FireAdministration/tests/unit/wasserfoerderung.test.ts

import { describe, expect, it } from "vitest";
import {
  entfernung,
  foerderplan,
  hoehenverlust,
  reibungsverlust,
  type Streckenpunkt,
} from "@/lib/karte/wasserfoerderung";

/**
 * Wasserförderung über lange Wegstrecke.
 *
 * Physik mit klaren Formeln — und deshalb der Teil von Phase 6, der sich
 * vollständig ohne Karte, ohne Datenbank und ohne Browser prüfen lässt.
 * Geprüft wird nicht, ob eine Zahl herauskommt, sondern ob die Rechnung die
 * Tabellenwerte der Ausbildung trifft und ob sie zugibt, wenn eine Strecke
 * nicht zu fördern ist.
 */

/** Ein Punkt bei Musterhausen. */
function punkt(breitengrad: number, laengengrad: number, hoehe?: number): Streckenpunkt {
  return { breitengrad, laengengrad, hoehe: hoehe ?? null };
}

describe("Entfernung", () => {
  it("rechnet eine kurze Strecke auf den Meter", () => {
    // Ein Zehntausendstel Grad Breite sind rund elf Meter.
    const meter = entfernung(punkt(48.5, 12.15), punkt(48.5001, 12.15));
    expect(meter).toBeGreaterThanOrEqual(10);
    expect(meter).toBeLessThanOrEqual(12);
  });

  it("rechnet eine Strecke über einen Kilometer", () => {
    // 0,01 Grad Breite sind rund 1,11 km.
    const meter = entfernung(punkt(48.5, 12.15), punkt(48.51, 12.15));
    expect(meter).toBeGreaterThan(1100);
    expect(meter).toBeLessThan(1120);
  });

  it("kennt keine Richtung — hin ist so weit wie zurück", () => {
    const hin = entfernung(punkt(48.5, 12.15), punkt(48.52, 12.19));
    const zurueck = entfernung(punkt(48.52, 12.19), punkt(48.5, 12.15));
    expect(hin).toBe(zurueck);
  });

  it("ist null zwischen einem Punkt und sich selbst", () => {
    expect(entfernung(punkt(48.5, 12.15), punkt(48.5, 12.15))).toBe(0);
  });
});

describe("Druckverluste", () => {
  it("trifft den Tabellenwert für den B-Schlauch", () => {
    // 800 l/min im B-Schlauch: rund 1,5 bar je 100 Meter.
    const verlust = reibungsverlust(100, 800, 75);
    expect(verlust).toBeGreaterThanOrEqual(1.3);
    expect(verlust).toBeLessThanOrEqual(1.7);
  });

  it("trifft den Tabellenwert für den A-Schlauch", () => {
    // Derselbe Durchfluss im A-Schlauch kostet einen Bruchteil.
    const verlust = reibungsverlust(100, 800, 110);
    expect(verlust).toBeGreaterThan(0);
    expect(verlust).toBeLessThan(0.4);
  });

  it("steigt mit dem Quadrat der Fördermenge", () => {
    const einfach = reibungsverlust(100, 400, 75);
    const doppelt = reibungsverlust(100, 800, 75);

    // Doppelte Menge, vierfacher Verlust — das ist der Grund, warum man
    // lieber einen Schlauch mehr legt als schneller fördert.
    expect(doppelt / einfach).toBeGreaterThan(3.5);
    expect(doppelt / einfach).toBeLessThan(4.5);
  });

  it("wächst gleichmäßig mit der Länge", () => {
    const hundert = reibungsverlust(100, 800, 75);
    const dreihundert = reibungsverlust(300, 800, 75);

    expect(dreihundert).toBeCloseTo(hundert * 3, 1);
  });

  it("rechnet ohne Wasser keinen Verlust", () => {
    expect(reibungsverlust(500, 0, 75)).toBe(0);
    expect(reibungsverlust(0, 800, 75)).toBe(0);
  });

  it("rechnet zehn Höhenmeter als ein bar", () => {
    expect(hoehenverlust(10)).toBe(1);
    expect(hoehenverlust(35)).toBe(3.5);
  });

  it("gibt bergab den Druck zurück", () => {
    expect(hoehenverlust(-20)).toBe(-2);
  });
});

describe("Förderplan", () => {
  it("kommt bei kurzer Strecke mit einer Pumpe aus", () => {
    const plan = foerderplan({
      punkte: [
        { ...punkt(48.5, 12.15, 400), bezeichnung: "Weiher" },
        { ...punkt(48.502, 12.15, 402), bezeichnung: "Einsatzstelle" },
      ],
      durchmesser: 75,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    expect(plan.machbar).toBe(true);
    expect(plan.pumpen).toBe(1);
    expect(plan.abschnitte).toHaveLength(1);
    expect(plan.enddruck).toBeLessThan(8);
    expect(plan.hinweise.join(" ")).toContain("Eine Pumpe genügt");
  });

  it("setzt eine Verstärkerpumpe, sobald der Druck nicht mehr reicht", () => {
    // Ein Kilometer eben — das schafft eine Pumpe im B-Schlauch bei 800 l/min
    // nicht: sie kommt rund 430 Meter weit.
    const plan = foerderplan({
      punkte: [
        { ...punkt(48.5, 12.15, 400), bezeichnung: "Entnahme" },
        { ...punkt(48.503, 12.15, 400), bezeichnung: "Feldweg" },
        { ...punkt(48.506, 12.15, 400), bezeichnung: "Kreuzung" },
        { ...punkt(48.509, 12.15, 400), bezeichnung: "Einsatzstelle" },
      ],
      durchmesser: 75,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    expect(plan.machbar).toBe(true);
    expect(plan.pumpen).toBeGreaterThan(1);
    expect(plan.abschnitte.some((abschnitt) => abschnitt.pumpeNoetig)).toBe(true);
    expect(plan.hinweise.join(" ")).toMatch(/Verstärker/);
  });

  it("braucht im A-Schlauch weniger Pumpen als im B-Schlauch", () => {
    const strecke = [
      { ...punkt(48.5, 12.15, 400), bezeichnung: "Entnahme" },
      { ...punkt(48.503, 12.15, 400), bezeichnung: "Mitte" },
      { ...punkt(48.506, 12.15, 400), bezeichnung: "Einsatzstelle" },
    ];

    const b = foerderplan({
      punkte: strecke,
      durchmesser: 75,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });
    const a = foerderplan({
      punkte: strecke,
      durchmesser: 110,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    expect(a.pumpen).toBeLessThan(b.pumpen);
  });

  it("rechnet die Steigung mit", () => {
    const eben = foerderplan({
      punkte: [punkt(48.5, 12.15, 400), punkt(48.503, 12.15, 400)],
      durchmesser: 75,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    const bergauf = foerderplan({
      punkte: [punkt(48.5, 12.15, 400), punkt(48.503, 12.15, 460)],
      durchmesser: 75,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    // 60 Höhenmeter kosten 6 bar — das ist mehr als die Reibung auf der
    // Strecke und dreht das Ergebnis.
    expect(bergauf.enddruck).toBeLessThan(eben.enddruck - 5);
    expect(bergauf.hoehenunterschied).toBe(60);
  });

  it("gewinnt bergab Druck zurück", () => {
    const plan = foerderplan({
      punkte: [punkt(48.5, 12.15, 460), punkt(48.503, 12.15, 400)],
      durchmesser: 75,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    expect(plan.hoehenunterschied).toBe(-60);
    expect(plan.hinweise.join(" ")).toContain("fällt deutlich ab");
  });

  it("sagt es, wenn ein Abschnitt selbst mit voller Pumpe nicht zu schaffen ist", () => {
    // Über einen Kilometer am Stück im C-Schlauch: das geht nicht, und die
    // Ausgabe soll das sagen statt eine Zahl zu erfinden.
    const plan = foerderplan({
      punkte: [
        { ...punkt(48.5, 12.15, 400), bezeichnung: "Entnahme" },
        { ...punkt(48.51, 12.15, 400), bezeichnung: "Einsatzstelle" },
      ],
      durchmesser: 52,
      foerdermenge: 400,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    expect(plan.machbar).toBe(false);
    expect(plan.hinweise.join(" ")).toContain("zu lang für eine Pumpe");
  });

  it("zählt Schlauchlängen auf, statt Meter zu nennen", () => {
    const plan = foerderplan({
      punkte: [punkt(48.5, 12.15, 400), punkt(48.502, 12.15, 400)],
      durchmesser: 75,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    // Rund 222 Meter — das sind zwölf Längen, nicht elf komma eins.
    expect(plan.laengen).toBe(Math.ceil(plan.gesamtlaenge / 20));
    expect(Number.isInteger(plan.laengen)).toBe(true);
  });

  it("verlangt mindestens zwei Punkte", () => {
    const plan = foerderplan({
      punkte: [punkt(48.5, 12.15)],
      durchmesser: 75,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    expect(plan.machbar).toBe(false);
    expect(plan.hinweise.join(" ")).toContain("Mindestens zwei Punkte");
  });

  it("rechnet ohne Höhenangaben mit ebenem Gelände", () => {
    const plan = foerderplan({
      punkte: [punkt(48.5, 12.15), punkt(48.502, 12.15)],
      durchmesser: 75,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    expect(plan.hoehenunterschied).toBe(0);
    expect(plan.machbar).toBe(true);
  });

  it("sagt in jedem Fall dazu, dass es eine Planungshilfe ist", () => {
    const plan = foerderplan({
      punkte: [punkt(48.5, 12.15), punkt(48.502, 12.15)],
      durchmesser: 75,
      foerdermenge: 800,
      ausgangsdruck: 8,
      eingangsdruck: 1.5,
    });

    expect(plan.hinweise.at(-1)).toContain("Planungshilfe");
  });
});