Meşcerelerin gençleştirme ve bakım düzeninin su miktar ve kalitesi açısından optimize edilmesi
Optimisation of harvest scheduling with respect to water yield and quality
Yazar: AHMET SALİH DEĞERMENCİ
Danışman: DOÇ. DR. HAYATİ ZENGİN
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Çok kriterli optimizasyon = Multi criteria optimization

Özet:
Ormanlar genellikle yüksek dağlık kesimlerde dağılış göstermekte ve ormanları oluşturan havzalar içme suyu başta olmak üzere insan ihtiyaçları için pek çok alanda kullanılan suyun temel kaynağını oluşturmaktadır. Ormana yapılacak müdahaleler bu havzalardan elde edilecek olan suyun miktarını, kalitesini, karbon birikim değerlerini ve elde edilecek gelirleri de etkilemektedir. Bu nedenle düzenlenecek kesim planlarının uzun süreçli tahmini için, ormanların sunduğu diğer fonksiyonlara yönelik bilgi eksikliklerinin giderilmesi ve orman dinamikleri ile ilişkilerinin sayısal olarak ortaya konulması gerekmektedir. Bu temel altlık verilerin elde edilmesi için de disiplinler arası çalışmaların yapılması gerekmektedir. Bu amaçla iki aşamalı olan bu tez çalışmasının ilk aşamasında Tübitak projesi kapsamında havza karakteristikleri ile orman yapısı arasındaki ilişkiler ortaya konulmaya çalışılmıştır. Elde edilen verilerden ve ilişkilerden sonra örnek bir planlama birimi seçilerek, o planlama birimi için planlama modelinin geliştirilmesi ve farklı amaç fonksiyonlarına yönelik modelden elde edilen çözümlerin uzun dönemli karşılaştırılması hedeflenmiştir. Tüm ormancılık fonksiyonlarının modele entegrasyonu bilgi eksikliklerinden dolayı çok zordur. Bu nedenle bu çalışma kapsamında orman fonksiyonlarından odun üretiminin yanı sıra hidrolojik fonksiyon ve ormanların karbon birikim fonksiyonunun bir planlama yörüngesi boyunca, farklı amaç fonksiyonları ve farklı kısıtlara göre nasıl değişimler gösterdiği, nasıl bir kesim planı düzeni oluşturulduğu anlaşılmaya çalışılmıştır. Planlama tekniği olarak Karışık Tamsayı Programlama Tekniği kullanılmıştır. Optimizasyon modelinin koşturulmasında ve çözümlerin elde edilmesinde GAMS yazılımından faydalanılmıştır. Planlama birimi için yedi farklı planlama stratejisi geliştirilmiş ve bu farklı stratejilere göre kârın maksimize edilmesi amaçlanmıştır. Geliştirilen stratejilerden en yüksek amaç fonksiyonu değeri optimal periyodik alan kısıtının olmadığı stratejide elde edilmiştir. En yüksek su miktarının elde edildiği strateji ise gençleştirilecek alan miktarına yönelik kısıtın olduğu strateji de gerçekleşmiştir. Bağlanan karbon miktarları planlama stratejilerinin çoğunda gençleştirilen alan miktarlarının yüksek olması sebebiyle azalırken, sadece periyodik gençleştirme kısıtı olan stratejide tüm periyotlarda artış göstermiştir. Planlama yörüngesi sonundaki dikili servet miktarları sadece gençleştirme kısıtının olduğu ST7 planlama stratejisinde artmıştır diğer stratejilerde azalmıştır.

Abstract:
Forests are generally range in high mountainous areas. Watersheds forming forests, main source of water used in many areas for human needs, especially drinking water. The interventions in the forests also affect the amount of water yield, water quality, carbon stocks and income from forests. For this reason, it is necessary to overcome the lack of knowledge for other functions provided by forests for long-term estimation of the cutting plans to be regulated. Then we need to produce relations with forest dynamics. Interdisciplinary studies are also required to obtain these basic data. Therefore, it is aimed to reveal the relationship between watershed characteristics and forest structure in the first stage. By choosing a sample planning unit after the obtained data and relations, it was aimed to develop a planning model for that planning unit and to make a long-term comparison of the solutions obtained from the model for different objective functions. The model integration of all forestry functions is very difficult due to lack of information. For this reason, it was attempted to understand how the function of wood production, hydrological function and carbon accumulation function of forests changes according to different objective functions and different constraints during a planning process and how a harvest scheduling scheme is formed. Mixed Integer Programming is used as the planning technique. GAMS software has been utilized in the execution of the optimization model and in obtaining the solutions. Seven different planning strategies have been developed for the planning unit and it is aimed to maximize profits according to these different strategies. The highest objective function value of the developed strategies was obtained in the absence of the optimal periodic area constraint. The strategy in which the highest amount of water is obtained is also the strategy in which there is limit to the amount of area to be regenerated. Carbon accumulation values were decrease in most strategies because of the high amount of regenerated areas in the planning strategies, while only the periodical regeneration constraint had positive results in all periods. The amount of standing volume at the end of the planning horizon has also increased only ST7 planning strategy. Other strategies, the amount of standing volume has decreased.