Yugra State University BulletinYugra State University BulletinВестник Югорского государственного университета1816-92282078-9114Yugra State University69606910.18822/byusu20260159-70Mathematical modeling and information technologyМатематическое моделирование и информационные технологииResearch ArticleAssessment of environmental security of water resources of the region using the DPSIR model (on the example of the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug – Yugra)Оценка экологической безопасности водных ресурсов региона с использованием модели DPSIR (на примере Ханты-Мансийского автономного округа – Югры)KutyshkinAndrey V.КутышкинАндрей Валентинович
Russian Federation

Doctor of Engineering Science, Professor, Chief Researcher of the Research Laboratory of Simulation

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории имитационного моделирования

avk_200761@mail.ruPetrovAlexey A.ПетровАлексей Аверьянович
Russian Federation

Candidate of Physics and Mathematics, Associate Professor at the Engineering School of Digital Technologies

кандидат физико-математических наук, доцент Инженерной школы цифровых технологий

a_petrov@ugrasu.ruShulginOleg V.ШульгинОлег Валерьевич
Russian Federation

Candidate of Economics, Associate Professor, Head of the Research Laboratory for Simulation Modeling

кандидат экономических наук, доцент, руководитель научно-исследовательской лаборатории имитационного моделирования

shul.oleg.val@mail.ruNizhnevartovsk State UniversityНижневартовский государственный университетYugra State UniversityЮгорский государственный университет3003202622159701111202526112025Copyright ©; 2026, Yugra State UniversityCopyright ©; 2026, Югорский государственный университет2026Yugra State UniversityЮгорский государственный университетhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://vestnikugrasu.org/byusu/article/view/696069

Subject of research: environmental security of water resources in the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug – Yugra region in the period from 2013 to 2022.

Purpose of research: to assess the level of environmental security of water resources in the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug – Yugra from 2013 to 2022 based on the developed system of indicators and components of the DPSIR model, which quite fully reflects the mechanism of interaction between the socio-economic system of the region and the designated type of natural resources.

Research methods: the DPSIR model, the method of weighing the information entropy of its indicators and components and the model for assessing the level of the corresponding obstacles that negatively affect the ecology of water resources were used. When forming the composition of the DPSIR model indicators, the characteristics of the regional environmental environment in the study area, the purpose and needs of the model itself were taken into account.

Object of research: ecological security of the oil and gas producing region of the northern Russian Federation.

Research findings: an index of environmental security of water resources in the region is proposed, the calculated values characterize the level of safety of this resource from 2013 to 2022 from "fairly security" to "generally security". The indicators of the DPSIR model that have a negative impact on the environmental safety of water resources of the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug – Yugra have been determined. The use of the designated set of models and methods makes it possible to monitor the environmental safety of the natural resources used based on an assessment of their safety level, identifying indicators of negative impact on the state of these resources.

Предмет исследования: экологическая безопасность водных ресурсов региона ХМАО-Югра в период с 2013 по 2022 г.

Цель исследования: оценка уровня экологической безопасности водных ресурсов ХМАО-Югры с 2013 по 2022 г. на основе разработанной системы показателей и компонентов модели DPSIR, достаточно полно отражающей механизм взаимодействия между социально-экономической системой региона и обозначенным видом природных ресурсов.

Методы исследования: использовалась модель DPSIR, метод взвешивания информационной энтропии ее показателей и компонентов и модель оценки уровня соответствующих им препятствий, негативно влияющих на экологию водных ресурсов. При формировании состава показателей модели DPSIR учитывались характеристики экологической среды региона в исследуемой области, назначение и потребности самой модели.

Объект исследования: экологическая безопасность нефтегазодобывающего региона севера Российской Федерации.

Основные результаты исследования: предложен индекс экологической безопасности водных ресурсов региона, расчетные значения которого характеризуют уровень безопасности этого ресурса с 2013 по 2022 г. от «достаточно безопасно» до «в целом безопасно». Определены показатели модели DPSIR, оказывающие негативное влияние на экологическую безопасность водных ресурсов ХМАО-Югры. Использование обозначенного комплекса моделей и методов дает возможность мониторинга экологической безопасности используемых природных ресурсов на основе оценки уровня их безопасности, выявляя показатели негативного влияния на состояние этих ресурсов.

ecological securitywater resourcesregionDPSIR modelinformation entropy weighting methodobstacle level assessment modelэкологическая безопасностьводные ресурсырегионмодель DPSIRметод взвешивания информационной энтропиимодель оценки уровня препятствийАлферова, Т. В. Теоретико-методологический базис измерения устойчивого развития региональных систем / Т. В. Алферова // Вестник Пермского университета. Сер. «Экономика». – 2022. – Т. 17, № 3. – С. 304–320.Андрюков, Б. Г. Международные стратегии комплексного исследования влияния окружающей среды на здоровье / Б. Г. Андрюков // Здоровье. Медицинская экология. Наука. – 2015. – № 1 (59). – С. 4–14.Государственный доклад Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2021 году // Министерство природных ресурсов и экологии РФ. – URL: https://www.mnr.gov.ru/docs/gosudarstvennye_doklady/gosudarstvennyy_doklad_o_sostoyanii_i_ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii_v_2021_/ (дата обращения: 20.12.2025).Доклад Службы по контролю и надзору в сфере охраны окружающей среды, объектов животного мира и лесных отношений Ханты-Мансийского автономного округа – Югры (Природнадзор Югры) об экологической ситуации в Ханты-Мансийском автономном округе – Югре // Служба по контролю и надзору в сфере охраны окружающей среды, объектов животного мира и лесных отношений. – URL: https://prirodnadzor.admhmao.ru/doklady-i-otchyety/ (дата обращения: 25.11.2025).Зомонова, Э. М. Методы анализа в концептуальной структуре DPSIR / Э. М. Зомонова, А. Б. Зандакова // Проблемный анализ и государственно-управленческое проектирование. – 2011. – Т. 4, № 3. – С. 52–61.Качество поверхностных вод Российской Федерации : ежегодник // Гидрохимический институт Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. – URL: https://gidrohim.com/node/44 (дата обращения: 22.10.2025).Государственные доклады о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации // Министерство природных ресурсов и экологии РФ. – URL: https://www.mnr.gov.ru/docs/gosudarstvennye_doklady/ (дата обращения: 20.10.2025).Регионы России. Социально-экономические показатели // Федеральная служба государственной статистики. – URL: https://rosstat.gov.ru/folder/210/document/13204 (дата обращения: 14.10.2025).Саати, Т. Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Т. Л. Саати ; пер. с англ. Р. Г. Вачнадзе. – Москва : Радио и связь, 1993. – 314 с. – ISBN 5-256-00443-3.Сведения о текущих затратах на охрану окружающей среды : Бюллетени об охране окружающей среды (электронные версии) // Федеральная служба государственной статистики. – URL: https://rosstat.gov.ru/compendium/document/13295 (дата обращения: 14.11.2025).Фомина, В. Ф. Эколого-экономическое развитие Республики Коми в аспекте «зеленого» роста / В. Ф. Фомина, А. В. Фомин // Север и рынок: формирование экономического порядка. – 2018. – № 1 (57). – С. 85– 98.Ханты-Мансийский автономный округ – Югра // Управление Федеральной службы государственной статистики по Тюменской области, ХМАО-Югре и ЯНАО. – URL: https://72.rosstat.gov.ru/ofstat_xmao (дата обращения: 18.09.2025).An Assessment of Temporal and Spatial Dynamics of Regional Water Resources Security in the DPSIR Framework in Jiangxi Province, China / M. Lu, S. Wang, X. Wang [et al.] // International Journal of Environmental Research and Public Health. – 2022. – Iss. 19. – P. 3650.Ashton, P. J. Avoiding conflicts over Africa’s water resources / P. J. Ashton // AMBIO A Journal of the Human Environment. – 2002. – Iss. 31. – P. 236–242.Chen, Z. Evaluation of Forest Ecological Security and Its Influencing Factors in Multi-Climatic Zones: A Case Study of Yunnan Province / Z. Chen, C. Zhang, S. T. Raza // Applied Sciences. – 2023. – Iss. 13. – P. 12345.Cook, C. Water security: Debating an emerging paradigm. Global Environ / C. Cook, K. Bakker // Change-Human Policy Dimension. – 2012. – Iss. 22 (1). – P. 94–102.Development and testing of the WaterGAP 2 global model of water use and availability / J. Alcamo, P. Doll, T. Henrichs [et al.] // Hydrological Sciences Journal. – 2003. – Iss. 48. – P. 317–337.Ecological Assessment of Water Environment in Huizhou Region of China Based on DPSIR Theory and Entropy Weight TOPSIS Model / W. Deng, X. Li, Y. Guo [et al.] // Water. – 2024. – Iss. 16. – P. 2579.EEA. Environmental Indicators: Typology and Overview : Technical Report No 25. – Copenhagen, Denmark : European Environment Agency, 1999. – URL: https://www.eea.europa.eu/publications/TEC25 (date of application: 13.01.2025).Falkenmark, M. Population and water resources: A delicate balance / M. Falkenmark, C. Widstrand // Population Bulletin. – 1992. – Iss. 47. – P. 1–36.Fan, Y. Evolution process and obstacle factors of ecological security in western China, a case study of Qinghai province / Y. Fan, C. Fang // Ecological Indicators. – 2020. – Iss. 117. – P. 106659.Folkens, L. Driving Forces and Socio-Economic Impacts of Low-Flow Events in Central Europe: A Literature Review Using DPSIR Criteria / L. Folkens, D. Bachmann, P. Schneider // Sustainability. – 2023. – Iss. 15. – P. 10692.Laslett, D. The effect of aggregation on city sustainability rankings / D. Laslett, T. Urmee // Ecological Indicators. – 2020. – Iss. 112. – P. 106076.Li, X. Multistage integrated water security assessment in a typical region of Northwestern China / X. Li, X. Su, Y. Wei // Journal Cleaner Production. – 2019. – Iss. 220. – P. 732–744.Mao, S. Regional Ecology Supporting Sustainable Development / S. Mao, H. Deng // Sustainability. – 2022. – Iss. 14. – P. 7302.Nelson, M. K. Boinnet Freshwater Resource Indices: Literature Review & Applications / M. K. Boinnet Nelson, L. T. Reshana // International Journal of Scientific and Research Publications. – 2019. – Vol. 9, Iss. 5. – P. 796–801.Rogers, K. S. Ecological security and multinational corporations / K. S. Rogers // Environmental change and security project report. Washington DC. – 1997. – Iss. 3. – P. 29–36.Spatiotemporal evaluation and analysis of cultivated land ecological security based on the DPSIR model in Enshi autonomous prefecture, China / H. Nan, Z. Yong, W. Li [et al.] // Ecological Indicators. – 2022. – Iss. 145. – P. 109619.Sullivan, C. A. Calculating a Water Poverty Index / C. A. Sullivan // World Dev. – 2002. – Iss. 30. – P. 1195–1210.Theoretical framework of dualistic nature-social water cycle / D. Qin, C. Lu, J. Liu [et al.] // Chinese Science Bulletin. – 2014. – Iss. 59. – P. 810–820.Water resource security evaluation and barrier analysis in Henan Province utilizing the DPSIR framework / M. Zhao, J. Wei, Y. Han [et al.] // Frontiers is Environmental Science. – 2024. – Iss. 12. – P. 1354175.Xu, J. Evaluation of the Provincial Carbon Neutrality Capacity of the Middle and Lower Yellow River Basin based on the Entropy Weight Matter-Element Model / J. Xu, H. Wang, Z. Li // Energies. – 2022. – Iss. 15. – P. 7600.