Even though practical water resources planning and management has evolved greatly, there is still a mismatch between it and Integrated Water Resources Management. In light of the European Water Framework Directive and other European Policies related to water and sustainability, the Ecosystem Services assessment and Water Accounting methodologies have been identified as tools that can help approaching Integrated Water Resources Management. However, the existing methodologies are disconnected from the real requirements of water resources planning and management in complex river basins such as the ones suffering from water scarcity. The Water Accounting frameworks adopt a financial accounting perspective that is too exhaustive for the purpose of transmitting the relevant water stocks and flows for water managers and users in a river basin, and that entail less accuracy in the global water balance. Also, the analysed Ecosystem Assessment Tools overlook the influence of water management as well as the temporal and spatial variability of water resources and demands. This Thesis proposes methodologies for Water Accounting and Ecosystem Services Assessment which overcome the identified limitations and are especially adapted to be implemented in water scarce river basins. The Australian Water Accounting Standards are simplified to avoid exhaustive accounting for the sake of accuracy and transparency of water management information. An improved version is fully designed, and some criteria are proposed to guide its implementation at river basin scale with the purpose of improving public information and governance. A set of Integrated Water Resources Management Tools embedded in the Decision Support System AQUATOOL is tailored with economic information in order to obtain the benefits of three Freshwater Ecosystem Services considering the influence of water management with a detailed time step. The application of the resulting methodologies to different cases of study show the relevance of adopting a water management perspective in order to capture all the complexity of water scarce river basins in the results, so that they are useful for informed decision making. The Water Accounting results disclose synthesised and relevant information for water users and other stakeholders about the state of water resources and their allocation and supply during the analysed period. The Freshwater Ecosystem Services assessment results reveal helpful to classify water bodies or watersheds according to their capacity to provide environmental benefits, and to analyse the tradeoffs between the traditional water demands and the Ecosystem Services beneficiaries. Finally, the methodologies are put into context inside the Integrated Water Resources Management process that covers the target variables to consider, the tools that allow analysing the influence of management actions on them, the indicators that are more informative to water managers, and the ways to transmit the information to the general public. Furthermore, the types of analyses which can be conducted with the proposed methodologies are detailed, and illustrated with examples in scientific literature. The presented research is based on published work, which is expanded or detailed, and includes other non published material. The result is a Thesis that provides improved results and conclusions with respect to the stand-alone papers. / A pesar de que la planificación y gestión de los recursos hídricos ha evolucionado enormemente, existe todavía discordancia entre la misma y la Gestión Integrada de Recursos Hídricos. A la luz de la Directiva Europea Marco del Agua y otras Políticas Europeas relacionadas con el agua y la sostenibilidad, la Contabilidad del Agua y la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas se han identificado como herramientas que pueden ayudar a aproximarse a la Gestión Integrada de Recursos Hídricos. Sin embargo, las metodologías existentes actualmente están desconectadas de los requisitos reales de la planificación y gestión de los recursos hídricos en cuencas hidrográficas complejas como las que sufren de escasez hídrica. Los marcos de Contabilidad del Agua adoptan una perspectiva de contabilidad financiera que es demasiado exhaustiva para el propósito de transmitir información relevante sobre las reservas y flujos a los gestores y usuarios del agua en una cuenca, y conllevan menos precisión en el balance global de agua. Además, las herramientas analizadas para la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas pasan por alto la influencia de la gestión del agua así como la variabilidad temporal y espacial de los recursos hídricos y las demandas. Esta Tesis propone metodologías para la Contabilidad del Agua y la Evaluación de los Servicios de los Ecosistemas que superan estas limitaciones y que están especialmente adaptadas para su implementación en cuencas con escasez de agua. Los Estándares Australianos de Contabilidad del Agua se simplifican para evitar la contabilidad exhaustiva a favor de la precisión y la transparencia en la información sobre la gestión del agua. Se diseña una versión mejorada y se proponen algunos criterios para guiar su implementación a escala de cuenca con el propósito de mejorar la información pública y la gobernanza. Un conjunto de herramientas para la Gestión Integrada de Recursos Hídricos que forman parte del Sistema Soporte a la Decisión AQUATOOL se une con información económica para obtener los beneficios generados por tres Servicios de los Ecosistemas de Agua Dulce considerando la influencia de la gestión del agua a una escala temporal detallada. La aplicación de las metodologías resultantes a distintos casos de estudio muestra la relevancia de adoptar una perspectiva de gestión del agua para capturar en los resultados la complejidad de las cuencas con escasez de agua, de modo que sean útiles para la toma de decisiones informadas. Los resultados de Contabilidad del Agua muestran información sintética y relevante para los usuarios del agua y otros actores interesados sobre el estado de los recursos hídricos, y su asignación y suministro durante el periodo analizado. Los resultados de la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas de Agua Dulce se revelan útiles para clasificar las masas de agua o subcuencas de acuerdo con su capacidad para proporcionar beneficios ambientales y para analizar el equilibrio entre las demandas de agua tradicionales y los beneficiarios de los Servicios de los Ecosistemas. Finalmente, las metodologías se ponen en contexto dentro del proceso de Gestión Integrada de Recursos Hídricos que abarca las variables objetivo a considerar, las herramientas que permiten analizar la influencia de las acciones de gestión sobre ellas, los indicadores más informativos para los gestores del agua, y los modos de transmitir la información al público en general. Además, se detallan e ilustran con ejemplos en la literatura científica los tipos de análisis que pueden llevarse a cabo mediante las metodologías propuestas. La investigación que se presenta está basada en trabajos publicados, que se expanden o detallan, e incluye material no publicado. El resultado es una Tesis que proporciona resultados y conclusiones mejorados respecto a los artículos independientes. / A pesar que la planificació i la gestió dels recursos hídrics ha evolucionat enormement, existeix encara discordancia entre aquesta i la Gestió Integrada de Recursos Hídrics. A la llum de la Directiva Europea Marc de l'Aigua i altres Polítiques Europees relacionades amb l'aigua i la sostenibilidad, la Comptabilitat de l'Aigua i l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes s'han identificat com a ferramentes que poden ajudar a aproximar-se a la Gestió Integrada de Recusos Hídrics. No obstant això, les metodologies existents actualment estan desconnectades dels requeriments reals de la planificació i gestió dels recursos hídricos en conques hidrogràfiques complexes com les que pateixen d'escassesa hídrica. Els marcs de Comptabilitat de l'Aigua adopten una perspectiva de Comptabilitat financera que és massa exhaustiva per al propòsit de transmetre informacó relevant sobre les reserves i fluxes als gestors i usuaris de l'aigua en una conca, i comporten menys precisió al balanç global de l'aigua. A més, les ferramentes analitzades per a l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes passen per alt la influència de la gestió de l'aigua així com la variabilitat temporal i espacial dels recursos hídrics i les demandes. Aquesta Tesi proposa metodologies per a la Comptabilitat de l'Aigua i l'Avaluació dels Serveis dels Ecosistemes que superen aquestes limitacions i que estan especialment adaptades per a la seua implementació en conques amb escassesa d'aigua. Els Estàndards Australians de Comptabilitat de l'Aigua es simplifiquen per evitar la comptabilitat exhaustiva a favor de la precisió i la transparència en la informació sobre la gestió de l'aigua. Es dissenya una versió millorada i es proposen alguns criteris per guiar la seua implementació a escala de conca amb el propòsit de millorar la informació pública i la governança. Un conjunt de ferramentes per a la Gestió Integrada de Recursos Hídrics que formen part del Sistema Suport a la Decisió AQUATOOL s'uneix amb informació econòmica per obtindre els beneficis generats per tres Serveis dels Ecosistemes d'Aigua Dolça considerant la influència de la gestió de l'aigua a una escala temporal detallada. L'aplicació de les metodologies resultants als distints casos d'estudi mostren la rellevància d'adoptar una perspectiva de gestió de l'aigua per capturar als resultats la complexitat de les conques amb escassesa d'aigua, de manera que siguen útils per a la presa de decisions informades. Els resultats de la Comptabilitat de l'Aigua mostren informació sintètica i rellevant per als usuaris i altres actors interessats sobre l'estat dels recursos hídric, i la seua assignació i subministrament al llarg del període analitzat. Els resultats de l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes d'Aigua Dolça es revelen útils per classificar les masses d'aigua o subconques d'acord amb la seua capacitat per proporcionar beneficis ambientals i per analitzar l'equilibri entre les demandes d'aigua tradicionals i els beneficiaris dels Serveis dels Ecosistemes. Finalment, les metodologies es posen en context dins del procés de Gestió Integrada de Recursos Hídrics que abarca les variables objectiu a considerar, les ferramentes que permeten analitzar la influència de les accions de gestió sobre elles, els indicadors més informatius per als gestors de l'aigua, i les maneres de transmetre la informació al públic en general. A més, es detallen i il¿lustren amb exemples en la literatura científica els tipus d'anàlisis que es poden portar a terme mitjançant les metodologies propostes. La investigació que es presenta està basada en treballs publicats, que s'expandeixen o detallen, i inclou material no publicat. El resultat és una Tesis que proporciona resultats i conclusions millorades respecte als articles independents. / Momblanch Benavent, A. (2016). Assessment of Ecosystem Services and Water Accounting Methodologies for Integrated Water Resources Management in water scarce basins [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/75523 / TESIS

La gestión del agua cobra cada vez mayor importancia debido a la escasez hídrica que se presenta a nivel mundial. Las tendencias actuales van en la línea de mejorar la eficiencia en la gestión del recurso considerando también la eficiencia económica. En este último aspecto, la Unión Europea (a través de la Directiva Marco del Agua (DMA), 2000) ha hecho énfasis en la recuperación de costes y en el planteamiento de políticas eficientes de precios del agua. El agua, como recurso escaso es un bien que tiene alto valor para aquellos que lo requieren. Por ello, ya no es suficiente realizar el estudio hidrológico por sí solo, sino que es menester considerar los aspectos económicos para evaluar la eficiencia en el suministro a las demandas del sistema de explotación. En una asignación económicamente eficiente, el beneficio marginal del uso de los recursos deberá ser igual para todos los sectores, con el fin de maximizar el bienestar social. En otras palabras, el beneficio de usar una unidad adicional del recurso en uno de los sectores, debería ser el mismo que en otro sector. Las políticas de precios del agua se establecen con el fin de lograr que la asignación del recurso hídrico entre los diferentes usos y usuarios sea eficiente, equitativa y sostenible. En la práctica al agua se le asigna sistemáticamente un precio por debajo de su valor real. Esto es evidente cuando se observa que la cantidad demandada frecuentemente excede el suministro. El énfasis en la suficiencia de ingresos promueve la idea de la tarifación a precios medios. Si el precio unitario es igual al precio medio, los ingresos igualan a los costes totales. Sin embargo, es importante determinar e incorporar costes marginales (en el precio) de forma que se transmita a los usuarios una señal del valor del recurso y su escasez mediante el precio. En esta tesis doctoral se presenta una metodología que permite la valoración práctica de los costes de oportunidad del recurso hídrico (CMOR) a escala de cuenca y su incorporación en el diseño de una política eficiente de precios del agua a nivel de cuenca tomando en cuenta los requerimientos de la DMA. La metodología propuesta se basa en el desarrollo de modelos hidro-económicos a escala de cuenca. Para ello se parte de la caracterización hidrológica y económica del sistema mediante series mensuales de aportaciones al sistema, la aplicación de la ecuación de continuidad en los nudos del esquema planteado y la ecuación de balance en los embalses del sistema, incluyendo las ecuaciones empíricas que determinan las pérdidas por filtraciones y evaporaciones en embalses y conducciones. La caracterización económica comprende la utilización de funciones económicas de demanda para cada uso que conforma el sistema. La estimación del CMOR se hace mediante dos enfoques: simulación de la gestión según prioridades y modus operandi actual y optimización económica. / Álvarez Mendiola, E. (2011). Diseño de una política eficiente de precios del agua integrando costes de oportunidad del recurso a escala de cuenca. Aplicación a la Directiva Marco europea del Agua [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/9310 / Palancia

Un sistema de gestión de sequías apropiado requiere de la anticipación de los posibles efectos que un episodio de este tipo tenga sobre el sistema de recursos hídricos. Esta tarea sin embargo resulta más complicada de lo que parece. En primer lugar, debido al alto grado de incertidumbre existente en la predicción de variables hidrológicas futuras. Y en segundo, debido al riesgo de sobrerreacción en la activación de medidas de mitigación generando falsa sensación de escasez, o sequía artificial. A este respecto, los planes especiales de sequía proveen de herramientas para la gestión eficiente de situaciones con escasez de recursos y la preparación de cara a futuros eventos. De todos modos, las diferentes estrategias de operación seguidas en cada sistema de recursos hídricos hacen que las herramientas que en algunos casos resultaron altamente útiles no lo sean tanto cuando se aplican en sistemas distintos. Debido a la falta de tiempo y/o al exceso de confianza en los trabajos realizados por terceros, con excelentes resultados en sus respectivos casos, a veces se cae en el error de implementar metodologías no del todo apropiadas en sistemas con requisitos completamente distintos. El desarrollo y utilización de metodologías generalizadas aplicables a diferentes sistemas y capaces de proporcionar resultados adaptados a cada caso es, por tanto, muy deseable. Este es el caso de las herramientas de modelación de sistemas de recursos hídricos generalizadas. Estas permiten homogeneizar los procesos mientras siguen siendo los suficientemente adaptables para proporcionar resultados apropiados para cada caso de estudio. Esta tesis presenta una serie de herramientas destinadas a avanzar en el análisis y comprensión de los sistemas de recursos hídricos, haciendo énfasis en la prevención de sequías y la gestión de riesgos. Las herramientas desarrolladas incluyen: un modelo de optimización generalizado para esquemas de recursos hídricos, con capacidad para la representación detallada de cualquier sistema de recursos hídricos, y una metodología de análisis de riesgo basada en la optimización de Monte Carlo con múltiples series sintéticas. Con estas herramientas es posible incluir tanto la componente superficial como la subterránea del sistema estudiado dentro del proceso de optimización. La optimización está basada en la resolución iterativa de redes de flujo. Se probó la consistencia y eficiencia de diferentes algoritmos de resolución para encontrar un balance entre la velocidad de cálculo, el número de iteraciones, y la consistencia de los resultados, aportando recomendaciones para el uso de cada algoritmo dadas las diferencias entre los mismos. Las herramientas desarrolladas se aplican en dos casos de estudio reales en la evaluación y posibilidad de complementación de los sistemas de monitorización y alerta temprana de sequías existentes en los mismos. En el primer caso, se propone un enfoque alternativo para la monitorización de la sequía en el sistema de operación anual del río Órbigo (España), complementándolo con la utilización de la metodología de análisis de riesgo. En el segundo caso, las herramientas se emplean en un sistema con una estrategia de operación completamente distinta. Se estudia como el análisis de riesgo de la gestión óptima puede ayudar a la activación anticipada de los escenarios de sequía en los sistemas de los ríos Júcar y Turia, cuya operación es hiperanual. En esta ocasión, el sistema de indicadores existente goza de una gran confianza por parte de los usuarios. La metodología de análisis de riesgo es, sin embargo, capaz de anticipar los eventos de sequía con mayor alarma, aspecto que es deseable si se quiere evitar que los episodios en desarrollo vayan a más. En ambos casos se muestra como la evaluación anticipada de las posibles situaciones futuras del sistema permiten una definición confiable de los escenarios de sequía con suficiente antelación para la activación efectiva de medidas de prevención y/o mitigación en caso de ser necesarias. La utilización de indicadores provenientes de modelos frente a indicadores basados en datos observados es complementaria y ambos deberían utilizarse de forma conjunta para mejorar la gestión preventiva de los sistemas de recursos hídricos. El empleo de modelos de optimización en situaciones de incertidumbre hidrológica es muy apropiado gracias a la no necesidad de definir reglas de gestión para obtener los mejores resultados del sistema, y teniendo en cuenta que las reglas de operación habituales pueden no ser completamente adecuadas en estas ocasiones. / Haro Monteagudo, D. (2014). Methodology for the optimal management design of water resources system under hydrologic uncertainty [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/45996 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] En las próximas décadas, los fenómenos extremos como las sequías podrían volverse más frecuentes e intensos debido al cambio climático, afectando en gran medida a las cuencas con problemas de escasez hídrica. Por lo tanto, el estudio de estos fenómenos es esencial, así como predecir sus impactos asociados para garantizar una buena gestión de los recursos hídricos disponibles, sobre todo en sistemas de explotación altamente regulados y estresados, que bajo estas circunstancias ven afectadas su fiabilidad y vulnerabilidad. En esta tesis se aborda esta problemática por medio de un compendio de cinco publicaciones, todas ellas artículos. Dos de estos artículos están publicados en revistas indexadas en el Journal Citation Report (JCR), otros dos están publicados en una revista de reconocido prestigio de habla hispana, y el último se encuentra en proceso de revisión en otra revista indexada en el JCR. Todos los artículos publicados están relacionados con el desarrollo de una metodología de integración de proyecciones climáticas en la gestión y planificación hidrológica, para ayudar en el proceso de toma de decisiones e intentar prevenir los impactos cuantitativos y cualitativos de futuros eventos de sequía. Por otro lado, el artículo en proceso de revisión se centra en la integración de pronósticos estacionales en la evaluación del riesgo de sequía en tiempo real con la misma finalidad. En ambos casos se lleva a cabo un proceso de evaluación del riesgo de sequía, a medio o largo plazo, mediante una cadena de modelos y procesos de corrección y ajuste al caso de estudio, la cuenca del Júcar. De este proceso se obtiene un indicador de riesgo de sequía muy intuitivo que informa sobre la evolución probabilística de los recursos disponibles en el sistema, facilitando así la toma de decisiones a medio o largo plazo. Los principales resultados asociados a la gestión en tiempo real de la sequía indican que los métodos propuestos son prometedores, ya que todos ellos muestran mejores capacidades de predicción que el método implementado en la actualidad. Por otro lado, los resultados de cambio climático prevén un futuro complicado para la cuenca de estudio, con reducciones importantes de las aportaciones futuras (sobre todo para finales de siglo) y altas probabilidades de disponer de menores recursos hídricos en el sistema. Lo mismo ocurre al analizar la calidad del agua, ya que se estiman mayores afecciones para horizontes futuros, sobre todo en zonas relacionadas con la actividad agrícola. Sin embargo, existe una gran incertidumbre en estos resultados más allá de mediados de siglo, debido principalmente a la naturaleza variante de las proyecciones climáticas. A pesar de esta incertidumbre, las metodologías desarrolladas podrían considerarse como el primer paso para tener en cuenta las afecciones de un futuro cambiante en la gestión y planificación hidrológica de forma fiable y robusta, pudiendo implementarse en otras cuencas con la misma problemática y facilitando así la toma de decisiones frente a eventos extremos de sequía. / [CA] En les pròximes dècades, els fenòmens extrems com les sequeres podrien tornar-se més freqüents i intensos a causa del canvi climàtic, afectant en gran mesura a les conques amb problemes d'escassesa hídrica. Per tant, l'estudi d'estos fenòmens és essencial, així com predir els seus impactes associats per a garantir una bona gestió dels recursos hídrics disponibles, sobretot en sistemes d'explotació altament regulats i estressats, que davall estes circumstàncies veuen afectades la seua fiabilitat i vulnerabilitat. En esta tesi s'aborda esta problemàtica per mitjà d'un compendi de cinc publicacions, totes elles articles. Dos d'estos articles estan publicats en revistes indexades en el Journal Citation Report (JCR), altres dos estan publicats en una revista de reconegut prestigi de parla hispana, i l'últim es troba en procés de revisió en una altra revista indexada en el JCR. Tots els articles publicats estan relacionats amb el desenvolupament d'una metodologia d'integració de projeccions climàtiques en la gestió i planificació hidrològica, per a ajudar en el procés de presa de decisions i intentar previndre els impactes quantitatius i qualitatius de futurs esdeveniments de sequera. D'altra banda, l'article en procés de revisió es centra en la integració de pronòstics estacionals en l'avaluació del risc de sequera en temps real amb la mateixa finalitat. En ambdós casos es du a terme un procés d'avaluació del risc de sequera, a mig o llarg termini, per mitjà d'una cadena de models i processos de correcció i ajust al cas d'estudi, la conca del Xúquer. D'este procés s'obté un indicador de risc de sequera molt intuïtiu que informa sobre l'evolució probabilística dels recursos disponibles en el sistema, facilitant així la presa de decisions a mig o llarg termini. Els principals resultats associats a la gestió en temps real de la sequera indiquen que els mètodes proposats són prometedors, ja que tots ells mostren millors capacitats de predicció que el mètode implementat en l'actualitat. D'altra banda, els resultats de canvi climàtic preveuen un futur complicat per a la conca d'estudi, amb reduccions importants de les aportacions futures (sobretot per a finals de segle) i altes probabilitats de disposar de menors recursos hídrics en el sistema. El mateix ocorre al analitzar la qualitat de l'aigua, ja que s'estimen majors afeccions per a horitzons futurs, sobretot en zones relacionades amb l'activitat agrícola. No obstant això, hi ha una gran incertesa en estos resultats més enllà de mitjans de segle, degut principalment a la naturalesa variant de les projeccions climàtiques. A pesar d'esta incertesa, les metodologies desenvolupades podrien considerar-se com el primer pas per a tindre en compte les afeccions d'un futur canviant en la gestió i planificació hidrològica de forma fiable i robusta, podent implementar-se en altres conques amb la mateixa problemàtica i facilitant així la presa de decisions enfront d'esdeveniments extrems de sequera. / [EN] In the coming decades, extreme events such as droughts could become more frequent and intense due to climate change, greatly affecting basins with water scarcity problems. Therefore, the study of these phenomena is essential, as well as predicting their associated impacts to ensure good management of available water resources, especially in highly regulated and stressed exploitation systems, whose reliability and vulnerability are affected under these circumstances. This thesis addresses this problem by means of a compendium of five publications, all of them articles. Two of these articles are published in journals indexed in the Journal Citation Report (JCR), other two are published in a prestigious Spanish-language journal, and the last one is under review in another journal indexed in the JCR. All the published articles are related to the development of a methodology for the integration of climate projections in water planning and management, to help in the decision-making process and try to prevent the quantitative and qualitative impacts of future drought events. On the other hand, the article under revision focuses on the integration of seasonal forecasts in real-time drought risk assessment for the same purpose. In both cases, a drought risk assessment process is carried out, in the medium or long term, by means of a model chain and correction and adjustment processes to the case study, the Júcar River Basin. From this process, a very intuitive drought risk indicator is obtained, providing information on the probabilistic evolution of the resources available in the system and facilitating medium or long-term decision making. The main results associated with real-time drought management indicate that the proposed methods are promising, as they all show better predictive capabilities than the current method implemented in the basin. On the other hand, the climate change results predict a complicated future for the case study, with significant reductions in future inflows (especially by the end of the century) and high probabilities of having lower water resources in the system. The same occurs when analyzing water quality, since greater impacts are estimated for future horizons, especially in areas related to agricultural activity. However, there is great uncertainty in these results beyond mid-century, mainly due to the natural variability of climate projections. Despite this uncertainty, the methodologies developed could be considered as the first step to take into account the effects of a changing future in hydrological management and planning in a reliable and robust way, and could be implemented in other basins with the same problems, thus facilitating decision making to face extreme drought events. / Suárez Almiñana, S. (2021). Incorporación de las predicciones meteorológicas y climáticas en la planificación y gestión de las sequías. Aplicación a la Cuenca del Júcar [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174533 / TESIS / Compendio