ability to accumulate ele- The name of J. Brown-Blanke (1913) is associated ments and compounds coming from the environment with the classification of vegetation, which reflected [2, 3, 5, 7, 10, 22]. the ecological specificity of plant communities (sym- Therefore, phytoindication is an integral part of phitoindication). The founder of the theory of sym- environmental monitoring - a system of environmental phitoindication should be considered LG Ramensky monitoring in a specific area (from land or water sur- (1929), who not only defended the provisions on the face to the entire continent) for the rational use of nat- ecological conditionality of plant groups, but also pro- ural resources and nature conservation. Biological posed methods of assessing ecological regimes by fac- monitoring involves monitoring the state of the envi- tors of soil moisture and their variable riches, salinity, ronment and factors of action, as well as predicting en- grazing. Ramensky proposed a number of new tech- vironmental change and evaluating its future status. Its niques - ecological series, ecological assessment of objects are the plants and their groups. coenoses, construction of synecological diagrams. Dynamic equilibrium and stability of biological In the 60-ies of the twentieth century, the phytoin- systems are closely related to the phytoindication of dication as an independent scientific direction and its plant morpho-genetic changes in response to anthropo- differentiation, generalization of materials, develop- genic influences. At the level of organisms and ecosys- ment of different ecological scales, new methods of re- tems, the effects of stressors are distinguished only by search and assessment of environmental factors and the appearance of external symptoms of damage (ne- their dynamics are distinguished, which allows to iden- crosis, chlorosis) after the boundary of adaptive capac- tify more complex regularities not only local but also ity is broken and the systems become unstable. For landscape, regional and even global level [10, 17, 19, some stressors, various morphological indicators have 21, 22, 24, 27]. already been tested and sometimes specially selected, All ecological systems - be they organisms, popu- with the help of which short or long-term indication is lations or biocenoses - have adapted to a complex of possible both at low and at high doses of their effects. factors and habitats during their development. They Macroscopic changes are associated with changes have taken possession of a particular area within the bi- in leaf color, which in most cases are non-specific re- osphere, an ecological niche in which there are appro- sponses to various stressors [21, 23, 25]. priate living conditions, and can normally feed and re- Chlorosis - a pale color of leaves between veins. produce. Each organism possesses in relation to any Yes (for plants on dumps that remain after heavy metals factor acting on it a genetically determined, phyloge- are extracted); yellowing of edges or parts of leaves (in netically acquired, unique physiological range of toler- deciduous trees under the influence of chlorides); red- ance, within which this factor is optimal for it. If this ness (accumulation of anthocyanins in the form of spots factor is very high or very low intensity, but does not on leaves of currant and hydrangea under the action of lead to death, then the body is in a physiological pessi- SO2); browning or bronzing (in deciduous trees - often mism. Beyond some minimum or maximum value of a the initial stage of severe necrotic damage, in spruce factor, further life is impossible. In a limited area of in- and pine - serves for further exploration of smoke dam- tensity of a factor that is especially conducive to a given age). Changing coloration in which the nature of the le- individual, the organism exists under conditions of sion of leaves is similar to frosty lesions - often the first physiological optimum. At wide amplitude of tolerance stages of necrosis. organisms are called euripotent, at narrow - stenopo- Necrosis - dying of limited areas of tissue - im- tent. Accordingly, organisms or groups of organisms portant symptoms of damage during the indication, whose vital functions are so closely correlated with cer- sometimes specific. The following types of necrosis are tain environmental factors that can be used to evaluate distinguished: drip and spotty necrosis is the dying of them are called phytoindicators [1, 3, 7, 9]. leaf tissue tissues in the form of dots or spots; intersti- In phytoindication, changes in the biological sys- tial necrosis - die off of the leaf blade between the first tem always depend on both anthropogenic and natural veins of the first order, often with SO2; marginal necro- environmental factors. This system responds to the ac- sis - characteristic, clearly delimited forms, appear in tion of the environment as a whole in accordance with the July, which are damaged by the rock salt used to its predisposition, ie such internal factors as nutritional melt the ice. The combination of inter-vein and mar- conditions, age, genetically controlled resistance and ginal necrosis leads to the appearance of a fish-skeleton already present disorders. If the indicator responds with pattern; apical necrosis (especially in monocotyledons a significant deviation of life manifestations from the and conifers), characterized by dark brown, sharply de- norm, then it is a sensitive phytoindicator. Accumulat- lineated necrosis of the ends of the needles in pine and ing phytoindicators, on the contrary, accumulate an- fir after SO2 action. thropogenic influences for the most part without rapid Danish Scientific Journal No35, 2020 7 Leaf fall (defoliation) in most cases is observed In-situ studies in various industrial regions show after necrosis or chlorosis. An example is the reduction that herbs are more adapted to growth in polluted envi- in the life span of conifers, its shedding in spruce trees, ronments. Unlike tree species, complete individual de- the dropping of two-pointed short shoots in pines. velopment of some eurytopic species is possible under Changes in growth in most are nonspecific, but the most unfavorable conditions of man-made eco- are widely used in the indication, as it is a more sensi- topes. tive parameter than necrosis and allows you to directly Comparing ways to protect the integrity of plant determine the decline in productivity of plants grown ontogenesis in extreme conditions of natural and man- by man. It mainly measures changes in radial growth of made contaminated environment Yu. Kulagin noted a the trunk, growth of shoots and leaves in length, length high degree of their identity in the phenological mani- of roots. festation, which may indicate the genetic predisposition Therefore, after the violation of the adaptive ca- of the general reactions of plants to the damaging ef- pacity of plants, external symptoms of damage appear, fects of pollutants and stress effects of natural factors, which can be an indication of certain stress factors on within the species adaptive norm. Of course, payment the plant. for the survival of plants in the harshest conditions of The ability of plants to adapt to changing environ- technogenic ecotopes is a significant reduction in the mental conditions Grodzinsky regarded as a manifesta- value of their economic and decorative qualities [2, 9, tion of the forms of reliability, and A.A. Zhirenko - as 12, 28]. the realization of their adaptive potential. The attach- Increased attention to the use of methods of bioin- ment of plants to a particular habitat has led, in the dication of environmental pollution due to the high sen- course of evolution, to the creation of different species sitivity of plants and specific reactions to specific sub- of higher plants, which differ in their metabolism. stances, high intensity of gas exchange with the envi- These biochemical differences, biological features of ronment, which is ten times higher than that of wildlife growth and development, as well as anatomic and mor- [2, 4, 9, 12, 23, 27]. phological differences in the structure of plant assimi- Bioindication has significant advantages as a latives and determine, in the view of L.P. Krasinskiy, method of obtaining direct information on changes in species differences in gas resistance, which is primarily the state of biota under specific pollution conditions, determined by their physiological and biochemical but it must be combined with chemical and geophysical characteristics. studies to obtain not only qualitative but also quantita- In light of the provisions of the reliability of bio- tive information [10, 18, 24]. logical systems formulated by DMGrodzinski, in the Bioindication changes in the biological system al- resistance of plants to the effects of industrial enter- ways depend on both anthropogenic and natural envi- prises, the mechanisms that ensure the autonomous pro- ronmental factors. This system responds to the impact tection of each organ and its individual cells from un- as a whole, in conjunction with such internal factors as expectedly or rapidly entering synthetic chemical com- nutrition, age, genetically controlled resistance, and pounds must be of paramount importance. . pre-existing population disorders of the biological sys- In response to the effects of extreme environmen- tem [23, 24, 27]. tal factors, not only specific adaptogens and stress pro- The concept of bioindication is based on the ade- tectors are synthesized in plant cells, but also when a quate reflection by living organisms of the environment certain level of factor voltage and toxic substances are in which it develops and to which changes it responds reached. appropriately. Humanity has long noticed and used for The technogenic pollution of the environment by practical purposes the ability of some plants to respond different chemicals is not so much qualitatively new for appropriately in response to action (changes in growth plants, but rather as a quantitatively important factor, rate, flowering processes, color intensity, etc.). that is, it significantly exceeds the possibilities of The bioindication method has such advantages as mechanisms of resistance. The flow of toxic synthetic [9, 18, 22, 24, 26, 27]: substances into the aboveground organs of plants both • ability to evaluate the cumulative effect of ex- in volume and in time of action significantly exceeds ternal action; the absorption by plants of unnecessary substances of • the study of the effects of pollution on plants and natural origin. animals, that is, determining the biological effects of Ingredients of man-made pollution of the envi- physical and chemical factors of the habitat; ronment are not resource factors, the effect of which on • high sensitivity. plants can significantly limit the efficiency of the use of Plants are an informative indicator of ecosystem natural resources, it needs for normal growth and de- damage. The large contact area and intense gas ex- velopment. Reduction of biomass, reduction of life change with the environment make them highly sensi- span of woody plants Yu. Kulagin viewed it as a tive to various pollutants. It should be noted that hu- "forced fee" for adapting to the conditions of man-made mans and animals are adapted to the air content of ap- ecotopes. Phenotypic modifications of plants under ex- proximately 21% (by volume) of oxygen, while plants treme conditions of technogenic ecotopes can have two with their assimilation apparatus are adapted to lower properties: associated with increasing the functional concentrations in the atmosphere of carbon dioxide - significance of the protective mechanisms of the whole about 0.03, and therefore sensitive to concentrations of plant and its individual organs or with increasing the harmful substances in the air. efficiency of use of environmental resource factors. 8 Danish Scientific Journal No35, 2020 For bioindication of environmental pollution, co- Method of seed propagation of plants and nifers deserve special attention among woody plants, regeneration of plant cover is a reliable and common. first of all, Pinus sylvestris L. pine, which in its family From the genetic and also from sowing qualities of is characterized by the highest sensitivity to atmos- seeds is dependent on the vitality of seedlings and the pheric pollution. sustainability of the newly established wood Under the influence of environmental pollution plantations [18, 21]. ecological and physiological characteristics change: Special attention deserves the problem of the pigmentation and coloration of plants [3, 13, 25]. influence of anthropogenic factors on genetic apparatus Characteristic signs of an unfavorable environ- and the reproductive capacity of plants. Now no doubt ment, especially the gas composition of the atmos- that reproductive structure and especially men phere, is the appearance of various types of necrosis Gameloft are the most sensitive to toxic substances and chlorosis, reducing the size of a number of organs [21]. This is evident in the increasing sterility of pollen (length of needles, shoots, their thickness, cones size, grains and reducing their fertility. At action of adverse reducing the size of the kidneys, reducing branching.) factors observed morphological quality of pollen Due to the reduction of growth of shoots and nee- grains, the formation of shriveled, destroyed the giant dles in length in the contaminated zone is observed the bean, which is a measure of the toxic and mutagenic convergence of the distance between the needles, bead- effects. ing needles, decreases the life span of needles (1-3 So, among the wide Arsenal of analytical, years in zabrudnennya area and 6-7 years in pure). chemical, microbiological methods the relevance of a Pollution also affects the sterility of seeds and seed biological indication, i.e. assessment of the germination (decreasing similarity). environment by the reaction of living organisms. Plants The characteristic feature of the effect is the dis- are particularly suitable for the detection of primary ruption of the normal functioning of the leading ves- malicious changes in the composition of the air of the sels, reduction in 1.5–2.0 times the linear dimensions of biosphere and are of good quality bioindicators as the needles and specific qualitative morphological atmospheric pollution and pollution of the territory as a manifestations: the appearance of scattered necrotic whole. spots with a diameter of 1-1,5 mm, or dead tops. In the latter case, greenish-yellow or yellowish-gray withered REFERENCES: apical portion of needles separated from the big brown 1. Andreev A.V. Otsenka byoraznoobrazyia, belt with a width of 1.0 to 1.5 mm. monytorynh y ekosety / A.V. Andreev. – Kyshynev: At coniferous woody plants acute lesion causing BIOTICA, 2002. – 168 s. apical necrosis, reddish-brown or brown, which can 2. Bessonova V.P. Mozhlyvosti vykorystannia spread to the base of the needles. dekoratyvnykh kvitkovykh roslyn dlia fitoindykatsii Protoxicant that come in the tissue fall into the zabrudnennia navkolyshnoho seredovyshcha/ V.P. conducting vessels, which is the outflow and gradual Bessonova, L.M. Fendiuk, T.M. Peresypkina // accumulation at the top of the pine needles. Upon Ukrainskyi Botanichnyi Zhurnal – 1996. – T. 53 – №3. reaching concentrations that exceed the neutralizing – S. 224–229. ability of pine needles to occur, in fact, structural 3. Bessonova V.P. Sostoianye pуltsу kak changes assimilating tissues. Complete blockage of pokazatel zahriaznenyia sredу tiazhelуmy metallamy / conducting vessels is the direct cause of mineral starva- V.P. Bessonova // Zkolohyia. – 1992. – № 4. – S. 45– tion and necrosis of pine needles. The formation of ne- 50. crotic spots on the middle part of needles is not specific 4. Bioindykatsiia i biolohichnyi monitorynh response to atmospheric pollutants. Similar pathologi- [Elektronnyi resurs]. – Rezhym dostupu: cal changes may occur at different stress conditions, http://ecodelo.org/9557-412_bioindikatsiya- caused by abiotic factors [14, 17, 21, 27]. 4_bioindikatsiya_i_biologicheskii_ monitoring. Thus, the most sensitive reaction of the needles on 5. Bohdanov H.O. Aktualni problemy the stress effects of anthropogenic nature has a block- ekolohichnoi bezpeky v promyslovomu ptakhivnytstvi age of resin ducts, and as a result of this process – ne- ta shliakhy yikh vyrishennia / H.O. Bohdanov, O.M. crotizes the tops of the needles and its complete extinc- Tsarenko. – Sumy: VATY «SODY», «Kazatskyi val», tion [13]. 2002. – S. 23–29. To study the reactions of plants to stress factors of 6. Burda R.I. Monitorynh biolohichnoi the urban environment and subsequently assessing riznomanitnosti v ahroekosystemakh / R.I. Burda, O.O. them on the basis of the state of the environment was Sozinov // Ahroekolohiia ta biotekhnolohiia . 1999. – used a set of morphometric methods [13]. Vyp. 3. – S. 9–19. The influence of anthropogenic factors of any 7. Burlaka V. Ekosystemolohichna otsinka intensity in plants has a pronounced morphological pryrodnykh pasovyshch/ V. Burlaka, V. Khomiak // effect. This allows for a fairly accurate bojicic Tvarynnytstvo Ukrainy. – 2007. – № 11. – C. 13–14. nonspecific environmental quality using morphometric 8. Byoyndykatsyia zahriaznenyi nazemnуkh indices. The most informative among them are those еkosystem: Per. s nem. / Pod red. R. Shuberta. – M.: that are closely correlated with the size of primary Myr, 1988. – 350 s. production and characterizing the gas exchange in the 9. Odum Yu. Osnovу еkolohyy / Yu. Odum – system "plant – environment" [16, 18]. M.: Myr, 1975. – 742 s. Danish Scientific Journal No35, 2020 9 10. Patyka V.P. Perspektyvy vykorystannia, 19. Stepasiuk L. Svynarstvo – priorytetna haluz zberezhennia ta vidtvorennia ahrobioriznomanittia v Ukrainy [Elektronnyi resurs] / L. Stepasiuk. – Rezhym Ukraini / V.P. Patyka, V.A.Solomakha, R.I. Burda ta dostupu: http://conftiapv.at.ua/ in..- K.: Khimdzhest, 2003.- 256 s. publ/konf_26_27_kvitnja_2012_r/sekcija_5_ekonomi 11. Protasov A.A. Byoraznoobrazye y eho chni_nauki/svinarstvo_ prioritetna_galuz_ukrajini/41- otsenka; kontseptualnaia dyversykolohyia / A.A. 1-0-1891. Protasov. – K.: Yzd-vo NAN Ukraynу, 2002. – 107 s. 20. Strohanov N.S. Metodyka opredelenyia 12. Prozorkina H.V. Osnovy mikrobiolohii, toksychnosty vodnoi sredу. Lenynhrad.1987h. virusolohii ta imunolohii [Elektronnyi resurs] / H.V. 21. Strohanov N.S., Ysakova E.F., Kolosova Prozorkina, P.A. Rubashkina. – 2002. // Rezhym L.V.. Metod byotestyrovanyia kachestva vod s yspol- dostupu: http://medbib.in.ua/osnovyi-mikrobiologii- zovanyem dafnyi. V kn.: Metodу byoyndykatsyy y virusologii.html. byotestyrovanyia pryrodnуkh vod, L.. Lenynhrad, Hy- 13. Rudenko S.S. Porivnialno-ekolohichne drometyoyzdat, 1987h, vуpusk 1. doslidzhennia roslynnosti dvokh ekstremalnykh 22. Sumarokov O. M. Tverdokryli (Coleoptera) biotopiv Ukrainskykh (Maramureshskykh) Karpat / yak pokaznyk vidnovlennia ekolohichnoho potentsialu S.S. Rudenko, V.I. Chopyk, S.S. Kostyshyn, M.M. bioheotsenoziv Stepu Ukrainy pry zmenshenni pesty- Marchenko // Dop. NAN Ukrainy. – 2002.− № 7. − S. tsydnykh navantazhen: avtoref. dys... d-ra biol. nauk: 198–205. 03.00.16 / Dnipropetrovskyi natsionalnyi un-t. / O. M. 14. Rudenko S.S. Zahalna ekolohiia: Sumarokov. — D., 2008. — 36s. praktychnyi kurs: Navchalnyi posibnyk : U 2-kh ch. 23. Vainert Е. Byoyndykatsyia zahriaznenyia Chastyna 1. / S.S. Rudenko, S.S. Kostyshyn, T.V. nazemnуkh еkosystem / Е. Vainer, У. Valter, T. Vetdel Morozova. – Chernivtsi: Knyhy – KhKhI, 2008. – 308 y dr. – M.: Myr, 1988. – 350 s. s. 24. Varhanova A.D. Ekolohichnyi stan vodnykh 15. Rybka T. S. Entomokompleksy yak ob’iektiv Kyivskoi oblasti / [A.D. Varhanova, V.I. indykatory stanu ta riznomanittia ekosystem Maksin, V.O. Arsan, H.I. Babenko] // Naukovi zapysky Pivdennoho bereha Krymu: avtoref. dys... kand. biol. TNPU. Seriia: Biolohiia. – 2014. – № 4 (61). – S. 90– nauk: 03.00.16 / Dnipropetrovskyi natsionalnyi un-t. / 94. T. S. Rybka. — D., 2008. — 21s. 25. Voitsytskyi A.P. Normuvannia 16. Samoilov V.Yu. Monitorynh yak zasib antropohennoho navantazhennia na pryrodne vstanovlennia ekolohichnykh priorytetiv i porivnialnoi seredovyshche: Navch. posib. / A.P. Voitsytskyi, S.V. otsinky ryzykiv / V.Yu. Samoilov // Ekolohichnyi Skrypnychenko. – Zhytomyr: ZhDTU, 2007. – 201 s. visnyk – 2007. – № 3. – S. 6–8. 26. Vplyv intensyvnoho tvarynnytstva na 17. Sanitarna mikrobiolohiia. Ekolohiia navkolyshnie seredovyshche [Elektronnyi resurs]. – mikroorhanizmiv. Mikroflora ta sanitarno-pokazovi Rezhym dostupu: http://www.eco- bakterii hruntu, vody, povitria, metody yikh live.com.ua/content/blogs/vpliv-intensivnogo- vyznachennia. Mikroflora liudyny ta metody yii tvarinnitstva-na-navkolishne-seredovishche. doslidzhennia. Dysbakteriozy, prychyyny 27. Vplyv vyrobnychykh ob’iektiv svynarstva vynyknennia, profilaktyka likuvannia [Elektronnyi na zabrudnennia navkolyshnoho seredovyshcha / resurs] // Rezhym dostupu: Makhniuk V.M., Kireieva I.S., Turos O.I. [ta in.] // http://intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/internal/micbi Hihiiena naselenykh mists. – 2011. – № 57. – S. 33–37. o/classes_stud/uk/med/lik. 28. Vzaymodeistvye rastenyi s tekhnohenno 18. Sedov E.A. Еvoliutsyia y ynformatsyia / zahriaznennoi sredoi. Ustoichyvost. Fytoyndykatsyia. E.A. Sedov – M.: Nauka, 1976. – 232 s. Optymyzatsyia / Y.Y. Korshykov, B.C. Kotov, Y.P. Mykheenko і dr. – K.: Nauk, dumka, 1995. – 191 s.
DEVELOPMENT OF THE CONCEPT OF A PRODUCTIVE ADAPTIVE MODEL CULTIVATION OF WINTER WHEAT IN CONDITIONS OF INSUFFICIENT MOISTURE SUPPLY OF THE STEPPE OF UKRAINE
Vinykov O. Candidate of agricultural sciences Senior research scientist, director Vyskub R. Senior research fellow Donetsk state agricultural science station of NAAS of Ukraine
РОЗРОБКА КОНЦЕПЦІЇ ПРОДУКТИВНО-АДАПТИВНОЇ МОДЕЛІ ВИРОЩУВАННЯ ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ В УМОВАХ НЕДОСТАТНЬОГО ЗВОЛОЖЕННЯ СТЕПУ УКРАЇНИ Вінюков О.О. кандидат сільськогосподарських наук старший науковий дослідник, директор Вискуб Р.С. старший науковий співробітник 10 Danish Scientific Journal No35, 2020 Донецька державна сільськогосподарська дослідна станція НААН України Abstract The article explores the development of the concept of a productive and adaptive model of growing winter wheat in conditions of insufficient moisture supply in the Steppe of Ukraine. The development of winter wheat plants at the termination of the autumn vegetation according to two predecessors is determined. It was found that the development of the secondary root system in plants grown by sunflower was slightly higher than in plants in pairs. With a twofold increase in the dose of mineral fertilizers, the development of winter wheat plants radically changed depending on the variant and the predecessor. Studies have found that biometrics in steamed plants are much higher than in sunflower-grown plants. It is proved that the use of various food backgrounds significantly affected the level of productivity. With a doubling of the dose of mineral fertilizers, the crop yield increased significantly regardless of the predecessor. Анотація У статті досліджено розробку концепції продуктивно-адаптивної моделі вирощування пшениці ози- мої в умовах недостатнього зволоження Степу України. Визначено розвиток рослин пшениці озимої при припиненні осінньої вегетації за двома попередниками. Було встановлено, що розвиток вторинної корене- вої системи у рослин, які вирощувались по соняшнику, був дещо вищим ніж у рослин по пару. При збіль- шенні дози мінеральних добрив у двічі розвиток рослин пшениці озимої кардинально змінювався залежно від варіанту та попереднику. Дослідженнями було встановлено, що біометричні показники у рослин вирощених на пару набагато вищи ніж у рослин вирощених по соняшнику. Досліджено, що використання різних фонів живлення суттєво вплинуло на рівень врожайності. При збільшенні вдвічі дозування мінеральних добрив урожайність культури значно збільшилась не залежно від попередника.
Keywords: winter wheat, preparation, vegetation, biometric indicators, predecessor, crop capacity Ключові слова: озима пшениця, препарат, вегетація, біометричні показники, попередник, врожай- ність.
В останні роки як у світовій практиці, так і в використання стимуляторів росту впродовж вегета- Україні, намітилась тенденція до зниження витрат ції культури. Застосування регуляторів росту до- на вирощування сільськогосподарських культур і зволяє не тільки зберегти високу продуктивність, зокрема пшениці озимої. У зв’язку з цим виникає але й сприяє підвищенню якісних показників зерна. необхідність розробити наукові основи оптимізації Мета даної роботи - розробити концепцію про- агротехнічних заходів вирощування озимої пше- дуктивно-адаптивної моделі технології вирощу- ниці за інтенсивною технологією з метою підви- вання пшениці озимої в умовах недостатнього зво- щення продуктивності агрофітоценозів та стабілі- ложення Степу України. зації виробництва зерна у різні за метеорологіч- Удосконаленні і розробленні нові адаптивні та ними умовами року. органо-адаптивні технології вирощування пшениці Отримати високі врожаї якісного зерна пше- озимої сприятимуть реалізації продуктивного поте- ниці озимої в Донецькому регіоні можливо за до- нціалу сортів в умовах недостатнього зволоження тримання оптимальних умов вирощування, тобто північного Степу України завдяки інноваційним те- певного комплексу зовнішніх факторів, які дозво- хнологічним прийомам, а саме: застосування для лять проявитися потенційним можливостям куль- обробки насіння й посівів нових поживних компле- тури. Важлива роль при цьому належить форму- ксів для зменшення використання мінеральних до- ванню відповідної морфоструктури рослин і струк- брив та пестицидів, підвищення резистентності ро- тури посіву, що певною мірою досягається слин до несприятливих умов та підвищення якості і науково-обґрунтованим застосуванням агротехніч- екологічної безпечності зерна. Це визначає актуа- них прийомів, зокрема підбором оптимальних стро- льність досліджень та має безперечний науковий і ків сівби, вибором сорту та застосуванням препара- практичний інтерес. Якість сільськогосподарської тів, які б послабили негативні впливи посушливих продукції впливає на покращення якості життя, то погодно-кліматичних умов, що в останні роки все б то дослідження мають соціальний ефект [3]. більше посилюються в регіоні [1-4]. Дослідження виконувались у польовій сіво- Крім агротехнічних (контрольованих) факто- зміні ДП ДГ «Забойщик» ДДСДС НААН. Повтор- рів, на продуктивність рослин впливають і погодні ність у дослідах 3-кратна. Розміщення ділянок – си- (не контрольовані). Визначальним є не сумарна кі- стематичне. Ґрунт – чорнозем звичайний мало гу- лькість того, чи іншого фактору (опади, вологість, мусний важкосуглинковий. температура повітря та ґрунту, та інше) в цілому за Для детального дослідження особливостей фо- вегетацію культури, а комплексна дія в окремі, кри- рмування агроценозів різних сортів пшениці озимої тичні фази розвитку [2]. залежно від попередників, застосування біопрепа- Діючими засобами впливу на негативні пого- ратів, мікродобрив, регуляторів росту, системи мі- дні умови, які впливають на ріст та розвиток рослин нерального живлення у дослідах висівали внесені під час вегетаціє, є створення та впровадження но- до Реєстру сорти пшениці озимої, рекомендовані вих агротехнічних заходів. Одним з таких заходів є для вирощування в степовій зоні України, а також Danish Scientific Journal No35, 2020 11 речовини і препарати різного походження, що вне- покращання умов для його проростання проводили сені до Переліку, у чіткій відповідності із регламе- ущільнення ґрунту кільчасто-шпоровими котками нтами їх застосування. 3ККШ – 6А. Дослідження проводили у багатофакторних Технологія вирощування була загальноприй- польових дослідах, закладених за методом послідо- нятою для північної частини Степу України, крім вних ділянок, систематичним способом. Повтор- поставлених на вивчення питань та відповідала зо- ність у дослідах – триразова. Площа облікової діля- нальним і регіональним рекомендаціям [5, 6]. нки становила 40-80 м2. Підготовка ґрунту в перед- Сівбу пшениці озимої в досліді проводили в посівний період залежала від попередника і була оптимальні строки для регіону. Сорт – Краплина. спрямована на максимальне збереження і накопи- Попередники в досліді – чорний пар та соняшник. чення вологи у ґрунті та знищення бур’янів. Насіння оброблялося за добу до сівби, посіви Сівбу здійснювали сівалкою СН-16 в агрегаті з обприскували у фази кущіння та вихід у трубку. трактором Т-25. Спосіб сівби – суцільний рядко- Розвиток рослин пшениці озимої при вий, із шириною міжрядь 15 см. Норма висіву на- припиненні осінньої вегетації представлений в сіння становила: по пару 4,5, а після інших попере- таблицях 1 та 2. дників – 5,0 млн схожих насінин на 1 гектар. Гли- бина загортання насіння в ґрунт 5-6 см. З метою Таблиця 1 Біометричні показники пшениці озимої на момент припинення осінньої вегетації по попереднику пар, 2016-2019 рр. Середня Середня глибина Коеф. Коеф. Вміст Варіант висота залягання вузла втор. кущіння цукру, % рослин, см кущіння, см коренів Фон 1- N30Р30 Контроль 12,4 4,2 1,0 0,5 28,18 Айдар – насіння 12,0 4,3 1,1 1,0 23,98 Rost-концентрат - насіння 12,1 3,9 1,0 0,7 30,60 Сизам – насіння 12,4 4,0 1,2 1,0 31,98 Сизам – насіння + 12,3 4,7 1,2 0,9 31,90 кущіння+ колосіння Сизам – насіння, Сизам + Айдар – кущіння та 12,4 5,0 1,1 0,9 30,99 колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost-концентрат – кущіння 12,4 4,3 1,1 0,8 31,12 та колосіння Фон 2- N60Р60 Контроль 12,2 4,4 1,1 0,6 28,31 Айдар – насіння 12,6 4,7 1,1 0,8 19,58 Rost-концентрат - насіння 11,8 5,0 1,2 1,0 21,03 Сизам – насіння 12,7 4,1 1,5 1,1 26,25 Сизам – насіння + 12,5 4,3 1,3 1,0 27,06 кущіння+ колосіння Сизам – насіння, Сизам + Айдар – кущіння та 12,4 4,7 1,3 1,0 27,87 колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost-концентрат – кущіння 12,8 4,2 1,4 0,9 28,34 та колосіння
На першому фоні живлення не залежно від Проведеними дослідженнями було варіанту та попереднику розвиток рослин суттєво встановлено, що розвиток вторинної кореневої не відрізнявся. Лише вміст цукру на варіантах по системи у рослин, які вирощувались по соняшнику, попереднику пар був дещо вищим порівняно з був дещо вищим ніж у рослин по пару. варіантами висіяними по попереднику соняшник.
12 Danish Scientific Journal No35, 2020 Таблиця 2 Біометричні показники пшениці озимої на момент припинення осінньої вегетації по попереднику соняшник, 2016-2019 рр. Середня Середня глибина Коеф. Коеф. Вміст Варіант висота залягання вузла втор. кущін-ня цукру, % рослин, см кущіння, см коренів Фон 1- N30Р30 Контроль 7,4 3,0 1,2 0,7 26,82 Айдар – насіння 7,8 2,6 1,1 0,6 23,59 Rost-концентрат - насіння 7,9 2,7 1,1 0,8 22,95 Сизам – насіння 8,0 2,5 1,3 1,1 25,32 Сизам – насіння + 8,3 2,4 1,0 1,0 25,54 кущіння+ колосіння Сизам – насіння, Сизам + Айдар – кущіння та 8,3 3,3 1,1 1,2 25,34 колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost-концентрат – кущіння 7,9 3,4 0,9 1,0 24,98 та колосіння Фон 2- N60Р60 Контроль 7,6 3,1 1,0 0,8 23,48 Айдар – насіння 8,1 3,8 1,2 0,9 21,01 Rost-концентрат - насіння 9,1 4,4 1,0 1,1 19,57 Сизам – насіння 7,9 3,1 1,2 1,2 23,66 Сизам – насіння + 8,1 4,0 1,2 1,1 23,54 кущіння+ колосіння Сизам – насіння, Сизам + Айдар – кущіння та 8,4 3,9 1,1 1,1 23,12 колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost-концентрат – кущіння 7,9 3,7 1,0 1,1 23,54 та колосіння
При збільшенні дози мінеральних добрив у розвиток рослин пшениці озимої був наступним двічі розвиток рослин пшениці озимої кардинально (табл. 3, табл. 4). змінювався залежно від варіанту та попереднику. Найбільший коефіцієнт кущіння по Так, найбільші коефіцієнти кущіння були отримані попереднику пар був на першому фоні живлення на на варіантах з використанням препарату Сизам для варіанті з сумісним використанням препаратів обробки насіння на попереднику пар. Сизам та Rost-концентрат (4,9). По попереднику Коефіцієнти вторинних коренів були вищими соняшник найбільший коефіцієнт кущіння був на на варіантах висіяних по соняшнику. Вміст цукру у другому фоні живлення на варіанті комплексного вузлах кущіння був вищим, знову ж таки, на застосування препарату Сизам (3,8). паровому попереднику. Наприкінці фази кущіння Таблиця 3 Біометричні показники пшениці озимої наприкінці фази кущіння по попереднику пар, 2016-2019 рр. Середня висота Коефіцієнт Коефіцієнт Варіант рослин, см кущіння вторинних коренів Фон 1- N30Р30 Контроль 54,2 3,5 3,4 Айдар – насіння 53,1 3,5 3,8 Rost-концентрат - насіння 55,8 3,3 4,1 Сизам – насіння 52,7 2,8 4,0 Сизам – насіння + кущіння+ колосіння 52,6 2,8 4,1 Сизам – насіння, Сизам + Айдар – 58,7 3,2 4,3 кущіння та колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost- 58,0 4,9 5,1 концентрат – кущіння та колосіння
Danish Scientific Journal No35, 2020 13
Фон 2- N60Р60 Контроль 57,5 3,4 3,9 Айдар – насіння 57,8 3,0 2,7 Rost-концентрат - насіння 59,9 4,0 4,1 Сизам – насіння 56,6 3,7 4,1 Сизам – насіння + кущіння+ колосіння 60,0 3,3 4,4 Сизам – насіння, Сизам + Айдар – 61,8 4,6 4,3 кущіння та колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost- 58,7 4,6 5,0 концентрат – кущіння та колосіння
Найкращий розвиток вторинної кореневої показники у рослин вирощених на пару набагато системи, не залежно від попередника та фону вищи ніж у рослин вирощених по соняшнику. Так, живлення, був на варіантах із застосуванням середня висота рослин: по пару – 5,5 см, по препарату Сизам. соняшнику 4,0 см; коефіцієнт кущіння: по пару – Порівнюючи розвиток рослин залежно від 3,5, по соняшнику – 2,5; коефіцієнт вторинних попередника було встановлено, що біометричні коренів: по пару – 4,0, по соняшнику – 2,5. Таблиця 4 Біометричні показники пшениці озимої наприкінці фази кущіння по попереднику соняшник, 2016-2019 рр. Середня висота Коефіцієнт Коефіцієнт Варіант рослин, см кущіння вторинних коренів Фон 1- N30Р30 Контроль 43,0 2,5 2,0 Айдар – насіння 43,2 2,2 1,8 Rost-концентрат - насіння 45,5 3,4 2,8 Сизам – насіння 40,5 2,2 1,9 Сизам – насіння + кущіння+ колосіння 39,1 1,8 2,2 Сизам – насіння, Сизам + Айдар – 40,3 2,0 2,0 кущіння та колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost- 39,8 2,1 1,9 концентрат – кущіння та колосіння Фон 2- N60Р60 Контроль 50,9 3,3 2,5 Айдар – насіння 51,8 2,7 1,9 Rost-концентрат - насіння 49,2 3,1 2,7 Сизам – насіння 51,9 2,6 2,4 Сизам – насіння + кущіння+ колосіння 50,3 3,8 2,7 Сизам – насіння, Сизам + Айдар – 49,2 1,7 1,3 кущіння та колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost- 50,6 3,0 2,4 концентрат – кущіння та колосіння
Що стосовно показників структури врожаю На другому фоні живлення після пару (табл. 5, табл. 6), то на першому фоні живлення найкращі показники структури врожаю рослини найкращі показники структури врожаю були на сформували при сумісному використанню варіантах: по пару – сумісне використання препаратів Сизам та rost-концентрат. Після препаратів Сизам та rost-концентрат; по соняшнику соняшнику всі варіанти, де використовувалося – комплексне використання препарату Сизам та позакореневе підживлення рослин препаратом сумісне використання препаратів Сизам та rost- Сизам, утворили приблизно однакові показники концентрат. Найкращі показники структури структури врожаю. врожаю були у рослин по попереднику пар.
14 Danish Scientific Journal No35, 2020 Таблиця 5 Показники структури урожаю пшениці озимої по попереднику пар, 2016-2019 рр. Довжина Кількість зерен у Маса 1000 Натура Варіант колосу, см. колосі, шт. зерен, г. зерна, г/л. Фон 1- N30Р30 Контроль 7,9 27,2 36,85 717,0 Айдар – насіння 8,3 28,1 38,28 729,2 Rost-концентрат - насіння 8,5 28,4 37,72 720,8 Сизам – насіння 8,5 28,5 37,60 732,7 Сизам – насіння + кущіння+ 8,6 28,7 37,19 721,7 колосіння Сизам – насіння, Сизам + Айдар – 8,9 28,9 39,35 730,0 кущіння та колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost- 9,1 29,0 37,88 720,6 концентрат – кущіння та колосіння Фон 2- N60Р60 Контроль 8,2 28,2 36,57 731,0 Айдар – насіння 8,4 28,3 39,35 741,1 Rost-концентрат - насіння 8,6 28,5 37,06 734,4 Сизам – насіння 8,8 28,7 37,84 743,1 Сизам – насіння + кущіння+ 9,1 29,2 35,80 735,9 колосіння Сизам – насіння, Сизам + Айдар – 9,3 29,1 37,44 738,0 кущіння та колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost- 9,5 29,3 37,56 737,8 концентрат – кущіння та колосіння
Таблиця 6 Показники структури урожаю пшениці озимої по попереднику соняшник, 2016-2019 рр. Варіант Довжина Кількість зерен у Маса 1000 Натура колосу, см. колосі, шт. зерен, г. зерна, г/л. Фон 1- N30Р30 Контроль 6,4 25,4 44,88 698,0 Айдар – насіння 6,6 25,6 45,42 702,0 Rost-концентрат - насіння 6,5 25,6 44,88 684,0 Сизам – насіння 6,7 25,8 42,64 657,0 Сизам – насіння + кущіння+ 7,1 25,7 42,88 705,9 колосіння Сизам – насіння, Сизам + Айдар – 7,0 25,9 45,15 713,0 кущіння та колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost- 7,1 25,8 44,80 720,0 концентрат – кущіння та колосіння Фон 2- N60Р60 Контроль 6,7 25,9 44,22 704,0 Айдар – насіння 6,8 26,1 42,26 712,0 Rost-концентрат - насіння 7,1 26,0 44,70 715,0 Сизам – насіння 7,1 26,4 43,73 721,1 Сизам – насіння + кущіння+ 7,2 26,5 43,16 709,0 колосіння Сизам – насіння, Сизам + Айдар – 7,3 26,3 43,18 714,0 кущіння та колосіння Сизам – насіння, Сизам + Rost- 7,3 26,0 42,16 721,0 концентрат – кущіння та колосіння
Danish Scientific Journal No35, 2020 15 Урожайність пшениці озимої суттєво відрізня- соняшнику найвищі показники врожайності були лась між собою залежно від попередника (табл. 7, отримані при використанні препарату Сизам для табл. 8). Так, при вирощуванні пшениці після пару обробки насіння та при його комплексному викори- рівень врожайності перевищував в середньому на 1 станні, прибавка порівняно з контролем склала 0,29 т/га варіанти, які вирощувались після соняшнику. та 0,33 т/га. На другому фоні живлення на варіантах На першому фоні живлення після пару найбі- по попереднику пар найбільша врожайність була льша врожайність зерна була при комплексному ви- отримана при комплексному використанні препа- користанні препарату Сизам та при його сумісному рату Сизам. використанні з препаратом rost-концентрат. Після Таблиця 7 Урожайність пшениці озимої залежно від елементу технології по попереднику пар, 2016-2019 рр. Варіант Урожайність, т/га Прибавка т/га % Фон 1- N30Р30 Контроль 4,27 - - Айдар – насіння 4,69 0,42 18,5 Rost-концентрат - насіння 5,04 0,77 33,9 Сизам – насіння 5,02 0,75 33,0 Сизам – насіння + кущіння+ колосіння 5,16 0,89 39,2 Сизам – насіння, Сизам + Айдар – кущіння та колосіння 4,81 0,54 23,8 Сизам – насіння, Сизам + Rost-концентрат – кущіння та колосіння 5,18 0,91 40,1 Фон 2- N60Р60 Контроль 4,44 - - Айдар – насіння 4,61 0,17 7,0 Rost-концентрат - насіння 5,07 0,63 25,8 Сизам – насіння 5,05 0,61 25,0 Сизам – насіння + кущіння+ колосіння 5,76 1,32 54,1 Сизам – насіння, Сизам + Айдар – кущіння та колосіння 5,24 0,80 32,8 Сизам – насіння, Сизам + Rost-концентрат – кущіння та колосіння 5,31 0,87 35,7 НІР05,т/га 0,21
Таблиця 8 Урожайність пшениці озимої залежно від елементу технології по попереднику соняшник, 2016-2019 рр. Варіант Урожайність, т/га Прибавка т/га % Фон 1- N30Р30 Контроль 3,34 - - Айдар – насіння 3,36 0,02 1,5 Rost-концентрат - насіння 3,47 0,13 9,7 Сизам – насіння 3,63 0,29 21,6 Сизам – насіння + кущіння+ колосіння 3,67 0,33 24,6 Сизам – насіння, Сизам + Айдар – кущіння та колосіння 3,52 0,18 13,4 Сизам – насіння, Сизам + Rost-концентрат – кущіння та колосіння 3,56 0,22 16,4 Фон 2- N60Р60 Контроль 3,47 - - Айдар – насіння 3,64 0,17 11,6 Rost-концентрат - насіння 3,51 0,04 2,7 Сизам – насіння 3,59 0,12 8,2 Сизам – насіння + кущіння+ колосіння 3,66 0,19 12,9 Сизам – насіння, Сизам + Айдар – кущіння та колосіння 3,60 0,13 8,8 Сизам – насіння, Сизам + Rost-концентрат – кущіння та колосіння 3,76 0,29 21,6 НІР05,т/га 0,10
16 Danish Scientific Journal No35, 2020 По попереднику соняшник найбільша врожай- На другому фоні живлення на варіантах по по- ність була отримана при сумісному використанні переднику пар найбільша врожайність була отри- препарату Сизам та rost-концентрат. мана при комплексному використанні препарату Використання різних фонів живлення суттєво Сизам – 5,31 т/га. По попереднику соняшник найбі- вплинуло на рівень врожайності. При збільшенні льша врожайність була отримана при сумісному ви- вдвічі дозування мінеральних добрив урожайність користанні препарату Сизам та rost-концентрат, культури значно збільшилась не залежно від попе- прибавка порівняно з контролем склала 0,29 т/га. редника. При вивченні впливу препаратів біологічного СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ: походження на продуктивність пшениці озимої 1. Моисеев Ю, Чухляев И., Родина Н. Тех- було встановлено, що передпосівна обробка на- нологии будущего в сельском хозяйстве. Междуна- сіння препаратом Сизам сприяла ефективному ви- родный сельскохозяйственный журнал. 1998. -№1. користанню рослинами поживних елементів ґру- С.56-62. нту, що, в свою чергу, забезпечило добрий ріст та 2. Бурбела М. Сучасні агроекологічні і соці- розвиток рослин протягом вегетації. З додаванням альні аспекти хімізації сільського господарства. до обробки насіння позакореневого обприскування Пропозиція. 1995. № 1. С.17-18; № 2. С.11,38; № 3. стимуляторами росту значно покращились показ- С.18. ники структури врожаю і урожайність пшениці ози- 3. Лихочвор В. В. Агробіологічні основи мої. формування врожаю озимої пшениці в умовах захі- Урожайність пшениці озимої суттєво відрізня- дного Лісостепу України: Дис. д-ра с.-г. наук: лась між собою залежно від попередника. Так, при 06.01.09 / Львівський держ. аграрний ун-т. Л., 2004. вирощуванні пшениці після пару рівень врожайно- 445арк. : рис. Бібліогр.: арк. 365-427. сті перевищував в середньому на 1 т/га варіанти, які 4. Тараріко О.Г. Біологізація та екологіза- вирощувались після соняшнику. ціягрунтозахисного землеробства. Вісник аграрної На першому фоні живлення після пару найбі- науки. 1999. № 10. С. 5-9. льша врожайність зерна була при комплексному ви- 5. Ковырялов Ю.П. Интенсивные техноло- користанні препарату Сизам та при його сумісному гии в растениеводстве. М.: Агропромиздат, 1989. використанні з препаратом rost-концентрат. Після 160 с. соняшнику найвищі показники врожайності були 6. Доспехов Б. А. Методика полевого отримані при використанні препарату Сизам для опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с. обробки насіння та при його комплексному викори- станні, прибавка порівняно з контролем склала 0,29 та 0,33 т/га.
Danish Scientific Journal No35, 2020 17 ARCHITECTURE
FEATURES OF ECOVILLAGE DESIGN
Blahovestova O. Master of Architecture, Senior Lecturer in Kharkiv national university of civil engineering and architecture Pechertsev O. Ph.D., Associate Professor in Kharkiv national university of civil engineering and architecture
ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ ЕКОЛОГІЧНИХ ПОСЕЛЕНЬ
Благовестова О.О. Магістр архітектури, ст.викл. Харківського національного університету будівництва та архітектури Печерцев О.О. К.т.н., доцент Харківського національного університету будівництва та архітектури
Abstract The article considers the main historical prerequisites for the development of ecological settlements, identifies the basic stages of their formation, considers the terminology of the concept of "ecological settlements", defines the basic principles of the formation of ecological settlements in the context of sustainable urban development. Анотація У статті розглянуто основні історичні передумови розвитку екологічних поселень, виявлені базові етапи їх формування, розглянуто термінологію поняття «екопоселення», визначено базові принципи фор- мування екологічних поселень в контексті сталого розвитку міського середовища.
Keywords: ecovillage, ecosystem, sustainable development, waste management. Ключові слова: екопоселення, екосистема, сталий розвиток, утилізація відходів.
За останні кілька десятиліть у всьому світі і надати альтернативну модель розселення, що стався дуже значний зсув у свідомості і суспільство сприяє задоволенню потреб сучасного соціуму. усвідомило проблеми навколишнього середовища, Історія виникнення екопоселень. Сама кон- які неможливо більше ігнорувати. Деякі зміни вже цепція екопоселення зародилася приблизно в один можна помітити: уряду видають нові закони, що об- і той же час в декількох різних країнах. У 1975 році межують згубний вплив підприємств на природне журнал «Mother Earth News» почав будувати експе- середовище, компанії покращують свої продукти і риментальні енергетичні системи, нові будівлі та способи їх виробництва, роблячи їх більш еко- органічні сади біля їх головного офісу у місті Ген- логічними. Крім того, громадяни поступово дерсонвілл у Північній Кароліні, і вже в 1979 році змінюють свої повсякденні звички, щоб жити в гар- почав називати свій освітній центр «екопоселен- монії з природою. В усьому світі значно підви- ням». щився інтерес до реалізації концепції сталого ро- Приблизно в той же час в Німеччині, під час звитку у всіх його проявах. Такі зміни неминуче політичного опору проти поховання ядерних від- торкнулися й напряму архітектури та будівництва, ходів в місті Горлебен, активісти, які виступали та спричинили появу нової моделі сприятливих з проти ядерної зброї, спробували побудувати неве- екологічної точки зору поселень, які відповідають лике, екологічно чисте село на місці, яке вони новим вимогам спільноти і відповідають концепції назвали ökodorf (буквально екопоселення). В кінце- сталого розвитку в міських і сільських житлових вому підсумку їх табір був ліквідований, однак кон- утвореннях. цепція залишилася, що сприяло продовженню да- За останнє сторіччя з ростом промисловості і ного експерименту як в східній, так і в західній технологій в світі зникає все більша кількість Німеччині. У 1985 році вищезазначеними ак- сільських районів. Основними причинами цього є тивістами почав видаватися журнал "Ökodorf досить низький дохід сільських жителів в Informationen", який в подальшому перетворився в порівнянні з міськими, географічний розкид сіл, "Eurotopia". відсутність необхідного економічного рівня для В Данії, приблизно в той же час, ряд ідейних надання соціальних і професійних послуг, від- громад зацікавились не тільки соціальними виго- сутність спеціалізованої удосконаленої системи ве- дами від спільного проживання та інших коопера- дення сільського господарства. Створення еко- тивних форм житла, але і на можливості еко- логічних поселень здатне вирішити дану проблему логічних змін в середовищі їх проживання. У 1993 році невелика група таких громад відкрила датську 18 Danish Scientific Journal No35, 2020 мережу екопоселення Landsforeningen for екопоселень, ідеального, з його точки зору, не іс- Økosamfund, першої в своєму роді мережі і моделі нує. Саме дана трактовка терміну визначає загальні екопоселення, яке поклало початок розвитку мереж цілі екопоселення. екопоселень в усьому світі [1,2,3,4]. Цікавість складає визначення терміну екопосе- Перші екопоселення на пострадянському про- лення, надане Малькольмом Холліком та Кристи- сторі (Росія) з'явилися в кінці 80-х - початку 90-х ною Коннелі: «Екопоселення- це громада кількістю років. Появі руху екопоселень в Росії і Україні до декількох сотень людей, яка відповідає матеріа- сприяла перебудова. Вона, з одного боку, розкрила льним, економічним, соціальним, емоційним, куль- глибину екологічних проблем і дала можливість ді- турним та духовним потребам її мешканців, знахо- знатися світовий досвід альтернативних поселень, а дячись при цьому в гармонії з природним середови- з іншого боку, вирвала багатьох людей зі звичних щем".[8] В даній інтерпретації особлива увага соціальних зв'язків. Життєві і духовні пошуки при- приділена саме релігійним та духовним потребам вели деяких людей до ідеї створення екопоселень. людини, проте більшість членів екопоселень не ро- Важливим етапом в процесі становлення досвіду зділяє одні й ті самі релігійні переконання, тому цей створення екопоселень в Україні та Росії став вихід фактор не має бути основоположним у цій концеп- серії книг російського письменника Володимира ції. Мегре «Дзвінкі кедри Росії», де висувалася ідея га- Ще один оновлений, але в той же час досить рмонійного життя людини і природи, привабливо докладний опис екопоселення, який можна викори- описувався образ майбутньої Росії, основу якої стовувати в якості визначення, можна знайти в складуть так звані «родові помістя», що представ- статті Альберта Бейтса. Це одне з небагатьох визна- ляють собою будинки для однієї сім'ї, розташовані чень, в яких згадуються екологічно чисті техно- на ділянці в розмірі 1 га, які створюють самовідно- логії: "Екопоселення сьогодні - це, як правило, неве- влюючу екосистему.[5] ликі громади з тісно пов'язаною соціальною струк- У 1990 році благодійний фонд Gaia Trust надав турою, об'єднані спільними екологічними, пропозицію журналу In Context, заснованому Діа- соціальними чи духовними поглядами. Ці громади ною та Робертом Гілманом, підготувати звіт «Еко- можуть бути міськими або сільськими, техно- поселення і стійкі спільноти», щоб каталогізувати логічно високими або низькими, залежно від обста- різні зусилля по створенню сталих спільнот у світі вин та переконаності. Вони висловлюють глибоку та описати їх філософію та базові принципи існу- повагу до природи, до людини, як невід'ємної ча- вання. Звіт був випущений в 1991 році у вигляді стини природних циклів. Екопоселення комплексно книги. У вересні 1991 року Gaia Trust скликав на- відносяться до соціальних, екологічних та еко- раду у Фьордванзі, щоб зібрати людей з еко-спіль- номічних аспектів стійкості, а людські спільноти нот для обговорення стратегії подальшої розробки є невід’ємною частиною збалансованої екології".[2] концепції екопоселення. Це призвело до ряду дода- Цікаву інтерпретацію терміну дає Глобальна ткових нарад по формуванню національних і між- мережа екопоселень (Global Ecovillage народних мереж екопоселень і прийняття в 1994 Network (GEN)) світова асоціація екопоселень, яка році рішення про формалізацію мереж і розробці просуває концепцію екопоселень через обмін ін- проектів під егідою нової організації - Глобальної формацією, партнерство, освіту і мережеву роботу, мережі екопоселень (GEN). підтримує захист навколишнього середовища, Формування терміну «екопоселення». В од- відновлення Землі і створення гармонійних спіль- ній з найпопулярніших безкоштовних онлайн-ен- нот. Згідно з нею екопоселення –це «навмисна, циклопедій Вікіпедії екопоселення визначаються традиційна або міська спільнота, яка свідомо ро- як: «Поселення, створене з метою організації еко- зроблена завдяки місцевим процесам, яка відповідає логічно чистого простору для життя групи людей, всім 4 вимірам стійкості (соціальна, культурна, які дотримуються концепції ООН про сталий роз- екологічна, економічна, цілісна система) для виток і організують харчування за рахунок органі- відновлення свого соціального та природного сере- чного сільського господарства.».[6] Таке тракту- довища. Екопоселення - це живі лабораторії, нова- вання є достатнім для тих, хто хоче ознайомитися з торські альтернативи та інноваційні рішення. цією концепцією поверхньо, але не досить повно Вони є сільськими або міськими поселеннями з яс- розкриває саму сутність екопоселення. кравими соціальними структурами, дуже різно- Більш цитованим та доволі популярним є тра- манітними, але об'єднаними у своїх діях на пони- ктування терміну екопоселення, надане у статті ження впливу на оточуюче середовище та на до- 1991 року, під заголовком «The Ecovillage сягнення високоякісного способу життя.» [9]. Challenge», яка була написана Робертом К. Гілма- Самі екопоселенці визначають себе в такий ном, президентом Інституту контексту: «Екопосе- спосіб: «Екопоселення - це міські або сільські гро- лення- це поселення з усіма рисами людський діяль- мади, які намагаються дотримуватися способу ності розумних меж, в якому людська діяльність життя, відповідного принципам сталого розвитку безпечно інтегрована в природне середовище та- в поєднанні з низьким рівнем впливу на навколишнє ким чином, який підтримує здоровий розвиток лю- середовище. Щоб домогтися цього, вони інте- дини і може успішно тривати невизначено довгий грували різні аспекти екологічного дизайну, перма- час.».[7] При цьому Роберт Гілман відмічає, що, не культури, екологічності будівлі і споруд, еко-про- дивлячись на досить велику кількість реалізованих дукції, альтернативних джерел енергії, способів соціального гуртожитку і багато іншого» [5]. Danish Scientific Journal No35, 2020 19 Таким чином, концепція екопоселення може споруд для інтенсивного вирощування продукції і включати в себе усі вищезазначені елементи, і вра- одночасно для оздоровлення оточуючої середи та ховуючи усі ці моменти можна скласти узагальню- покращення її візуального сприйняття. [10] юче визначення екопоселення як «поселення, ство- Екологічна та ефективна утилізація відходів. рене громадами з чітко визначеною соціальною Прийнята в 2017 році Національна стратегія з структурою та спільним світоглядом, створене з управління відходами наказала, що обсяг захоро- ціллю організації екологічно чистого та безпечного нення твердих побутових відходів на сміттєвих простору для певної групи людей. Основними ри- полігонах повинен скоротитися з 95% (у 2016 році) сами такого поселення є ведення органічного до 50% в 2023 році і до 30% в 2030 році [11]. Однак сільського господарства, будівництво з екологічно показники минулих років кажуть про те, що ситу- безпечних будівельних матеріалів, використання ація істотно не змінилась. Для цього не тільки необ- новітніх енергоефективних технологій, нешкідлива хідно використовувати технології для переробки переробка відходів та прагнення до взаємної рівно- вторсировини в енергію, а ще внести в свідомість ваги з природним оточенням.» самих мешканців необхідність сортування мусора Принципи екопоселення. Розвиток екопосе- та прагнення до його максимального зменшення. лень та сталий розвиток селищних регіонів можна Ефективне використання водних ресурсів умовно розділити на декілька базових напрямів: Задля забезпечення водозбереження використову- сталий розвиток територій, покращення оточую- ють зниження питомого споживання води на лю- чого природнього середовища, оптимальне управ- дину в рік, поділ водопроводу на технологічний і ління енергетичними ресурсами, ефективне вико- питної (це найпростіше захід дозволяє істотно зни- ристання водних ресурсів, ведення органічного зити споживання води питної якості). Заходи по сільського господарства, екологічна та ефективна утилізації стоків передбачають повторне викори- утилізація відходів, культурний та соціальний ро- стання «сірих» стоків для зливу в унітазах і пісуа- звиток. рах, збір зливових вод, їх очищення і використання Сталий розвиток територій. Концепція сталого в системі технологічного водопроводу, збір зливо- розвитку не обмежується екологічним аспектом вих вод для поливу прилеглої території (ланд- взаємодії людини та природи, у ній гармонійно шафтного зрошення) таким чином, що частка обо- поєднуються та вдосконалюється соціально-еко- ротного водопостачання в загальному обсязі водо- номічна складова міської середи та культурний ас- споживання повинна становити 20% і більше. пект. Оскільки в цій концепції визначаються дов- Передбачається застосування водозберігаючих ар- гострокові цілі і завдання, що відповідають су- матури, системи контролю і регулювання тиску часним і майбутнім потребам людства, вона здатна води у кінцевих споживачів, обліку витрати води у протягом тривалого часу служити стимулом для по- кінцевих споживачів, застосування водозберігаю- дальших пошуків в області екологізації середовища чих бачків, що змивають, душових сіток, змішу- проживання людини. вачів [12]. Покращення оточуючого природнього середо- Культурний та соціальний розвиток. Концеп- вища. Одними із найважливіших критеріїв ція екопоселення вимагає від жителів наявності взаємодії з природнім середовищем є використання культурного і соціального потенціалу для досяг- його потенціалу: поєднання садів з житловими оди- нення усіх його цілей. Одними з найбільших куль- ницями, організація зелених покрівель, покра- турних та соціальних питань є соціальна співпраця щення архітектури екопоселень для забезпечення і командна робота серед мешканців поселення, а та- візуальної краси та задоволення потреб відеоеко- кож активний рух в сучасних умовах світу логії, використання підземного та надземного про- відповідно до його змін і прогресу. В багатьох еко- стору для якомога меншого втручання у існуюче поселеннях постійно проводять конференції, природнє середовище, використання екологічно семінари та відкривають цілі школи та універси- чистих природніх матеріалів, притаманних регіону тети для просування концепції сталого розвитку у будівництва та ін. всіх сферах, починаючи з соціально-культурної Оптимальне управління енергетичними ресур- закінчуючи економічною та будівельною. сами. На сьогоднішній день колосальне зростання Висновок. Таким чином сучасні реалії україн- споживання енергії є однією з найбільш важливих ських та світових міст та селищ призводять до необ- проблем. Тому при проектуванні екопоселень необ- хідності формування нової моделі розселення – хідно чітко розуміти необхідність використання екологічних поселень. Виходячи з вищезазначених енергоефективних технологій задля запобіганню принципів та історичного аналізу створення екопо- розвитку цього процесу. Одними з найпопу- селень, концепція сталого розвитку та обміркова- лярніших технологій є використання альтернатив- ного природокористування є вкрай важливою для них відновлюваних джерел енергії, таких як енергія повноцінного функціонування та забезпечення всіх вітру, сонця, води та біомас. потреб людей сьогодення і майбутніх поколінь. Ведення органічного сільського господарства. Пріорітетним напрямком ведення сільского госпо- СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ: дарства в екопоселеннях є пермакультура - напрям 1. Григорьев В.А., Огородников И.А. Эко- екологізації і виробництва сільськогосподарської логизация городов в мире, России,Сибири = Ана- продукції, який полягає у комплексному викори- лит. обзор / ГПНТБ СО РАН. - Новосибирск, 2001. станні території і поверхонь будівель і інженерних -— 152 с. - (Сер.Экология. Вып. 63). 20 Danish Scientific Journal No35, 2020 2. Bates, A. Ecovillage Roots (and Branches), экопоселений), раздел Ecovillages. – Режим доступу Ecovillage-What Have We, 2003. до ресурсу: http://gen. 3. А.О.Сардыкова. Исторические предпо- ecovillage.org/index.php/ecovillages/whatisanecovilla сылки формирования энергоэффективного жилья.// ge.html. Вісник ПДАБА.-2010.- №12. 10. А. Н. Тетиор. Городская экология : учеб. 4. Благовестова О. О. Історичні умови фор- пособие для студ. высш. учеб. заведений. — 3-е мування екопоселень / О. О. Благовестова. // Су- изд., стер. – М. : Издатель- ский центр «Академия», часні проблеми архітектури та містобудування: 2008. Наук.-техн. збірник. – 2019. – №54. – С. 152–159. 11. Экология или экономика: Как сделать пе- 5. Аналитический обзор экологических по- реработку мусора в Украине выгодной [Електрон- селений России [Електронний ресурс] – Режим до- ний ресурс] // 112.ua – Режим доступу до ресурсу: ступу до ресурсу: https://112.ua/statji/ekologiya-ili-ekonomika-kak- http://www.zircon.ru/upload/iblock/e76/Jekoposelenij sdelat-pererabotku-musora-v-ukraine-vygodnoy- a_v_Rossii_Analiticheskij_obzor.pdf. 495989.html. 6. Екосело [Електронний ресурс] // 12. Табунщиков Ю. А. Принципы формиро- Вікіпедія. Вільна енциклопедія – Режим доступу до вания энергоэффективных жилых районов / Ю. А. ресурсу: Табунщиков. // AMIT.Специальный выпуск – 2012. https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D0%BA%D – С. 1–9. 0%BE%D1%81%D0%B5%D0%BB%D0%BE. 13. Gorji Mahlabani Y, Shahsavari F, Alamouti 7. Гилман Р. Эко-деревни и устойчивые по- M Z. Eco-village, amodel of sustainable architecture. J. селения.-СПб.: Центр гражданских инициатив. Fundam. Appl. Sci., 2016, 8(3S). 1991. 266 с. 14. О. О. Печерцева. Традиционные прин- 8. Hollick M., Connelly C., 1999 Learning ципы проектирования структурных элементов эко- from Ecovillages world-wide. Communities Magazine. поселений / О. О. Печерцева // Совершенствование 62–64 организации дорожного движения и перевозок пас- 9. What is an Ecovillage? [Електронний ре- сажиров и грузов. - Минск : БНТУ, 2015. - С. 46-53. сурс] // Global Ecovillage Network (Глобальная сеть
Danish Scientific Journal No35, 2020 21 BIOLOGICAL SCIENCES
THE ROLE OF MITOCHONDRIA IN THE FORMATION OF NEUTROPHIL EXTRACELLULAR TRAPS
Vorobjeva N.V. Senior Research Associate Lomonosov Moscow State University Moscow, Russia
РОЛЬ МИТОХОНДРИЙ В ОБРАЗОВАНИИ НЕЙТРОФИЛЬНЫХ ВНЕКЛЕТОЧНЫХ ЛОВУШЕК
Воробьева Н.В. кандидат биологических наук Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова Москва, Россия
Abstract The article provides information on the unique mechanism of protection against pathogens in cells of innate immunity of neutrophils - the formation of neutrophilic extracellular traps or NETs. Аннотация В статье представлены сведения, касающиеся уникального механизма защиты от патогенов у клеток врожденного иммунитета нейтрофилов – образования нейтрофильных внеклеточных ловушек или НЕТ.
Keywords: human neutrophils; oxidative burst; reactive oxygen species; neutrophil extracellular traps; mi- tochondrial permeability transition pore; mPTP. Ключевые слова: нейтрофилы человека; окислительный взрыв; активные формы кислорода; нейтро- фильные внеклеточные ловушки; митохондриальная пора; mPTP.
Нейтрофилы, являясь «профессиональными» работ, проведенных на клетках эндотелия сосудов фагоцитами, осуществляют поглощение и киллинг грызунов, было показано, что различные источники разнообразных патогенов хозяина в процессе фаго- АФК могут взаимодействовать между собой по цитоза, а также экзоцитоз антимикробных пепти- принципу обратной связи. В нашей работе мы вы- дов и образование активных форм кислорода для двинули гипотезу, согласно которой и у нейтрофи- защиты от внеклеточных микроорганизмов. лов человека источники АФК могут оказывать вза- Нейтрофилы также обладают способностью «ата- имное влияние друг на друга. Такими источниками ковать» патогены, выбрасывая нейтрофильные вне- по нашей гипотезе являются NADPH-оксидаза и клеточные ловушки (НЕТ). НЕТ представляют со- митохондриальная электрон-транспортная цепь. бой сложные трехмерные фибриллы ядерного хро- Эта гипотеза была проверена нами на модели окис- матина, в состав которых входят антимикробные лительного взрыва и НЕТоза нейтрофилов, выде- белки гранул, ядра и цитоплазмы [1]. Выброс ядер- ленных из периферической крови человека [4]. ного хроматина происходит при активации нейтро- Для доказательства участия мтАФК в перечис- филов специфическими индукторами и сопровож- ленных функциях нейтрофилов, нами был исполь- дается гибелью клеток, называемой НЕТозом [2]. зован митохондриально-направленный антиокси- Помимо участия в защите хозяина от патоге- дант SkQ1. Это вещество проникает в митохондрии нов, НЕТоз играет существенную роль в патогенезе в соответствии с градиентом мембранного потенци- многих аутоиммунных и аутовоспалительных забо- ала и накапливается в митохондриях в высокой кон- леваний [3]. В соответствии с этим, подавление центрации [5]. В качестве контроля мы использо- НЕТоза потенциально должно оказывать сильное вали аналог SkQ1 без антиоксидантной группы, + терапевтическое действие на эти заболевания. По- С12ТРР , который также обладает способностью нимание сигнальных путей, лежащих в основе об- накапливаться в митохондриях. разования ловушек или НЕТоза, на сегодняшний Окислительный взрыв нейтрофилов оценивали день является далеко не полным. методом, регистрирующим выход суммарных АФК Наиболее хорошо изученным фармакологиче- (люминол-зависимая хемилюминесценция, ХЛ). В ским стимулятором НЕТоза является форболовый работе были исследованы стимуляторы с различ- эфир, форбол-миристат-ацетат (ФМА), и НЕТоз в ным механизмом действия, такие как активатор этом случае происходит с участием ферментного протеинкиназы С, ФМА, и кальциевые ионофоры, комплекса NADPH-оксидазы, ответственного за А23187 и иономицин. Используя антиоксидант образование активных форм кислорода (АФК). SkQ1, мы показали, что окислительный взрыв Вместе с тем, у нейтрофилов существуют и другие нейтрофилов, индуцированный кальциевыми ионо- источники АФК, например, митохондрии, генери- форами, снижается обратно-пропорционально кон- рующие митохондриальные АФК (мтАФК). В ряде 22 Danish Scientific Journal No35, 2020 центрации добавленного SkQ1. Контрольный пре- глибенкламид, мы показали его дозозависимое по- + парат, С12ТРР , такого действия не оказывал во давление окислительного взрыва, индуцирован- всем диапазоне исследованных концентраций. По- ного ФМА и кальциевыми ионофорами. Действие лученные результаты позволили нам сделать за- глибенкламида на НЕТоз, индуцированного обо- ключение о том, что активация NADPH-оксидазы ими стимулами, обнаружено не было. происходит при участии мтАФК. Таким образом, мы пришли к заключению, что + Как было сказано выше, НЕТоз происходит с мК АТФ-каналы активируются при стимуляции участием АФК и их источник может быть разным в нейтрофилов человека ФМА и кальциевыми ионо- зависимости от стимула. В классическом типе форами, при этом происходит образование мтАФК, НЕТоза, стимулированном ФМА, основным АФК- которые, в свою очередь, способствуют открыва- производящим ферментом, является NADPH- нию митохондриальной поры, выходу мтАФК в ци- оксидаза. При активации НЕТоза кальциевыми тозоль и активации окислительного взрыва в ионофорами могут участвовать другие источники нейтрофилах человека. АФК, например, митохондрии. В заключение следует сказать, что в нашей ра- Мы предположили, что при активации НЕТоза боте был частично расшифрован сигнальный путь, кальциевыми ионофорами образуются как оксидаз- ведущий к активации окислительного взрыва и ные, так и митохондриальные АФК, а между их ис- НЕТоза. Оказалось, что важную роль в этом сиг- точниками происходит взаимодействие по прин- нальном пути играют митохондрии. Их взаимодей- ципу обратной связи. С использованием SkQ1 мы ствие с основным производителем АФК, NADPH- показали, что НЕТоз, индуцированный кальцие- оксидазой, происходит через ряд белков и белко- выми ионофорами, происходит с участием мтАФК, вых комплексов, являющихся интермедиатами причем, их образование может быть индуцировано этого сигнального пути, и которые были изучены в и в отсутствие интактной оксидазы, как в случае нашей работе. Важное значение представленной нейтрофилов, дефицитных по NADPH-оксидазе работы заключается в возможности активации ис- (хроническая гранулематозная болезнь, ХГБ). следованного нами сигнального пути у больных, Далее, учитывая участие оксидазных и мито- страдающих от тяжелого первичного иммунодефи- хондриальных АФК в окислительном взрыве и цита, хронической гранулематозной болезни. Со- НЕТозе, активированных кальциевыми ионофо- здание препаратов, способных активировать аль- рами, мы предположили, что одним из медиаторов тернативные источники АФК у таких больных, сигнального пути от мтАФК к оксидазе могла бы могло бы избавить их от пожизненного использова- быть митохондриальная пора. Митохондриальная ния антибитиков и других противовоспалительных пора представляет собой многокомпонентный бел- препаратов. ковый комплекс, расположенный как во внешней, так и во внутренней мембране митохондрий. В про- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: веденной нами работе с использованием ряда инги- 1. Brinkmann V., Reichard U., Goosmann C., биторов митохондриальной поры, было показано ее Fauler B., Uhlemann Y., Weiss D.S., Weinrauch Y., участие в окислительном взрыве и НЕТозе, индуци- Zychlinsky A. Neutrophil extracellular traps kill bacte- рованном кальциевыми ионофорами, но не ФМА. ria. Science, 2004; 303(5663):1532-5. DOI: Еще одним медиатором, передающим инфор- 10.1126/science.1092385. мацию от митохондриальных АФК к оксидазе, 2. Steinberg B.E., Grinstein S. Unconventional могла бы быть протеинкиназа С (РКС). Для оценки roles of the NADPH oxidase: signaling, ion homeosta- ее участия в окислительном взрыве и НЕТозе мы sis, and cell death. Sci STKE, 2007; 2007(379):pe11. использовали ее ингибиторы и показали, что в их DOI:10.1126/stke.3792007pe11. присутствии образование АФК и НЕТоз были по- 3. Pinegin B., Vorobjeva N., Pinegin V. Neutro- давлены дозозависимым способом. phil extracellular traps and their role in the develop- Другими интересными белковыми комплек- ment of chronic inflammation and autoimmunity. Au- сами являются АТФ-зависимые К+-каналы toimmun. Rev. 2015; 14(7): 633-40. DOI: + (мК АТФ-каналы). Эти каналы были обнаружены в 10.1016/j.autrev.2015.03.002. различных тканях, например, в миокарде, β-клетках 4. Vorobjeva N.V., Galkin I.I., Pletjushkina поджелудочной железы, некоторых типах нейро- O.Y., Golyshev S.A., Zinovkin R.A., Prikhodko A.S., нов, в гладкой мускулатуре мочевого и желчного Pinegin V.B., Kondratenko I.V., Pinegin B.V., пузырей, сосудах. Было показано, что существует Chernyak B.V. Mitochondrial permeability transition + два типа К АТФ-каналов на основе их расположения pore is involved in oxidative burst and NETosis of hu- в клетках: мембранные и митохондриальные. man neutrophils. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Позже выяснили, что активаторы митохондриаль- Dis. - Molecular Basis of Disease, 2020; + ных К АТФ-каналов вызывают образование мито- 1866(5):165664 DOI: 10.1016/j.bbadis.2020.165664. хондриальных активных форм кислорода. Мы 5. Vorobjeva N, Prikhodko A, Galkin I, Plet- предположили, что и в нейтрофилах человека суще- jushkina O, Zinovkin R, Sud'ina G, Chernyak B, + ствуют мК АТФ-каналы, и если это так, то АФК, ко- Pinegin B (2017) Mitochondrial reactive oxygen spe- торые они индуцируют, могут влиять на функцио- cies are involved in chemoattractant-induced oxidative нальную активность митохондриальной поры и, со- burst and degranulation of human neutrophils in vitro. ответственно, на окислительный взрыв и НЕТоз. Eur. J. Cell. Biol. 96(3):254-65. DOI: + Используя известный ингибитор К АТФ-каналов, 10.1016/j.ejcb.2017.03.003. Danish Scientific Journal No35, 2020 23 FEATURES OF SEED REPRODUCTION SPECIES OF THE GENUS CATALPA SCOP. IN THE CONDITIONS OF VOLYN UPLAND
Gavryliuk O. Candidate of Biological Sciences, deputy Director of the Botanical Garden "Volyn" Lesya Ukrainka Eastern European National University Ukraine, Lutsk
ОСОБЛИВОСТІ НАСІННЄВОГО РОЗМНОЖЕННЯ ВИДІВ РОДУ CATALPA SCOP. В УМОВАХ ВОЛИНСЬКОЇ ВИСОЧИНИ
Гаврилюк О.С. кандидат біологічних наук, заступник директора ботанічного саду"Волинь" Східноєвропейський національний університет ім. Лесі Українки Україна, м. Луцьк
Abstract Studied the sowing properties of seeds and morphometric characteristics of fruits and seeds of Catalpa bignonioides Walt., Catalpa speciosa Ward ex Engelm. under conditions of introduction. It was established that under the conditions of the Volyn Upland these species abundantly bear fruit, form fertile seeds and are capable of self-sowing. The percentage of germination was an average of 52-94 %. Growing plants from seeds of local reproduction is promising for further introductory research. Анотація Досліджено посівні показники насіння двох видів катальп Catalpa bignonioides Walt., Catalpa speciosa Ward. ex Engelm. в умовах інтродукції. Вивчено морфометричну характеристику плодів та насіння. Вста- новлено, що в умовах Волинської височини дані види рясно плодоносять, утворюють схоже насіння та здатні до самосіву. Частка проростання в середньому становить 52-94 %. Вирощування рослин із насіння місцевої репродукції є перспективним для подальшої інтродукційної роботи.
Keywords: fruiting, seed, germination, introduction, morphometric characteristics, Catalpa. Ключові слова: плодоношення, насіння, схожість, інтродукція, морфо метричні показники, Catalpa.
Ціленаправлене і систематизоване зелене буді- збільшує стійкість наступного покоління проти не- вництво в Україні почалось в XIX ст., яке можна ра- сприятливих факторів середовища в районі дослі- хувати початком використання інтродуцентів в озе- дження. лененні. Створення приватних парків, садів на- Питанням вивчення насіннєвого розмноження вколо маєтків, озеленення громадських і культових видів роду Catalpa в Україні займалися Горб Л. К. споруд стало джерелом появи нових видів наса- [1], Кульбіцький В. Л. [10], Кухарська М. О. [11], джень вулиць, бульварів, площ, скверів та ін. [8]. Леппік М. В. [12] та ін. Удосконалення зелених насаджень міст немо- Мета дослідження – вивчення особливостей жливе без широкого залучення деревних рослин. насіннєвого розмноження двох видів катальп в умо- Нині нагромаджено величезний досвід щодо ство- вах Волинської височини. рення різноманітних насаджень з участю як абори- Обʼєкт дослідження – рослини видів Catalpa генних, так і інтродукованих їх видів. Однак, одним bignonioides Walter (Катальпа бігнонієвидна), Ca- з важливих завдань сучасної ботанічної науки є від- talpa speciosa Ward. ex Engelm. (Катальпа прекра- бір та введення в культуру рослин найбільш перс- сна). пективних видів та їхніх культиварів, що призведе Предмет дослідження – процеси плодоно- до покращення стану ландшафтів та збагачення бі- шення та особливості насіннєвого розмноження ро- отичного різноманіття. Такими рослинами можуть слин роду Catalpa Scop. бути види роду Catalpa Scop., які дедалі частіше ви- Методи дослідження – біоморфологічні, біо- користовуються як в аматорських посадках, так і в метричні, візуальні, статистичні озелененні міських обʼєктів та вуличних насаджен- Результати дослідження. Стаціонарні дослі- нях міст. В культурі України види роду Catalpa ві- дження проводились на Агробіологічній станції домі давно, але в озелененні широко поширились в (підрозділ ботанічного саду «Волинь») Східноєвро- останні десятиліття. Попит в садивному матеріалі пейського національного університету імені Лесі зростає. Рослини, в основному, завозяться з країн Українки протягом 2016–2019 рр. Для дослідження Європи і, попадаючи в нові екологічні умови, не використовували насіння місцевої репродукції. завжди відрізняються стійкістю до абіотичних і бі- Рід Catalpa Scop. належить до родини отичних стрес-факторів. В акліматизації рослин Bignoniaceae Pers. та поділяється на дві секції: Mac- особливе значення має насіннєве розмноження, яке rocatalpa Grisebah (крупна катальпа) та Eucatalpa Paclt (справжня катальпа), до якої і належать інтро- 24 Danish Scientific Journal No35, 2020 дуковані таксони Catalpa bignonioides і Catalpa spe- Насінини еліпсоподібні сплюснуті з пучком білува- ciosa, природний ареал яких – Північна Америка тих волосків з двох сторін; розміщуються вздовж [13]. плаценти, яка знаходиться в центрі коробочки. У Відцвівші суцвіття катальп утворюють тонкі рослин C. bignonioides насінини більш загострені, стручкоподібні двостулкові коробочки різної дов- сірувато-коричневі, у C. speciosa – світло-корич- жини. Протягом літа коробочки мають зелене заба- неві. рвлення, яке при дозріванні плодів змінюється на Наші спостереження протягом 2016-2019 рр. коричневе. Дозрівання плодів спостерігається з кі- показали, що в умовах Волинської височини ряс- нця вересня-початку жовтня до кінця жовтня-поча- ність плодоношення двох видів катальп оцінюється тку листопада, в залежності від погодних умов. високими балами – 4,25 (C. speciosa) та 4,75 (C. big- Плоди висихають і залишаються на деревах до кі- nonioides) [7]. Довжина плодів у C. bignonioides в нця зими-початку весни, розтріскуються і викида- середньому становить 19-27 см, а у C. speciosa – 24- ють насіння. Для всіх видів катальп характерна ане- 32 см, ширина відповідно – 0,48-0,58 та 0,74-0,88 см мохорія [4]. Стінки коробочок катальпи бігнонієви- (рис. 1). дної тонші, ніж стінки плодів катальпи прекрасної.
а) б) Рис. 1. Плоди та насіння видів роду Catalpa Scop. а) - C. speciosa, б) – C. bignonioides
Розміри коробочок рослин C. speciosa більші ного віку в 2016 році утворювали менше плодів ме- та вміщають в середньому 68-92 насінини, тоді як ншого розміру, ніж у 2019 р. З віком рослин кіль- кількість насінин у плодах C. bignonioides стано- кість коробочок і їх розміри збільшувались (табл. вить – 72-116 шт. Розміри плодів катальп залежать 1.). За даними Кульбіцького В. Л. найдовші плоди не лише від агрокліматичних умов району інтроду- утворюють рослини 15-25 річних дерев катальп. Їх кції, але й від конкретного вегетаційного сезону та розміри досягають 40-55 см. Дерева старшого віку від їх віку. За нашими даними рослини пʼятиріч- здатні утворювати коробочки менших розмірів [9]. Таблиця 1 Морфометрична характеристика плодів катальп
Розміри плоду, см Рік Довжина Ширина
шт. шт.
суц-
кість кість кість
вітті, вітті,
Кіль- Кіль-
насінин насінин Середня (M±m) min max Середня (M±m) min max у плоді,
плодів у плодів Catalpa bignonioides 2016 19,60±1,595 0,48±0,037 4±1 72±6 2017 21,02±2,091 0,50±0,003 6±1 96±9 13,3 33,2 0,40 0,70 2018 24,06±2,613 0,52±0,049 6±1 116±7 2019 27,24±2,265 0,58±0,042 8±1 104±13 Catalpa speciosa 2016 24,42±2,416 0,74±0,051 3±1 68±5 2017 28,14±2,856 0,74±0,060 3±1 78±9 16,0 41,2 0,60 1,02 2018 30,66±2,736 0,84±0,051 5±1 86±6 2019 32,64±3,200 0,88±0,086 5±1 92±11
Danish Scientific Journal No35, 2020 25 При дослідженні особливостей розмноження його ґрунтову схожість і вихід стандартних сіянців, катальп насіннєвим способом, ми врахували мор- що свідчить про недоцільність застосування страти- фометричну характеристику насіння, оскільки здрі- фікації [11]. Для збільшення енергії проростання на- бнене насіння має менший запас поживних речо- сіння перед посівом його замочували на одну добу в вин, що негативно впливає на його схожість. Ви- проточній теплій воді. Частину насіння висівали в вчення біометричних показників насіння двох видів ящики та частину прямо в ґрунт на оптимальну гли- показало помітну відмінність (табл. 2). бину 0,5–1 см [10]. Для посіву в ящики готували ле- Насіння відбирали осіннього збору, так як воно гку ґрунтову суміш у співвідношенні дерновий має найвищу схожість [10]. Висів проводили в пер- ґрунт:листкова підстилка:торф:пісок у співвідно- шій декаді травня при середньодобовій температурі шенні – 1:2:1:0,5. Ящики накривали склом, періоди- +15 °С. Передпосівна обробка насіння катальпи різ- чно поливали, злегка зворушували верхній шар ґру- ними способами робить зовсім незначний вплив на нтової суміші. Забезпечували також полив ділянок. Таблиця 2 Морфометрична характеристика насіння катальп Рік Розміри насінини, см Довжина Ширина середня (M±m) min max середня (M±m) min max Catalpa bignonioides 2016 1,48±0,0614 0,60 2,20 0,24±0,0264 0,20 0,42 2017 1,50±0,1214 0,28±0,0946 2018 1,52±0,2810 0,32±0,0372 2019 1,78±0,1243 0,36±0,0242 Catalpa speciosa 2016 1,80±0,0649 1,40 2,30 0,58±0.0372 0.45 0.80 2017 1,93±0,1019 0,60±0,0632 2018 1,94±0,0475 0,64±0.0511 2019 1,97±0,0422 0,66±0,0242
Проростки у ящиках зʼявились на 13-15 (C. spe- двох видів епігіальне. Сходи дружні, енергія проро- ciosa) та 14-15 день (C. bignonioides). Підрахову- стання висока. Проростки на ділянках зʼявлялись на вали насіння у два строки через 5-7 днів для визна- 8-10 днів пізніше, ніж у ящиках і характеризувались чення енергії проростання та через 7-10 днів – для нижчою інтенсивністю росту. Догляд за сіянцями визначення схожості [2]. Життєздатність вичис- полягав в регулярному зволоженні та рихленні мі- ляли відношенням кількості життєздатного насіння жрядь з видаленням бурʼянів до загальної кількості насіння взятого для дослі- Посівні показники насіння двох видів катальп дження [3]. Різниця між схожістю та енергією про- подано в табл. 3. ростання в середньому становила 27,7-29 %, що го- ворить про хорошу якість насіння. Проростання у Таблиця 3 Посівні показники насіння видів роду Catalpa Scop.
Рік %
тання,
Енергія Енергія
пророс-
ність, % ність,
рна схо-
жість, % жість,
Ґрунтова Ґрунтова
Лаборато-
Життєздат-
схожість, % схожість, C. bignonioides 2016 79 58 85 48 2017 81 60 89 50 2018 83 64 90 56 2019 87 68 97 54 середня (M±m) 82,5±1,70 62,5±2,21 90,2±2,49 52±1,82 C. speciosa 2016 82 60 89 49 2017 86 65 95 50 2018 89 67 96 63 2019 93 70 98 58 середня (M±m) 87,5±2,32 65,5±2,10 94,5±1,94 55,5±3,35
Дані таблиці свідчать, що ґрунтова схожість склом, а також легшою структурою ґрунтової су- насіння двох видів катальп нижча лабораторної. Це міші. На ділянках, не дивлячись на регулярний по- можна пояснити вищою температурою та вологі- лив, відбувалось періодичне висушування ґрунту та стю повітря і ґрунту в ящиках внаслідок накриття спостерігались більші перепади температур дня і ночі, що негативно впливало на схожість насіння. 26 Danish Scientific Journal No35, 2020 Також можливий вплив живих організмів, внаслі- зʼявляються в першій декаді червня. Сіянці відста- док якого деяке насіння могло пошкодитись. ють у рості, порівняно з рослинами на дослідних ді- За нашими спостереженнями досліджені види лянках і при відсутності агротехнічних заходів до- катальп здатні до природного поновлення. Приро- сягають висоти 10-15 см (рис. 2). дно розсіяне насіння рослин навесні дає сходи, які
Рис. 2. Сіянці катальп
Висновки. В умовах Волинської височини до- 7. Каппер В. Г. Об организации ежегодных сліджені види роду Catalpa рясно плодоносять. систематических наблюдений над плодоношением Морфометричні показники плодів і насіння пока- древесных пород / В. Г. Каппер // Тр. по лесному зали, що зрілі плоди рослин залежно від виду мають опыт. делу. – 1930. – Вып. 8. – С. 103–147. середню довжину 19-32 см і вміщують 68-116 пов- 8. Кохно Н. А. Теоретические основы и ноцінних насінин. Розміри плодів та насіння зале- опыт интродукции древесных растений в Украине / жать від агрокліматичних умов та віку рослин. По- Н. А. Кохно, А. М. Курдюк. – Киев : Наук. думка, сівні властивості насіння характеризуються висо- 1994. – С. 170. кою життєздатністю – 82-87 % та енергією 9. Кульбіцький В.Л. Особливості квіту- проростання – 62-65 %. Лабораторна схожість на- вання та плодоношення видів роду Катальпа сіння становить 90-94 %. Здатність рослин до при- (Catalpa Scop.) у Правобережному Лісостепу Укра- родного поновлення є ознакою успішного розвитку їни / В. Л. Кульбіцький // Актуальні проблеми лісо- даних видів в умовах інтродукції. Дані дослідження вого та садово-паркового господарства : Наук. вісн. вказують на доцільність використання насіннєвого НЛТУ України. – Львів : РВВ НЛТУ України, 2013. способу розмноження видів роду Catalpa, так як він – Вип. 23.6. – С. 196-201. дозволяє отримати велику кількість нових особин, 10. Кульбіцький В. Л. Насіннєве розмно- пристосованих до нових умов зростання і є еконо- ження Catalpa speciosa Ward. ex Engelm., C. big- мічно вигідним. nonioides Walt., C.ovata Don. в умовах культури у Правобережному Лісостепу України // В. Л. Куль- СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ: біцький / Лісове та садово-паркове господарство : 1. Горб Л. К. Биология некоторых видов Науковий вісник. – Львів.: УкрЛДТУ, 2005. – рода Catalpa Scop. в условиях западных областей Вип.15.1. – С. 49-53. УССР : автореф. дисс. … канд. биолог. наук : 11. Кухарська М. О. Біологічні та екологічні 03.00.05 / Л. К. Горб. – Львов, 1975. – 20 с. особливості видів роду Catalpa Scop. і перспективи 2. ГОСТ 13056.6-97. Метод определения їх використання в озелененні м. Києва: автореф. всхожести. Взамен ГОСТ 13056.6-75 : Введ. дис. … канд. с. г. наук : 06.03.01 / Кухарська М. О. 01.01.2000. – Киев : Госстандарт Украины, 1999. – – Київ, 2011. – С. 12. 27 с. 12. Леппік М. В. Характеристика плодоно- 3. ГОСТ 13056.7-93. Метод определения шення рослин Catalpa bignonioides Walt. за умов за- жизнеспособности. Взамен ГОСТ 13056.6-75; Введ. бруднення навколишнього середовища / М. В. Леп- 01.07.68. – М.: Из-во стандартов, 1967. – 5 с. пік // Вісник Дніпропетровського університету. – 4. Жизнь растений : в 6 т. / гл ред. А. Л. Та- Сер. : Біологія. Екологія. – 2008. – Вип. 16, Т. 1. – хтаджяна. – М. : Просвещение, 1981. – Т. 5. Ч. 1 : С. 141-146. Цветковые растения / под ред. А. Л. Тахтаджяна. – 13. Мурзабулатова Ф. К. Опыт интродукции С. 427-431. видов рода Catalpa Scop. в Ботаническом саду г. 5. Зайцев Г. Н. Матиматическая статистика Уфы / Ф. К. Мурзабулатова, Н. В. Полякова // Изве- в экспериментальной ботанике / Г. Н. Зайцев. – М. стия Самарского научного центра РАН : Проблемы : Наука, 1984. – 424 с. прикладной экологии : науч. жур., 2015, Т.17, № 4. 6. Ілюстрований довідник з морфології кві- – С. 245-247. ткових рослин : навч.-метод. посіб. / [С. М. Зиман та ін.]. – Ужгород : Медіум, 2004. – 156 с.
Danish Scientific Journal No35, 2020 27 EARTH SCIENCES
RESULTS OF APPLICATION THE FREQUENCY-RESONANCE METHODS OF SATELLITE IMAGES AND PHOTOIMAGES PROCESSING AT SITES OF SEARCH WELLS DRILLING
Yakymchuk M. Institute of Applied Problems of Ecology, Geophysics and Geochemistry Korchagin I. Institute of Geophysics, NAS of Ukraine
Abstract The results of experimental studies at exploratory drilling sites are presented. The investigations were con- ducting with using the technology of integrated assessment of the oil and gas prospects of large blocks and local areas, including methods of frequency-resonance processing of satellite images and vertical sounding (scanning) of a cross-section in order to determine the depths and thicknesses of predicted accumulations of hydrocarbons and rocks. In the process of reconnaissance studies in the local areas of three dry wells and the area of re-interpre- tation of seismic materials in the North Sea, no signals (responses) were obtained at the resonant frequencies of oil, condensate and gas. These results indicate the inappropriateness of drilling exploratory wells within the sur- veyed areas. When processing a satellite image of the site of a productive well in the Barents Sea, responses at hydrocarbon frequencies were recorded. The facts of recording responses at the resonant frequencies of oil, con- densate and gas in the local area of drilling the Orca-1 well on the Mauritania offshore can be considered one more confirmation of the effectiveness of the technology of frequency resonance processing and decoding of satellite images and photo images. The results of studies on the Brazilian offshore in the vicinity of a well-known oil field and on the area of the elevation chain also confirm the efficiency of the methods used. In general, the results of experimental studies using the developed direct-prospecting methods indicate the feasibility of their additional application at the stages of selecting areas and local sites for laying prospecting and exploratory wells.
Keywords: direct prospecting, vertical channel, volcano, deep structure, cross-section, oil, gas, hydrogen, amber, salt, chemical elements, satellite data, mobile technology, anomaly, remote sensing data processing, inter- pretation, vertical sounding.
Introduction method of integrated assessment of the oil and gas pro- Over the years, the authors have purposefully con- spects of local areas (site) and large blocks [8-9]. The ducted research in the framework of the problem of de- modified methods of this technology purposefully use veloping mobile and low-cost methods and technolo- the bases (sets, collections) of chemical elements, min- gies for “direct” searches and exploration of ore and erals, oil and condensate samples, as well as sedimen- combustible minerals, as well as water [5-7]. In 2018, tary, igneous and metamorphic rocks, the resonant fre- testing began on modified frequency-resonance meth- quencies of which are used during the satellite images ods of satellite images and photographs processing, as processing. The collection of oil samples in the data- well as a methodology developed on their basis for the base includes 117 samples, gas condensate - 15 samples operational integrated assessment of the prospects of [8]. oil and gas content (ore content, water content) of large The base of sedimentary rocks consists of 12 prospecting blocks and local sites [8-12]. These mobile groups: 1) psephitis, monomineral conglomerates (22 direct-prospecting methods have been widely tested samples); 2) psammites (18); 3) siltstone, mudstone, during geophysical studies in the Ukrainian Maritime clay (6); 4) kaolinite mudstones (6); 5) kaolinite clays Antarctic Expedition in November-December 2018 [8]. (10); 6) sedimentary-volcanoclastic rocks (9); 7) lime- The results obtained during the expedition demon- stones (24); 8) dolomites (11); 9) marls (10); 10) sili- strated their efficiency and effectiveness, as well as the ceous rocks (13); 11) salt (3); 12) coal (3). possibility (and feasibility) of use during solving a va- The collection of photographs of igneous and met- riety of geological and geophysical, hydrological and amorphic rocks includes 18 groups: 1) granites and rhy- engineering-geological problems. In 2019, the testing olites (29 samples); 2) granodiorites and dacites (7); 3) of the developed mobile methods purposefully contin- syenitis and trachytes (18); 4) diorites and andesites ued in various regions of the globe. This article pro- (14); 5) lamprophyres (14); 6) gabbro and basalts (32); vides some additional materials, obtained in the process 7) feldspar ultramafic rocks (20); 8) feldspathic sye- of mobile methods testing within local areas of explor- nites and phonolites (23); 9) feldspathic gabbroids and atory wells drilling for oil and gas. basaltoids (6); 10) feldspar-free ultramafic and mafic Research methods rocks (10); 11) kimberlites and lamproites (20); 12) Experimental studies of reconnaissance nature at nonsilicate carbonatites (8); 13) metamorphic granu- well drilling sites and some areas were carried out using lites (10); 14) metamorphic gneisses (26); 15) meta- the technology of frequency-resonance processing and morphic crystalline schists (44); 16) metamorphic mi- decoding of satellite images and photographs and the 28 Danish Scientific Journal No35, 2020 crocrystalline schists (phyllites) (11); 17) metamor- To demonstrate the potential capabilities of the di- phosed aspid schists (2); 18) iron ore (5). Photos of the rect-prospecting technology used, a survey of local sec- listed sets of samples of sedimentary, metamorphic and tions (zones) of the location of drilled, drilling and de- igneous rocks are taken from an electronic document sign wells was repeatedly conducted. Some results of on the website http://rockref.vsegei.ru/petro/. this kind of work are presented in [10]. Information on Some results, obtained with the used set of mobile drilled wells in the North Sea (including coordinates) direct-prospecting methods, are presented in publica- can be found on Internet sites tions [8-12]. Well 6508/1-3. Information on the results of drill- When conducting research in local areas or within ing a dry well 6508/1-3 in the North Sea is given on the large blocks (as well as their smaller fragments), the site [14]. Well coordinates are following: following sequence of actions is performed. 65°58'25.73``N, 08°09'49.06''E. The position of the 1. At the initial step of the work, using the availa- well on the satellite image is shown in Fig. 1a. Fre- ble frequencies of hydrocarbon samples (oil, gas con- quency-resonance processing of a small fragment of densate and gas), the presence (or absence) of the pos- this image in the marker region was carried out. sible accumulations of oil, gas and condensate within During processing a local fragment of the image, the survey block (area, local site) is established. At the the responses from oil, condensate, and gas were not same step of image processing, the presence in the recorded. Signals from the 8th group of sedimentary cross-section of some other minerals and chemical ele- rocks (dolomites) were received. The root of the deep ments – amber, coal, water, shale gas, gas hydrates, car- channel (volcano), filled with these rocks, is deter- bon, hydrogen, oxygen – is evaluated. mined at a depth of 194 km (layer of the plastic state of 2. The groups of sedimentary rocks that are pre- the rocks). sent in the cross-section of the surveyed area are deter- We also note that at a depth of 69 km, responses mined. from the water were also recorded; signals from ice on 3. The groups of igneous and metamorphic rocks this surface were absent from the upper and lower parts present in the cross-section are identified. of the cross-section. 4. Using the methods of vertical sounding (scan- Well 16/5-7. Information about the dry well 16/5- ning) of the cross-section, the location depths of the 7 in North Sea was borrowed from the site [16]. The groups of sedimentary, magmatic and metamorphic well coordinates are 58°42'12.13"N, 02°31'08.81"E, its rocks, established within the survey sites, are deter- position in the image is shown in Fig. 1b. mined. During frequency-resonance processing of a frag- 5. Depths of occurrence (intervals of presence) ment of this image in the well region, responses from and thickness of individual types of fluids and minerals oil, condensate and gas were not recorded. As in the are estimated, the presence of which in the cross-sec- previous section, the presence of a volcano with a root tion was established at the initial steps of image pro- at 194 km, filled with sedimentary rocks of the 8th cessing. group (dolomites), was established in the well area. The Surveys areas in the North Sea responses from water were also received there on a sur- face of 69 km.
а) 6508/1-3 b) 16/5-7
c) 32/4-3 S Fig. 1. The position of the drilled wells in the North Sea at satellite images.
Well 32 /4-3 S. Information on the project well 9th group of sedimentary rocks (marls) were received. 32/4-3 S is given on the site [17], its coordinates are The root of the volcano, filled with these rocks, was following: 60°30'37.36''N, 04°09'18.03''E. The position recorded at a depth of 194 km. In this site, responses of the well in the North Sea is shown in Fig. 1c. At the from water at a surface of 69 km were also obtained. time of processing the fragment of the image, the drill- The results of 32/4-3 S well drilling are given in ing of the well has not yet been carried out. the information message [15]. As follows from the re- During the frequency-resonance processing of the sults of frequency-resonance processing of a satellite image fragment in Fig. 1c, no responses from oil, con- image of the well location, it turned out to be dry. densate, or gas have been recorded. Signals from the Danish Scientific Journal No35, 2020 29 Search block on the Denmark offshore. An infor- During frequency-resonance processing of a frag- mational message [18] provides information about the ment of the image in Fig. 2 responses from oil, conden- reinterpretation of 3D seismic materials within the sate, gas, gas hydrates, and amber are not recorded. Sig- search block on the Danish offshore. Using the block nals were received only from the 9th group of sedimen- location scheme in the North Sea, a satellite image of tary rocks (marls). By fixing responses at various this area was prepared (Fig. 2). The processing area is depths, the root of a volcano, filled with marls, was de- indicated by a rectangular outline in this image. termined at a depth of 470 km. Water signals within the block are also recorded on a surface of 69 km.
Fig. 2. Satellite image of the site for the re-interpretation of seismic materials on the Denmark offshore in the North Sea.
Area of productive well location in the Barents During the frequency-resonance processing of this Sea image, responses were obtained at the frequencies of On August 20, 2019, site [19] published infor- oil, condensate, gas (strong), amber, coal and shale gas. mation about the discovery by a well 7324/6-1 ('Sput- Responses from 1-6 groups of sedimentary rocks nik') of a light oil field in the Barents Sea. The location were recorded - the presence of a volcano (channel) of of the well within the PL 855 block is shown in the Fig. these rocks was established. 3 in the site document [19]. The well coordinates The responses at the frequencies of oil, conden- (73º39'07.05''N, 24º58'35.39''E) were borrowed from sate, gas, and amber were recorded when scanning the the site [20]. Using these coordinates, a satellite image cross-section to 57 km. of the local drilling site was prepared (Fig. 4) for sub- sequent processing.
Fig. 3. Fig. 4. Satellite image of the The position of the well 7324 / 6-1 "Sputnik" within the block PL 855. Sputnik well site. 30 Danish Scientific Journal No35, 2020 Search block in the area of a drilled well on the The responses from oil, condensate, gas, amber, Mauritania offshore oil shale, shale gas (gas in mudstone), coal, anthracite, An Internet message [21] provided information hydrogen (strong), water, brown coal, iron and salt about the drilled well Orca-1 on the Mauritania off- were recorded on this block. Signals were recorded shore. The coordinates of the well (16º29ʹ0.18ʺN, from 1-10 groups of sedimentary rocks, as well as 6, 7 17º37ʹ19.45W) are determined (approximately) accord- (strong), 8, 9, and 10 groups of igneous rocks. By fixing ing to information about the drilling vessel position. responses on various surfaces, the root depths of the At the initial stage of the research, a frequency- following deep channels (volcanoes) were determined: resonance processing of a rather large block in the At- 1) a salt volcano – 470 km; 2) a volcano of sedimentary lantic Ocean was carried out. Within this block the rocks of 1-6 groups – 470 km; 3) volcanoes of sedimen- drilled production well Orca-1 is located (large rectan- tary rocks of 7-10 groups – 723 km; 4) volcanoes of gular contour in Fig. 5). igneous rocks of 6 and 7 groups –723 km.
Fig. 5. Satellite image of a research site in the Atlantic Ocean (offshore of Mauritania). The marker indicates the position of the productive well.
On a surface of 56.9 km, oil signals were obtained also recorded. By fixing the responses at various from 1-7 groups of sedimentary rocks, as well as from depths, it was established that the roots of volcanoes the 7th group of igneous rocks. At a depth of 68.9 km, (salt and sedimentary rocks) are located at a depth of water signals were obtained only from 8-9 groups of 470 km. sedimentary rocks and the 7th group of igneous rocks. Signals from oil were obtained from 1-6 groups of By scanning the cross-section from the surface sedimentary rocks (on the surface of 57 km including), with a step of 1 m, the responses from the oil were ob- as well as from salt (at depths of 50 and 57 km, in par- tained from the following intervals: 1) 1330 - (3700 - ticular). strong) (strong) - 4400 m; 2) 4620-5100 m; at a step of By scanning a cross-section from 1 km with a step 5 m, 3) 7670 - (10 km - strong) - 10540 m; 4) 11800- of 1 m, oil responses were obtained from the intervals: 13360 m (up to 15 km traced). 1) 1790 - strong - 3710 m; 2) 4475-5100 m; at a step of When processing a local fragment of the image in 5 m, 3) 14510-15800 m. the borehole region (the rectangle in the upper part of By scanning from 1.7 km, step 1 m, the responses Fig. 5), the responses from oil, condensate and gas of oil from salt were obtained from the intervals: 1) (strong) have been received. On this site, signals were 1750-2160 m; 2) 2400-3740 m. When scanning from received only from the 7th group of sedimentary rocks 2100 m, a step of 1 m, responses of oil from the 2nd (carbonates). On the surface of 57 km, responses from group of sedimentary rocks were obtained from the in- oil, condensate and gas were recorded. terval 2100-2740 m (no further scanning was per- By scanning a cross-section from 500 m with a formed). step of 1 m, responses from gas were obtained from the Brazil offshore survey blocks intervals: 1) 3620-3680 m; 2) 5117-5156 m; 3) 5390- Information on the Búzios large oil field 5480 m. When scanning the first interval (3620-3680 (24°47′22″S, 42°19′08″W) is available on the Internet m) with a step of 10 cm, gas signals were recorded in site [13]. A satellite image of the area, within which the the range of 3641-3649 m, and with a step of 1 cm – in Búzios field is located, is shown in Fig. 6. During its the interval of 3642-3643 m. processing, signals from oil, condensate (strong), gas, During scanning from 6 km, step 1 m, oil re- amber, oil shale, mud breccia, gas hydrates, ice, coal, sponses were obtained from intervals: 1) 6142-6256 m; anthracite were fixed. Responses from 1, 2, 3, 4, 5, and 2) 7320-7680 m; from 8.5 km - 5 m step, 3) 9300-13100 6 groups of sedimentary rocks, as well as the 7th igne- m. ous group, were recorded. By fixing responses at vari- In the lower part of the image on Fig. 5 there is ous depths, the root of the channel of sedimentary rocks uplift. During the frequency-resonance processing of of 1–6 groups was determined at a depth of 470 km. Oil this fragment of a large examination area, responses signals were also received at depths of 47 and 57 km. were recorded from oil, condensate, gas, amber, oil At a surface of 50 km, no responses from the 7th shale, gas hydrates, ice, coal, anthracite, hydrogen and group of igneous rocks were obtained. Potassium salts salt. Signals from 1-6 groups of sedimentary rocks were also belong to this group of rocks. When using a sample Danish Scientific Journal No35, 2020 31 of potassium-magnesium salt, responses on the surface By scanning a cross-section from 3 km with a step were recorded. By scanning from 2 km, with step of 1 of 1 m, the responses from oil were obtained from the m, the interval of this salt location was fixed: 2160- intervals: 1) 3997-5210 m; at a step of 5 m, 2) 9060- 2940 m. 14800 m (up to 15 km traced).
Fig. 6. Satellite image of a research site in the Atlan- Fig. 7. tic Ocean (offshore Brazil). The marker indicates the Satellite image of a research site in the Atlantic position (coordinates) of the Búzios oil field. Ocean (offshore Brazil, an area of a chain of uplifts).
A group of uplifts in the seabed topography is vis- 4. The area of the Brulpadda-1AX well location on ible to the north of the field’s location in the satellite the South Africa offshore. image (Fig. 7). When processing a fragment of an im- 5. The well drilling site on the Silistar block (1-14 ages of this region with uplifts (a rectangular outline in Khan Kubrat) on the Bulgarian offshore in the Black Fig. 7), responses from oil, condensate, gas, amber, oil Sea. shale, argillite breccia, gas hydrates, ice, coal, anthra- 6. The location of the drilled well (coordinates: cite, hydrogen (powerful), water (strong), brown coal, 6º19'4.8"S, 10º53'33" E) on the Angola offshore. iron ore, diamonds and potassium magnesium salts 7. The location of the Kekra-1 well (coordinates: were received. Responses were recorded from 1-7 22°30'17"N, 66°6'49" E) on the Pakistan offshore: no groups of sedimentary rocks, as well as from 6, 7 and hydrocarbon inflows were received in this well. 11 groups of igneous rocks. Pay attention to the following. Information mes- Signals from potassium-magnesium salt were ob- sages on the Kekra-1 well indicate that the cost of the tained on surfaces of 50 and 69 km - below the response well drilling was $100 million and another $100 million from this salt were absent. It can be assumed that on the spent on cementing and drilling an additional trunk to surface of 69 km in the 7th group of igneous rocks the reach design depth! salt and water (salt) are synthesized. Conclusions By fixing responses at various depths, the roots of The conducted experimental studies with the aim the following channels (volcanoes) were determined: 1) of additional testing mobile direct-prospecting methods sedimentary rocks of 1-6 groups – 470 km; 2) sedimen- at local sites of drilled wells can be considered as a con- tary rocks of 7 group (carbonates) – 723 km; 3) igneous tinuation of previously performed work, the results of rocks of the 6th, 7th and 11th groups – 723 km. which are presented in published papers [8-12]. The By scanning a cross-section from 1 km with a step conclusions formulated in these publications are true, of 1 m, oil responses were obtained from the intervals: in general, and with respect to the materials of this arti- 1) 1830-2560 m; 2) 2670 - (strong) (very strong) (very cle. strong - 4200 m) (4600 m - again strong) - 5030 m; at a Once again, we draw attention to the distinguish- step of 5 m, 2) 8940 - (strong) (very strong) (for the first ing feature of direct-prospecting frequency-resonance time of such intensity) (very strong) - 14500 m (up to methods. Unlike classical geophysical methods, the 15 km traced). methods used make it possible to fill the studied cross- Survey Results of Other Drilled Well Locations section with the appropriate complexes of sedimentary, It should be noted that the authors conduct a tar- metamorphic and igneous rocks, as well as to determine geted survey of exploratory well drilling sites in various the intervals of the cross-section, prospective for the de- regions of the world, if information messages contain tection of combustible and ore minerals, immediately, data (coordinates) about their location. In article [10], during the measurement (signal recording) by the de- in particular, the results of this kind of work are given veloped instrumentation devices (i.e., without addi- in the areas of the following wells: tional stages of modeling and geological interpretation 1. The exploratory well "Maria-1" within the of the results of geophysical measurements). In this ar- Western-Black-Sea block in the Black Sea. ticle, as well as in other published materials, the em- 2. An additional survey of the local site of the phasis is on the presentation of measurement results. Melnik-1 well drilling at the Khan Asparuh block in the The studies performed at the oil and gas explora- Black Sea. tory drilling sites in the North and Barents Seas, as well 3. The local site of the exploratory well drilling as on the Mauritania offshore, confirmed the feasibility (coordinates: 57°10.644'N, 01°07.066'E) in the North of additional work conducting with direct-prospecting Sea. methods using, when choosing sites for their laying. 32 Danish Scientific Journal No35, 2020 Other researchers are currently paying attention to 1. The conducted experimental studies of recon- the appropriateness of direct-prospecting technologies naissance character provided additional evidence in fa- using. So, the authors of the article [4, p. 36] state: “The vor of the deep (endogenous) origin of oil, condensate, efficiency of prospecting for oil and gas on the onshore gas and amber in the process of hydrogen degassing of of Ukraine is approximately 30%, and on the Black Sea the Earth. In the survey areas in which responses from offshore - even lower. If the reservoir problem in car- hydrocarbons are recorded, within (in the central parts, bonate and terrigenous complexes is sometimes solved most likely) channels (volcanoes) of the deep migration by geophysical forecasting of decompressed zones in of fluids, minerals, and chemical elements, a 57 km the cross-section, then there are no reliable traditional boundary is almost always fixed. Below this boundary, methods for sorting these objects into oil and gas satu- responses are recorded at the frequencies of hydrogen rated and "empty" (aquifers). Therefore, the efficiency and carbon, above this boundary – of oil, condensate, of prospecting for oil and gas is rather low. gas and amber (only in channels of a certain type) [8- Because of this, the latest non-traditional methods 12]. Additional information on the problem of mineral for predicting hydrocarbon accumulations in various synthesis of hydrocarbons is also presented in the ab- types of traps deserve to be introduced, including the stracts of the VIIth Kudryavtsev Readings (7KCh) on electric-physical forecasting method for oil and gas po- the website http://conference.deepoil.ru/index.php/ma- tential, remote sensing methods and other modern geo- terials. physical technologies, the effectiveness of which has 2. The results of studies in various regions of the been confirmed by further exploratory drilling.” world allow us to conclude that the areas of amber ex- In the article [2, p. 193], devoted to the problems traction and finds should be considered promising for of "synclinal" oil, Karpov V.A. notes: “It should be rec- the hydrocarbons searching [8, 12]. ognized that the success of geological exploration for 3. A survey of salt deposit locations showed that hydrocarbons achieved over many years can no longer signals at hydrocarbon frequencies are also recorded be increased by improving the methodology, introduc- within them [12]. ing various innovations, if we continue to drill positive 4. In the process of direct-prospecting methods structures, if we do not proceed to map the hydrocarbon testing, responses from hydrocarbons were also repeat- accumulations directly, regardless of their structural edly recorded in coal basins from the horizons of cross- characteristics, the use of various technologies of "di- section, lying below coal-bearing strata (including at rect" methods. " In another article [3, p. 141], he claims: sufficiently large depths) [12]. “It seems that a similar fate awaits the “synclinal” di- 5. In almost all examined areas of visible hydrogen rection: sooner or later, all companies will deal with it. degassing, responses from basalts were recorded. In the And this will happen when they (companies) move detected basalt channels with roots at various depths, from a search for structures to a search for oil, to a di- signals at hydrogen frequencies are recorded every- rect search for oil.” where (practically in the entire interval of basalt regis- Within the areas and blocks that are prospective tration) [10-11]. for the detection of hydrocarbons, identified at the stage 6. On separate area of the Ukrainian Shield (USh), of integrated assessment of their oil and gas potential, signals from sedimentary and metamorphic rocks, as detailed studies can be carried out using frequency-res- well as oil, condensate, gas and amber, are recorded onance methods of satellite images processing. De- from the interval between the upper and lower layers of tailed studies allow [12]: granites. When conducting soundings along the profile a) Detect and localize within the blocks and sites in the northern part of the USh, a site was found that local anomalous zones of fixation of responses (sig- was similar by structure to a fragment of the area within nals) at the resonant frequencies of oil, condensate and the White Tiger field on the Vietnam offshore. Signals gas; from hydrocarbons within this area were recorded up to b) Within the mapped anomalous zones, using the 57 km. We also note that by scanning the cross-section, technique of cross-section vertical scanning, to deter- the presence of two granite intervals was also estab- mine (and refine using a smaller scanning step) the lished within a separate area of the Voronezh crystal- depth of the response intervals at the resonant frequen- line massif and within the Romashkinskoye oil deposit cies of oil, gas and condensate; in Tatarstan. c) In the intervals of responses at hydrocarbons 7. Recently, in some areas, responses from hydro- frequencies to determine the types of reservoir rocks; carbon were recorded from the intervals of ultramafic d) Establish what types of rocks are tires for the rocks location. detected response intervals at the resonant frequencies 8. On land and in marine water areas, numerous of oil, condensate and gas; areas (sites) of the deep channels location, filled with e) Determine the types of oil and condensate from sedimentary and igneous rocks of various types, have which signals (responses) are recorded within intervals been discovered, within which water is forming at the of the cross-section (in the frequency-resonance meth- border of about 69 km! ods 117 oil samples and 15 gas condensate samples are 9. The results of the research can be considered as traditionally used). such, which testify in favor of the concept of a growing At the moment, the results of numerous experi- (expanding) Earth. mental studies presented above, as well as in articles In their publications, the authors have already and reports [8-12], can be summarized as follows. noted the “wary” attitude of practitioners and research- ers towards the developed direct-prospecting methods Danish Scientific Journal No35, 2020 33 (based on the processing and interpretation of Earth re- REFERENCES: mote sensing data, first of all). There is reason to note 1. Andreev N. M. Petroleum exploration tech- with satisfaction that experimental work on the prob- nology SGT DZ as a tool for studying the mechanism lem of creating mobile and low-cost direct-prospecting of formation and prediction of volcanic activity. VIIth methods and technologies is also being carried out in Kudryavtsev Readings - All-Russian Conference on the other regions. The expediency of conducting research Deep Genesis of Oil and Gas. Moscow, TsGE, October in this direction is convincingly emphasized in a small 21-23, 2019. Abstracts. 5 pages. http://confer- fragment from the N.M. Andreev report at 7 Kudrya- ence.deepoil.ru/index.php/materials (in Russian) vtsev Readings [1]: 2. Karpov V.A. To the problem of “synclinal” “According to the author, the debate about the oil. Subsoil use XXI century. 2019, no. 3, pp. 186-195. origin of hydrocarbons today no longer makes any (in Russian) sense. The results of the bio-geophysical (BHF) studies 3. Karpov V.A. The search for “synclinal” oil of dozens of hydrocarbon deposits, and hundreds using is an inevitable direction of exploration. Subsoil use the recently developed spin-holographic technology of XXI century. 2019, no. 5, pp. 138-142. (in Russian) satellite images remote sounding (SGT DZ), leave no 4. Kryvosheyev V.T., Makogon V.V., Ivanova chance for the organic hypothesis. At least, when it Ye. Z. The main reserve of accelerated effective open- comes to the scale of deposits. These studies clearly and ing jf oil and gas fields in Ukraine. Mineral resources unequivocally indicate the deep nature of the hydrocar- of Ukraine. 2019. no 1, pp. 31-37. (in Ukrainian) bons formation. Therefore, this issue will not even be 5. Levashov S.P., Yakymchuk N.A., discussed here. It also makes no sense to waste time Korchagin I.N. New possibilities for the oil-and-gas proving the reality of the BHF method, and now in the prospects operative estimation of exploratory areas, version of the SGT DZ, with its truly fantastic capabil- difficult of access and remote territories, license blocks. ities and effectiveness. In his reports at the first three Geoinformatika, 2010, no. 3, pp. 22-43 (in Russian). Kudryavtsev readings, the author unsuccessfully tried 6. Levashov S.P., Yakymchuk N.A., to draw the attention of specialists to the amazing re- Korchagin I.N. Frequency-resonance principle, mobile sults of applying the BHF method. But realizing that at geoelectric technology: new paradigm of geophysical the current level of public consciousness, it is useless to investigations. Geofizicheskiy zhurnal, 2012, vol. 34, expect him to understand this topic (according to one no. 4, pp. 166-176 (in Russian). geologist, colleagues will not understand it for another 7. Yakymchuk N.A. Electric field and its role 50 years), I simply began to use these technologies dur- in life on Earth. Geoinformatika, 2014, no. 3, pp. 10-20 ing solving my various production problems. (in Ukrainian). And in my spare time, to study the opportunities 8. Yakymchuk N.A., Korchagin I.N., Bakh- that have opened up, to form new search approaches mutov V.G., Solovjev V.D. Geophysical investigation and create my own, now huge, database of deposits of in the Ukrainian marine Antarctic expedition of 2018: various minerals on all continents. In the course of var- mobile measuring equipment, innovative direct-pro- ious studies, it became apparent that hydrocarbon and specting methods, new results. Geoinformatika, 2019, ore deposits are closely interconnected, and these tech- no. 1, pp. 5-27. (in Russian) nologies no less effectively allow you to search for ore 9. Yakymchuk N.A., Korchagin I.N. Integral deposits.” estimation of the deep structure of some volcanoes and In conclusion, we note once again that the results cymberlite pipes of the Earth. Geoinformatika, 2019, of frequency-resonance processing of satellite images no. 1, pp. 28-38 (in Russian). of local site of exploratory wells drilling in the North 10. Yakymchuk, N. A., Korchagin, I. N., and Barents Seas, as well as on the Mauritania and Bra- Levashov, S. P. Direct-prospecting mobile technology: zil offshore sufficiently convincingly indicate the ap- the results of approbation during searching for hydro- propriateness of the developed methods using (com- gen and the channels of migration of deep fluids, min- bined with traditionally used) for choosing optimal lo- eral substances and chemical elements. Geoinformat- cations of prospecting and exploratory wells. The ika, 2019, no. 2, pp. 19-42 (in Russian). super-operational method of integrated assessment of 11. Yakymchuk, N. A., Korchagin, I. N. Appli- the prospects of oil and gas and ore availability pro- cation of mobile frequency-resonance methods of sat- vides an opportunity to significantly accelerate and op- ellite images and photo images processing for hydrogen timize the geological exploration process for combus- accumulations searching. Geoinformatika, 2019, no. 3, tible and ore minerals. The proven mobile technology pp. 19-28 (in Russian). of frequency-resonance processing of satellite images 12. Yakymchuk, N. A., Korchagin, I. N. Tech- and photo images is recommended for use in Ukraine nology of frequency-resonance processing of remote (as well as in other regions of the world) for the purpose sensing data: results of practical approbation during of a preliminary assessment of the prospects of oil and mineral searching in various regions of the globe. Part gas content and ore content within the poorly studied I. Geoinformatika, 2019, no. 3, pp. 29-51 (in Russian). and unexplored search blocks and local sites. 13. Búzios oil field. https://en.wikipe- dia.org/wiki/B%C3%BAzios_oil_field 34 Danish Scientific Journal No35, 2020 14. Capricorn Norge Strikes Out Southeast of 18. ION Geophysical Corporation has started a Norne Field. new 3D multi-client reimaging program offshore Den- https://www.oilandgaspeople.com/news/18991/capric mark. https://subseaworldnews.com/2019/07/31/ion- orn-norge-strikes-out-southeast-of-norne-field/ in-new-3d-reimaging-program-offshore- 15. Dry well near the Troll field in the North Sea denmark/?uid=6405 – well 32/4-3 S. 19. New light oil discovery in the Barents Sea. https://www.npd.no/en/facts/news/Exploration- https://www.equinor.com/en/news/2019-08-oil- drilling-results/2019/Dry-well-near-the-Troll-field-in- discovery-barents.html the-North-Sea-well-32-4-3-S/ 20. Norway: Equinor given consent to drill ex- 16. Equinor Drills Dry Norwegian Well West of ploration well 7324/6-1 in PL 855. https://www.en- Johan Sverdrup. ergy-pedia.com/news/norway/equinor-given-consent- https://www.oilandgaspeople.com/news/19004/equino to-drill-exploration-well-7324-6-1-in-pl-855-176570 r-drills-dry-norwegian-well-west-of-johan-sverdrup/ 21. Orca-1 Exploration Well Makes Major Gas 17. Equinor Gains Consent to Use West Hercu- Discovery Offshore Mauritania. les Rig on Gladsheim https://www.oilandgaspeo- http://investors.kosmosenergy.com/news- ple.com/news/19011/equinor-gains-consent-to-use- releases/news-release-details/orca-1-exploration-well- west-hercules-rig-on-gladsheim/ makes-major-gas-discovery-offshore
Danish Scientific Journal No35, 2020 35 MATHEMATICAL SCIENCES
FORECASTING THE SPREAD OF CORONAVIRUS IN RUSSIA: LIGHT AT THE END OF THE TUNNEL
Nizhegorodtsev R. Doctor of Economics, Laboratory chief Institute for Control Studies RAS, Roslyakova N. Candidate of Economics, senior researcher Institute for Control Studies RAS, Goridko N. Candidate of Economics, senior researcher Institute for Control Studies RAS,
ПРОГНОЗ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОРОНАВИРУСА В РОССИИ: СВЕТ В КОНЦЕ ТУННЕЛЯ
Нижегородцев Р.М. д.э.н., заведующий лабораторией Институт проблем управления РАН, Рослякова Н.А. к.э.н., старший научный сотрудник Институт проблем управления РАН, Горидько Н.П. к.э.н., старший научный сотрудник Институт проблем управления РАН,
Abstract The paper deals with forecasting the spread of coronavirus, i.e. the number of diseased and deceased people, for the world as a whole and separately for Russia using available evidence by the tools of logistic curves. The methodology and tools of the study, the results of other forecasts, and directions for further research are discussed. Аннотация Статья посвящена прогнозированию распространения коронавируса, т.е. численности заболевших и умерших, для мира в целом и отдельно для России на основании имеющихся фактических данных при помощи инструментария логистических кривых. Обсуждаются методология и инструментарий исследова- ния, результаты других прогнозов и направления дальнейших исследований.
Keywords: coronavirus, modeling and forecasting, logistic curves, measures to counter the spread of the epidemic. Ключевые слова: коронавирус, моделирование и прогнозирование, логистические кривые, меры противодействия распространению эпидемии.
Введение выбросов обусловлено уникальностью развертыва- Цель работы заключается в том, чтобы спро- ющейся ситуации. гнозировать развитие событий с эпидемией корона- А тот факт, что поводов для этих ситуаций вируса для мира и для России, а именно – оценить предоставляется более чем достаточно, много- перспективную динамику численности заболевших кратно обосновывался специалистами прежде всего и умерших от коронавируса. В момент написания в области безопасности, причем различных ее ас- статьи динамика для России еще показывает экспо- пектов – от экономических до медико-биологиче- ненциальный рост, и одна из задач заключается в ских [2]. том, чтобы понять, когда следует ожидать стабили- Поэтому следует согласиться с мнением Нас- зации численности заболевших и умерших (так сима Талеба о том, что эпидемия коронавируса называемый выход на «плато»), и приблизительно была в целом предсказуема и ее нельзя считать в какие сроки эпидемия ощутимо пойдет на спад. «черным лебедем» [3], - тем более, что аналогичные Количество жертв при катастрофах любого заболевания, в том числе разные формы гриппа происхождения представляет собой случайную ве- (пусть не столь разрушительные), сопровождали личину, которая характеризуется распределением с развитие глобальных процессов в течение послед- «тяжелыми» хвостами [1], т.е. сколь бы искусным них 20 лет. ни было человечество в предотвращении катастроф Краткий обзор возможных подходов и в ликвидации их последствий, в любой момент Наиболее распространенный аппарат изучения можно ожидать наличия аномально высоких вы- распространения вирусных заболеваний – это так бросов количества пострадавших, и наличие этих называемые имитационные SEIR-модели, согласно 36 Danish Scientific Journal No35, 2020 которым население исследуемой страны или реги- верхнему пределу этот процесс замедляется, насту- она разделяется на 4 категории: S - susceptible (под- пает насыщение, и в конце концов он останавлива- верженные заражению, уязвимые), E - exposed (вы- ется совсем. Процессы такого рода моделируются явленные переносчики вируса, не требующие меди- при помощи обобщенных логистических кривых. цинской помощи, - например, бессимптомно В качестве фактора, затрудняющего проведе- болеющие), I - infected (больные, которым требу- ние объективного анализа (а тем более – получение ется помощь), R - resistant (устойчивые к зараже- релевантного прогноза), следует упомянуть услов- нию). ность имеющихся фактических данных о количе- Традиционные SEIR-модели предназначены стве заболевших и умерших и несопоставимость для моделирования распространения инфекцион- этих данных по странам. Малое количество забо- ных заболеваний в замкнутых сообществах. Неко- левших в той или иной стране может быть связано торые исследователи справедливо указывают на то, с несовершенством процедуры выявления больных что как страновая, так и мировая статистика не де- либо с элементарным дефицитом тестов. Количе- лает различий между заболевшими за рубежом (и ство смертных исходов также поддается манипуля- уже после этого въехавшими в страну) и заразив- ции в зависимости от того, считать ли жертвами ко- шимися внутри страны [4]. Между тем, эта разница ронавируса людей, умерших от сопутствующих существенна с точки зрения оценок скорости рас- хронических болезней, обострение которых насту- пространения вируса на той или иной территории. пило в результате заражения. Большинство построенных в мире прогнозных Именно поэтому нами в качестве инструмента моделей распространения коронавируса предпола- моделирования была выбрана логистическая (S-об- гает опору на «натуральные» параметры, характе- разная) кривая, зависящая только от одного экзо- ризующие быстроту заражения, уровень летально- генного параметра – от времени – и позволяющая сти вируса, плотность взаимных контактов между на основе анализа временного ряда, содержащего людьми и т.д. (см. [5-7] и др.). достаточное количество наблюдений, прогнозиро- Заслуживают внимания модели, которые учи- вать дальнейшее поведение объясняемой перемен- тывают, в частности, долю пожилого населения ной, в том числе верхний предел распространения (поскольку оно наиболее подвержено опасности за- вируса. Это типичная модель, описывающая дина- ражения), плотность населения на территории, где мику численности популяций или различные пове- изучается распространение вируса, и др., а разли- денческие процессы. чия между сценариями связаны с продолжительно- Модели такого рода относительно безраз- стью ограничительных мер и со степенью мягкости личны к качеству исходных статистических дан- социальной изоляции (от этих параметров зависит ных. Важным является лишь предположение о со- процент прерывания так называемых цепочек зара- поставимости этих данных на протяжении периода жения) [8]. наблюдения, о неизменности методики их расчета Существуют и «территориально ориентиро- и о стабильности принципов поведения наблюдае- ванные» модели распространения эпидемии – даже мого объекта. Условно говоря, если мы моделируем не по странам, а по отдельным локальным террито- численность популяции волков, то мы можем не ви- риям (в частности, муниципалитетам) и даже насе- деть, скажем, четвертую часть этой популяции, ленным пунктам с учетом плотности населения и просто не иметь в виду ее наличия и не учитывать густоты транспортной сети [9]. в модели, но мы должны изначально отвергнуть Наконец, интересен «апокалиптический» про- возможность перехода волков на вегетарианское гноз, согласно которому доверять официальной питание, когда они начинают щипать травку вместо статистике заражений вообще нельзя, поскольку того, чтобы резать овец, как это было прежде, на нет здоровых людей, есть плохо обследованные. протяжении наблюдаемой части динамического Автор прогноза исходит из того, что практически ряда. все население Земли, за небольшим исключением, Кроме того, логистические модели имеют бес- должно переболеть вирусом – суммарно 7,75 млрд. спорное преимущество перед классическими SEIR- чел. [10]. Обратим внимание на то, что, по расчетам моделями, состоящее в том, что официальные дан- автора, в этом (отнюдь не оптимистичном) случае ные о численности заболевших и умерших по каж- пандемия «затихнет» примерно 26 июня, после чего дой стране, охваченной вирусом, подаются еже- количество заболевших в мире перестанет расти. дневно, пусть даже эти данные небезупречны, по- Правда, автор данного подхода не предполагает этому для построения логистического тренда мы возможности повторных заражений, тогда как в ре- быстро набираем динамический ряд из ежедневных альности такие случаи наблюдаются – впрочем, на наблюдений, достаточный для построения реле- данный момент их количеством пока что можно вантной модели, тогда как сведения о количестве пренебречь. потенциально подверженных риску заболеть и о ко- Методология и инструментарий личестве устойчивых к вирусу людей с такой часто- Распространение вируса представляет собой той просто не нужны для практических целей. По- типичный пример кумулятивного роста с насыще- этому авторы SEIR-моделей в своем подавляющем нием, т.е. вначале количество зараженных и умер- большинстве оперируют не наблюдениями как та- ших растет пропорционально уже имеющемуся их ковыми, а домыслами, пусть даже качественно количеству, но по мере приближения к некоторому сформированными и имеющими под собой некото- рое основание. Danish Scientific Journal No35, 2020 37 Фактические данные о численности заболев- В рассматриваемой модели время течет не ли- ших и умерших взяты с электронных ресурсов [11- нейно, а в некотором смысле пропорционально 13]. функции f(t). Поэтому вид функции y(t) суще- Изначальная спецификация модели описыва- ственно зависит от функции f(t). Простейший слу- ется обобщенной логистической кривой. Эта функ- чай f(t) = const приводит к модели Ферхюльста, и ция удовлетворяет дифференциальному уравне- мы остановимся пока что именно на ней. нию: Решением данного дифференциального урав- dy нения является функция вида 푘 −푘 f (t) (y ) ( y) , (1) 푌(푡) = 2 1 + 푘 (3) dt k1 k 2 1+10푎+푏푡 1 где y(t) значение результирующей функции где искомые параметры a и b определяют кру- (объясняемой переменной); t – экзогенная перемен- тизну наклона и положение точки перегиба логи- стической кривой. ная времени (периоды от 1 до i); k1 – нижняя асимп- тота, т.е. предел, с которого начинается рост функ- При допущении о том, что k1=0, то есть рост оцениваемой функции начинается с нулевого ции; k2 – верхняя асимптота логистической кривой, f(t) – весовая функция, в простейшем случае равная уровня, уравнение (3) примет вид: 푘 константе. 푌(푡) = 2 (4) 1+10푎+푏푡 Решением данного уравнения служит функция С помощью нелинейного моделирования в (k2 k1 )(t) программном комплексе Statistica методом y(t) k (2) наименьших квадратов оцениваются параметры 1 (t) b уравнения a, b, k2. при произвольном b > 0, где Результаты расчетов для всего мира t Согласно модели вида (4) для совокупного ко- (t) exp(k k ) f (w)dw личества умерших (Death) получились оценки: 2 1 t0 Модель: death=k/(1+(10^(a+b*t))) 81 набл. Зав. пер.: Death Потери: (OBS-PRED) **2 Итоговые потери: 106521033,21 R= ,99920 Объяснён. дисперс.: 99 k a b Оценка 203956,5 4,562701 -0,057681
Рисунок 1. График по полученной спецификации (красный) и реальные данные (синие) для параметра Death по всему миру
В результате аппроксимации данных (81 внимание на то, что совокупное количество жертв наблюдение) логистической кривой вида (4), пред- коронавируса по всему миру, согласно построен- ставленной на рис. 1, получаем формулу зависимо- ной модели, не должно превысить 204 тысяч чело- сти смертности от времени: век. По данным на 17 апреля 2020 года количество 203956,5 푌 = (5) умерших едва превысило 100 тысяч человек [14]. В 1+104,562701−0,057681푡 этом смысле построенный прогноз не является Коэффициент детерминации данной модели с слишком оптимистичным: впереди еще больше по- точностью до одной тысячной равен единице. Про- ловины жертв от пандемии. гнозируя по ней дальнейший ход событий, полу- чаем картину, представленную на рис. 2. Обратим 38 Danish Scientific Journal No35, 2020 250000
200000
150000
100000
50000
0 23 30 6 13 20 27 5 12 19 26 2 9 16 23 30 7 14 21 28 4 11 18 янв янв фев фев фев фев мар мар мар мар апр апр апр апр апр май май май май июн июн июн
предсказ реал
Рисунок 2. Прогноз параметра Death по всему миру
Теперь в роли объясняемой переменной Y(t) возьмем общую численность заболевших по всему миру (Morbid). В соответствии с формулой (4) получаем оценки: Модель: morbid=k/(1+(10^(a+b*t))) 71 набл. Зав. пер.: Morbid Потери: (OBS-PRED)**2 Итоговые потери: 1040591211E2 R= ,99772 Объяснён. дисперс.: 99 k a b Оценка 2989312 3,443649 -0,050681
Рисунок 3. График по полученной спецификации (красный) и реальные данные (синие) для параметра Morbid по всему миру
Получаем формулу зависимости заболеваемо- Аппроксимационный тренд представлен на сти от времени: рис. 3. Прогнозируя с его помощью общемировую 2989312 푌 = (6) численность заболевших коронавирусом, получаем 1+103,443649−0,050681푡 картину временнóй динамики, изображенную на рис. 4. Danish Scientific Journal No35, 2020 39 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0 1 8 15 22 29 7 14 21 28 4 апр 11 18 25 2 9 16 23 30 6 фев фев фев фев фев мар мар мар мар апр апр апр май май май май май июн
предсказ реал
Рисунок 4. Прогноз параметра Morbid для всего мира
Представленный прогноз следует считать ско- по Китаю от калибровки аналогичных моделей, по- рее оптимистичным в силу очевидных причин, вы- строенных для всего мира. текающих из методологии расчета. Имеющиеся пробелы обусловлены преимуще- При всей условности SEIR-моделей, перенося- ственно тем, что в Китае обнародование соответ- щих опыт одних стран на динамику заболеваемости ствующих данных о начальной фазе развития эпи- и смертности в других, обычные логистические мо- демии наступило слишком поздно. Уже в апреле дели также не свободны от этого недостатка, по- число умерших от коронавируса в Ухане (и, следо- скольку они исходят из предположений об анало- вательно, в Китае в целом) было пересчитано и в гичном поведении агентов по всему миру и при- результате суммарно было увеличено на 1,2 тысячи мерно одинаковых возможностях борьбы с человек [16]. Разумеется, оценки параметров вирусом, что, разумеется, неверно. Например, ди- тренда, проводимые по недостоверным наблюде- намика числа заболевших во всем мире в данный ниям, порождают неточности прогнозируемых момент ограничивается в основном населением верхних пределов трендовых логистических кри- развитых стран, между тем как в развивающихся вых. Искажения информации объясняются несвое- странах, где серьезных вспышек эпидемии еще не временным предоставлением данных медицин- было, ситуация с медицинской помощью обстоит скими учреждениями, работавшими с полной отнюдь не так благополучно. Об этом уже свиде- нагрузкой и не всегда обладавших возможностью тельствует, в частности, опыт Эквадора, и это вовремя и в полном объеме предоставлять необхо- наверняка не последняя страна, где подобные димые данные. вспышки неизбежны. Заслуживает внимания тот факт, что уже на С учетом данного обстоятельства сделанные второй неделе ноября 2019 года американская раз- прогнозы, вероятно, придется в дальнейшем скор- ведка подготовила секретный доклад о возможной ректировать в неблагоприятную сторону. По край- эпидемии в Китае, поставив об этом в известность ней мере, комитеты и комиссии ООН, которые за- также структуры НАТО и Израиль [17]. В то же нимаются прогнозами такого рода, ожидают небла- время, власти Китая объявили о серьезной опасно- гополучного развития событий во многих сти только 31 декабря, когда в одном только Ухане, развивающихся странах [15]. согласно неофициальным данным, было уже около Результаты расчетов по Китаю 3 тысяч заболевших. Поэтому по Китаю прихо- Из графиков, построенных по общемировым дится довольствоваться неполными и не вполне до- данным, видно, что процесс заболеваемости и стоверными динамическими рядами. смертности от коронавируса находится в середине В качестве примера отметим, что 2 февраля фазы подъёма. Про этом потребность проверить по- была построена прогнозная математическая модель лученные оценки наводит на мысль обратиться к распространения коронавируса в отдельно взятом данным по Китаю, где процесс смертности и забо- городе Ухань. 22 марта количество зараженных леваемости уже вышел на плато. Основная идея со- втрое превысило прогнозное значение, полученное стоит в том, чтобы взять «усечённые» данные Ки- согласно этой модели [18]. тая, также примерно до середины фазы подъёма, С учетом указанных обстоятельств выясним, построить аналогичный прогноз и сравнить с реаль- какое количество исходных наблюдений для Китая ными данными (данные по Китаю представлены на окажется достаточным для построения по ним реа- рис. 5). Однако следует обратить внимание на то, листичных моделей количества умерших и заболев- что в Китае крайне слабо представлены данные о ших. начальной фазе медленного роста, и этот факт обу- славливает отличия процесса калибровки моделей 40 Danish Scientific Journal No35, 2020 Death_Ch 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 21 янв 28 янв 4 фев 11 фев 18 фев 25 фев 3 мар 10 мар 17 мар 24 мар 31 мар 7 апр 14 апр
Рисунок 5. Данные о количестве умерших от коронавируса в Китае
Из рис. 5 видно, что середина фазы подъёма точных прогнозных оценок. В результате получаем приходится примерно на 13-15 февраля, поэтому следующие оценки параметров логистической для построения прогноза возможно взять первые 24 функции (табл. 1). наблюдения, а затем постепенно увеличивать коли- чество исходных наблюдений, добиваясь более Таблица 1 Оценка параметров логистической функции для численности умерших (Death) в зависимости от количе- ства наблюдений (на данных Китая) Количество ис- Параметры Относительная по- ходных наблюде- грешность про- k a b ний гноза для k 24 2183.238 1.845963 -0.085723 34,5% 31 2922.856 1.868036 -0.076179 12,5% 32 2980.318 1.864724 -0.075314 10,8% 33 3024.658 1.861361 -0.074618 9,5% 34 3124.512 1.852440 -0.073025 6,5% 35 3176,913 1,847172 -0,072183 4.9%
2183.238 Прогноз на основе формулы, полученной ис- 푌 = (7) ходя из 24 наблюдений, представлен ниже (рис. 6). 1+101.845963−0.0857231푡
Получаем формулу зависимости смертности в Ки- тае от времени: 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 21 янв 28 янв 4 фев 11 18 25 3 мар 10 17 24 31 7 апр 14 апр фев фев фев мар мар мар мар
Death_24 реал для прогноза факт
Рисунок 6. Прогноз численности умерших в Китае в соответствии с формулой (7)
Можно видеть, что точность прогноза низкая последовательным включением на каждом этапе (она отмечена в табл. 1), причем прогноз оказыва- одного дополнительного наблюдения мы полу- ется ниже реальных данные примерно на 1000 че- чили, что с 31-32-го дня становится возможным по- ловек. Поэтому мы поставили вопрос о достаточно- лучить относительно точный прогноз (они пред- сти наблюдений для получения относительно точ- ставлены на рис. 7). ного прогноза. Через итерационную процедуру с Danish Scientific Journal No35, 2020 41 3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0 21 янв 28 янв 4 фев 11 фев 18 фев 25 фев 3 мар 10 мар 17 мар 24 мар 31 мар 7 апр 14 апр
Death_31 Death_32 Death_33 Death_34 реал для прогноза факт
Рисунок 7. Прогнозы по численности жертв коронавируса в Китае
Все прогнозы, построенные по официальным пропорциональная модулю параметра b, снижается статистическим данным, оказались заниженными. (см. табл. 1). Реальное количество умерших неизменно оказыва- Теперь модели для заболеваемости в Китае. ется выше прогнозного значения верхней асимп- Тренд, построенный по сокращенному ряду, тоты. состоящему из первых 24 наблюдений, дает завы- Заметим, что по мере увеличения числа наблю- шенный прогноз (данные представлены на рисунке дений, учитываемых при построении модели для 8). Сам тренд описывается формулой (8): 94572.5874947719 численности жертв коронавируса, амплитуда k 푌 = (8) трендовой логистической кривой неизменно рас- 1+101.694799−0.084128895푡
тет, а ее «крутизна» (максимальная скорость роста), 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 22 янв 29 янв 5 фев 12 фев 19 фев 26 фев 4 мар 11 мар 18 мар 25 мар 1 апр 8 апр
Morbid_24 реал для прогнолза факт
Рисунок 8. Прогноз по заболеваемости в Китае по формуле (8)
83209.46382 А вот формула (9), рассчитанная по данным 31 푌 = (9) наблюдения, т.е. по данным за месяц, дает весьма 1+101.744686−0.093511푡
точную картину (рис. 9). 42 Danish Scientific Journal No35, 2020 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 22 янв 29 янв 5 фев 12 фев 19 фев 26 фев 4 мар 11 мар 18 мар 25 мар 1 апр 8 апр
Morbid_31 реал для прогноза факт
Рисунок 9. Прогноз по заболеваемости в Китае по формуле (9)
Можно видеть, что даже при недостаточности точно большого массива данных, на основании ко- (и в каком-то смысле низкой достоверности) дан- торых можно было бы сделать вполне достоверный ных о фазе медленного роста все же возможно по- прогноз. К настоящему моменту имеются данные о строить относительно точные асимптотические заболеваемости за 61 период (с 14 февраля) и дан- прогнозы, обладая данными о динамике процесса за ные о смертности за 29 периодов (с 17 марта). По- месяц и более. лученные по этим данным тренды представлены Результаты расчетов для России и обсужде- формулами (10) и (11), а соответствующие им про- ние гнозы изображены на рисунках 10 и 11. 621.733 Очевидно, что для России имеются достаточно 퐷푒푎푡ℎ = (10) 푅푢 1+102.773−0.0809푡 валидные данные о первой фазе медленного роста. 81543.445 푀표푟푏𝑖푑 = (11) Поскольку активное развертывание эпидемии про- 푅푢 1+105.145−0.0768푡 изошло относительно недавно, мы не имеем доста- 700
600
500
400
300
200
100
0 17 мар 24 мар 31 мар 7 апр 14 апр 21 апр 28 апр 5 май 12 май 19 май 26 май 2 июн
Рисунок 10. Прогноз по смертности в России по формуле (10)
Danish Scientific Journal No35, 2020 43 90000
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0 14 21 28 6 мар 13 20 27 3 апр 10 17 24 1 май 8 май 15 22 29 5 июн фев фев фев мар мар мар апр апр апр май май май
Рисунок 11. Прогноз по заболеваемости в России по формуле (11)
Из построенных графиков видно, что неделя с Подробности прогноза по всем 20 странам можно 20 по 26 апреля должна быть переломной. Макси- найти в [21]. мальный прирост заболеваемости (точка перегиба Наконец, один из пессимистических прогнозов кривой на рис. 11) ожидается вблизи 20-22 апреля, заключается в том, что в соответствии с моделью максимальный прирост смертности (точка перегиба распространения коронавируса, подготовленной кривой на рис. 10) приходится на 22-23 апреля. аналитиками Сбербанка России и представленной в Этот факт вытекает из того, что точка перегиба кри- начале марта, нас ожидает «двухволновое» распро- вой Ферхюльста вида (4) имеет абсциссу t = –a/b. странение эпидемии: летом оно замедлится, а осе- Еще спустя примерно месяц прирост как числа нью текущего года наступит вторая волна [22]. Эта умерших, так и инфицированных в стране прекра- модель представляет собой модифицированный ва- тится. риант модели, разработанной группой ученых из Резкий спад скорости приращения как заболев- Северо-Восточного университета в Бостоне и ори- ших, так и умерших от коронавируса в России ентированной на прогноз эпидемии гриппа H1N1 можно ожидать в районе 1 мая – приблизительно на для США. эту дату приходится период максимальной мгно- Однако заметим, что на Россию трудно клиши- венной кривизны трендов (10) и (11), иначе говоря ровать сценарии развития эпидемии, характерные – корень третьей производной соответствующих для других стран. Одна из причин этого факта за- логистических функций. ключается в массовой и успешной профилактике Представленные прогнозы заболеваемости и инфекционных заболеваний – в частности, это обя- смертности по России следует оценивать как опти- зательная массовая прививка населения от туберку- мистические в том смысле, что они не предпола- леза (так называемая БЦЖ). Эпидемиологи упоми- гают возникновения повторных волн эпидемии, но нают этот факт в качестве одного из объяснений на то нам и функция f(t) в формуле (1), чтобы можно того, почему в России непропорционально велик было моделировать и такие варианты. Сейчас пока (по сравнению с большинством других стран) про- рано оценивать вероятность и приблизительные цент людей, перенесших коронавирус сравни- сроки возможных повторных заражений, если во- тельно безболезненно, без наличия ярко выражен- обще таковые будут. ных симптомов. Этим же фактом объясняется ради- Член-корреспондент РАН Симон Мацкепли- кально различающийся охват населения эпидемией швили спрогнозировал пик эпидемии в России, ко- в восточных и западных землях Германии. торый, по его мнению, придется на майские празд- Перспективы дальнейших исследований ники, а в середине июля и в начале августа в мире Разумеется, основное направление дальней- и в России уже будет перелом [19]. Оставшиеся ших исследований лежит в плоскости построения очаги инфекции к этому времени будут точечно ту- страновых прогнозов. Один из толковых, профес- шиться. Известный вирусолог Михаил Щелканов сионально сделанных прогнозов такого рода, разра- также называет контрольной точкой конец апреля – ботанный специализированной рабочей группой начало мая, после чего станет ясен сценарий, по ко- Национальной Академии наук Украины [4], пока- торому развивается эпидемия в России [20]. зывает, что процесс распространения эпидемии ге- Консалтинговая компания Boston Consulting тероскедастичен, т.е. разброс значений количества Group (BCG), сделавшая прогноз развития эпиде- заболевших и умерших в тот или иной временной мии по 20 странам, также утверждает, что пик эпи- период зависит от степени отдаленности этого пе- демии в России придется на первую неделю мая. риода от первых дней заражения. Вблизи пика за- 44 Danish Scientific Journal No35, 2020 болеваемости имеем «пучок» расходящихся про- пространения эпидемии (она пропорциональна мо- гнозных траекторий, которые затем начинают «со- дулю b) и 3 – близость или отдаленность пика эпи- бираться» вокруг определенного аттрактора в соот- демии (–a/b) от ее начала, причем каждый из этих ветствии с динамикой фактических данных. трех параметров следует измерять по обеим кри- Наиболее часто встречающееся недоразумение вым – заболеваемости и смертности. В зависимости по страновым прогнозам заключается в том, что мо- от значений соответствующих шести параметров дели, откалиброванные по данным одних стран, можно делать выводы об эффективности государ- пытаются применить к другим и сделать по ним ственной политики по борьбе с вирусом, о степени прогноз. В частности, нейронная сеть, обученная на сознательности населения и его готовности к отра- примере распространения эпидемии в Китае, для жению угрозы, и т.д. некоторых авторов служила инструментом про- Разумеется, нельзя забывать о том, что на каж- гноза по другим странам мира [23]. дый из указанных параметров воздействует множе- При прогнозировании распространения вируса ство разных факторов, и что существуют иные ко- исследователи зачастую опираются на опыт Китая, личественные индикаторы (помимо шести упомя- ошибочно предполагая, что течение процесса в дру- нутых), при помощи которых можно выразить гих странах и отдельных регионах пойдет по тому уровень адекватности и своевременности принима- же сценарию [24]. При этом упускается из виду тот емых правительством мер. факт, что власти разных стран (а в некоторых стра- нах – даже отдельных регионов) исповедуют раз- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: личные подходы к борьбе с коронавирусом – от 1. Малинецкий Г.Г. Хаос. Структуры. Вы- полного отказа принимать меры (как минимум на числительный эксперимент: Введение в нелиней- начальных стадиях, например, в Беларуси или Шве- ную динамику. М.: Наука, 1997. – 254 с. ции) до всеобщего карантина. 2. Нижегородцев Р.М. Эра катастроф: тех- Желание «обучить» имитационную модель на ногенные мутации и проблема биоразнообразия// фактических данных Китая вполне объяснимо, по- Глобализация экономики и российские производ- скольку именно в этой стране раньше, чем в других, ственные предприятия: Материалы VIII Междуна- началась исследуемая эпидемия, раньше она и за- родной научно-практической конференции. Ново- канчивается. Однако ход течения эпидемии может черкасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. — С. 4-8. сильно различаться по странам. Помимо этого, по 3. Пятин А. «Можно было предотвратить»: смертности и заболеваемости в Китае, как уже го- Нассим Талеб отказался считать коронавирус «чер- ворилось, для расчетов берутся не вполне достовер- ным лебедем» // Форбс [Электронный ресурс, ные данные, поэтому модели, принимающие во 30.03.2020]. - URL: внимание параметры построенных трендов, не мо- https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fwww. гут служить надежным эталоном для анализа дина- forbes.ru%2Fnewsroom%2Ffinansy-i- мики по другим странам. investicii%2F396483-mozhno-bylo-predotvratit- Со страновым анализом и прогнозом тесно nassim-taleb-otkazalsya-schitat. связан вопрос об эффективности мер, принимае- 4. Прогноз розвитку епідемії COVID-19 в мых правительством той или иной страны в русле Україні в період 13-20 квітня 2020 р. та аналіз мож- борьбы с распространением коронавируса. Любое ливих сценаріїв розвитку епідемії в період 20 квітня правительство заинтересовано в том, чтобы макси- - 30 травня 2020 р. [Электронный ресурс, мально оттянуть пик эпидемии, снизить скорость 13.04.2020]. - URL: распространения вируса и уменьшить суммарное http://files.nas.gov.ua/PublicMessages/Documents/0/2 количество инфицированных и умерших. 020/04/200417190719103-9588.pdf. Существует экспертное мнение, что эпидемио- 5. Zhou Tang, Xianbin Li, Houqiang Li. логический цикл коронавируса составляет 70 дней Prediction of New Coronavirus Infection Based on a независимо от шагов, предпринимаемых (или не Modified SEIR Model // BioRxiv, March 06, 2020. предпринимаемых) правительством [25]. Тем не DOI: 10.1101/2020.03.03.20030858. менее, на медицинские реальности наслаиваются 6. Juergen Mimkes, Rainer Janssen. On the вводимые исполнительной властью ограничитель- corona infection model with contact restriction // ные меры, позволяющие прервать цепочки распро- BioRxiv, April 11, 2020. DOI: странения эпидемии. Именно своевременность и 10.1101/2020.04.08.20057588. правильность принимаемых решений позволяет 7. Pramit Ghosh, Salah Basheer, Sandip Paul, снизить численность инфицированных и умерших Partha Chakrabarti, Jit Sarkar. Increased Detection на отдельно взятой территории. coupled with Social Distancing and Health Capacity Возможно, когда по разным странам нако- Planning Reduce the Burden of COVID-19 Cases and пится достоверная статистика, позволяющая опи- Fatalities: A Proof of Concept Study using a Stochastic сать распространение эпидемии в них значимыми Computational Simulation Model // BioRxiv, April 07, логистическими моделями вида (4), тогда и пред- 2020. DOI: 10.1101/2020.04.05.20054775. ставится возможность кластеризовать эти страны в 8. Коронавирус: демография, математика и зависимости от трех параметров: 1 - степень охвата модели распространения // РБК [Электронный ре- населения эпидемией (отношение k2 к численности сурс, 11.03.2020]. - URL: населения страны), 2 – максимальная скорость рас- https://www.rbc.ru/trends/futurology/5e73d8dd9a7947 fad84a857e. Danish Scientific Journal No35, 2020 45 9. Якушова А. Аналитики создали модель рас- 19. Ученый: худшее ждет Россию на майские пространения коронавируса в России // Ведомости праздники [Электронный ресурс, 08.04.2020]. - [Электронный ресурс, 30.03.2020]. - URL: URL: https://www.vedomosti.ru/society/articles/2020/03/30/ https://www.vazhno.ru/a/47778/20200408/uchenyj- 826622-analitiki-sozdali-model-rasprostraneniya- hudshee-zhdet-rossiyu-na-majskie-prazdniki/ab-mt- koronavirusa-v-rossii. novid/?rb_clickid=59111419-1587196156- 10. Q-джер (блог). Математическая модель 1897391779&utm_campaign=25292490&utm_conten распространения коронавируса // Яндекс. Дзен t=59111419&utm_medium=cpm&utm_source=mytar [Электронный ресурс, 26.03.2020]. - URL: get. https://zen.yandex.ru/media/id/5c98f854e37d0600b35 20. Андреев В. Ученый, который предрек эпи- 4a18d/matematicheskaia-model-rasprostraneniia- демию COVID-19: судьба коронавируса в РФ ре- koronavirusa-5e7c6c466ea28b34aa504b57. шится в начале мая [Электронный ресурс, 11. https://coronavirus-monitoring.ru/. 16.04.2020]. - URL: https://wek.ru/uchenyj-kotoryj- 12. https://www.worldometers.info/coronavirus predrek-yepidemiyu-covid-19-sudba-koronavirusa-v- /country/china/. rf-reshitsya-v-nachale-maya. 13. https://www.worldometers.info/coronavirus 21. Товсепова Д. Ученые спрогнозировали /country/russia/. пик эпидемии и отмену карантина в разных странах 14. Первышева Е. Число умерших от корона- // rambler.ru [Электронный ресурс, 15.04.2020]. - вируса превысило 100 тысяч // Lenta.ru [Электрон- URL: https://doctor.rambler.ru/coronavirus/44021918- ный ресурс, 17.04.2020]. - URL: uchenye-sprognozirovali-pik-epidemii-i-otmenu- https://lenta.ru/brief/2020/04/10/100k/. karantina-v-raznyh- 15. ООН: пандемия может унести жизни до stranah/?utm_source=head&utm_campaign=self_pro 3,3 млн жителей Африки // Коммерсантъ [Элек- mo&utm_medium=news&utm_content=news. тронный ресурс, 17.04.2020]. - URL: 22. Коронавирус вписался в математическую https://www.kommersant.ru/doc/4325705. модель: Какие прогнозы по распространению 16. Число жертв COVID-19 в Ухане после пе- COVID-19 в России делают аналитики // Коммер- ресчета выросло на 1,2 тысячи // РИА Новости сантъ [Электронный ресурс, 05.03.2020]. - URL: [Электронный ресурс, 17.04.2020]. - URL: https://www.kommersant.ru/doc/4277027. https://news.mail.ru/incident/41423174/?frommail=1. 23. Cosimo Distante, Igor Gadelha Pereira, Luiz 17. Разведка США предупредила НАТО и Marcos Garcia Gonçalves, Prisco Piscitelli, Alessandro Израиль о пандемии коронавируса заранее // Miani. Forecasting Covid-19 Outbreak Progression in Lenta.ru [Электронный ресурс, 17.04.2020]. - URL: Italian Regions: A model based on neural network https://news.rambler.ru/world/44031940-razvedka- training from Chinese data // BioRxiv, April 14, 2020. ssha-predupredila-nato-i-izrail-o-pandemii- DOI: 10.1101/2020.04.09.20059055. koronavirusa- 24. Diego Caccavo. Chinese and Italian COVID- zaranee/?utm_source=news_media&utm_medium=ma 19 outbreaks can be correctly described by a modified in_now&utm_campaign=self_promo&utm_content=n SIRD model// BioRxiv, March 23, 2020. DOI: ews_media&utm_term=pos_1. 10.1101/2020.03.19.20039388. 18. Распространение коронавируса опережает 25. «Немедленно прекратить безумие блефа выстроенную математическую модель [Электрон- коронавируса» // MIGnews.com [Электронный ре- ный ресурс, 23.03.2020]. - URL: https://www.yan- сурс, 17.04.2020]. - URL: dex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fvipdis.ru%2Fras http://mignews.com/news/politic/world/170420_1217 prostranenie-koronavirusa-operezhaet-vystroennuyu- 22_00944.html?utm_source=smi2&utm_medium=exc matematicheskuyu-model%2F. hange&utm_campaign=migru.
46 Danish Scientific Journal No35, 2020 PHYSICAL SCIENCES
VERBALIZATION OF EMOTIONS AS A LINGUISTIC PROBLEM
Lyla M. Ph.D in Psychology, Associate professor, Hryhoriy Skovoroda State Pedagogical University in Pereiaslav, Uktaine Ohinska M. Master degree applicant, Hryhoriy Skovoroda State Pedagogical University in Pereiaslav, Uktaine
ВЕРБАЛІЗАЦІЯ ЕМОЦІЙ ЯК МОВОЗНАВЧА ПРОБЛЕМА
Лила М. В. кандидат психологічних наук, доцент, Державний педагогічний університет імені Григорія Сковороди у Переяславі Огінська М.О. Магістрантка, Державний педагогічний університет імені Григорія Сковороди у Переяславі
Abstract The article is devoted to the study of verbalization of emotions in modern linguistics; a brief description of emotiveness based on the works of leading psychologists and linguists who act as founders and developers of the theory of emotions is presented; the difference between the concepts of “emotionality” and “emotiveness” is es- tablished; questions of emotiveness and its place in the semantic structure of the word are considered; levels of emotion verbalization are analyzed and linguistic means of its expression are presented. Анотація Стаття присвячена дослідженню питання вербалізації емоцій у сучасному мовознавстві; подано сти- слу характеристику емотивності на основі праць провідних психологів і мовознавців, які виступають ос- новоположниками та розробниками теорії емоцій; встановлено різницю між поняттями «емоційність» та «емотивність»; розглянуто питання емотивності та її місця у семантичній структурі слова; проаналізовано рівні вербалізації емоцій та представлено мовні засоби їх вираження.
Keywords: emotions, emotionality, emotiveness, verbalization of emotions, emotive words, emotional words, emotive semantics. Ключові слова: емоції, емоційність, емотивність, вербалізація емоцій, емотивна лексика, емоційна лексика, емотивна семантика.
Емоційна сфера вважається однією із найбільш передачі різних емоцій можуть використовуватися складних та багатогранних систем людини, а тому одні й ті ж одиниці та механізми. Проте, існують потребує різноаспектного дослідження вченими, емоції, які неможливо позначити словами, напри- оскільки мовознавча сфера досі не може надати ґру- клад, посмішка, блиск очей і т. ін. Семантичне при- нтовне пояснення ролі емоцій у мовленні. Мовозна- значення емотивної лексики полягає, окрім номіна- вчі дослідження останніх років поєднують у собі ції денотата, й у вираженні емоційного ставлення когнітивну, соціологічну і культурологічну спрямо- мовця до нього, до предмета мовлення та ситуації ваність, висуваютчи на передній план індивідуальні спілкування, що й відрізняє емотивну лексику від характеристики мовця як важливу складову ви- номінативної, семантичним призначенням якої є вчення психолінгвістичної проблеми, а саме - лю- предметно-логічна, тобто проста, неускладнена ко- дина в мові. нотацією, номінація. Лінгвістичним аспектом емоціональності є Процеси переживання емоцій або їхнього при- емотивність, яка полягає в семантичній інтерпрета- ховування є специфічними та особистісно зумовле- ції емоцій. Семантичне вивчення емотивної харак- ними формами мовної експлікації. Існують різні теристики слова передбачає встановлення взає- підходи щодо виділення та опису емоційного лек- мозв’язку таких понять як номінація емоцій, їх опис сичного фонду мови, що зумовлюється різним ро- і вираження у висловлюванні. При цьому, з одного зумінням поняття «емотивності» та її місцем у се- боку, для вираження певної конкретної емоції у по- мантичній структурі слова. Повного й однознач- дібних ситуаціях можуть бути використані різні ного визначення поняття «емотивності» у мовні або мовленнєві засоби, а з іншого боку, для Danish Scientific Journal No35, 2020 47 лінгвістиці не існує, оскільки досі не існує однозна- отже виконувати емотивну функцію – виражати пе- чного визначення поняття «емоція», яке розгляда- вні емоції мовця. Цей процес веде, з одного боку, ється науковцями як психологічне явище, як тип до семантичного поширення слова і, з іншого - до поведінки, як психічна діяльність. виявлення нових емотивних валентностей. Саме це Під емотивністю І. Літвінчук розуміє «резуль- можна назвати третім рівнем емотивної семантики тат інтелектуальної інтерпретації емоційності, що – емотивним потенціалом. Рівень емотивного поте- транслюється в мові та мовленні» [6, с. 1], а М. Га- нціалу нічого не змінює в семантиці слова, проте мзюк - мовне вираження емоцій [5, с. 37]. проявляє його приховану конотацію при реалізації У сучасній мовознавчій науці О. Селінова тра- в тексті [12]. ктує емотивність як складову конотативного ком- Учений також ввів наукове поняття емосеми, поненту у семантичній структурі мовної одиниці, сутність якого розкривається як окремий вид сем, який репрезентує емоційне ставлення носіїв мови що співвідносяться з емоціями мовця. Ці семи ви- до позначеного. Емотивність може формувати й де- ражаються у семантиці слова як сукупність семан- нотат значення слова, що створює суперечність у тичної ознаки «емоція» і семних конкретизаторів: розгляді денотата й конопата у встановлені межі «любов», «зневага», «приниження» тощо. Сема між ними [8, с.248]. емотивності може відображати емоційний процес В. Шаховський характеризує емотивність як стосовно будь-якої особи: тієї, що говорить, слухає «іманентно притаманну мові семантичну якість ви- або якоїсь третьої особи [13, с. 9]. ражати системою власних засобів емоційність, як Щодо функцій емотивів, то основною вчені акт психіки, відображений у семантиці мовних оди- вважають функцію емоційного самовираження. ниць» [12, с. 23]: емотивність – це емоційність у мо- Проте, емотивам притаманна і функція впливу, яка вному значенні, тобто «чуттєва оцінка об’єкта, ви- реалізується за умови, коли вираження емоцій має раження мовними чи мовленнєвими засобами від- певну мету. Крім того, до функцій емотивної лек- чуттів, настроїв, переживань людини» [13, с.153]; сики належить і функція оцінки, яка згідно В. Ша- емоції кодуються у вигляді компонентів, що фор- ховського, є обов’язковим компонентом емотивів і мують емотивність слова, тобто здатність відтво- вона завжди емоційна [12, с. 52–53]. рювати у відповідних типізованих умовах досвід Фонд лексичних емотивних засобів мови скла- вербального вираження певних емоційних ставлень дає сукупність слів з емотивною семантикою й має суб'єктів до того, що несе дане слово-образ [14]. назву емотивна лексика, тобто слова, що безпосере- Вивчаючи емоції, В. Шаховський з’ясував, що дньо не виражають емоції, а називають їх зарахову- емотивність має два плани: план змісту і план вира- ють до лексики емоцій [1, с. 12]. Дослідники вказу- ження, через які передаються емоційні стани мов- ють на необхідність розмежування двох відмінних ців. Вченим установлено три типи емотивності понять – «лексика емоцій» і «емоційна лексика». слова: власне емотивність, емотивність як одна з Лексика емоцій слугує для об’єктивації емоцій в реалізацій семантики слова та контекстуальна емо- мові, їх інвентаризації, а емоційна лексика виражає тивність. Відповідно, вченим було виокремлено три емоції мовця і оцінку об’єкта мовлення. Під емоцій- рівні вираження емотивності: 1) емотивне зна- ною лексикою також розуміється лексика, яка має чення; 2) емотивна конотація як компонент, сполу- відповідні конотації. В. Шаховський пропонує чений з логіко-предметним компонентом значення об’єднати ці поняття в одне – емотивна лексика, або слова; 3) емотивний потенціал. емотиви (експресивна лексика, що виражає емоції) Основою першого рівня є емотивне значення на підставі того, що обидва поняття слугують для як основний ядерний компонент семантики слова, відображення емоцій людини [12, с. 100]. Звідси, що функціонує для вираження сильних емоцій. випливає необхідність у встановлені різниці між Іноді емотивне значення трактується як денотати- поняттями «емоційність» та «емотивність». Емо- вне, де денотатом виступає власне емоція, закодо- ційність – це інстинктивний, несвідомий, незапла- вана в слові, оскільки значення не містить жодного нований прояв емоцій, що виступає психофізіологі- іншого денотату для співвідношення. чною потребою людини. Емотивність – свідома, за- На другому рівні емотивність виступає поряд з планована демонстрація емоцій, що має певну логічним компонентом лексичного значення і вира- комунікативну установку [15, с. 147]. жається через конотацію, яка не завжди може бути Аналіз наукових досліджень [10; 12] засвідчує реалізована в різноманітних уживаннях слова як розподіл емоції між наступними групами мовної його компонент. Конотативні слова, на відміну від лексики, а саме: 1) лексика, що позначає емоції; 2) афективних, характеризуються бінарною, тобто по- лексика, що описує емоції; 3) лексика, що виражає двійною семантичною структурою: 1) логічна назва емоції. При цьому зазначається, що назви емоцій з об’єкта; 2) емотивна вказівка, яка представляє соці- погляду мови є одноплановими, такими, що не ма- альну і емотивну оцінку об’єкта. Сюди можна та- ють емоційно-оцінювального денотата, а супровід кож віднести всі метафоричні слова, утворені шля- найменувань емоції знаком оклику не завжди тран- хом деривації за допомогою емотивних афіксів: сформує їх семантику в емотивний тип. «bejeweled», «bespectacled», «womanish» та ін. До емоційних зазвичай відносять слова, що на- Емотивні мовленнєві акти і дискурси вказують зивають психічні, внутрішні стани, характер, світо- на те, що в деяких розмовних ситуаціях практично відчуття, переживання (joy, love, happiness, sadness кожне слово може набути емотивної конотації, а etc.); будь-яке поняття з одним компонентом – по- зитивним (nice, affectionate dear, tender, charming) 48 Danish Scientific Journal No35, 2020 чи негативним (scoundrel, swindler, lazy, monster, цьому емотивна функція паралінгвістичних засобів wicked). Також до емоційних належать слова з оцін- полягає у здатності впливати на емоції адресата, а ними значеннями, що виявляються у певних харак- домінувальними засобами є міміка, жести, рухи теристичних ознаках. Серед них: характерристика тіла, що представляють комунікативну підсистему, людей (handsom, attractive); характеристика навко- яка одночасно виконує комунікативну функцію;- лишнього світу, будівель (mansions); емоційна ква- виділення домінанти засобів представлення емоцій: ліфікація дій людини, процесу говоріння (chatter), у цьому випадку при передачі емоційного стану пе- слова, які мають помітний відтінок урочистості ревага надається мовним або немовним засобам, (homeland, majesty, feat, forerunner, advocate, що, по суті, може бути розкриттям характеру самої liberation, majestic). емоції [2, c. 8]. Невизначеність статусу і змістового напов- Досліджуючи емотивне й експресивне зна- нення термінів «емоційний стан» та «емоція», що чення мовних засобів, В. Чабаненко стверджує, що вживаються науковцями подекуди синонімічно, будь-яке вираження емоцій у мові є експресивним, ускладнює дослідження особливостей їхнього тек- але не всяка мовна чи мовленнєва виразність є емо- стового вираження. Дослідники виокремлюють три ціональною [11, с. 143]. основні підходи до тлумачення співвідношення Наразі встановлено, що в кожній мові існує на- «емоційний стан – емоція», які позначають як коре- бір системних засобів (слів, словосполучень, грама- лятивно еквівалентне і корелятивно нееквівален- тичних форм емоційної оцінки та ін.), наявність тне. Згідно першого підходу, (Є. Ільїн), емоція при- яких на всіх мовних рівнях дозволяє розглядати рівнюється до емоційного стану. Щодо другого (Б. емотивність як загальномовну категорію. Згідно Ю. Додонов, Р. Нємов, О. Чернікова) емоційні стани Головацької, емоційно-забарвлену лексику автор розглядаються як такі, що входять до складу емоцій художнього твору вживає для того, щоб надати ви- або, навпаки, емоції тлумачаться як форми прояву словленню емоційного забарвлення, надати персо- емоційних станів. нажу або його вчинкам стилістично-оцінного відті- А. Вежбицька класифікує назви емоційних ста- нку. Науковці виділяють чотири групи емоційно- нів наступним чином: 1) емоції, пов’язані з «пога- забарвленої лексики [4, с. 207]: 1) книжна піднесена ними речами» (sadness, unhappiness, distress, upset, лексика; 2) поетизми; 3) розмовно-просторічна ле- sorrow, grief, despair); 2) емоції, пов’язана з «до- ксика; 4) вульгаризми. брими речами» (joy, hapiness, content, pleasure, Експресивна лексика вживається в усіх функ- delight, excitement); 3) емоції, пов’язані з людьми, ціональних стилях літературної мови, проте найча- які здійснили погані вчинки (anger, fury, rage, стіше використовується в художніх творах для на- wrath, madness); 4) емоції, пов’язані з роздумами дання висловлюванню більшої виразності, образно- про самого себе, самооцінкою (remorse, guilt, сті, впливу на почуття співрозмовника, читача. shame, humiliation, embarrassment, pride, triumph); Згідно Д. Трунова, вербалізація емоцій є процесом 5) емоції, пов’язанні із ставлення до інших людей словесного опису людиною своїх емоційних пере- (love, hate, respect, pity, envy) [7, с. 190]. живань і станів [9, c. 102]. Психологи виокремлю- Способи, що описують емоційні стани, надзви- ють чотири рівні вербалізації, які ґрунтуються на чайно різноманітні. Вони хоча й мають низку спі- тому, наскільки глибоко людина розуміє свій стан і льних ознак, проте можуть бути систематизовані як переживання та, як наслідок, відображає їх у мов- три групи засобів представлення емоцій: ленні: «нульовий» рівень, тобто відсутність вербалі- 1) мовні засоби: - номінація емоцій: так чи ін- зації; перший рівень – узагальнене позначення емо- акше номінація будь-якої емоції повинна прохо- цій (I’m fine), до цього рівня належить викорис- дити через лінгвістичні засоби, при цьому вона тання сленгових і жаргонних висловів із дуже може носити як прямий, так і непрямий характер; узагальненою семантикою (wicked); другий рівень – 2) текстові засоби: - пояснення емоцій: у де- коли людина усвідомлює та контролює свій емоцій- яких випадках емоцію необхідно дешифрувати. З ний стан у тій чи іншій модальності, використову- цією метою може використовуватись дублююча ючи емотивну лексику, тобто назви почуттів (I’m емоційна конструкція, контекст, пейзажна лексика, ashamed); третій рівень – репрезентація складних авторські ремарки. Таким чином, виникає емоцій- індивідуальних станів, коли створюються при- ність, не зосереджена в окремому слові, зміст якого чинно-наслідкові зв’язки [9, c. 103]. інтерпретуватися залежно від інтонації; - авторська В. Апресян поділяє мовні засоби вираження розповідь: у цьому випадку вона розглядається як емоцій на чотири підтипи: 1) клішовані, закріплені глибинний зміст, що оформлюється поєднанням за- за конкретним кущем емоцій способи вираження – собів, за допомогою яких автор розкриває емоції;- емоційні вигуки (ouch!, wow! oh boy! woop!), що гіперхарактеристика емоцій: автор може вдаватися зберігають зв’язок із вокалізацією емоції та асоцію- до тематизації емоції шляхом різних засобів, ці за- ються з певним виразом обличчя; 2) вільні, контек- соби характерні, традиційні для презентації даної стуально мотивовані способи вираження – напри- емоції чи являють собою індивідуальний авторсь- клад пряма мова, що вводиться дієсловом зі значен- кий прояв – це і є гіперхарактеристикою емоції; ням емоції (Get out of here!); 3) спеціальні слова, 3) дискурсивні засоби: - невербальна характе- закріплені за тим чи іншим кущем емоцій, деякі з ристика емоцій: емоція може передаватися за допо- них наближаються до вигуків (poor lamb, fabulously, могою паралінгвістичних засобів, які супроводжу- ють, а іноді й замінюють мовну діяльність. При Danish Scientific Journal No35, 2020 49 amazing); 4) стійкі конструкції, у яких емоції нази- 4. Головацькa Ю. До проблеми перекладу ваються прямо і використовуються різні емоційні нейтральної та емоційно-забарвленої лексики// На- слова (I feel sad, I’m grateful, I’m excited) [3, с. 27]. укові записки Вінницького держ. пед. ун-ту. 2017. А. Хеллер зазначає, що емоції завжди когніти- No25.С. 205-211. вні і ситуативні, тому вибір мовних засобів для їх 5. Гамзюк М. В. Емотивність фразеологіч- вербалізації також ситуативний [16, c. 182]. ної системи німецької мови : автореф. дис. на здо- Отже, мовна вербалізація емоцій може здійс- буття наук. ступеня доктора філол. наук : спец. нюватися різними засобами: за допомогою емотив- 10.02.04 «Германські мови». К., 2001. – 34 с. ної лексики, вираженої різнорівневими одиницями, 6. Культура фахового мовлення: Навчаль- за допомогою метафоричних виразів, а також сти- ний посібник / За редакцією Н. Д. Бабич. – Чернівці: лістичних експресивних засобів вираження іі зале- Книги – ХХІ, 2006. – 496 с. жить від того, наскільки детально людина усвідом- 7. Малиненко О. С. Особливості лінгвістич- лює свої переживання і свій рівень володіння мо- ної категорізації емоцій // Нова філологія. 2014. No вою для відтворення цих переживань словами. 62. С. 186-192. Щодо рівнів вираження емотивності, співвід- 8. Селіванова О. О. Сучасна лінгвістика : те- нести з мовною системою можна лише емотивне рмінологічна енциклопедія. Полтава: Довкілля – К, значення як основний ядерний компонент семан- 2006. – 716 с. тики слова у той час як конотацію як компонент, 9. Трунов Д.Г. Уровни вербализации эмо- сполучений з логіко-предметним компонентом зна- ционального опыта. Вестник Пермского универси- чення слова та рівень емотивного потенціалу зале- тета. Философия. Психология. Социология. Пермь, жать безпосередньо від контексту їх функціону- 2013. No 1. с. 102–107. вання, тому вони є периферією мовленнєвої скла- 10. Уфимцева А. А. Лексическое значение. дової. Принцип семиологического описания лексики. Одержані результати є перспективними для Москва: Наука, 1986. 240 с. проведення подальших наукових розвідок у сфері 11. Чабаненко В. Стилістика експресивних емотивної лексики на основі дослідження засобів української мови: Монографія. Запоріжжя: розширеного корпусу лексичних одиниць. ЗДУ, 2002. – 351 с. 12. Шаховский В. И. Категоризация эмоций СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ: в лексико-семантической системе языка. Воронеж : 1. Андрійченко Ю. В. Специфічні риси емо- Изд-во ВГУ, 1987. 192 с. тивного фону в художніх текстах // Проблеми се- 13. Шаховский В. И. Эмотивный компонент мантики, прагматики та когнітивної лінгвістики. значения и методы его описания: Учеб. пособие к 2009. Вип. 16. С. 11-15. спецкурсу. Волгоград, 1983. – 326 с. 2. Адамчук Т. В. Тематизация эмоций в 14. Шаховский В.И. О лингвистике эмоций // тексте (на материале современного английского Язык и эмоции: Сб. науч. тр. / ВГПУ. - Волгоград: языка): автореф. дис. ... канд. филол. наук: Перемена, 1995 - С. 3-15. спец.10.02.04 «Германські мови». Саранск, 1996.- 15. Шаховский В.И., Жура В.В., Красавский 15 с. Н.А., Филимонова О.У., Болотнова Н.С., Щирова 3. Апресян В.Ю. Речевые стратегии выра- И.А. Эмотивный код языка и его реа-лизация: ко- жения эмоций в русском языке. Русский язык в на- ллективная монография / Под ред. В.И. Шахов- учном освещении. 2010. No 2. с. 26–57. ского. волгоград: «Перемена», 2003. 174 с. 16. Heller A. Theory of Feelings. Assen: Van Gorcum, 1979. 244 p.
50 Danish Scientific Journal No35, 2020 TECHNICAL SCIENCES
PROSPECTS FOR THE USE OF CLIENT-SERVER TECHNOLOGIES AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE IN CLINICAL RESEARCHES
Azhenov А.
Abstract The article outlines the prospects for the use of specialized information systems, such as clinical research management systems, electronic data collection systems based on client-server technologies with information storage in relational databases in clinical studies, and the prospects for the use of artificial intelligence.
Keywords: clinical research, clinical research management system, artificial intelligence.
Clinical trials allow us to create new medicines of laboratory analysis data. All this increases the effec- and improve the treatment methods that are already tiveness of the clinical research coordinators. available to patients. Information on the effectiveness The entire volume of clinical trial data can be and safety of such treatments obtained during clinical stored on a flash memory and / or on a hard disk, which trials is important because it allows patients and their will avoid storing the archive of documents of com- doctors to make approved treatment decisions. The ap- pleted clinical trials. This will allow filing the dossier propriateness of the treatment method must be evalu- in electronic format, organize electronic document ated on a global scale, taking into account all the results circulation between regulatory authorities, etc. Storing of clinical trials conducted on this type of treatment. clinical trial data in relational databases will simplify Therefore, access to information about clinical trials is the formation of a meta-analysis to compare and one of the most important means of increasing the ef- combine the results of various completed independent fectiveness of scientific research. Clinical trial infor- studies. This allows you to get a more accurate mation transparency is important to ensure confidence assessment of the effectiveness of medications in clinical trial results. (treatment methods) for certain groups / types of A large number of organizations that need to con- subjects (patients) of the study with all kinds of tinuously exchange large amounts of information can analytical sections, for example, the effectiveness of be involved in the process. Important criteria are its se- treatment with a cut into the data from demographic curity, reliability and accessibility. characteristics (gender, age), anthropometric The introduction of information systems has a measurements of patients (height, weight , blood huge potential for increasing the efficiency of clinical pressure, etc.) with the division into a specific visit, trial participants. For example, a clinical research man- seasonality, etc. agement system based on client-server technologies Why is the introduction of IT systems in clinical solves the problem of reliable data storage with the pos- trials necessary? sibility of accessing it at any time while ensuring secu- The need for IT systems is necessary to comply rity and confidentiality for communication between pa- with international standards GLP, GMP, 21 CFR Part tients and researchers during clinical trials. 11, GaMP. Compliance with these requirements is This technology provides: data integrity and safety necessary for the recognition of laboratory results at the reducing response time / access to data, while simplify- international level. ing control, increasing the responsibility and quality of The GCP standard (Good clinical practice) is a research. procedural standard drawn up by an International The life cycle of an information system consists of Conference on Harmonisation of Technical a number of strictly regulated phases / visits of research Requirements for Registration of Pharmaceuticals for subjects according to the research protocol. At many of Human Use these stages, laboratory tests are carried out, which Clinical research management systems may form the basis of the entire study. At this stage, the col- incorporate GCP rules and principles, which enhances lection and processing of clinical data is required. For the provision of good clinical practice. Systems on the their organization, an electronic information collection basis of which algorithms for ensuring data validation, module is used. As a result of working in this module, stages of verification and monitoring of data of research the amount of routine manual work is reduced, the subjects (patients) by monitors, chief researchers and paperwork is simplified, the speed of all operations is coordinators of clinical trials are laid. Failure to use increased, with a decrease in the number of paper these systems increases the risk of obtaining inaccurate documents, medical errors can also be minimized by data, loss of paper media, how to result, the possibility using point data verification algorithms. The electronic of forging these documents in order to hide data loss. data collection module allows to researchers to analyze Difficulties in generating analytical reports to identify the performance of research participants as a result of effectiveness at different stages of the study. High labor controlling the progress of the study according to the costs reporting to regulatory authorities. protocol, identifying untimely completion, correction GCP rules should be known to all researchers, developers, monitors - people who monitor clinical Danish Scientific Journal No35, 2020 51 trials. The human factor, personnel error, and the lack effects. The data obtained with the consent of the spon- of clinical research management systems can lead to sor / coordinator of clinical trials can be transferred to violation of rights, a decrease in safety, a threat to the general use. well-being of research subjects, and possibly to the Information about all clinical trials of medications generation of unreliable, unreliable and even falsified can be used to develop evidence-based medicine. This data. will allow healthcare professionals to consciously, effi- The methodology of clinical trials of drugs ciently and deliberately use the most appropriate data. consists of several phases. Each phase is a separate Artificial intelligence and machine learning over study with different rules and principles, where each the obtained data will allow creating an automated phase requires a separate set and registration of decision-making system in prescribing treatment drugs patients, clinical centers. Clinical research management taking into account the characteristics of the patient. systems allow to researchers to speed up these proce- Analysis of clinical trials in the USA. dures, conduct several studies simultaneously in one According to the American Association of Drug system with the union of several research centers (with Developers and Manufacturers (PhRMA), out of 10 their subjects), and identify research subjects who are thousand candidate medicines taken by American phar- involved in several studies. maceutical companies in development, only 250 enter Clinical trial results and findings. Prospects for the preclinical research stage. Of these, only 5 get to the further application. stage of clinical research. Only one of the candidates The results of a clinical study include all data becomes a drug - enters into widespread medical prac- obtained during the study, estimates and the results of tice. Now the development of an innovative drug takes statistical analyzes. These are: a description of the stud- an average of 10-12 years and costs 0.8-1.2 billion US ied category of patients, baseline data, unwanted side dollars. Worldwide, 17,057 clinical trials were initiated in 2009, of which about 10,000 in the United States alone.
Figure 1. Statistics from the Food and Drug Administration (FDA) website
For clinical trials, there are more than 300 and society. Therefore, aggregate and innovative platforms in the USA, more than 100 platforms in solutions of different fields of science should work for EUROPE and the 3-IT solution in the field of clinical the development of medicine. research in the Russian Federation. Analyzing the total number of clinical trials and REFERENCES: the number of specialized information systems, we can 1. Bubnova, M. G., Butina, E. K., Vygodin, V. say that systems for managing clinical trials are in A. Qualitative clinical practice with the basics of evi- demand and, in connection with the development of dence-based medicine. Tutorial. - M.: Silicea-Poly- artificial intelligence algorithms, there are enormous graph, 2011 .-- 139 p. prospects in the development of this direction in 2. Results of a clinical trial Publication. - [Elec- medicine, in medical institutions of envy and in tronic resource] - https://www.eupati.eu/ru systems of assistance in evidence-based medicine. 3. US Food and Drug Administration (FDA) With the development of computing power and Internet website [Electronic resource] - technologies, information systems together with other https://www.fda.gov/drugs/new-drugs-fda-cders-new- fields of science create new and improve old solutions molecular-entities-and-new-therapeutic-biological- contributing to the development of science, technology products/novel-drug-approvals-2015
52 Danish Scientific Journal No35, 2020 EXPERIMENTAL ANALYSIS OF CAVITATION CHARACTERISTICS FOR GEAR PUMP
Allahverdiyev M. Master student Department of Mechanical engineering and materials science, Azerbaijan State Oil and Industry University Agammadova S. Candidate of technical sciences, Associate professor, Department of Mechanical engineering and materials science, Azerbaijan State Oil and Industry University
Abstract A pump is a hydraulic machine that supplies fluid with mechanical energy. Pumps convert the mechanical energy of a motor into the energy of a fluid stream. Oil pumping units are distinguished from other units by the ability to function in special operating conditions. One of the specific factors of operation of these units is a high level of viscosity of the pumped substance. Periodic failure of the pump leads to a large amount of repair work, and as a result, this lead to a decrease in the operating time of the pump. Determining the causes of such failures, their elimination and repair work, reducing the funds for such work and calculating the main parameters is the goal of this work.
Keywords: gear pump, gearing, cavitation, working fluids, viscosity, curves,
All pumping equipment designed for pumping liq- gear. When the gears rotate, the working fluid enters uid can be divided in two types: dynamic pumps and the hole between the cogs and thus it is isolated from positive displacement pumps. the suction and pressure lines, after which the cogs dis- One of the important parameters of a positive dis- place the liquid into the pressure line. Due to the fact placement pump is its suction ability. This property de- that the cogs are tightly coupled, the flow of the work- pends on a large number of both external hydraulic and ing fluid in the opposite direction is practically ex- design parameters of the pump. Theoretically, analysis cluded [3, 7]. and investigation of this property is very difficult, and By the type of gear engagement, gear pumps are sometimes impossible. Therefore, the suction ability of divided in two main types. rotary pumps, including gear pumps, is investigated on 1. External gear pump (Fig. 1). special hydraulic stands [1-3, 6]. This type of gear pump is the most common and The gear pump consists of two gears, which are simple. Forced displacement is caused by changing vol- engaged for each other and are located in the pump cas- umes in the cavities of gears interlocked with each ing with small gaps. One of the gears performs the func- other, which are fixed on different shafts. This pump is tion of the leader, the second - the follower. Gears a powerful and inexpensive type. Gear pumps are typi- (gears) are located in the working case and have cogs, cally use to pump fluids with a high level of viscosity with the help of which they form a meshing. The drive and no inclusion. Comparing with pumps that have in- gear driven by an electric motor is located on the same ternal gearing, pumps with external gearing are able to axis with it. The driven gear moves due to the engage- operate at high pressures, but they have less compact ment of the cogs and is set in motion from the drive designs [1, 2, 4].
Figure 1. External gear pump
2. Internal gear pump (Fig. 2). the gears rotate, this design has a larger displacement This type of gear pump is a variation in which the volume, as a result of which a filled pump with internal driven gear is located inside the drive gear with a large gearing has a suction effect [3, 7]. diameter and rests on a crescent made of steel. When Danish Scientific Journal No35, 2020 53
Figure 2. Internal gear pump
Gear pumps are the most common type of pumps In total, 4 working fluids with kinematic viscosity used in transport and construction machines as a posi- 휈 = 0,13; 0,66; 1,44 푎푛푑 1,91 푐푚2⁄푠푒푐 were tive displacement hydraulic drive pump and for each of used. The limits of the change in pump discharge pres- these pumps you need to know the exact characteristics sure were 푝푑 = 2,0 … 6,0 푀푃푎 - common for this type of the suction ability depending on the pressure and vis- of pump. cosity of the working fluid [3, 7]. These tests are usually carried out by 2 methods: The suction capacity of a pump is understood as 1st method - by reducing the pressure (creating a the experimentally constructed dependence of the flow vacuum) above the liquid mirror in the receiving tank; rate coefficient (volumetric efficiency) of the pump on 2nd method - increasing the resistance of the suc- the value of the vacuum at the pump inlet [1-3, 5, 6]. In tion pipeline. this case, there will be 3 independent variables: pd dis- In this work, the second test method was used. In charge pressure; fluid viscosity ν and vacuum at the in- tests, the resistance at the inlet to the pump was in- let of the pump hvac. creased until the disruption of pump work. The dependent variable is the volumetric effi- The vacuum at the pump inlet was measured by a ciency of the pump 휂표, i.e. differential laboratory mercury manometer. In figure 3 휂표 = 푓(푝푑, 휈, ℎ푣푎푐). shows, as an example, 3 cavitation characteristics of the The tests were carried out on a special bench for tested gear pump НШ-10 at a constant viscosity testing a volumetric hydraulic drive of rotational mo- 휈 = 0,66 푐푚2⁄푠푒푐 tion with a gear pump of the НШ-10 brand. and at a discharge pressure The choice of the limits of viscosity change was 푝푑 = 2,0; 4,0 푎푛푑 6,0 푀푃푎. determined because of the production need: during the A graphical analysis of these characteristics shows operating mode of the hydraulic actuator, usually the that with increasing vacuum at the inlet of the pump viscosity of the working fluid is ℎ푣푎푐 the volumetric efficiency in all cases at first re- 휈 = 0,15 … 0,35 푐푚2⁄sec (15 … 35 푐푆푡), mains unchanged to a certain value, and then decreases. but at the time of starting the hydraulic actuator at At first, this decrease proceeds according to a lin- ambient temperature (푡 ≈ 10 … 25표퐶) the kinematic ear law, and then a sharp decrease and a pump flow viscosity reaches breakdown occurs. 휈 = 0,50 … 1,50 푐푚2⁄sec (50 … 150 푐푆푡).
Figure 3. Cavitation characteristics of the НШ-10 pump when operating on И-40А industrial oil (kinematic viscosity 0,66 푐푚2⁄푠푒푐) 54 Danish Scientific Journal No35, 2020
From a graphical analysis of the obtained experi- 푝푑 = 6,0 푀푃푎. From an analysis of the figures, it can mental data, it clearly follows that with increasing pres- be seen that with an increase in viscosity, the curves sure, the cavitation curves shift downward for all vis- move first up and then drop. A slight improvement in cosity values, which is explained by a decrease in vol- the suction capacity of the pump with an increase in umetric efficiency with increasing discharge pressure viscosity is explained by a decrease in volumetric leaks (leakage increases). in the pump itself, and subsequently a decrease in vol- In figure 4 shows selectively cavitation character- umetric efficiency is associated with an increase in the istics of the pump for liquids with different viscosities resistance of the inlet section - the suction pipeline. (휈 = 0,13 … 1,91 푐푚2⁄푠푒푐) at a constant pressure of
Figure 4. Cavitation characteristics of the НШ-10 pump when operating on various working fluids 2 (kinematic viscosity 0,13 … 1,91 푐푚 ⁄푠푒푐) at a discharge pressure of 푝푑 = 6,0 푀푃푎.
The obtained characteristics can be used in the de- 3. Rotating Equipment Handbooks, William E. sign and operation of pumping and hydraulic drive sys- Forsthoffer 2005, 484 pp. tems with a gear pump, installed on mobile and station- 4. Mechanical Design, second edition; Peter R. ary transport and construction equipment. N. Childs 2004, 384 pp. 5. Гурьев В.П., Испытания гидравлических REFERENCES: машин. Госэнергоиздат, 1959 1. Башта Т.М. Машиностроительная гид- 6. “Fluid Mechanics: Fundamentals and Appli- равлика, 1971. cations” By John Cimbala and Yunus A. Cengel. 2. Башта Т.М. Объёмные насосы и гидрав- (Chapter 14: Turbo machinery) 2006, 929 pp. лические двигатели гидросистем, "Машинострое- 7. “Metaris Gear code book”, Genuine Metaris, ние" 1974. 2007, 81 pp.
CALCULATION OF WATER SUPPLY BY TOLSER'S PIPELINE EXAMPLE
Eghiazaryan G. Doctor of agriculture scientist, National Agrarian University of Armenia, Yerevan Republic of Armenia Ghazaryan H. Candidate of technical scientist, docent National Agrarian University of Armenia, Baghdasaryan E. Aspirant. National Agrarian University of Armenia, Yerevan, Republic of Armenia
Danish Scientific Journal No35, 2020 55 РАСЧЕТ ВОДООТВОДНЫХ СООРУЖЕНИЙ ВОДОХРАНИЛИЩНЫХ ГИДРОУЗЛОВ НА ПРИМЕРЕ ТОЛОРСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Егиазарян Г.М. РА, доктор сельскохозяйственных наук Национальный аграрный университет Армении, Ереван, Казарян А.С. РА, Кандидат технических наук, доцент Национальный аграрный университет Армении, Ереван, Багдасарян Е.А. РА, аспирант Национальный аграрный университет Армении, Ереван,
Abstract The construction of dams and the creation of reservoirs, the further improvement of the construction of water facilities, the integrated use of water resources to meet the needs of irrigation, energy, water, shipping and fishing are some of the key tasks for the economy of any country. However, the experience of operating hydropower plants shows that non-compliance with these or other factors in the design and construction causes a large number of damage, even accidents, to dams and other structures. In the presented material, we will study the structure of the catchment in the reservoir and their practical significance. A striking example is the Toolors Reservoir. Аннотация Строительство плотин и создание водохранилищ, дальнейшее совершенствование строительства во- дохозяйственных сооружений, обеспечение комплексного использования водных ресурсов для удовлетво- рения потребностей ирригации, энергетики, водоснабжения, судоходства и рыболовства являются одними из ключевых задач для экономики любой страны. Однако опыт эксплуатации гидроэлектростанций пока- зывает, что несоблюдение этих или других факторов при проектировании и строительстве вызывает боль- шое количество повреждений, даже несчастных случаев, на плотинах и других сооружениях. В представ- ленном материале мы изучим структуры водосбора в водохранилище и их практическое значение. Ярким примером является водохранилище Тоолорс.
Keywords: reservoir, watertight structures, flood gates, construction tunnel, drainage well Ключевые слова: водохранилище, водонепроницаемые конструкции, шлюзы, тунельное сооруже- ние, дренажная скважина
Рис.1 Толорское водохранилище
Введение: Толорское водохранилище располо- 96,8 млн м3, полезность 80 млн м3. Плотина га- жено в Сюникском марзе Республики Армения, на лечно-гравийная с песчаным ядром, длина - 178 м, месте слияния рек Сисиан и Айригет, в 3км к югу максимальная высота - 68 м. [1] от Сисиана, на высоте около 1650 метров. Был вве- В Армении не уделяется должного внимания ден в эксплуатацию в 1976 году. Является одним из вопросам надежности и безопасности гидроэлек- основных регулирующих резервуаров Воротан- тростанций: плотин, водоотводных и водоспускных ского водного каскада. Питает гидроэлектростан- сооружений, в результате чего значительно снижа- ции Шамби и Татев. Длина 4,5 км, площадь 4, 7км2, ются гарантии их надежности и безопасности . Под средняя глубина 32 (максимум 56,5 м), водоемкость надежностью мы понимаем неотъемлемое свойство объекта выполнять назначенные ему функции, со- храняя при этом эксплуатационные характеристики 56 Danish Scientific Journal No35, 2020 во времени в требуемом диапазоне. Учитывая, что Строительные водоотводные сооружения яв- гидротехнические сооружения, как правило, имеют ляются временными. [5] различную функциональную значимость и слож- По завершении строительства они либо пре- ность сооружений, разные по эксплуатационным вращаются в ирригационные водопропускные характеристикам и степени риска, следовательно, трубы, либо становятся частью ливневого водоот- необходимо использовать индивидуальный подход вода. Расчет ведется по результатам строительства. для определения параметров надежности для каж- Строительные водные сооружения, в зависимости дой конструкции. от местных топографо-геологических условий, мо- Основная часть: Для систем водоснабжения и гут быть открытыми каналами, напольными галере- водоотведения надежность включает в себя не ями или туннелями. только непрерывную и длительную работу соору- Гидравлический расчет определяет площадь жений, но также функции сохранения качества поперечного сечения водоотвода и уклон пола. воды, очистки сточных вод, исключения загрязне- При расчете напольных галерей или туннелей ния окружающей среды, минимизации механиче- в них необходимо обеспечить режим без давления. ского водоснабжения, а также функцию обеспече- Здесь мы рассматриваем вариант туннеля для ния водоснабжения в минимальном количестве и водохранилища Толорс. Мы получили данные из качестве в чрезвычайных ситуациях. [2] исследования на месте и на их основе сделали гид- В данной статье будут рассмотрены следую- равлический расчет туннеля. щие строительные сооружения, которые суще- Тип ливневой водоотводной трубы- транше- ствуют в водохранилище Толорс. вой, 1. Дресвяная плотина из локально дресвяного Основной материал - железобетон, материала, Основные размеры, длина - 200(м), 2. Для удаления строительных выходов: стро- Поперечное сечение- подковообразный BxH ительный тоннель, который позже будет слу- 3,2x3,2, жить в качестве ирригационной водоспуск; Пропускаемость - 88 м3/с: 3. Для удаления катастрофических выходов Основные характеристики водоотводной проектируется шахтный водозабор и тоннель. трубы: траншевая, Длина головной части водоот- Для обеспечения длительной безопасной экс- вода составляет 50м, с помощью наклонного тон- плуатации требуют гидротехнические сооружений, неля присоединяется к строительному тоннелю , и на протяжении всего периода их эксплуатации тре- вода впадает в реку Сисиан. [6] буются мониторинги, безусловное поддержание Основной материал для ирригационной грун- технических условий эксплуатации, выявление де- товки - железобетон, бетонные и металлический фектов в сооружениях, их своевременное устране- трубопровод ние и т. д. [3] Длина ирригационного трубопровода- 235 (м), Безопасное удаление ливневого потока, входя- круглый 1Փ 1000 (мм) в конце- 2Փ 600 (мм) щего в резервуар осуществляется с помощью водо- Трубопровод- в начале один Փ 1000 (мм) диа- отводных сооружений. метр, труба в конце делится на 2 труб, имеющих 2Փ Постоянное повышение уровня воды в водое- 600 (мм) диаметр. мах сопровождается повышенным риском аварий. Пропускаемость водоотвода - 7,5 м3/с В последние два десятилетия для накопления На ливневом водоотводе нет клапана. части ливневого стока в водохранилище широко На ирригационном водоспуске Установлено 5 использовались подпорные сооружения с назва- задвижок 600(мм) нием "Гидроплюс". [4] Փ Это железобетонные барьеры заводского Дренажная конструкция - внутри плотины ре- производства, которые устанавливаются по всей ализован 5-слойный фильтр. длине гладкого сливного обреза плотины. До тех Цель – проектный выход для удаления филь- пор, пока уровень воды не достигнет максимальной трационных вод и для предотвращения размывания подпорной поверхности (МПП) от скопления откоса внутренного бьефа- 10-:-15 л/с. Строительный выход, который соответствует ливневого потока в резервуаре, отметки МПП, 3 барьер "Гидроплюс" способен выполнять свою 5% обеспечиванию, мы принимаем как Q = 88 м /с: задачу по накоплению дополнительной воды, а Во время строительства мы снимаем его по тун- когда уровень воды достигает отметки МПП, нелю, длина которого согласно проекту ровна плотина теряет свою выносливость и опускается в Լ=200,0м, наклон: i=0,01, ո= 0,017: нижний залив плотины, больше не пригодной для Поперечный разрез тоннеля принимается как будущего использования, а водохранилище больше корытообразный, размеры которого: Н=B=3,5. не накапливается дополнительный объем. Danish Scientific Journal No35, 2020 57
Рис.2 Поперечный разрез тоннеля
3 Строительный выход- Q= 57 м /с, h1 =2.35 м, по Q=f (h): м М
Рис.3 График определения строительного выхода по кривой Q=f (h) м3/с
Отметка пола тоннеля в выходной части- ∇ТВ Отметка водного горизонта в реке у выходной =1609м, отметка дна реки на том же месте: ∇ГР части тоннеля: =1608м. ∇ВВ = ∇ГР +h1 или ∇ВВ = 1608+2.35=1610.35 ՝ Отметка дна реки на том же месте: ∇ГР = 1608 м. 퐿Т = 200
∇тв = ∇тв = 1617 1609
Рис. 4 Расчетная схема тоннеля
Гидравлический расчет тоннеля выполнен табличным методом: Таблица 17 Результаты гидравлического расчет тоннеля 퐾 푊 휔푛 a=hH h 푛 퐾 푛 푊 푄 = 퐾 √𝑖 푉 = 푊 √𝑖 휔 퐾 푛 푊 푛 푛 푛 휔 푛 0,2 0,7 0,15 87,5 0,69 37,1 8,75 3,71 0,218 2,36 0,4 1,4 0,415 242 0,94 50,5 24,2 5,05 0,443 4,8 0,6 2,1 0,72 421 1,07 57,5 42,1 5,75 0,67 7,26 0,7 2,45 0,866 505 1,12 60,2 50,5 6,02 0,755 8,41 0,8 2,8 0,99 579 1,14 61,4 57,9 6,14 0,87 9,43 0,9 3,15 1,065 622 1,11 59,6 62,2 5,96 0,965 10,35 1,0 3,5 1,0 584 1,0 53,8 58,4 5,38 1,0 10,85 58 Danish Scientific Journal No35, 2020
С помощью таблицы строятся кривые Q=f1(h). Z- падение воды на входной части тоннеля и В случае выхода Q = 57м3/с по данным кривым определяется по следующей формуле: определяем глубину и скорость в тоннеле: h=2,75м. 훼푉2 훼푉2 푍 = − 0 (20) Отметка водного горизонта в верхнем бьефе опре- 2𝑔휑2 2𝑔 деляется по следующей формуле: 휑 =0,9 - коэффициент скорости, ∇ВБ = ∇ВТ + հ + 𝑖퐿т + 푍 V0 = 1,5 - скорость движения воды в реке перед Где: тоннелем (м/с). ∇ВТ–отметка выходной части тоннеля По расчетам: Z= 2,45м. հ – глубина в тоннеле Разместив величины, мы получим: ∇ВБ = 1617,2м. i և Լт - наклон и длина тоннеля, м
м3 /с
м/ с Рис. 5 Кривые зависимости выход и скорости от глубины (Q=f1(h) և V=f2(h)
В этом случае, по нашему мнению и убежде- Шахтный водоотвод состоит из: нию, строительный тоннель может служить иррига- 1. сливной воронки, ционным водоотводом для удаления количества 2. участка передачи, воды, необходимого для орошения, во внутренний 3. вертикального колодца, бьеф. 4. колена, которое сопряжает колодец с удаля- УДАЛЕНИЕ ЛИВНЕВЫХ ВЫХОДОВ ющим тоннелем. Катастрофические выходы, которые принима- 5. выпускного тоннеля ются соответственно 0,1% обеспечению, ровны Qкат Расчет шахтного водоотвода следующий: = 130 м3/с: Принимаем, что ливневые выходы бро- ∇МУП саются во внутренний бьеф с помощью шахтного водоотвода. [7] ∇ МУП
∇В Т
Рис. 6 Шахтный водоотвод Danish Scientific Journal No35, 2020 59 Следует отметить, что краевой водослив мо- состоит в том, чтобы при максимальной вычисли- жет иметь практичный профиль, с широким поро- тельной мощности определить его размеры, обеспе- гом, с широкой вершиной и тонкой стенкой. Цель чивающие нормальную работу сооружения во гидравлического расчета шахтного водоотвода со- время эксплуатации. стоит в том, чтобы определить размер сооружения Радиус краевого водослива определяется сле- при максимальной вычислительной мощности на дующим образом: основе безопасного состояния работы конструк- 3⁄2 푄 = 푚2휋푅√2푔퐻0 (21) ции. Профиль воронки представляем с практиче- На основании исходных данных мы выпол- ским профилем: нили расчет шахтного водоотвода, цель которого 푄 96,5 푅 = = = 5,3 м 3⁄2 2 ∙ 3,14 ∙ 0,42 ∙ 4,43 ∙ 1,343⁄2 2휋푚√2푔퐻0 где H0 = ∇МУТ-∇МУТ= 1660,25 - 1659 = 1,25м m=0,42
푅 5,3 2 Так как H = = = 4,24, то можно спроекти- 푔푥 퐻 1,25 푦 = 2 (23) ровать воронку с практическим профилем. 2푉푎 С помощью следующих формул ведется рас- Средняя скорость в произвольном разрезе: 2 чет, результаты которого приведены в таблице V = √푉푅 + 2푔푦 (24) ниже. Глубины воды в разных разрезах: 푄 푄 푉 = (22) ℎ = (25) 푅 2휋푅0,75퐻 2휋(푅−푥)푉 Уравнение центральной струи следующее: Таблица 1 Данные для строительства линия шахтного отвода X (м) Y (м) V (м/с) հ (м) հ/2 1 0,59 4,45 0,72 0,36 2 2,36 7,38 0,55 0,27 3 5,31 10,6 0,52 0,26 4 9,44 13,91 0,63 0,31 5 14,75 17,25 1,18 0,59
В точке сечения струи Уmах= 11,5м. В следующих разрезах колодца диаметры
Следовательно, Vy = 0,98√2푔푦푚푎푥 =14,72: определяются по формуле скорости: 2 2 푉1 −푉2 На начальном сечении участка передач диа- ℎ = ℎ푤 − (26) метр воронки будет: 2𝑔 где V1 и V2 – это средние скорости в разрезах 4푄 I-I и II-II. Если V1=V2, то h=hw: 퐷0 = √ = 3,35 м 휋푉푦 Таблица 2 Результаты расчета для Y, V и D Y (м) 푉 = 0,98√2푔푌 4푄 퐷 = √ 휋푉 13,0 15,65 3,25 15,0 16,81 3,14 18,0 18,42 3,00 24,0 21,27 2,80
Диаметры конечной части колодца и дна тун- Чтобы հ = 38,7, длина тоннеля должна быть Lт неля предполагается равным D = 2,8м, а радиус со- = 185,0м. пряжения: Ro=7,0. Заключение: По нашему мнению, большин- 푅0 Следовательно = 2,5 և ξколено=0,35. ство гидротехнических сооружений, построенных в 퐷 Потери давления в колене будут следующими: РА, находятся в ограниченном рабочем состоянии, 푉 некоторые сооружения гидроузлов полностью из- ℎ = 휉 2 = 8,1м. 0 1 2𝑔 расходовали свои эксплуатационные ресурсы и до- Дорожные потери по длине колодца и тоннеля стигли предела, сооружения не оснащены кон- будут следующими: трольно-измерительным оборудованием. В этих 4푉2 условиях важным вопросом является вопрос экс- ℎд = 퐿= 0,165м. 퐶2퐷 плуатации сооружений, расширения технических Гидравлически необходимо, чтобы h=hw. 60 Danish Scientific Journal No35, 2020 ресурсов и их модернизации в соответствии с меня- сооружениям , Ереван, 2009, стр. 74 ющимися технико-экономическими условиями. В 3. Акопян Г. К. Про определения диаметра случае водохранилища Толорса сооружения изно- тоннеля довления шахтного водоотвода. Агроно- шены, и необходимо дополнительно перестроить те мия 1.2001, с. 35-37 сооружения, которые в случае бесперебойной ра- 4. Акопян Г. К. «Расчет гидравлического боты могут поставлять потребителю любое количе- шахтного водоотвода» Методические указания по ство и качество воды с точки зрения экономической предмету «Гидротехнические сооружения», Ереван эффективности, что также зависит от современно- 2011г. - стр. сти гидротехнических сооружений. 5. https://clck.ru/NGZNV 6. E. H. Khachatryan, M. R. Papikyan, The anal- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: ysis of the accidents and damages’ occurrence of dams 1. Багдасарян А.Б. Гидротехнические соору- and the ways for increasing their sustainability, Bulletin жения. - Ереван, Луйс, 1986.-с.480 of National University of Architectur and Construction 2. Казарян С.М., Симонян Г.А., Закарян А.К., of Armenia, 2017, Issue 4, 45– 50 «Методические указания» по гидротехническим 7. https://clck.ru/NGZPG
CALCULATION INITIAL OIL OUTPUT HORIZONTAL WELL AFTER HIDRAULIC FRACTURING ON BAZHENOV FORMATION
Bagautdinov D. master`s degree, Tyumen Industrial University, Tyumen, Russia Bagautdinova Ch. master`s degree, Tyumen Industrial University, Tyumen, Russia
РАСЧЕТ ВХОДНОГО ДЕБИТА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ ПОСЛЕ ГРП НА БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЕ
Багаутдинов Д.Ф. Магистрант, Тюменский индустриальный университет, г.Тюмень, Россия Багаутдинова Ч.М. Магистрант, Тюменский индустриальный университет, г.Тюмень Россия
Abstract The purpose of the article is calculation initial oil output horizontal well. In this article was calculation initial oil output horizontal well on bazhenov formation Krasnoleninskoe oil field. Two types of wells are considered to determination efficiency: directional well with hydraulic fracturing and horizontal well with multistage hydraulic fracturing. After comparing the actual indicators with the calculated ones, an analysis of the discrepancies of the results. Аннотация Целью статьи является расчет входного дебита нефти горизонтальной скважины. В данной статье произведен расчет входного дебита нефти горизонтальной скважины после проведения многостадийного гидроразрыва пласта на баженовской свите Красноленинского месторождения. После сравнения фактиче- ских показателей с расчетными, произведен анализ расхождений результатов.
Keywords: horizontal well, anisotropy, hydraulic fracturing, net oil pay. Ключевые слова: горизонтальная скважина, анизотропия, гидроразрыв пласта, нефтенасыщенная толщина.
Баженовская свита представляет собой слои- о проведении гидроразрыва пласта, необходимо стый, сложнопостроенный, трещиновато-пористый оценить эффективность применения данного гео- коллектор, состоящий из низкопроницаемых и вы- лого-технического мероприятия и его целесообраз- сокопроницаемых пропластков [1], что усложняет ность. В данной статье произведен расчет входного процесс разработки. В настоящее время баженов- дебита горизонтальной скважины по модели Тел- ская свита разрабатывается только с применением кова-Грачева. Исходные данные используемые в гидроразрывом пласта. Перед принятием решения расчетах представлены в таблице 1. Таблица 1 Исходные анные для расчетов ГРП Дано: -16 2 Эффективная мощность hэфф 3,1 м Эффективная проницаемость kэфф 1,68*10 м Длина ГС L 840 м Радиус скважины r c 0,0625м 7 Забойное давление Рзаб 1,75*10 Па Вязкость нефти µн 0,00036 Па*с 7 Пластовое давление Рпл 2,34*10 Па Радиус контура питания rк 320 м
Danish Scientific Journal No35, 2020 61 휋푟 Расчет входного дебита горизонтальной сква- ℎ∗ = 푐 (1.2) жины выполняется по формуле Телкова-Грачева. ℎ0 где rc – радиус скважины, м; Добавочные фильтрационные сопротивления (J1,J2) h0 – нефтенасыщенная толщина, м. определим по формулам (1.4), (1.5), (1.6) [2]. 3,14∙0,0625 ℎ∗ = = 0,063 В уравнениях (1.4), (1.5) использованы следу- 3,1 ющие безразмерные параметры Безразмерная ордината скважины-трещины 0,5∙(2∙푟푘) ` 푏 1,55 ρ = ∗ (1.1) ℎ = = = 0,5 (1.3) 휒 ℎ0 ℎ0 3,1 где χ* - коэффициент анизотропии; где b – половина нефтенасыщенной толщины, h0 - нефтенасыщенная толщина, м; м; rk – радиус контура питания, м. h0 – нефтенасыщенная толщина, м. 0.5∙640 ρ = = 103,2 1∙3,1
Рис. 1. Схема притока к точечному стоку, горизонтальной скважине и несовершенственной щели в полосообразном пласте
Общие фильтрационные сопротивления: 푚휋 푚휋ℎ∗ 푚휋 ∗ 2 푠𝑖푛ℎ[(ℎ`−ℎ∗) ]푠𝑖푛ℎ[ ]−2푐표푠ℎ[(1−2ℎ∗) ] 휒 휌 ∞ 휌 휌 휌 퐽 = [∑ 푚휋 ] (1.4) 1 휋ℎ∗ 푚 푚3sinh ( ) 휌 где m – число членов в бесконечных рядах; χ* – коэффициент анизатропии; ρ – безразмерный параметр; h* – безразмерный параметр; h´ – безразмерная ордината скважины-трещины. 푚휋 푚휋ℎ∗ 푚휋 ∗ 2 sinh[(1−ℎ`) ]푠𝑖푛ℎ[ ]+2푐표푠ℎ[(1−2ℎ∗) ] 휒 휌 ∞ 휌 휌 휌 퐽 = [∑ 푚휋 ] (1.5) 2 휋ℎ∗ 푚 푚3sinh ( ) 휌 где m – число членов в бесконечных рядах; χ* – коэффициент анизотропии; ρ – безразмерный параметр; h* – безразмерный параметр; h´ – безразмерная ордината скважины-трещины. 1휋 1휋ℎ∗ 1휋 ∗ 2 푠𝑖푛ℎ[(ℎ`−ℎ∗) ]푠𝑖푛ℎ[ ]−2푐표푠ℎ[(1−2ℎ∗) ] 휒 휌 ∞ 휌 휌 휌 퐽1 = [∑1 1휋 ] 휋ℎ∗ 13sinh ( ) 휌 где m = 1. 1∙3,14 1∙3,14∙0,063 1∙3,14 2 푠𝑖푛ℎ[(0,5−0,063)∙ ]푠𝑖푛ℎ[ ]−2푐표푠ℎ[(1−2∙0,063)∙ ] 1∙103,2 ∞ 103,2 103,2 103,2 퐽1 = ∙ [∑푚 1∙3,14 ] =-3524453 3,14∙0,063 13sinh ( ) 103,2
1휋 1휋ℎ∗ 1휋 ∗ 2 sinh[(1−ℎ`) ]푠𝑖푛ℎ[ ]+2푐표푠ℎ[(1−2ℎ∗) ] 휒 휌 ∞ 휌 휌 휌 퐽2 = [∑1 1휋 ] 휋ℎ∗ 13sinh ( ) 휌 где m = 1
1∙3,14 1∙3,14∙0,063 1∙3,14 2 푠𝑖푛ℎ[(1−0,5)∙ ]푠𝑖푛ℎ[ ]−2푐표푠ℎ[(1−2∙0,063)∙ ] 1∙103,2 ∞ 103,2 103,2 103,2 퐽2 = ∙ [∑푚 1∙3,14 ] = 3525171 3,14∙0,063 13sinh ( ) 103,2 J0=J1+J2 = (-3524453) + 3525171= 718,597 (1.6) Удельный дебит горизонтальной скважины: 휋2∙푘∙∆푃 푞гс = (1.7) 2∙µ∙퐽0 где k – проницаемость, м2; 62 Danish Scientific Journal No35, 2020 ∆Р – депрессия на пласт, Па; µ – вязкость нефти, Па*с. J0 – фильтрационное сопротивление. 3,142∙1,67∙10−16∙590∙104 푞 = = (1,88 ∙ 10−08) ∙ 86400 = 0,0016 м2/сут. гс 2∙0,00036∙718,597 Дебит горизонтальной скважины: 푄гс = 푞гс ∙ 퐿 (1.8) 2 где qгс – удельный дебит горизонтальной скважины, м /сут.; L – длина горизонтального ствола, м. 3 푄гс = 0,0016 ∙ 1152 = 1,33 м /сут. Расчет входного дебита по вертикальной трещине Общее фильтрационное сопротивление для вертикальной трещины рассчитывается по формуле 2.3.1. Удельный дебит вертикальной трещины рассчитывается по формуле 2.3.2. 휋 푙 2 휋 ` 퐽тр = {휋 ∙ − 푙푛 [푠𝑖푛 ( ℎ )]} (1.9) 4 ℎ0 2 где 푙 – длина трещины, м; h0 – высота трещины, м. 3,14 201 2 3,14 퐽 = {3,14 ∙ − 푙푛 [푠𝑖푛 ( ∙ 0,5)]} = 23,06 тр1 4 22 2 Удельный дебит вертикальной трещины: 휋2∙푘∙∆푃 푞тр = (1.10) 2∙µ∙퐽тр где k – проницаемость, м2; ∆Р – депрессия на пласт, Па; µ – вязкость нефти, Па*с. 3,142∙1,67∙10−16∙590∙104∙86400 푞 = = 0,051 м2/сут. тр1 2∙0,00036∙23,06 Дебит вертикальной трещины: 푄тр = 푞тр ∙ 퐿 (1.11) 2 где qгс – удельный дебит горизонтальной скважины, м /сут.; L – длина трещины, м. 3 푄тр1 = 0,051 ∙ 201 = 10,159 м /сут.
Для расчета общих фильтрационных сопро- скважины №202ГС. Геометрические размеры тре- тивлений в формуле 1.10 для каждой стадии ис- щины ГРП (длина, высота) рассчитываются на ос- пользуется закрепленная длина и высота трещины новании полученных данных после проведения мини-ГРП. Таблица 2 Результаты расчетов Стадии 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Закрепленная длина трещины, м 201 109 106 102 119 105 125 93 97 Закрепленная высота трещины, м 22 11 12 10 13 11 11 12 15 Jтр 23,06 24,97 22,32 25,69 23,11 24,07 28,55 19,65 16,48 qтр 0,051 0,047 0,052 0,045 0,050 0,048 0,041 0,059 0,071 Qтр 10,16 5,09 5,54 4,63 6,00 5,08 5,10 5,52 6,86 Стадии 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Закрепленная длина трещины, м 110 167 168 179 105 116 243 195 205 Закрепленная высота трещины, м 14 19 21 19 33 32 34 29 26 Jтр 19,91 22,21 20,26 23,77 8,39 9,48 18,16 17,12 19,98 qтр 0,059 0,052 0,058 0,049 0,139 0,123 0,064 0,068 0,058 Qтр 6,44 8,77 9,66 8,78 15,59 14,26 15,60 13,28 11,96 Стадии 19 Закрепленная длина трещины, м 121 Закрепленная высота трещины, м 13 Jтр 23,49 qтр 0,50 Qтр 6,01
По расчетам входной дебит нефти с 19 стадий на 19 стадий. Фактический входной дебит нефти с составляет 163,33 м3/сут. 19 стадий равна 76 т/сут. Для сравнения с расчет- Qтр = ∑, Qтр1+ Qтр2+ Qтр3+ Qтр4+ Qтр5+ Qтр6+ ным входным дебитом нефти нужно перевести в 3 3 3 Qтр7…+Qтр19 = 163,33 м /сут. (1.12) м /сут, получим 112 м /сут., с учетом плотности Горизонтальная скважина №202ГС была про- нефти в пластовых условиях 0,678 г/см3. бурена в июне 2018-го года с проведением МГРП Danish Scientific Journal No35, 2020 63 Расчет входного дебита нефти с 19 стадий по призабойной зоны порта ГРП. А так же нужно учи- модели Телкова-Грачева составляет 163,33 м3/сут. тывать то, что трещиной ГРП могут быть вскрыты При переводе в поверхностные условия, с учетом непроницаемые пропластки, в связи с этим расчет- объемного коэффициента нефти в 1,39 м3/м3, полу- ный входной дебит нефти может отличаться от фак- чим входной дебит нефти 117,5 м3/сут. Относитель- тического входного дебита. ная погрешность при вычислении входного дебита нефти по модели Телкова-Грачева составляет - СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 4,7%. 1. Стасюк М.Е. Освоение и ввод в разра- Вывод: При сравнении начального фактиче- ботку залежей нефти в глинистых коллекто- ского входного дебита нефти с расчетным видно, рах.[Текст]/ М.Е. Стасюк. – Москва: Недра, 2004 – что есть различие, следовательно, причиной откло- 259 с. нения начального входного дебита от расчетного 2. Телков А.П. Гидромеханика пласта при- может являться большое количество факторов, ко- менительно к прикладным задачам разработки торые сложно предусмотреть во время проведения нефтяных и газовых месторождений: учебное посо- расчетов, таким фактором может быть загрязнение бие / А.П. Телков, С.И. Грачев. В 2 ч. Ч. II. – Тю- мень: ТюмГНГУ, 2009. – 380с.
SOFTWARE AND TECHNICAL MEANS: IMPLEMENTATION AND CREATION OF THE USER INTERFACE
Sladkova M., Gilazhov Zh. Master teacher of Atyrau State University, Undergraduate specialty 6M060200 - computer science them. H.Dosmukhamedova, Atyrau
ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА: РЕАЛИЗАЦИЯ И СОЗДАНИЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСА
Сладкова М.Ю., Гилажов Ж.М ст. преподаватель Атырауского государственный университет, магистрант специальности 6М060200 – информатика им. Х. Досмухамедова, г. Атырау
Abstract In the article discusses some modern methods of designing the activities of ACS users. A systematic approach to design is a comprehensive, interconnected, proportional consideration of all factors, paths and methods for solving the complex multifactor and multivariate task of designing an interaction interface. In contrast to classical engineering and technical design, when using a systematic approach, all factors of the designed system are taken into account - functional, psychological, social and even aesthetic. Аннотация В статье обсуждается некоторые современные методы проектирования деятельности пользователей АСУ. Системный подход при проектировании представляет собой комплексное, взаимосвязанное, пропор- циональное рассмотрение всех факторов, путей и методов решения сложной многофакторной и многова- риантной задачи проектирования интерфейса взаимодействия. В отличие от классического инженерно- технического проектирования при использовании системного подхода учитываются все факторы проекти- руемой системы - функциональные, психологические, социальные и даже эстетические.
Keywords: Design, automated control systems, systems approach, computerization, optimal solution. Ключевые слова: Проектирование, автоматизированные системы управления, системный подход, компьютеризация, оптимальное решение.
Современные методы проектирования дея- Использование системного подхода позволяет тельности пользователей АСУ сложились в рамках принять во внимание множество факторов самого системотехнической концепции проектирования, в различного характера, выделить из них те, которые силу чего учет человеческого фактора ограничился оказывают самое большое влияние с точки зрения решением проблем согласования «входов» и «вы- имеющихся общесистемных целей и критериев, и ходов» человека и машины. Вместе с тем при ана- найти пути и методы эффективного воздействия на лизе неудовлетворенности пользователей АСУ уда- них. Системный подход основан на применении ется выявить, что она часто объясняется отсут- ряда основных понятий и положений, среди кото- ствием единого, комплексного подхода к рых можно выделить понятия системы, подчинен- проектированию систем взаимодействия. ности целей и критериев подсистем общесистем- ным целям и критериям и т.д. Системный подход 64 Danish Scientific Journal No35, 2020 позволяет рассматривать анализ и синтез различ- бенности будущей деятельности операторов, сфор- ных по своей природе и сложности объектов с еди- мулировать требования к параметрам аппаратно- ной точки зрения, выявляя при этом важнейшие ха- программных средств интерфейса взаимодействия рактерные черты функционирования системы и и т.д. учитывая наиболее существенные для всей си- Говоря о проблемах взаимодействия человека стемы факторы. Значение системного подхода осо- с техническими средствами компьютерной си- бенно велико при проектировании и эксплуатации стемы и практической реализации интерфейса вза- таких систем, как компьютерные системы управле- имодействия, нельзя опустить такой важный во- ния, которые по существу являются человеко-ма- прос, как унификация и стандартизация. Использо- шинными системами, где человек выполняет роль вание типовых решений, модульного принципа субъекта управления. проектирования систем отображения и обработки Системный подход при проектировании пред- информации приобретает всё более широкие мас- ставляет собой комплексное, взаимосвязанное, про- штабы, что, впрочем, вполне естественно. Однако порциональное рассмотрение всех факторов, путей наряду с несомненными позитивными аспектами, и методов решения сложной многофакторной и необходимо констатировать и некоторые нежела- многовариантной задачи проектирования интер- тельные результаты. В частности сближение пред- фейса взаимодействия. В отличие от классического ставляемой оператору информационной модели об- инженерно-технического проектирования при ис- становки с его концептуальной моделью не всегда пользовании системного подхода учитываются все может быть достигнуто с помощью унифицирован- факторы проектируемой системы - функциональ- ных многофункциональных средств, например ма- ные, психологические, социальные и даже эстети- шинной графики. Мне представляется, что в рас- ческие. сматриваемой области к вопросам унификации и Компьютеризация управления неизбежно вле- стандартизации необходимо подходить с особой чет за собой осуществление системного подхода, осторожностью и тщательным осмыслением, не за- так как она предполагает наличие саморегулирую- бывать о роли оптимизации взаимодействия чело- щейся системы, обладающей входами, выходами и века с ТС при решении им оперативных задач механизмом управлением. Уже само понятие си- управления конкретного класса и типов. Можно стемы взаимодействия указывает на необходи- указать и ряд других, не менее актуальных проблем мость рассмотрения окружающей среды, в которой в области проектирования интерфейса взаимодей- она должна функционировать. Таким образом, си- ствия, которые находятся в стадии решения или стема взаимодействия должна рассматриваться как ждут своей постановки. часть более обширной системы – компьютерной си- Три основные части разработки интерфейса стемы управления реального времени, тогда как по- следующие: проектирование панели, проектирова- следняя - системы управляемой среды. ние диалога и представление окон. Для Общего В настоящее время можно считать доказан- Пользовательского Доступа также должны учиты- ным, что главная задача проектирования интер- ваться условия применения Архитектуры Приклад- фейса пользователя заключается не в том, чтобы ра- ных Систем. Существуют также другие условия: ционально «вписать» человека в контур управле- являются ли входные устройства на терминалах ния, а в том, чтобы, исходя из задач управления клавишными или указательными и будут ли яв- объектом, разработать систему взаимодействия ляться приложения символьными или графиче- двух равноправных партнеров (человек-оператор и скими. аппаратно-программный комплекс компьютерная Общий Пользовательский Доступ устанавли- система), рационально управляющих объектом вает пять панельных схем, называющихся панель- управления. ными типами. Необходимо использовать различ- В современных условиях поиск оптимального ные панельные типы, чтобы представить различные решения проблемы организации интерфейса взаи- виды информации. модействия приобретает характер комплексной за- Пять панельных типов следующие: дачи, решение которой существенно осложняется Меню; необходимостью оптимизации функционального Вход; взаимодействия операторов между собой и с техни- Информация; ческими средствами компьютерной системы, в Список; условиях изменяющегося характера их профессио- Логическое. нальной деятельности. Можно также смешивать части этих панель- В этой связи хотелось бы подчеркнуть особую ных типов, чтобы создавать смешанные панели. актуальность проблемы моделирования взаимодей- Следует представлять каждую панель как не- ствия ЧО с техническими средствами компьютер- которое пространство, разделенное на три основ- ной системы. Сегодня появилась реальная возмож- ные части, каждая из которых содержит отдельный ность с помощью моделирования на современных тип информации. или разрабатываемых многофункциональных сред- Эти три основных типа информации таковы: ствах обработки и отображения информации кон- Меню действий и нисходящее меню; кретизировать тип и характеристики используемых Тело панели; информационных моделей, выявить основные осо- Область функциональных клавиш. Danish Scientific Journal No35, 2020 65 Меню действий Тело панели Область функциональных клавиш Рис. 1 Три панельные области.
На рис. 1 представлено положение трех обла- Меню действий и нисходящее меню обеспечи- стей панели. вает двухуровневую иерархию действий. Вы мо- Меню действий возникает на верху панели. жете обеспечить дополнительный уровень, исполь- Это дает пользователям доступ к группе действий, зуя всплывающие окна, которые появляются, когда которые поддерживает приложение. Меню дей- оператором делается выбор в нисходящем меню. ствий содержит в себе список выбора возможных Затем, когда оператор делает выбор во всплываю- действий. Когда пользователи делают выбор, в щем окне, может появиться серия всплывающих форме спускающегося меню появляется на экране окон по мере выполнения действий. Общий Поль- список возможных действий. Спускающееся меню зовательский Доступ рекомендует вам ограничить является расширением меню действий. число уровней всплывающих окон до трех, по- Слово "действия" в "меню действий" не подра- скольку многие пользователи испытывают трудно- зумевает, что все команды должны быть глаголами. сти в понимании иерархии меню, имеющих много Существительные также допустимы. Значение дей- уровней. ствия в термине "меню действий" происходит от Тело панели находится под меню действий и того факта, что выбор элемента меню действий вы- над областью функциональных клавиш. Каждая па- полняется приложением через действия пользова- нель, которую вы создаете, будет иметь тело, кото- телей. Например, в текстовом редакторе выбор рое может быть разделено на несколько областей, "Шрифты" меню действий является существитель- если вашему приложению необходимо показать ным и разрешает пользователю потребовать дей- пользователям больше, чем одну группу информа- ствий выбора шрифтов. ции одновременно, или пользователям разрешается Некоторые панели будут иметь меню дей- вводить или обновлять более чем одну группу ин- ствий, а другие нет. формации в один и тот же момент времени. Меню действий и нисходящее меню обеспечи- Тело панели может содержать также команд- вают два замечательных преимущества для пользо- ную область, в которой пользователи печатают вателей. прикладные или системные команды, и область со- Первое преимущество состоит в том, что эти общений, в которой сообщения появляются. действия становятся для пользователей видимыми Командная область является средством предо- и могут быть затребованы на выполнение посред- ставления пользователям командного интерфейса, ством простой интерактивной техники. "Запрос" который является альтернативой запросам дей- означает инициацию действия. Способ, с помощью ствиям через меню действий и нисходящее меню. которого человек-оператор инициирует действие, Область сообщений дают вам место для размеще- состоит в нажатии функциональной клавиши, в вы- ния сообщений на экране, иное, чем для окон, так полнении выбора в нисходящем меню или печати как важно, чтобы сообщения не сталкивались с ин- (вводе) команды. Меню действий и нисходящее формацией на панели или с запросом действием. меню обеспечивают визуальность, что помогает Область функциональных клавиш располага- пользователям находить требуемые действия без ется в нижней части панели и оператор может вы- необходимости запоминания и печати имени дей- брать размещение ее в короткой или длинной ствия. форме или вообще не размещать. Она содержит Второе преимущество заключается в том, что список функциональных клавиш. Некоторые па- выбор в меню действий приводит к вызову нисхо- нели могут содержать как меню действий, так и за- дящего меню, т.е. они никогда не служат причиной головок функциональных клавиш. Необходимо немедленного действия. Пользователи видят, что обеспечить включение области функциональных реализация таких действий не приводит к неиспра- клавиш для всех панелей, хотя пользователь может вимым последствиям, и у них не возникает страх от отказаться от их экранирования. См. рис. 2 где неправильного действия. представлен общий вид панели пользователя систе- мой. Выбор Связи Выбрать один из следующих видов связи: 1. Прием почты 2. Прием сообщений 3. Отправление почты 4. Почтовый журнал 5. Операции 6. Почтовый статус Esc=Отмена F1=Помощь F3=Выход Рис. 2 Панель с областью функциональных клавиш. Область функциональных клавиш экранирована в короткой форме и содержит выборы Отмена, Помощь и Выход. 66 Danish Scientific Journal No35, 2020 Панельные элементы являются наименьшими Применение мышки ускоряет выбор дей- частями панельного дизайна. Некоторые элементы ствий. относятся исключительно к определенным обла- В то время как пользователь и компьютер об- стям панели, тогда как другие могут быть исполь- мениваются сообщениями, диалог под контролем зованы в разных областях. оператора движется по одному из путей обеспечи- Общий Пользовательский Доступ обеспечи- ваемых приложением. По существу, пользователь вает определенное количество символов и визуаль- продвигается через приложение, используя кон- ных обозначений, таких как псевдокнопки и кон- кретные действия, которые являются частью диа- тактные кнопки, которые вы можете, применять лога. Эти диалоговые действия не обязательно тре- для указания пользователям, с какими из полей вы- буют от компьютера обработки информации; они бора или действий они работают. могут лишь послужить причиной перехода от од- Разбиение панели на области, которые содер- ной панели к другой или от одного приложения к жат информационные объекты или выборы дей- другому, если работает более чем одно приложе- ствий, основано на принципе объект-действие па- ние. Диалоговые действия также контролируют, нельного дизайна. Этот принцип разрешает пользо- что происходит с информацией, которую пользова- вателям сначала сделать выбор объекта на теле тели печатают на конкретной панели; следует ли ее панели, а затем выбрать соответсвующее действие сохранить или запомнить, когда пользователи ре- для работы с выбранным объектом из меню дей- шают перейти к другой панели приложения. ствий или из области функциональных клавиш. Итак, диалог состоит из двух частей: Это объектно-действенное соответствие запросы на обработку информации и позволяет вам формировать из действия меню дей- запросы навигации через приложение. ствий и нисходящие меню, включая в них только те, Каждому шагу диалога сопутствует решение которые действительны для соответствующих объ- сохранять или не сохранять новую информацию. ектов. Применение концепции объект-действия С помощью нескольких направлений хода диа- способствует минимизации числа режимов, боль- лога оператору предоставляется возможность аль- шое число которых иногда доставляет пользовате- тернативного продвижения в своих решениях, лям неудобства и делает приложение сложным для включая такие общие диалоговые действия, как изучения и использования. Принцип объект-дей- вход, отмена и выход. Общие диалоговые действия ствие предпочтительнее, но в большинстве случаев представляют собой набор таких действий, опреде- также может быть применена связь действие-объ- ленных в Общем Пользовательском Доступе, кото- ект, при которой оператор выбирает объекты и дей- рые имеют общее значение во всех приложениях. С ствия в обратном порядке. некоторыми из этих режимов пользователь может Пользователь работает с элементами панели с продвигаться: помощью курсора выбора, одной из форм выделе- Вперед на один шаг (действие входа); ния которого является цветовая полоска, использу- Назад на один шаг (действие отмены); емая для высвечивания полей выбора и полей Назад на конкретную точку приложения ввода. Курсор выбора показывает, где и с чем поль- (действие функционального выхода); зователь собирается работать. Пользователи пере- Покинуть приложение (режим выхода из двигают курсор по панели с помощью клавиатуры приложения). или мышки. Действия входа и отмены, как шаги диалога, В Общий Пользовательский Доступ входят та- обычно представляют оператору новую панель или кие концепции дизайна как концепция пошаговой могут представлять ту же самую панель, но со зна- подсказки, визуальной реплики и интерактивной чительными изменениями. В различных точках техники. Однако опытные пользователи могут и не диалога действия снятия и выхода выполняются потребовать такого уровня простоты в эксплуата- одинаково независимо от того, как много точек вы- ции. Они могут потребовать более прямого взаимо- хода имеет приложение. Некоторые приложения действия с приложением. Для таких пользователей имеют только одну точку выхода, а другие не- Общий Пользовательский Доступ также содержит сколько. Совокупность нескольких общих диалого- быстрые интерактивные технологии, такие как: вых действий иллюстрируется на рис. 3. Назначение действиям функциональных Здесь иллюстрируются возможности навига- клавиш. ции типичного диалога при переходах от панели к Ускоренный выход из действий высокого панели, которые изображены прямоугольниками. уровня. Операции Вперед и Назад являются операциями Использование мнемоники и номеров для прокрутки, а не навигационными, и используются выбора объектов и действий. для передвижения внутри панелей. Командная область позволяет пользова- телю войти в приложение и системные команды. Danish Scientific Journal No35, 2020 67
Рис. 3 Диалоговые действия
В то время как пользователи выполняют нави- Если действия пользователя могут привести к гацию приложения, что-то должно происходить с потере определенной информации, Общий Пользо- информацией изменяемой на панели. Она может вательский Доступ рекомендует потребовать от удерживаться на уровне панели или может быть со- пользователя подтверждения, что они не хотят со- хранена. хранять информацию, или разрешить им сохранить Удерживаемая информация принадлежит к ин- информацию, или аннулировать последний запрос формации на панельном уровне приложения. Когда и вернуться на один шаг назад. пользователи возвращаются в диалог через отмену Ваше приложение может работать в режиме панели, приложение аннулирует или сохраняет лю- окон. Это значит, что панель располагается в от- бые изменения информации на панели. Удерживае- дельных ограниченных частях экрана, которые мая информация может быть экранирована в виде называются окнами. В компьютерных системах, значений по умолчанию, когда пользователь будет функционирующих без окон, экран предоставляет просматривать эту панель в следующий раз. Но это собой полноразмерное окно, которое не может не значит, что информация будет сохранена. быть передвинуто или изменено в размерах. Си- Каждое приложение решает удерживать или стема, имеющая режим окон, разрешает пользова- сохранять подобную информацию. телю делить экран на окна, содержащие свою соб- Сохранение информации означает помещение ственную панель. Используя сразу несколько окон, ее в область памяти задаваемой оператором. Дей- пользователь может одновременно наблюдать на ствия навигации, ведущие пользователя по прило- экране несколько панелей одного или разных при- жению, не сохраняют информацию до тех пор, пока ложений. пользователь не укажет точно, что эти действия Если экран содержит одно или два окна, поль- должны заканчиваться сохранением информации. зователь может и не видеть всю панель целиком в каждом окне. Это зависит от размеров окна. Поль- зователь может подвинуть или изменить размер 68 Danish Scientific Journal No35, 2020 каждого окна, чтобы вместить необходимую ему СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: информацию. Также, пользователи могут прокру- 1. Рыков А.С., Оразбаев Б.Б. Методы иссле- чивать содержание окон, перемещая информацию дования систем и разработка математических моде- на панели внутри области экрана, ограниченной ок- лей в нечеткой среде. –М.: МИСИС, 1995. -112 с. ном. 2. Рыков А.С., Оразбаев Б.Б. Методы иссле- Возможности режима окон обеспечиваются дования систем и разработка математических моде- операционной системой или ее сервисными и ин- лей в нечеткой среде. –М.: МИСИС, 1995. -112 с. струментальными средствами, а иначе приложения 3. Рыков А.С., Оразбаев Б.Б. Задачи и ме- сами должны реализовать этот режим. тоды принятия решений. Многокритериальный не- четкий выбор. –М.: МИСиС, 1995.
IMPROVED METHOD OF DIAGNOSTICS OF CYBER SECURITY OF THE INFORMATION SYSTEM TAKING INTO ACCOUNT DISRUPTIVE CYBER IMPACTS
Zabara S. Doctor of technical Sciences, Professor Department of information technology and programming, Institute of computer technologies of the Open international University of human development "Ukraine", Kiev, Ukraine, Kozubtsova L. Department of mathematics and physics of the Military Institute of telecommunications and informatization, Kiev, Ukraine Kozubtsov I. PhD, Professor RAE Research Department of cybersecurity in information and telecommunications systems of the Scientific center for communications and informatization of the Military institute of telecommunications and informatization, Kiev, Ukraine
Abstract The article analyzes well-known attempts to solve the scientific problem of calculating the cyber security of a special-purpose information system. It is established that currently existing solutions do not take into account destructive information impact in the calculation. Furthermore, the result is static. The proposed mathematical apparatus of the method provides the calculation of cyber security of a special-purpose information system for the model of the worst-case scenario of a zero-day threat event.
Keywords: methodology, assessment, cyber security, special-purpose information system, disruptive cyber impacts.
Problem statement and its connection with im- or practical daily work. It is as a result of the work of portant scientific tasks. According to the goal, object, the corresponding automated functions as part of the subject and a specific scientific task of the dissertation administrative activity software ITS staff. research, it is necessary to determine in terms of real The proposed methodology [3], based on the ques- disruptive cyber impacts, the numerical values of the tionnaire method, provides an opportunity to obtain a cyber security of each component Kji of the tools Zi of numerical characteristic of a comprehensive indicator the special-purpose information system (SP IS) PKZ(Kji) of the state's cyber security level, the value of which and each tools Zi of SP IS PKZ(Zi), as well as SP IS as a allows to determine the need to develop appropriate whole PKZ(S), see Fig. 1 [1]. measures to improve the effectiveness of their own Analysis of recent studies and publications. An cyber security systems. However, it is not indicated by analysis of recent studies and publications in the se- which mathematical apparatus the desired result is lected research area is presented in the following pub- achieved. lications. Based on a socially important scientific problem, The paper [2] proposes that the officials responsi- the authors initiated and discussed a single approach to ble for cyber security of ITS (administrative staff) are constructing a methodology for assessing the cyber se- provided with a formal apparatus for quantitative as- curity of ITS organization. Further scientific research sessment of the current state of cyber security at any studies have allowed to develop a method of evaluation given time interval, determined steps for the function- of cyber security of the communication system of the ing of the ITS associated with the duration of the base- organization [5]. It was also based on the expert survey line update period (rules, signatures) of cyber attacks. of system administrators. Further improvements have Along with the relative simplicity, clarity, features allowed to extend the scope of the technique, namely to available, namely that the numerical values of the terms assess the cyber security of the information and tele- in the expressions make sense only to be determined in communication hub of the Armed Forces of Ukraine. the course of practical modeling, full-scale experiment It should be noted that all the above methods allow Danish Scientific Journal No35, 2020 69 to make a calculated assessment of the cyber security of functionality of means Zi; WF(Kji) – the coefficients of the information and telecommunication node of the of functionality of the components of the tools Kji; Armed Forces of Ukraine at some point in time during WF(S) – the coefficient of functional operability of the which the active destructive information impact on the entire system S, which should perform the target func- SP IS is absent by the FDCI = 0. In other words, the tech- tion in the conditions of DCI; time (t0, tDCI1, …, tDCIn) ‒ niques allow us to determine the level of achievement control time points of measurements. of the implementation of the security policy on the SP It is necessary to find: PKZ(Kji) – the indicator IS, which would guarantee its protection against the (probability) of cyber security of component Kji from cyber impact with some probability that would go to 1 the composition of the SP IS’s tools Zi; PKZ(Zi) – the in the absence of a zero-day threat. indicators (probability) of cyber security of the SP IS’s Thus, notwithstanding the above methods, it re- tools Zi; PKZ(S) ‒ the indicator (probability) of cyber mains impossible to calculate (predict) the estimation security of the whole SP IS. of cyber security of the SP IS at some point in time tDCI, Accepted restrictions: at which the SP IS carries out an active cyber DCI Let us introduce the following limitations and as- FDCI = 1, resulting in the loss of some asset (AK), or sumptions that time t0 ‒ the moment in time when the functionality WF(Zi). It is because of the lack of circu- destructive information impact is absent DCI FDCI =0; lation of concepts of the asset of the organization, the time tDCI, …, tDCIn – the moment of fixation time of the loss of this asset and the lack of coefficient of function- destructive information impact of the FDCI ≠0. ality of the means WF(Zi). It is impossible to understand The following test methods are used such as ex- the real content of the methodology of cyber security perimental-design, comparative in this improved meth- assessment of SP IS, to construct a mathematical appa- odology. ratus for its calculation, to model the worst versions of Stage 1. Implementation of measures for cate- the state of cyber security of an SP IS in the result of gorization and decomposition of SP IS into compo- the onset of a zero-day threat. nents and elements regarding the vulnerability of The purpose of the article. To test the result of cyber impact the dissertation research on an improved methodology 1) complex SP IS should be broken down into for diagnosing cyber security of the SP IS taking into tools Zi. In addition to means should be separated into account destructive cyber impacts. its components Kji; Statement of the main materials. 2) the expert team of authorized cyber security ex- Methodology Baseline data: IKZ – partial indica- perts assigns the following weight coefficients: for each tors of cyber security policy; Zi – the number of SP IS’s means Zi of the SP IS’s complex system WZi; each com- tools; Kji ‒ the number of components in the composi- ponent Kji of each SP IS’s means Zi – WKji; coefficients tion SP IS’s tools Zi; WZi ‒ the weight coefficient of of functionality of means – WF(Zi). The coefficient of each mean Zi in the composition of the SP IS; WKji ‒ the functionality of the means WF(Zi) takes the value [1, 0] weight coefficient of the component Kji in the compo- (Table 1). sition of the SP IS’s tools Zi; WF(Zi) – the coefficients Table 1 An example of an approach to the formation of the coefficient of functionality of the tool № System response Functional fixation control tool The amount of information W (Z ) p/p indicator F i successful attempt (without 0 compromise) The act of reconciling system configuration be- 1. device failure successful attempt (with fore and after cyber exposure 0,5 compromise) failed attempt (compromise) 1
Before starting the calculation of the cyber secu- WKji element matrix, as a relative estimation of the ele- rity of the SP IS, the weight coefficient of each compo- ment on the Saati’s scale [2]. nent Kji in each SP IS’s tool Zi – WKji is determined. The resulting WKji matrix is diagonal, symmetric, The weight coefficient – WKji is intended to re- allowing you to define elements of all rows with one solve the issue of logical importance in the order of fall- known one. The importance of the WKji of each compo- ing of components in the tool Zi of the SP IS. nent is evaluated in terms of its impact on the perfor- Weights are calculated according to the Saati’s mance, cyber security and secure state of the SP IS. scale. For this, it is necessary to carry out an expert as- Obviously, at the subscriber terminal, the sessment of pairwise comparisons of the component smartphone has the highest WKji assigned to the operat- weights Kji. ing system (OS) and the lowest Bluetooth. However, The coefficients of the importance components from a functional point of view, text or voice messaging WKji are obtained using the ranking method [7; 8]. is not possible without a capable GSM, CDMA, Wi-Fi, The higher the rank, the greater the weight of the and Bluetooth radio terminal. At the same time, sense component WKji, and the sum of all the values of the is lost when a tablet crashes or damages the OS (see coefficients of one SP IS’s means Zi is equal to 1, as Figure 1). shown in expression (4). To take into account the effects of active cyber- To determine the coefficients, the experts create a 70 Danish Scientific Journal No35, 2020 netic effects in the calculation formulas of cyber secu- partial indicators. rity [5; 6]. Service Functionality Components WF(Kji) According to the recommendations of the deci- of each SP IS’s tool Zi is mandatory. sion-maker (expert team of authorized cybersecurity Stage 2. Calculation of indicators of PKZ(Kji) - experts) and a list of partial indicators, reconciliation is cyber protection of each component Kji from the carried out by checking the settings of each component composition Zi of the SP IS. Kji of the SP IS’s tool Zi. 1) identifies the most critical partial cybersecurity The Partial Indicator (IKZ) assumes the output indicators (IKZ) for security policy. An updated list of value of “1” or “0” under the following conditions if: partial indicators IKZ for each component Kji of the SP the component Kji of the SP IS’s tool Zi comply with IS’s tool Zi is determined by an expert team of author- the security policy, then IKZ = “1” and otherwise IKZ = ized cyber security professionals. “0”. The component Kji settings of the SP IS’s tool Zi 2) partial indicators IKZ are allocated to each com- do not comply with the security policy. The number IKZ ponent Kji of each SP IS’s tool Zi; for different components of the tools has different num- 3) the SP IS’s tool Zi are checked for compliance bers. The results of the calculations are recorded in Ta- with the settings of the cyber security parameters by ble 2. Table 2 Matrix of partial indicators IKZi for the component Kji of each SP IS’s tool Zi values index of partial indicators IKZ The component of the tool gk 1 2 3 ……. gk component №1 tool №1 0 1 1 ……. 0 g1+g0 component №2 tool №1 1 1 1 1 g1+g0 component №3 tool №1 1 0 0 0 g1+g0 component №1 tool №2 0 0 1 0 g1+g0 …… ….. …… …. …… …… g1+g0 component №1 tool №N 1 0 1 ……. 0 g1+g0
The index PKZ(Kji) is calculated with the following formula (2) as a weighted and normalized estimate of formula (1): the cyber security status indicators of all components k k Kji of each SP IS’s tool Zi. т g1 g1 і1 і1 PKZ (K jі )WF (K jі )WKji PKZ(K ji ) (1) k g j1 (2) k PKZ (Zі ) т , (g0 g1 ) і1 WF (K jі )WKji Where gk – the number of questions which corre- j1 spond to the relevant component Kji; g1– the number of Where m – the number of components Kji in each indicators IKZ which take the value “1” for the relevant SP IS’s tool Zi; WF(Kji) – coefficient of Service Func- component Kj; g0– the number of indicators IKZ which tionality Components Kji of SP IS’s tool Zi. takes the value “0” for the relevant component Kji. The results of the calculations are recorded in Ta- Stage 3. Calculation of the indicator PKZ(Zi). ble 3. The cyber security indicator is calculated with the Table 3 The results of the calculations № K K Р (Z ) components 1 j KZ i РKZ(K1i) WF(K1) WK1i … РKZ(K1i) WF(K1) WK1i 1 component №1 of tool №1 … 2 component №2 of tool №1 .. …… … … … … …. … … .. К component №1 of tool №N
Stage 4. Calculation of PKZ(S) - cyber security their components will be protected from cyber interfer- of the SP IS as a whole. ence by the DCI and will operate in a regular mode. The quantitative indicator for assessing the cyber The Cyber Security Indicator of the PKZ(S) of the security of a complex system is the PKZ(S) – the likeli- SP IS is generally calculated by the formula (3) as a hood that in a complex system (SP IS), all its assets and weighted and normalized estimation of the cyber secu- rity status of all means of a complex system: L PKZ(S) PKZ(Zі )WF (Zi )WZi , (3) і1
where L ‒ the number of tools (Zi) in the SP IS; then, WF(Zi) ‒ the coefficient of functionality of the tool Zi of the SP IS is generally calculated by the formula (4): Danish Scientific Journal No35, 2020 71 m WF (Z i ) WF (K j )1, (4) і1
where WZі – the weighting factor Zi in the complex system of the SP IS. The results of the PKZ(S) calculations (S) are recorded in Table. 4. Table 4 The result of the calculation of indicators PKZ(S) of cyber security of the SP IS as a whole Tools Zі РKZ(Zі) WF(Zі) WZі PKZ(S) Tool №1 Tool №2 Tool №3 Formula (3) ……………………. …….. …………. ……… Tool №N
Stage 5. Processing, analysis and evaluation of The criteria by which a fragment of the SP IS test test results. is considered to passed the test. The evaluation is car- Methods of control of the prototype complex sys- ried out at all stages of the test. The SP IS is considered tem: external review of the incident notification system to have passed the cyber security test if, according to (if any); measurements of file transfer speed (video, the results of the cyber security calculation as of time graphic, text material); voice intelligibility; external re- (t0, tDCI1), it fulfilled the criteria of Table. 5. view of the condition of the sample in case of cyber im- pact. Table 5 Criteria for cyber security № p/p РКЗ(S) The level of cyber security Colour interpretation 1 0,75 ≤ PKZ(S) ≤1 high green 2 0,4 ≤ PKZ(S)≤ 0,75 medium yellow 3 0 ≤ PKZ(S) ≤0,4 low red
Description of the experimental part of the im- 3) distribute and consolidate a list of partial indi- plementation of the methodology for diagnosing cators (ІKZ) for each component Kji of each tools Zi in cyber security of an information system, taking into the SP IS; account destructive cyber impacts 4) assign weighting factors: Stage 1. Implementation of measures for cate- each tools Zi of the SP IS WZi; gorization and decomposition of the SP IS into com- each component Kji of each tool Zi of the SP IS – ponents and elements regarding cyber impact. WKji; 1) The Head of the Commission for Cyber Secu- functionality WF(Kji); rity Testing will form the following groups of special- 5) calculate the numerical value of cyber security ists in the areas and responsibilities: as of time (t0) "no destructive information impact": group №1 – fixing the change in the status of func- each component Kji of the composition of the tool tioning of the SP IS during diagnosis; Zi of the SP IS ‒ PKZ(Kji); group №2 creation of the DCI – elaboration of each tool Zi of the SP IS PKZ(Zi); conditional actions in the role of "hacker"; the whole complex SP IS – PKZ(S); group №3 calculation – calculate cyber security of 6) the calculation result, the commission is entered the SP IS at all stages of diagnosis; into the table of comparisons of the status of the cyber group №4 conditional users (SP IS), fix the trans- security of the test report and to assess the compliance mission of voice, text, graphic data, video stream. Carry of the status of the cyber security of the SP IS at the out instrumental diagnosis, measurement, evaluation of time (t0). quantitative and qualitative indicators. 7) an operational meeting based on the results of The procedure of interaction of test participants the preparatory stage of the methodology. Formulation according to this method: of the task for testing the first stage of the test method. control and fixing specialists directly with the cal- Stage 2. Calculation PKZ(S) - cyber security of culation group; the SP IS as a whole (t0) in stages 2-5. Head of Testing through DCI of Implementation Stage 3. Calculation of the numerical value of Team with Conditional Hacker. the cyber security of the SP IS as of time (tDCI1) by It is forbidden: persons exercising cyber impacts the results of the "active phase of the DCI": (№2) the start of the event of DCI to group №1. 1) at the command of the test manager, group №2 2) decompose a complex system (SP IS), which is performs an “active phase of the ДІВ” on a complex determined for testing into the following components: time-indicating system (tDCI1). on the tools Zi of the SP IS; 2) group №1 enters enhanced standby mode; to the components Kji of the tool Zi of the SP IS; 3) group №3 works in the regular mode. With the 72 Danish Scientific Journal No35, 2020 receipt of the initial results from group №1 on changes (tFDCI1) within the acceptable norm (according to the in the state of the system or reaction, the calculations of form, technical passport); cyber security are started; time spent on penetration and breaking. 4) with the onset of time (tDCI1), group №2 using a At all stages of verification of group №1-4, they set of SPS carries out: record changes in the technical condition and devia- reconnaissance of network equipment; tions from normal functioning, both of individual com- obtaining an IP address for networking; ponents (components of the tools) and the tools in gen- vulnerability analysis; eral and the system as a whole. hacking by building hacking dictionaries to match Thus: in the proposed methodology, unlike the names, accounts and passwords to them; methods [2 – 6], it is possible to perform the estimated breaking and entering the system; estimation of the cyber security of ITS at some point in conduct a Ddos attack. time tDCI, during which an active cybernetic effect on According to the results of the scanning of the net- this FDCI = 1 is carried out, as a result, the organization work equipment and the received initial data, it imple- may lose some asset ( Ak); the mathematical apparatus ments sanctioned (from the position of allowed) cyber of the technique provides the calculation of cybernetic interventions (impacts) to achieve the goal. security of a complex system (SP IS) for the model of 5) verified (monitored): the worst case of a zero-day event. group №1 through the operation of a regular sys- Drawing up a list of partial indicators for diag- tem of fixation, control and notification of changes in nosing cyber security of components of SP IS the condition of the component (s), changes in the func- One of the responsible tasks of the expert team of tioning of the tool (s) or all complex SP IS. The control authorized cyber security professionals is to compile an results are presented to group №3 in the form of initial up-to-date and adequate list of partial indicators. data (time of occurrence of the event (tFDCI1), means, The number (IKZ) for different components of the component of the means, threat or other) and recom- means (Zi) has different numbers. mended values of the coefficient of functionality – In the dissertation it is suggested to make a list of WF(Zi), WF(Kji); partial indicators of cyber security of components for group №4, using tools, evaluate the functional three levels of security, and in combination with all changes of the condition of the component (s), changes three to establish the maximum level of security. in the functioning of the tool (s) and provide sugges- In the development of indicators for diagnosing tions for WFkj of the corresponding component of the cyber security of the information system, the best prac- tool (s), changes in the functioning of the tool (s), de- tices of Nist, DoD were used and in accordance with pending on the reaction to cyber intervention. There is the requirements of the US Department of Defense a fixation of the actual time of occurrence of an event Regulation "Cybersecurity Activities Support to DoD of change of functioning of the component of the means Information Network Operations" dated 03.03.2016 (s) or change of functioning of the whole means (s) №8530.01, Cyber incident handling program, Chair- (tFDCI1); man of the joint chiefs of staff manual CJCSM 6) group №3 provides: 6510.01B. July 10, 2012. Calculation according to the method of numerical General information about the list of group indica- value of the cybernetic security of all SP IS PKZ(S) as tors for diagnosing various levels of cyber defense sta- of time (tFDCI1); tus of the SP IS is presented in the summary Table 6. the results of the calculations are recorded in the The above lists of partial indicators for the diag- table of comparisons of the state of cyber security in the nosis of cyber security of components have been devel- test report with time (tFDCI1). oped and practically tested within the framework of the 7) Assess: program development and methodology of determining conformity of the state of cyber security of the SP departmental tests of McWiLL broadband multiservice IS as of the moment (tDCI1) radio access ordered by the Ministry of Defense of compare the reaction time of the cyber incident Ukraine. alert system (tDCI1) with (tFDCI1). It must be (tDCI1) ≈
Danish Scientific Journal No35, 2020 73 Table 6 General information about the list of group indicators for diagnosing different levels of cyber security of the SP IS The level of cyber se- Question List / Partial Cyber Security Indicators curity Low Medium High List of group indicators for diagnosing the low level of cyber security of information + – – Question Group №1 Requirements for organizational protection of information system + – – Question Group №2 Compliance with the requirements for technical protection of the in- formation system against leakage through the acoustic channel of information about man- + – – agement of access rights (administration) Question Group № 3 Compliance with the requirements for technical protection of the information system against leakage of visual information on access control (administra- + – – tion) Question Group №4 Compliance with requirements for technical protection against threats + – – of theft of media Question Group №5 Compliance with the requirements for organization and ability to en- + – – sure the security of the information system by delimiting access rights Question Group №6 Compliance with requirements for protection of the information sys- + – – tem from measures of infrastructure exploration Question Group №7 Compliance with the requirements for protection of the information + – – system from cybernetic impact on the functioning of the infrastructure Question Group №8 Meeting the requirements for information system security against cy- bernetic impact on the functioning of the infrastructure by applying the system of infra- + – – structure protection Question Group №9 Compliance with Software Protection Requirements + – – Question Group №10 Diagnosing the model of internal and external offender. + – – List of group indicators for diagnosing the medium level of cyber security of the in- – + – formation system Question Group № 1. Vulnerability assessment and analysis indicator – + – Question Group № 2. Vulnerability Management Indicator – + – Question Group № 3. Indicator of malware protection – + – Question Group № 4. Information security monitoring indicator – + – Question Group № 5. Cyber Incident Processing Indicator – + – Question Group № 6. User Insider Monitoring Indicator – + – Question Group №7. Network Intelligence Warning Indicator – + List of group indicators for diagnosing the high level of cyber security of the infor- – – + mation system Question Group № 1. "Authorization of unauthorized and authorized network devices" – – + Question Group № 2. "Authorization of unauthorized and authorized software" – – + Question Group № 3. "Secure configuration for hardware and software" – – + Question Group № 4. "Continuous assessment of vulnerabilities and their correction" – – + Question Group № 5. "Control of the use of administrative privileges" – – + Question Group № 6. «Control of documentation of events in ITS» – – + Question Group № 7. Email and Web Browser Protection – – + Question Group № 8. "Malware Protection" – – + Question Group №9. "Restriction and control of network ports, protocols and services" – – + Question Group №10. Data Recovery Capability – – + Question Group № 11. "Secure configurations for network equipment" – – + Question Group № 12. Network Perimeter Protection – – + Question Group № 13. Data Protection – – + Question Group № 14. Controlled Access – – + Question Group № 15. Wireless Access Control – – + Question Group № 16. Account Monitoring and Management – – + Question Group № 17. “Developing information security skills and training to address – – + weaknesses” Question Group № 18. Application Software Protection – – + Question Group № 19. Incident Response Guidelines – – + Question Group № 20. "Penetration tests" – – +
74 Danish Scientific Journal No35, 2020 General information on the practical imple- the components of a complex information system of mentation methodology for the calculation of cyber special purpose that are vulnerable to destructive infor- security in the form of a complex system of special- mation and cyber impact. ized software The prospects for further research should be The practical implementation in the form of spe- oriented to substantiate the methodology for diagnosing cialized software (SDR) of the methodology provides cyber-stability of the functioning of a special purpose the calculation of cyber security of the complex system, information system in cyberspace. namely for the information and telecommunication sys- tem was performed in the context of the instruction of REFERENCES: the Chief of Communications of the Armed Forces of 1. Zabara S., Khlaponin Yu., Kozubtsova L. Ukraine - Chief of the General Directorate of Commu- (2020) Methods for diagnosing cybernetic stability of a nication and Information Systems of the General of the special purpose information system // Scientific and Headquarters of the Armed Forces of Ukraine to the Practical Cyber Security Journal (SPCSJ). Vol. 4(1). Military Institute of Telecommunications and In- Pp. 80 – 86 ISSN 2587-4667 Scientific Cyber Security formatization for the fulfillment of the operational task Association (SCSA). URL: https://journal.scsa.ge/wp- for conducting the research on the topic " Comprehen- content/uploads/2020/04/10-41-spcsj.pdf. sive Methodology for Evaluating the Performance of 2. Хусаінов П.В. Показник кібернетичної the Armed Forces Communication System of Ukraine безпеки автоматизованої системи у часі. Збірник by Main Characteristics ”in the part concerning the de- наукових праць ВІТІ. Київ, 2015. Вип. № 1. С. 101 – velopment of the“ Methodology for assessing the cyber 111. security indicator as a component of the stability of the 3. Кудінов В.А. Методика оцінки рівня Armed Forces Communication System of Ukraine ” кібербезпеки в Україні. Матеріали всеукраїнської dated 25 November 2016. науково-практичної конференції „Кібербезпека в In order to improve the quality of implementation Україні: правові та організаційні питання” (Одеса, of the results of theoretical research into the practice 21 жовтня 2016). Одеса. С. 151 – 152. and use of troops (forces), to reduce the impact of neg- 4. Черноног О.О., Козубцов І.М., Куцаєв ative conditions and factors on the organization of re- В.В., Козубцова Л.М., Терещенко Т.П. search on operational and combat training, as well as to Обговорення єдиного підходу до побудови develop a methodological framework used in research методики оцінки кібернетичної захищеності ІТС on operational and military measures training of the організації. Міжнародна науково-практична конфе- Armed Forces of Ukraine, therefore, the methodology ренція “Застосування інформаційних технологій у was experimentally tested for research on military ex- підготовці та діяльності сил охорони правопо- ercises during strategic command and staff training рядку” (14-15 березня 2018 року). – Харків. Націо- with the military authorities by the troops (forces) of нальна академія Національної гвардії України, the Armed Forces of Ukraine “Unwavering Stability - 2018. С. 15 – 16. 2017” between 11 September 2017 and 26 September 5. Козубцов І.М., Козубцова Л.М., Куцаєв 2017 by the research officers of the Scientific Center В.В., Терещенко Т.П. Методика оцінки кібернетич- for Communication and Informatization of the Military ної захищеності системи зв’язку організації. Су- Institute of Telecommunications and Informatization часні інформаційні технології у сфері безпеки та and confirmed the satisfactory nature. оборони. 2018. №1 (31). С. 43 – 46. Conclusions. The most important scientific and 6. Куцаєв В.В., Радченко М.М., Козубцова practical results of the study were: Л.М., Терещенко Т.П. Методика оцінки 1. The technique of diagnosing cyber security of кібернетичної захищеності інформаційно- the special purpose information system has been im- телекомунікаційного вузла зв’язку. Збірник науко- proved. In the proposed method, unlike the known вих праць ВІТІ. К.: ВІТІ, 2018. № 2. С. 67 – 76. ones, it is provided to perform a calculated assessment 7. Ротштейн А.П. Интеллектуальние техно- of the cyber security of the special purpose information логии идентификации: нечеткие множества, гене- system at some point in time tDCI, during which an ac- тический алгоритм, нейронные сети. Винница: tive destructive information-cybernetic effect on this УНИВЕРСУМ, 1999. 320 c. system FDCI = 1 was performed in order to predict and 8. Хусаінов П.В. Методика визначення prevent the loss of some. The mathematical apparatus раціональної послідовності надання інформаційних of the methodology provides the calculation of cyber повідомлень оператору системи захисту. Збірник security of the special purpose information system for наукових праць ВІТІ НТУУ „КПІ”. Київ, 2006. Вип. the model of the worst case of a zero-day event. № 3. С. 148 – 155. 2. Practical recommendations are given on an ap- proach to determine the coefficients of functionality of
Vol.1
№35/2020
ISSN 3375-2389
The journal publishes materials on the most significant issues of our time. Articles sent for publication can be written in any language, as independent experts in dif- ferent scientific and linguistic areas are involved. The international scientific journal “Danish Scientific Journal” is focused on the interna- tional audience. Authors living in different countries have an opportunity to exchange knowledge and experience. The main objective of the journal is the connection between science and society. Scientists in different areas of activity have an opportunity to publish their materials. Publishing a scientific article in the journal is your chance to contribute invaluably to the development of science.
Editor in chief – Lene Larsen, Københavns Universitet Secretary – Sofie Atting
Charlotte Casparsen – Syddansk Erhvervsakademi, Denmark Rasmus Jørgensen – University of Southern Denmark, Denmark Claus Jensen – Københavns Universitet, Denmark Benjamin Hove – Uddannelsescenter Holstebro, Denmark William Witten – Iowa State University, USA Samuel Taylor – Florida State University, USA Anie Ludwig – Universität Mannheim, Germany Javier Neziraj – Universidade da Coruña, Spain Andreas Bøhler – Harstad University College, Norway Line Haslum – Sodertorns University College, Sweden Daehoy Park – Chung Ang University, South Korea Mohit Gupta – University of Calcutta, India Vojtech Hanus – Polytechnic College in Jihlava, Czech Republic Agnieszka Wyszynska – Szczecin University, Poland
Also in the work of the editorial board are involved independent experts
1000 copies Danish Scientific Journal (DSJ) Istedgade 104 1650 København V Denmark email: [email protected] site: http://www.danish-journal.com