The main objective of this thesis is to determine the possibility to install in the Port of Palma a redistribution centre of Ro-Ro Cargo in the Occidental Mediterranean, and that needs to analyze different partial objectives, that are important for the main objective. - Determination of the different bilateral commercial fluxes between the different coastal countries. - Localization of the production and reception sources that intervene on the bilateral exchange, or of third countries that use those ports to develop their merchant activities. - Analysis of the nowadays short sea shipping routes for Ro-Ro Ships, evaluating the type of ship and her average occupation. - Analysis of the optimization of the existing routes, with new proposals explained on this thesis. - Describe and evaluate the nowadays and projected facilities in the Port of Palma. - Determine the viability of the project with an evaluation methodology proposed by the author, according to the study scenario and based on the partial objectives explained before. As an initial hypothesis we should evaluate the strategic situation that the Port of Palma has on the analysis context, because it is located between the existing routes. In the light of the analysis of all the parameters referred before, the final objective of the thesis is to evaluate, as an alternative of the Occidental Mediterranean Short Sea Shipping, the establishment of a new Hub Port in Palma. We tried to analyze the possibilities of the Port of Palma to become a HUB future port in the hard market of the Short Sea Shipping Lines. On the present paper we tried to analyze the different factors that could affect the situation of a redistribution centre of cargo, considering as positives: - Geographical situation. - Facility of landfalls. - Availability of berths. - Appropriate port facilities. - Complementary developed services. - Touristic centre on a global level. - Possibility to expand the infrastructures in a mid-term period. - Great occupation, great profitability for the shipping companies. - Development of the Magreb countries. As negative aspects, we could find: - Deficit on the development on the Short Sea Shipping Lines. - Very low activity of the Spanish shipping companies on the Short Sea Shipping Lines. - A HUB Port is not a priority for the Port Authority. - Higher trip cost, because of the duration of the layovers. - Longer distance, growth of the combustible costs. - Increase of the speed to maintain the rotation. - Higher crew costs, because of the increase of the occupation. As a result of our analysis we consider that Palma could have, according to its conditions, a pioneer Hub Port for Ro-Ro cargo on the Occidental Mediterranean, advantage that we should use according to the limited development opportunities that has the Port of Palma. / El objetivo principal de la presente tesis es determinar la posibilidad de instalar en el puerto de Palma un centro de redistribución de carga rodada en el Mediterráneo Occidental, para ello es necesario llegar a analizar distintos objetivos parciales imprescindibles para el objetivo principal. - La determinación de los flujos comerciales bilaterales entre los distintos países que componen la cuenca. - Localización de las fuentes de producción o recepción que intervienen en el intercambio bilateral, o de terceros países, que utilizan estos puertos para desarrollar su actividad mercantil. - Análisis de las actuales líneas de corta distancia para buques de carga rodada, valorando el tipo de buque y su ocupación media. - Análisis de optimización de las rutas ya existentes, con nuevas propuestas presentadas en las presente tesis. - Describir y evaluar las infraestructuras actuales y proyectadas en el puerto de Palma. - Determinar la viabilidad del proyecto, mediante una metodología de valoración propuesta por el autor, adecuada al escenario de estudio y basándose en los objetivos parciales indicados anteriormente. Como hipótesis inicial debemos valorar la situación estratégica que el puerto de Palma tiene en el contexto del análisis, ya que se encuentra a medio camino y centrado en las rutas ya existentes. Basándonos en el análisis de todos los parámetros referenciados anteriormente el objetivo final de la presente tesis es valorar, como alternativa al transporte de corta distancia en el Mediterráneo Occidental, la instalación de un puerto Hub en Palma. Durante la elaboración del presente trabajo hemos intentado analizar las posibilidades de que el Puerto de Palma se pueda convertir en un futuro puerto HUB en el duro mercado de las líneas de corta distancia. En el transcurso del trabajo hemos intentado analizar distintos factores que podrían afectar a la instalación de un centro de redistribución de cargas, considerando como positivas: Situación geográfica, facilidad de recalada, disponibilidad de atraques, infraestructuras portuarias adecuadas, servicios complementarios desarrollados, centro turístico a nivel mundial, posibilidad a medio plazo de ampliación de infraestructuras, mayor ocupación, mayor rentabilidad para las navieras, desarrollo de los países del Magreb. En el anverso podríamos considerar: Déficit en el desarrollo de líneas S.S.S., escasa actividad de empresas españolas en líneas de corta distancia, no entrar en las prioridades de la Autoridad Portuaria el desarrollo de un puerto HUB, mayor coste del trayecto, por duración de las escalas, mayor distancia, incremento del coste de combustible, aumento de la velocidad para mantener rotaciones, costes de tripulación mayores al aumentar la ocupación. A raíz de nuestro análisis consideramos que Palma podría albergar, dadas sus condiciones, un puerto HUB para carga rodada pionero en el Mediterráneo Occidental, ventaja que deberíamos aprovechar dadas las escasas oportunidades de desarrollo que tiene el Puerto de Palma. Se deben de citar entre los potenciales factores positivos, la casi inexistencia de flujos comerciales entre países del Magreb, los cuales podrían crecer, mediante la utilización del puerto de Palma como hub intermedio.

Reclaimed water use is an essential element in the integrated water resources managment. The wastewater treatment and reuse are activities that increase the aquatic capital without depleting the natural resource, whose lack, both in terms of quality and quantity, is currently a serious worldwide problem. Reclaimed water can be used in different applications depending on its quality, thus reducing the potable water demand, and allowing for hidric natural sources regeneration. Furthermore, the regenerated effluent is kept out of surface waters and groundwater preventing their quality deterioration, and consequently reducing environmental degradation. Despite large advances in wastewater treatment, waterborne diseases still pose a major threat to public health. Consequently, the use of this type of resource usually requires more stringent monitoring procedures than when "good quality" water (such as groundwater and drinking water) is used. Therefore, improving water microorganism detection techniques is an essential step in the health risk management. This dissertation work was performed along two main intertwined lines of research: (1) the study of quantitative PCR (qPCR) methods as fast and efficient tools for microbial water quality monitoring; and ( 2) the study of microbiological colonization associated to reclaimed water use at pilot-scale practices. The developed work contributes to reduce persistent uncertainty about the potential adverse effects that may encompass the use of reclaimed water on human health by demonstrating that the utilization of this resource, under suitable and controlled conditions, does not entail greater microbiological contamination when compared to well water. It also provides more light on the use of qPCR and viability qPCR techniques as tools for control and monitoring of water quality in order to address effective microbial pollution prevention. Quantitative PCR is essential for detection of specific pathogens and/or pathogens which can be present in low numbers. The fact that this technique also provide information on the viability and infectivity of microorganisms makes it a very powerful tool for rapid and reliable monitoring of water quality, as well as, it allows for quick response time for decision making. Therefore, it could be an useful tool for the implementation of microbial quality control programs. Additionally, the viability qPCR approach proposed in this dissertation provides a realistic estimate of the number of live cells in complex matrices like wastewater samples, particularly when protocol optimization will be difficult to be performed. As established Dr. Lucas Van Vuuren, "water should be judged by its quality, not its history" and viability qPCR is a good tool to achieve this goal. / La reutilización de agua regenerada es un elemento clave en la gestión integral de los recursos hídricos actualmente escasos, tanto en términos de calidad como de cantidad, en algunas regiones del mundo. El tratamiento del agua residual y su posterior reutilización son actividades que permiten aumentar el capital agua sin agotar el recurso natural. Siempre que su calidad lo permita, el agua regenerada puede utilizarse en diferentes aplicaciones, reduciendo de este modo la demanda de agua potable y otorgando un mayor tiempo de regeneración a las fuentes naturales. Además, el efluente se mantiene fuera de las corrientes acuíferas superficiales y subterráneas evitando que la calidad de las mismas se vea deteriorada, lo que disminuye la degradación del medio ambiente. A pesar de los grandes avances alcanzados en el tratamiento de aguas residuales, las enfermedades transmitidas por el agua siguen representando una amenaza mundial importante para la salud pública. En consecuencia, para garantizar su calidad microbiológica a lo largo del tiempo, el uso de este tipo de recurso suele requerir un monitoreo o control de calidad más estricto que el de otros tipos considerados como de buena calidad (como por ejemplo el agua de pozo y el agua potable). La mejora de las técnicas de detección de microorganismos en agua es esencial para optimizar el tratamiento y utilización del agua regenerada, y poder así fomentar su uso en sectores claves como la agricultura y la industria. En esta tesis se trabajó en dos líneas principales, pero entrelazadas, de investigación: (1) el estudio de la técnica de PCR en tiempo real (qPCR) como herramienta rápida y eficaz para el control y monitoreo de la calidad microbiológica del agua, y (2) el estudio de la colonización microbiológica asociada con el uso de agua regenerada en prácticas a escala piloto. El trabajo desarrollado contribuye a reducir la incertidumbre persistente en relación con los efectos adversos potenciales que puede tener el uso de agua regenerada en la salud humana mediante la demostración que el uso de agua regenerada, en condiciones adecuadas y controladas, no implica un mayor riesgo de contaminación microbiológica en comparación con el agua de pozo. Este trabajo también aporta más luz sobre el uso de las técnicas de qPCR y qPCR de viabilidad como herramientas de control y monitorización de las aguas para la prevención eficaz de la contaminación microbiológica. La qPCR resulta esencial para la detección de patógenos específicos y/o que pueden estar presentes en concentraciones bajas. El que además pueda aportar información sobre la viabilidad e infectividad de los microorganismos la convierte en una herramienta muy potente que permite un monitoreo rápido y fiable de la calidad del agua, y contribuye a una mejor toma de decisiones en los casos en que sea necesario, por lo que podría ser una herramienta útil para la implementación de programas de control de calidad microbiológica. Adicionalmente, la modificación propuesta en esta tesis para la qPCR de viabilidad permite obtener una estimación más real del número de células vivas en matrices complejas como las aguas residuales, sobre todo cuando la optimización del protocolo es difícil de realizar. Como sostiene el Dr. Lucas Van Vuuren, "el agua debe ser juzgada por su calidad, y no por su historia" y la qPCR de viabilidad constituye una buena herramienta para lograr este cometido.

Actualment el reg superficial ocupa el primer lloc quant a superfície regada tant a nivell de Catalunya, com d'Espanya i del món sencer. A pesar de ser el mètode més estès i el més antic, el seu desenvolupament tècnic recolzat en una anàlisi científica s'ha iniciat fa unes poques dècades, (Israelsen 1932, Lewis i Milne, 1938), degut entre altres raons a la complexitat del fenomen.El coneixement científic actual tendeix a aprofundir en l'estudi de la realitat mitjançant la realització de models matemàtics que són sistemes en els que es plasma la interrelació de les variables que intervenen i permeten veure la influència d'aquestes en el resultat final. En aquesta línia s'han desenvolupat models matemàtics de complexitat creixent per a l'estudi del reg superficial fonamentats en les equacions que defineixen el moviment variable, superficial i subsuperficial de l'aigua (Chen 1970, Sakkas i Strelkoff 1974, Schmitz 1985), de forma que, proporcionant al model unes variables d'entrada és capaç de predir el resultat d'un reg.La infiltració és una de les variables d'entrada més importants i alhora més difícil de determinar, a causa de la seva variabilitat, així com a la dificultat de fer mesures directes. Normalment aquesta variable es modelitza mitjançant una relació funcional més o menys complexa, de tipus empíric, entre el temps de contacte i l'altura d'aigua infiltrada. L'equació més freqüentment utilitzada en la bibliografia de reg superficial és la de Kostiakov. / Actualmente el riego superficial ocupa el primer lugar en cuanto a superficie regada tanto a nivel de Cataluña, como de España y del mundo entero. A pesar de ser el método más extendido y el más antiguo, su desarrollo técnico apoyado en un análisis científico se ha iniciado hace unas pocas décadas, (Israelsen 1932, Lewis y Milne, 1938), debido entre otras razones a la complejidad del fenómeno.El conocimiento científico actual tiende a profundizar en el estudio de la realidad mediante la realización de modelos matemáticos que son sistemas en los que se plasma la interrelación de las variables que intervienen y permiten ver la influencia de éstas en el resultado final. En esta línea se han desarrollado modelos matemáticos de complejidad creciente para el estudio del riego superficial basados en las ecuaciones que definen el movimiento variable, superficial y subsuperficial del agua (Chen 1970, Sakkas y Strelkoff 1974, Schmitz 1985), de forma que, proporcionando al modelo unas variables de entrada es capaz de predecir el resultado de un riego.La infiltración es una de las variables de entrada más importantes y a la vez más difícil de determinar, debido a su variabilidad, asi como a la dificultad de hacer medidas directas. Normalmente dicha variable se modeliza mediante una relación funcional más o menos compleja, de tipo empírico, entre el tiempo de contacto y la altura de agua infiltrada. La ecuación más frecuentemente utilizada en la bibliografía de riego superficial es la de Kostiakov.

ABSRACTThis thesis focuses on the monitoring, fault detection and diagnosis of Wastewater Treatment Plants (WWTP), which are important fields of research for a wide range of engineering disciplines. The main objective is to evaluate and apply a novel artificial intelligent methodology based on situation assessment for monitoring and diagnosis of Sequencing Batch Reactor (SBR) operation. To this end, Multivariate Statistical Process Control (MSPC) in combination with Case-Based Reasoning (CBR) methodology was developed, which was evaluated on three different SBR (pilot and lab-scales) plants and validated on BSM1 plant layout. / ENEsta tesis se enfoca en la monitorización, detección de defectos y diagnosis de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (Wastewater Treatment Plants - WWTP), el cual son importantes campos de investigación par un amplio rango de disciplinas en Ingeniería.El objetivo principal es evaluar y aplicar una metodología novel de inteligencia artificial basada en evaluación, monitorización y diagnosis de la operación de Reactores de secuencia por lotes (Sequencing Batch Reactor -SBR). Para lograr este fin, se desarrolla una metodología que combina Control de Procesos Multivariable (Multivariate Statistical Process Control -MSPC) con Razonamiento Basado en Casos (Case-Based Reasoning -CBR)., el cual se evalúa en tres diferentes plantas SBR y se valida en una planta BSM1.

Esta tesis doctoral se ha centrado en el estudio de la variabilidad climática de los valores extremos de oleaje, abordando distintas escalas espaciales, en las que se tienen en cuenta los procesos físicos propios de cada una de ellas, y diferentes escalas temporales. Se han utilizado distintos modelos y técnicas estadísticas aportando avances y mejoras en ellos. Se ha hecho un análisis histórico con distintas bases de datos caracterizando el clima marítimo extremal en profundidades indefinidas, a escala global y regional (Sur de Europa y América Latina) y en profundidades reducidas (Mediterráneo español y Golfo de Cádiz). Se han estudiado también las proyecciones de clima marítimo extremal a distintos escenarios de cambio climático, para lo que se aporta una metodología innovadora basada en un downscaling estadístico que combina climatología sinóptica y extremos de oleaje. / The study of extreme wave climate variability dealing with different spatial and temporal scales is presented. We have conducted the characterization of extreme wave climate in deep and shallow waters using different numerical models and statistical methods which have been tested and improved. First, a historical analysis of wave data has been performed analyzing temporal variability of global and regional (South of Europe and South America) extreme wave height. In the local scale an integral methodology has been developed to characterize extreme wave climate variability in shell waters and has been applied to the Spanish Mediterranean coasts. The study of climate change projections of extreme wave heights is also conducted. A new methodology based on statistical downscaling, which combines synoptic climatology with extreme wave events, has been developed to project the extreme wave height to different climate change scenarios.

El conocimiento del funcionamiento hidráulico de un río en avenida es fundamental para la resolución de gran variedad de problemas de ingeniería hidráulica y dinámica fluvial, como delimitación de zonas inundables, diseño de encauzamientos y estructuras hidráulicas, estabilización de márgenes, estudios de rotura de presa, proyectos de rehabilitación de ríos, o determinación del riesgo asociado a episodios extraordinarios de lluvia. Para ello es necesario el estudio del flujo de agua en lámina libre en régimen variable y con geometrías irregulares. En este trabajo se aborda este estudio mediante la puesta a punto de herramientas de modelación numérica. El objetivo es la puesta a punto de una herramienta para la modelación matemática del flujo de agua en lámina libre, en régimen variable, con geometrías irregulares como son los cauces naturales. Los esquemas que se desarrollan permiten modelar con precisión flujos de agua discontinuos o con singularidades (cambios de régimen, frentes de onda, resaltos hidráulicos), como ocurre en la realidad durante el transcurso de una avenida en gran parte de los ríos, sobretodo en los cauces torrenciales. Se desarrollan esquemas numéricos para la resolución de las ecuaciones de Saint Venant en forma conservativa, explícitos en volúmenes finitos. Este tipo de esquemas shock capturing son los más adecuados para la simulación de flujos con singularidades. Los esquemas desarrollados son de alta resolución, con segundo orden de precisión fuera de las discontinuidades mientras que en éstas no se producen oscilaciones espurias ni más disipación de la debida.La geometría de los ríos condiciona las características del flujo hidráulico. Cuando existe una dirección del flujo predominante se puede utilizar una aproximación unidimensional, pero en ocasiones (confluencias de ríos, flujos alrededor de estructuras, cauces compuestos, curvas, desbordamiento de cauces) esto no es así debiéndose recurrir a una aproximación bidimensional, más costosa en información, complejidad del modelo y tiempo de cálculo. Se desarrollan nuevas metodologías para la modelación en una y en dos dimensiones y se realiza la integración de ambas para disponer de modelos que permitan simular grandes áreas considerando una aproximación unidimensional donde ésta sea suficiente, y en dos dimensiones donde las características geométricas o del flujo así lo aconsejen, mejorando la eficiencia de las metodologías existentes actualmente.Las características de las ecuaciones de Saint Venant determinan que las metodologías válidas para otros sistemas de ecuaciones hiperbólicos presenten problemas que conducen a errores importantes en la solución. En una dimensión, y para geometrías irregulares, las ecuaciones presentan una variación espacial del vector de flujo debido a los cambios geométricos. Se desarrolla una metodología para considerar dicha variación que, junto con un correcto tratamiento del término independiente, permite desarrollar un esquema de alta resolución en una dimensión de aplicación a ríos con convergencia a la solución estacionaria correcta.Para la aproximación bidimensional también se consigue un correcto balance del término independiente discretizado, así como el mojado y secado del dominio, y se permite la incorporación de agua de lluvia al modelo. Así se dispone de un modelo hidrológico distribuido de transformación lluvia - escorrentía totalmente integrado en un modelo hidráulico. En la discretización se pueden utilizar tanto elementos triangulares como cuadriláteros. El sistema se ha implementado en una interfaz amigable de preproceso y postproceso.Se realiza una exhaustiva verificación de la metodología desarrollada, mediante la comparación con problemas con solución analítica, otros modelos numéricos, y experiencias de laboratorio. Se presentan también aplicaciones de la herramienta desarrollada, para la resolución de problemas reales de ingeniería y dinámica fluvial. / Understanding the hydraulic behaviour of rivers during floods is crucial for the resolution of a variety of problems of hydraulic engineering and river dynamics as flood areas mapping, embankments and hydraulic structures design, streambank stabilization, dam break studies, river rehabilitation, or risk assessment in extraordinary precipitation events. That is the reason for studying unsteady open channel flow in irregular geometries through the development of numerical simulation tools.The main objective of this work is generating mathematical modelling tools for unsteady open channel flow in irregular geometries, as natural rivers are. The developed numerical schemes are aimed to be able to properly simulate discontinuous flows (front waves, hydraulic jumps, transcritical flows) as occurs during a real flood in most rivers, especially those in Mediterranean areas. Explicit numerical schemes, based on the finite volumes technique, for the resolution of the Saint Venant equations in conservative form, are developed. This shock capturing schemes are most suitable for the simulation of flows with discontinuities. The developed schemes are high resolution schemes: second order precision away from flow discontinuities, no spurious oscillations and no extra dissipation (as with first order schemes) around them.Flow patterns in rivers depend on their geometry. When there exists a predominant flow direction a one dimensional approach can be used, but other times (river confluences, flow around structures, compound channels, river channel overflow) a two dimensional approach is needed. This last one is more expensive as needs more topographic information, model development is complex, and computational time is greater. New methodologies for one and two dimensional modelling are developed, but also both approaches have been integrated in order to be able to model big areas using a one dimensional approach when it is enough, and a two dimensional one when it is required by flow or geometry characteristics. In that way the efficiency of existing modelling methodologies is improved.Due to the special characteristics of Saint Venant equations, modelling methods that work for other hyperbolic equations can lead to important errors. In one dimension and irregular geometries, the flux vector of the equations has a spatial dependency on the geometry variations. A methodology that takes into account that dependency is developed. That, together with a correct treatment of the equations source term, allows a correct balance with the discretised term of the rest of the equations, leading to one dimensional high resolution schemes for irregular geometries. Similar schemes in known previous works were not able to converge to steady state solutions or, if they did, they did not converge to the correct one.A correct balance of the discrtetised source term is also achieved in two dimensions. Also, wetting and drying of the domain and precipitation inputs are implemented. In such way, the developed model can also be seen as a hydrological distributed rainfall-runoff transformation model fully integrated in a hydraulic model. The domain discretisation can be done using triangles or quadrilaterals, and the whole system has been integrated in a user friendly pre-process and post-process interface.High resolution schemes are based in a mathematical theory which is only valid for hyperbolic equations much simpler than Saint Venant equations. For that reason an exhaustive verification of the methodology is carried out. Verification is done with comparison against problems with analytical solution, other numerical models and laboratory experiments. Finally, some real applications of the methodology to engineering and river dynamics problems are presented.

El diseño de estructuras costeras se fundamenta tradicionalmente en dos pilares: formulaciones semiempíricas y modelado físico a escala reducida. El modelado numérico, introducido recientemente en este campo, puede ayudar en el proceso de diseño, como una herramienta avanzada complementaria a las técnicas nombradas. En esta tesis se presenta IHFOAM, un modelo numérico tridimensional nuevo para la simulación de procesos de transformación del oleaje y de interacción con las estructuras. Para ello se detalla el proceso de desarrollo de todos los elementos que permiten la aplicación en este campo. Las características distintivas de este modelo son: generación y absorción activas del oleaje funcionando en los contornos, flujo en el interior de medios porosos y mallado dinámico. Asimismo, se pone especial énfasis en la validación del modelo para un gran número de procesos físicos relevantes, así como en el desarrollo de una metodología híbrida que permita su aplicación en el proceso de diseño. Finalmente, se demuestran las capacidades del modelo con una simulación de una estructura real a escala de prototipo: el dique exterior del Puerto de Laredo (Cantabria). / The design of coastal structures has been traditionally addressed by means of semiempirical formulations and small-scale physical modelling. Numerical modelling has been recently introduced in this field and can assist in the design process as an advanced tool, complementary to the mentioned techniques. In this thesis, IHFOAM is presented as a new three-dimensional numerical model to simulate wave transformation and wave-structure interaction processes. In order to do so, the full development details for the modules that enable the simulation of these applications are given. The distinctive features of the model are: wave generation and active wave absorption at the boundaries, flow inside porous media and dynamic meshing. Moreover, especial emphasis is given to the validation process, involving a large number of physical processes and, furthermore, in developing a hybrid methodology to design real structures with the model. Finally, IHFOAM capabilities are demonstrated with a simulation of a real structure at prototype scale: the exterior breakwater at the Port of Laredo (Spain).

Landslides and debris flows falling into reservoirs, natural lakes, fjords or seas can generate impulsive waves, which can be assimilated to tsunamis. This phenomenon, also known as "landslide tsunami", can be highly destructive with respect to dams, other structures and infrastructures as well as to people living along shorelines. The aftermath observation of destructive past events, such as the Vajont Dam in Italy (1963), is not enough to describe and finally to furnish sufficient information to help in adequately preventing the recurrence of the phenomenon. Several authors have carried out experimental studies on the topic in straight channels and wave basins with different landslide generators. Due to the lack of studies on the effects of granular landslides falling in a basin, and in order to explore new ranges of governing parameters for further experiments, the present research work was conceived and undertaken. To this effect, a facility to study that phenomenon was set up in the fluvial-morphodynamics laboratory of the Technical University of Catalonia. The system consists of a steep-slope flume releasing granular material in a wave basin. To achieve a high-speed mass movement, a metallic wheeled box was designed and built, sliding along the flume over rails having a very low surface roughness. The box, filled with gravel, accelerates down the slope. At the end of the run the box¿s flaps open to launch the granular material into the wave basin. A system was designed to be able to measure the high velocity and the geometry of the sliding mass. It employs the treatment of images captured by a high-speed camera which records the granular material at entry into the water. A grid on the water surface was set up employing laser sheets. Thus, by filming the water surface at impact and successively processing the resulting images, it was possible to accurately measure the produced waves. In the present work a number of 41 experiments, changing the main governing parameters, were carried out. The analysis of the experimental results has permitted to define empirical relationships between the landslides parameters and the produced wave amplitude, propagation and energy, as a tool useful for risk assessment. The empirical relationships were successfully tested on two real events: the Vajont Dam (Italy, 1963) and the Chehalis Lake (Canada, 2007). Particularly, the transfer of energy between landslide and water waves was examined. A newel 1D forward Euler model, including the 3D landslide deformations, was created with the aim of measuring the mentioned energy transfer. The result shows that about 52% of the landside energy is dissipated by Coulomb basal friction, about 42% is dissipated by other processes (mainly turbulence) and only the remaining 6% is transferred to the wave train thus formed. / Cuando un deslizamiento o un flujo de detritos con elevada velocidad entra en un embalse, un lago, un fiordo o en el mar, se pueden generar una serie de olas de impulso que se definen como una tipología de tsunami. Este fenómeno puede ser extremamente destructivo, afectando a población, presas y cualquier tipo de estructura que se encuentre en la proximidad de las orillas. Los análisis a posteriori de desastrosos eventos históricos, como el caso del embalse del Vajont en Italia (1963), no son suficientes para describir y prevenir el fenómeno. Por estos motivos, varios autores han conducido experimentos sobre olas de impulso usando diferentes generadores de deslizamientos. Debido a la escasez de experimentos sobre el efecto de la entrada de deslizamientos granulares en un tanque de oleaje, y para explorar un rango más amplio de los parámetros involucrados, se ha planteado el presente trabajo de investigación. En el laboratorio de morfodinámica fluvial de la Universitat Politècnica de Catalunya, se ha instalado un nuevo dispositivo experimental utilizando un canal de alta pendiente que descarga en un tanque de oleaje. Para reproducir adecuadamente el fenómeno, se ha desarrollado un sistema capaz de acelerar la masa granular construyendo un carro de acero con ruedas encajadas en unos raíles montados sobre el canal de alta pendiente. El carro, cargado de grava, acelera durante la bajada. Sus puertas se abren al final del recorrido lanzando el material granular en el tanque. La velocidad y geometría del deslizamiento se han medido a través del procesado de imágenes procedentes de una cámara de fotos de alta velocidad de toma. Para medir las olas producidas, se ha instalado un sistema de planos láseres incidentes sobre la superficie del agua, creando una malla de líneas. Filmando la malla y posteriormente tratando las imágenes, se pudieron medir las olas producidas. Se han realizado 41 experimentos, cambiando los principales parámetros de gobierno del proceso. El análisis experimental ha permitido definir relaciones empíricas entre los parámetros del deslizamiento y la amplitud, propagación y energía de las olas producidas, como herramientas útiles para la evaluación del riesgo. Las fórmulas empíricas se han aplicado satisfactoriamente a dos casos reales: el embalse de Vajont (Italia, 1963) y el lago Chehalis (Canadá, 2007). En particular, con el objetivo de cuantificar la conversión de energía desde el deslizamiento hasta las olas, se ha creado un nuevo modelo numérico. El resultado muestra que la energía del deslizamiento viene disipada de un 52% por fricción basal y de un 42% por otros procesos (principalmente turbulencia). Solamente el 6% restante se transfiere a la serie de olas. / Quan una esllavissada o una corrent d’arrossegalls entra a gran velocitat en un embassament, en un llac, en un fiord, o al mar, es poden generar una sèrie d'onades d'impuls que es defineixen com a una tipologia de tsunami. Aquest fenomen, conegut com a "landslide tsunami", pot ser extremadament destructiu, afectant a població, preses, o qualsevol tipus d'estructura que es trobi a la proximitat de les ribes. Els anàlisis a posteriori de desastrosos esdeveniments històrics, com el de l'embassament de Vajont a Itàlia (1963), no són suficients per descriure i preveure adequadament el fenomen. Per aquesta raó, varis autors han dirigit experiments sobre onades d'impuls en canals rectilinis o en dipòsits d'aigua utilitzant diferents generadors de esllavissades. Degut a l'escassetat d'estudis sobre els efectes de l'entrada de material granular en un dipòsit, i a causa de la necessitat d'explorar un rang més ampli dels paràmetres involucrats, s'ha plantejat el present treball d'investigació. En el laboratori de morfo-dinàmica fluvial de la Universitat Politècnica de Catalunya, s'ha instal·lat un nou sistema per estudiar el fenomen. La instal·lació consta d'un canal amb pendent acusada que descarrega en un dipòsit d'aigua. Per accelerar suficientment la massa granular, s’ha construït un carro d'acer amb rodes que llisca sobre uns rails fixats al canal. El carro, omplert de grava, accelera en la baixada. Les seves portes s’obren al final del recorregut llençant la grava al dipòsit. Es va definir un sistema capaç de mesurar la velocitat i la geometria del material granular a través del processament d'imatges procedents d'una càmera de fotografiar d'alta velocitat de tir. Finalment, es va instal·lar un sistema de plans làser incidents sobre la superfície d'aigua, creant una malla de línies. Filmant la malla i tractant posteriorment les imatges, es van poder mesurar les onades produïdes. En el present treball es van realitzar 41 experiments, canviant cada vegada els principals paràmetres de govern del procés. L'anàlisi experimental ha permès definir relacions empíriques entre els paràmetres de la esllavissada i l'amplitud, propagació i energia de les onades produïdes com eina útil per l’avaluació del risc associat. Les relacions empíriques s'han aplicat satisfactòriament a dos casos reals: l’ embassament de Vajont (Itàlia, 1963) i el llac Chehalis (Canada, 2007). En particular, amb l’objectiu d’analitzar la conversió d'energia des de la esllavissada fins a les onades, s'ha creat un nou model numèric. El resultat demostra que l'energia del lliscament ve dissipada de un 52% per fricció basal i de un 42% per altres processos dissipatius (principalment la turbulència). Tan sols el 6% restant es transfereix a les onades.

Experimental study was conducted to analyze the physical flow turbulence and sediment distribution with submerged vane. The objectives behind the investigation were verified and compare results with the Odgaard theory, also; achieved to measure vertical pressures acting on both sides of submerged vane, calculate lift and drag forces, lift and drag coefficients experimentally, that the theory of Odgaard was fails to predict satisfactorily. Other motivation of the study was investigates experimentally the hydrodynamic characterization of submerged vanes as; velocities fields, circulation, vorticity, bed topography, pressures, drag and lift forces with its coefficients, study physical fluid turbulence of submerged vanes as; Reynolds normal and shear stresses, turbulent kinetic energy and rate of dissipation, turbulence intensities, Kolmogorov scales, kinetic energy spectrum, turbulent velocities fields, fluctuating velocities and finally Reynolds stresses histograms. Tests were conducted with clear water was transported throughout the re-circulated rectangular channel with cross-section 7.5 m long, 2.52 m wide channel with a bed consisting of 50 cm thick layer of sand with a median diameter of 1.6-mm and a geometric standard deviation of 1.36. Velocities were measured with a 7 Acoustic Doppler Velocimeter ADV, which were calibrated and checked periodically, depths and water surface elevations were measured with a gauge that could be read with an error of less than 0.3 mm. The current meter, gauges were mounted on a movable instrument sliding carriage, which rode on rails a top of the channel walls, on a traversing mechanism, which enabled them to be positioned at any desired location in the channel. Positioning and data sampling were controlled from a computer program. The water surface elevations were used to determine water surface slope S and Darcy-Weisbach friction factor f=8gRS/u_o^2, where uo = undisturbed (pre-vane) cross-sectional-averaged velocity. In all tests, uo=0.2867 m/s, and the discharge Q=116,62 l/s =0.11662 m^3/s. The vanes were made of 14 mm-thick PVC sheet, they were rectangular in shape, with height H = 7 cm = 0.4337d, and length L = 25 cm = 3.571H. In all tests, the vanes were placed at an angle of attack of 20 degrees with the channel centerline. Water depth was 0.1614 m, pre-vane water surface slope, friction factor and geometric standard deviation, sg, were 1.6×10^(-3), 0.045 and 1.36 respectively. The Vectrinos were been calibrated to work at 25Hz and for each position taken data for 4 minutes, a sample volume that is located approximately 4.3 mm of the device. For each position there are seven Vectrinos 10 cm distance from one to other taking data, so data recorded 7 points at the same time. Data recorded were taking on about 24.080 points on whole the sectional cross channel, with the aim to measure the velocities once the channel-bed has reached to the permanent regime or steady state (equilibrium), during the measurements of velocities, we has taken the bed topography (bathymetry) of the channel-bed by using ADV. In the current dissertation, we installed 30 piezometers in each side of Vane. Once obtained the experimental pressures measured at the laboratory on both sides of vane, the pressure difference between vane sides (¿P), and the perpendicular resultant force (FR¿) acting on the vane, first calculated the resultant force between drag and lift components (FR), then we used this force to calculate drag force FD and lift force FL, also calculated Drag coefficient CD, and finally we calculated the Lift coefficient CL. Results, includes submerged vanes turbulence statistics as; Probability distribution of the velocity field, Reynolds stresses, Turbulence intensity, Kinetic and Dissipation energy, and finally, Kolmogorov turbulence scales. Other results contain energy spectrum, turbulent velocities fields, fluctuating velocities and Reynolds stresses histograms. / El estudio experimental se ha llevado a cabo para analizar el funcionamiento, la turbulencia del flujo y el transporte de sedimentos con paneles sumergidos. Los objetivos tras la investigación fueron verificados y comparados con los resultados de la teoría de Odgaard, también; se han medido las presiones verticales que actúan sobre ambos lados de los paneles sumergidos, se han calculado las fuerzas de drag y lift y, sus coeficientes experimentalmente, ya que la teoría de Odgaard no pudo predecirlas satisfactoriamente. Otra motivación del estudio, fue investigar experimentalmente la caracterización hidrodinámica de los paneles sumergidos como; distribución de velocidades, circulación, vorticidad, topografía del fondo, presiones, fuerzas de drag y lift y sus coeficientes, tensiones de Reynolds, energía cinética turbulenta y disipación turbulenta, intensidades de turbulencia, escalas de Kolmogorov, espectro de energía cinética, campos de velocidades turbulentas, velocidades fluctuantes y finalmente, histogramas de las tensiones de Reynolds. Se realizaron pruebas en aguas claras, a lo largo de un canal rectangular con una sección de 7.5 m de largo, 2.52 m de ancho y un espesor de 50 cm de arena de 1.6 mm de diámetro medio y una desviación geométrica de 1.36. Las velocidades fueron medidas con 7 Acoustic Doppler velocímeter ADV, las que fueron calibradas y revisadas periódicamente, las profundidades y las alturas de superficie de agua fueron medidas con un limnímetro que puede leerse con un error de menos de 0.3 mm. Los paneles fueron construidos con placas de PVC de 14 mm de espesor, de forma rectangular, con altura H = 7 cm = 0.4337d y longitud L = 25 cm = 3.571H. En todos los ensayos, los paneles se colocaron con un ángulo de ataque al flujo de 20 grados con la línea central del canal. El calado del agua es de 0.1614 m, la pendiente superficie, el factor de fricción y la desviación geométrica, fueron, 0.045 y 1.36 respectivamente. Los Vectrinos se han calibrado para trabajar a 25Hz y con un volumen de control de 4.3 mm, para cada posición se tomaron datos durante 4 minutos. Para cada posición hay siete Vectrinos con una distancia de 10 cm entre ellos, registrando por lo tanto 7 puntos al mismo tiempo. Los datos registrados fueron alrededor de 24,080 puntos en toda la sección del canal, con el objetivo de medir las velocidades una vez los sedimentos en el canal han alcanzado el régimen permanente o estacionario (equilibrio), durante las mediciones de las velocidades, se ha medido la topografía del fondo (batimetría) mediante el uso de los sensores ADV. La tesis actual, ha desarrollado un sistema para medir la presión vertical que actúa sobre ambas caras del panel, se instalaron 30 piezómetros de plástico en cada lado del panel. Una vez obtenida la presión experimental medida en el laboratorio a ambos lados del panel, se halla la diferencia de presión entre los dos lados, y la fuerza perpendicular resultante actuando sobre el panel, primero se calculó la fuerza resultante entre los dos componentes de drag y lift, para utilizarla después en el cálculo de la fuerza del drag FD y lift FL, así como el coeficiente de arrastre CD, y finalmente se calculó el coeficiente de lift CL. Los resultados de turbulencia incluyen; Distribución de probabilidad de la distribución de velocidades, tensiones de Reynolds, intensidad turbulenta, energía cinética y disipación. Finalmente, escalas de turbulencia de Kolmogorov. Otros resultados contienen el espectro de energía, campos de velocidades turbulentas, velocidades fluctuantes y los histogramas de las tensiones de Reynolds.

Esta tesis doctoral se ha dedicado al estudio de la hidrodinámica asociada a los procesos de resonancia en dominios semi-encerrados. El esfuerzo fundamental se ha centrado en la caracterización de los elementos forzadores, las características no lineales del forzamiento y de la respuesta de los puertos, la transitoriedad del fenómeno y de la incidencia sobre la respuesta del potencial acoplamiento de la respuesta de recintos adyacentes. Es decir, la generación, la no linealidad, la transitoriedad y el acoplamiento geométrico. Los objetivos planteados son tres: 1) ampliar el conocimiento sobre el fenómeno; 2) mejorar la capacidad para reproducir el fenómeno a través de la aplicación de un modelo en elemento finito basado en las ecuaciones modificadas de Boussinesq Nwogu (1993), Liu & Woo (2004); 3) integrar toda la investigación, técnicas y herramientas elaboradas en una metodología capaz de mejorar sustancialmente la aproximación que se hace hoy en día al problema. Para ello, se hace uso de una metodología que integra la aproximación teórica para caracterizar las oscilaciones de baja frecuencia existentes en los registros instrumentales de oleaje tomando información de medidas en el campo, se plantea una exhaustiva campaña de modelado físico en laboratorio para diferentes características de oscilación resonante no lineal y acoplamiento geométrico, y finalmente se valida el modelo numérico con las series temporales obtenidas en laboratorio y con dos situaciones resonantes reales tomando series reales de onda larga atmosférica y onda larga vinculada a grupos de oleaje, encontrando excelentes correlaciones. / This Thesis is dedicated to study the hydrodynamic processes associated to the harbour resonance phenomena. The study was focused to the characterization of the transient, non-linear, and coupled effects associated to the forcing mechanisms and to the response of the oscillations outside and inside the harbour facilities. The aim of this thesis was divided into tree main branches: 1) increase the harbour resonance phenomena knowledge; 2) improve the capacity to reproduce the phenomena through the implementation of an advanced finite-element numerical model, based on the modified Boussinesq equations Nwogu (1993), Liu & Woo (2004); and 3) Integrate the different techniques and tools into a methodology, able to improve the approximation of any future harbour resonance study. For these, first a spectral analysis has been developed to characterize the infragravity waves at the entrance of short wave field data, second an extensive laboratory campaign was proposed for different degrees of non-linearity and coupled resonance oscillations, and third the numerical model was validated with the laboratory data, as well as data measured in two real harbours, for both atmospheric long wave and bound long wave acting as forcing mechanism, obtaining excellent correlations.