Bir havzada su, enerji, gıda, karbon ve biyoçeşitlilik kararları birbirini besler ve sınırlar. Bu platform beşini tek bir karar destek ortamında bir araya getirir — senaryoyu değiştir, ödünleşimi gör, tek bir "doğru" cevap yerine seçenekler kümesini keşfet. Simülasyon katmanı artık gerçek mühendislik ve tarım-bilim formülleriyle çalışır.
Her karar, aynı anda beş sistemden birine fayda sağlarken diğerine bedel yükleyebilir.
Satırdaki boyut, sütundaki boyutu bu yönde etkiler.
| Etkileyen ↓ / Etkilenen → | Su | Enerji | Gıda | Karbon | Biyoçeşitlilik |
|---|---|---|---|---|---|
| Su | — | + | + | ± | + |
| Enerji | − | — | + | ± | − |
| Gıda | − | − | — | − | − |
| Karbon | ± | ± | − | — | − |
| Biyoçeşitlilik | + | ~ | ~ | + | — |
Her katman, verinin karara dönüşme yolunda bir adımı temsil eder. Alt-modeller artık gerçek mühendislik ve tarım-bilim formülleriyle çalışır — kaynaklar için Dökümantasyon'a bakın.
Bulgu: Dengeli bir senaryoda bile karbon yükünün çoğu barajdan ya da enerjiden değil, tarımsal gübre N₂O'sundan geliyor — gıda güvenliğinin, enerjiden daha büyük ama daha az görünen bir karbon bedeli var. Kurak yılda hidroelektrik üretimi iki nedenden geriliyor: hem daha az su var hem de düşen rezervuar seviyesi baraj düşüsünü (H) azaltıyor — bu iki etki birbirini güçlendiriyor.
Nasıl: Her alt-model, konudaki yerleşik bir yönteme dayanır (IPCC AR5 emisyon faktörleri, FAO-33 verim fonksiyonu, Tennant akış yöntemi — kaynaklar Dökümantasyon'da). Denklemleri önce Node.js ile ayrı test ettik, sonra siteye işledik; katsayılar belirli bir havzadan kalibre edilmemiş temsili varsayımlardır.
Toplam kullanılabilir su, iklim senaryosuna göre belirlenir: normal yılda 100 hm³/ay, kurak yılda 65 hm³/ay (temsili orta ölçekli havza). Sulama ve hidroelektrik payları toplamda %90'ı geçemez; kalan en az %10 çevresel akışa ayrılır.
Standart hidroelektrik güç formülü kullanılır: P = ρ·g·Q·H·η, burada ρ su yoğunluğu, g yerçekimi ivmesi, Q debi, H net düşü yüksekliği, η türbin-jeneratör verimidir. Baraj net düşüsü, rezervuardaki suya bağlı olarak H = H_min + (H_max−H_min)·(W/W_max)^(1/3) ile ölçeklenir — konik rezervuar yaklaşımı, kuraklıkta göl seviyesinin de düşeceğini yansıtır.
| ρ = 1000 kg/m³ | su yoğunluğu |
| g = 9,81 m/s² | yerçekimi ivmesi |
| η = 0,88 | temsili türbin-jeneratör verimi |
| H_min–H_max = 15–85 m | temsili net düşü aralığı |
Doorenbos & Kassam (1979) FAO Sulama ve Drenaj Paper No. 33'te tanımlanan standart verim tepki denklemi kullanılır [5]: Ya/Ym = 1 − Ky·(1 − ETa/ETm). Burada ETa/ETm, sağlanan sulama suyunun tam talebe oranıdır; Ky (verim tepki katsayısı) karışık bir ekim deseni için temsili olarak 1,1 alınmıştır (FAO-33'te ana tarla bitkileri için tipik aralık ≈0,85–1,25'tir).
Tennant (1976) yöntemi, ortalama yıllık akımın (MAF) yüzdesi olarak habitat kalitesini sınıflandırır [4]: %10 MAF kısa vadeli hayatta kalma için asgari, %30 MAF iyi/tatmin edici taban akış, %60 MAF ve üzeri mükemmel habitat olarak kabul edilir. Platform bu kırılım noktalarını doğrudan kullanır; "ekolojik zarar" göstergesi için, hassas tür/habitatları yansıtan daha katı bir eşik seti uygulanır.
| % MAF (ekolojik akış payı) | Genel yeterlilik (Su güvenliği) | Hassas habitat yeterliliği |
|---|---|---|
| 0% | 0 | 0 |
| 10% — asgari | 20 | 12 |
| 30% — iyi taban akış | 60 | 40 |
| 60% — mükemmel | 95 | 75 |
| 100% | 100 | 100 |
Karbon yükü üç bileşenin toplamıdır (tCO₂eş/ay):
| Kaynak | Yöntem |
|---|---|
| Rezervuar CH₄ (difüzif) | Rezervuar alanı A = A_max·(W/W_max)^(2/3) ile tahmin edilir; alan başına akı olarak Johnson vd. (2021) küresel veri setinden türetilen ortalama ≈93 mg CH₄ m⁻² gün⁻¹ kullanılır [3]; CO₂ eşdeğerine IPCC AR5 100 yıllık GWP değeri (CH₄=28) ile çevrilir [7]. |
| Enerji (yaşam döngüsü + fosil telafi) | Üretilen hidroelektrik enerjisi IPCC AR5'in hidroelektrik için medyan yaşam döngüsü emisyon yoğunluğuyla (24 gCO₂eş/kWh) çarpılır; hedefe ulaşmayan kısım, doğal gazla telafi edildiği varsayılarak 490 gCO₂eş/kWh ile hesaplanır [1]. |
| Tarım (gübre N₂O + pompaj) | Sulanan alan, sulama hacmi ve temsili aylık sulama derinliğinden (0,0009 hm³/ha) tahmin edilir. IPCC 2019 Refinement Tier 1 varsayılan emisyon faktörü (uygulanan azotun %1'i N₂O-N olarak açığa çıkar) kullanılır [6]; N₂O CO₂ eşdeğerine AR5 GWP100 (N₂O=265) ile çevrilir. Pompaj enerjisi (0,15 kWh/m³) aynı fosil emisyon faktörüyle hesaplanır. |
| CH₄ akısı ≈ 93 mg/m²/gün | Johnson vd. 2021 küresel ortalaması |
| Hidroelektrik: 24 gCO₂eş/kWh | IPCC AR5 medyan |
| Doğal gaz: 490 gCO₂eş/kWh | IPCC AR5 medyan |
| EF1 (N₂O) = %1 | IPCC 2019 Refinement Tier 1 |
| GWP100: CH₄=28, N₂O=265 | IPCC AR5 |
| N uygulama ≈120 kgN/ha/sezon | temsili sulanan tahıl deseni |
| Pompaj enerjisi ≈0,15 kWh/m³ | temsili basınçlı sulama |
Karbon göstergesi 0–100 ölçeğine, en yüksek sulama/en düşük hidroelektrik senaryosunda hesaplanan referans değere oranlanarak yerleştirilir.
Beş göstergenin (karbon ve ekolojik zarar tersine çevrilmiş) aritmetik ortalaması yerine geometrik ortalaması kullanılır: GM = ((v₁+1)(v₂+1)…(v₅+1))^(1/5) − 1. Bu seçim, tek bir zayıf göstergenin toplam skoru orantısız biçimde düşürmesini sağlar — sürdürülebilirlik endekslerinde yaygın bir "zayıf halka" yaklaşımıdır ve bir boyuttaki yüksek başarının başka bir boyuttaki ciddi bozulmayı basitçe telafi etmesini engeller.
Platform dört katmanlı bir mimariyi izler: veri katmanı, alt-sistem modelleri, çok amaçlı optimizasyon motoru ve karar destek arayüzü. Bu demoda veri katmanı manuel senaryo seçimi ile temsil edilir. Üretim sürümünde: meteoroloji (ERA5, CHIRPS), hidroloji (havza idaresi gözlemleri, GRDC), enerji (piyasa/düzenleyici verisi), tarım (Sentinel-2/MODIS, FAO AQUASTAT), biyoçeşitlilik (GBIF, IUCN, WDPA) kaynakları bağlanabilir; 2. katmandaki kaydırıcılar o zaman salt-okunur/önerilen değerlere, 4. katmandaki tekil eğri ise gerçek bir NSGA-III/Borg MOEA çok-amaçlı optimizasyon motorunun tam Pareto cephesine dönüşür.