El efecto de disminución de la disponibilidad de recurso hídrico asociado al peligro climático de desglaciación se manifiesta en la cuenca alta del río Santa durante la época de estiaje y, es percibido por los usuarios de este recurso, generando la disminución de ciertas actividades productivas que dependen de este. Sin embargo, el impacto de dichos efectos, en la actualidad se ve compensado por el aporte del agua de ablación, el cual al disminuir por efecto del retroceso glaciar generará una escasez severa del recurso. Por lo indicado, la presente investigación busca determinar la relación entre la capacidad de adaptación del Sistemas Socio-Ecológicos (SSE) frente al efecto descrito y, la capacidad de infiltración (como medida de la cantidad de recurso hídrico que permite el ingreso de la precipitación al SSE y un indicador de la disponibilidad de recurso hídrico). El estudio se desarrolló en la quebrada Quilcayhuanca, perteneciente a la cuenca alta del río Santa y ubicada al interior del Parque Nacional Huascarán. Involucró la evaluación de los elementos del SSE, para identificar el elemento sensible que al incrementar su capacidad de adaptación mejore a su vez su capacidad de infiltración. Los resultados revelan que el elemento más sensible del SSE en estudio frente al efecto del peligro climático indicado, es la propensión de la actividad ganadera de restringirse por la escasez de pastos, asociando el efecto de disminución del recurso hídrico a una disminución de la precipitación efectiva. Además, el sobrepastoreo y la compactación son factores, diferentes al Cambio Climático, que disminuyen la capacidad de infiltración y generan presión sobre el elemento sensible, afectando su capacidad de adaptación. Asimismo, al analizarse el SSE que comprende a los pastizales de la Quebrada en estudio, se evidenció el sobrepastoreo y la compactación son resultado de la productividad del sistema, la falta de sistematización de información que contribuya a conocer más acerca de su dinámica, la importancia de los recursos para los usuarios y las reglas de elección colectiva vigentes al ser los principales factores de amenaza para la sostenibilidad del uso de los recursos en el área en estudio y por lo mismo, atentan contra su capacidad de adaptación. En tanto que el Liderazgo y las normas sociales establecidas son aspectos potenciales para introducir valores ambientales en el SSE y generar acuerdos institucionales a diferentes niveles y de naturaleza flexible, para establecer valores ambientales y generar acuerdos institucionales a diferentes niveles de naturaleza flexible, para fortalecer la gobernanza y el uso sostenible de los pastizale. / The effect of the decrease in the availability of water resources associated with the climatic danger of de-glaciation is manifested in the upper basin of the Santa River during the low water season and is perceived by the users of this resource, generating the decrease of certain productive activities that depend on it. However, at present, the effects of the climatic danger of deglaciation are compensated by the contribution of ablation water, which when is reduced by the effect of glacial retreat will generate a severe scarcity of the resource. Therefore, this research seeks to determine the relationship between the capacity of adaptation of the Socio-Ecological Systems (SES) against the described effect and the infiltration capacity (as a measure of the amount of water resource that allows precipitation to enter the SES and an indicator of water resource availability). The study was carried out in Quilcayhuanca Creek, which belongs to the upper basin of the Santa River and is located inside Huascarán National Park. It involved the evaluation of the elements of the SES, to identify the sensitive element that when increasing its capacity of adaptation improves in turn its capacity of infiltration. The results reveal that the the most sensitive element of the SSE in study is the propensity of livestock activity to be restricted by the scarcity of pastures, associating the effect of diminishing water resources with a decrease in effective precipitation. In addition, overgrazing and compaction are factors other than climate change that reduce infiltration capacity and generate pressure on the sensitive element, affecting its capacity of adaptation. Likewise, upon analyzing the SSE that includes the pastures of the Quebrada under study, it was evidenced that the productivity of the system, the lack of systematization of information that contributes to know more about it is dynamics, the importance of the resources for the users and the rules of collective election are the main threat factors for the sustainability of the use of the resources in the area under study and therefore, attempt against its capacity of adaptation. While Leadership and established social norms are potential aspects to establish environmental values and generate institutional agreements at different levels and flexible nature, to strengthen governance and sustainable use of rangelands.

Los recursos hídricos, como en toda ciudad, son de vital importancia tanto para el consumo humano como para las diversas actividades que se realizan en la zona. Para el caso de los distritos de la Yarada y los Palos, en Tacna, una forma de abastecimiento del recurso es mediante la obtención del mismo a través de los acuíferos, por ello es de gran importancia que se evite la contaminación de ellos. Sin embargo, actividades como la agricultura han ocasionado una demanda tan importante del recurso que hizo que a lo largo de estos años se llegue a pensar en la presencia de altos índices de nitrato, boro o hasta incluso agua salina (proveniente del mar), siendo componentes muy perjudiciales para las aguas dulces. Ante ello, se ve necesario hacer una evaluación de las vulnerabilidades en los acuíferos con el propósito de reconocer los niveles de contaminación que existe. Tal evaluación se obtiene de los resultados de los métodos GOD, DRASTIC y GALDIT, el cual consiste en la combinación de diferentes mapas aplicando procesamiento de los datos, imágenes satelitales y cartografía con el uso del sistema de información geográfica (SIG). Al aplicar a cada mapa que se obtiene un factor según el método que se aplica se llegan a obtener los 3 mapas de vulnerabilidad, el cual nos permite visualizar la representación en áreas del área de estudio. Una vez que se obtienen los mapas de vulnerabilidad, el análisis de los resultados indicará qué mapa con los métodos aplicados tendrá un mejor ajuste y si efectivamente evidencia o no regiones con alta vulnerabilidad en el área de estudio. Para las áreas que tengan altos valores de vulnerabilidad es necesario realizar diversas recomendaciones y brindar alternativas de solución con el propósito de mitigar a estos agentes externos que perjudican al acuífero.

El uso del agua subterránea para el abastecimiento de agua potable es cada vez más frecuente en el mundo y en nuestro país. Este recurso representa una alternativa al agua superficial que, en muchos casos, escasea, está contaminada o se encuentra alejada de la población. Existen muchas formas de captar el agua subterránea, entre ellas, la más utilizada es la que se realiza mediante los pozos tubulares. Sin embargo, el diseño de este tipo de obras de captación, no necesariamente garantiza un tiempo de vida útil adecuado. Éste es el caso del pozo ubicado en Azapampa. Azapampa es un anexo ubicado en la provincia de Huancayo, región de Junín. Este anexo cuenta con un pozo de agua subterránea. Sin embargo, se encuentra inoperativo ya que en setiembre del 2017 presentó una falla por colapso. Desde entonces se viene generando desabastecimiento parcial del agua potable y costos adicionales en la población del anexo. Ante el comportamiento defectuoso del pozo surge la necesidad de diseñar uno nuevo que garantice un tiempo de vida útil de al menos 40 años, evitando el colapso. Por ello, el presente proyecto tiene como finalidad el diseño de un pozo profundo para el abastecimiento de agua potable de Azapampa, con la consideración de los esfuerzos por colapso. Para lograrlo, se determinó (i) la ubicación favorable del pozo, (ii) el caudal de diseño, (iii) las dimensiones del pozo y (iv) el material de sus componentes. Los resultados obtenidos en la presente investigación evidencian que un buen diseño de tubería y filtro garantizan un buen comportamiento para su tiempo de vida útil. Además, todo diseño de pozo profundo para abastecimiento de agua debe contemplar un análisis de esfuerzo por colapso al igual que el análisis hidráulico. Finalmente, el diseño propuesto contempla con las consideraciones establecidas por la Norma Peruana Técnica 360.100.2017.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales)

El documento digital no refiere asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Da a conocer las características hidrogeológicas del acuífero en el sector seleccionado para la explotación de las aguas subterráneas y cubrir la demanda requerida por el proyecto minero establecida en 40 l/s, las que serán conducidas hasta el proyecto minero ubicado a 3 200 msnm. Se han desarrollado las investigaciones de los aspectos hidrológicos, geológicos - geomorfológicos, geofísicos, geoquímicos, para determinar los sectores con las mejores características hidrogeológicas para perforar el pozo tubular. Como complemento al estudio se perforó el pozo de exploración – explotación, dentro del área recomendada en la primera etapa del estudio, donde se realizaron las pruebas hidrodinámicas para obtener los parámetros hidrogeológicos del acuífero; (transmisividad, coeficiente de almacenamiento, radio de influencia, permeabilidad), así como el cálculo de la reserva explotable existente en el sector investigado. / Trabajo de suficiencia profesional

Adsorbentes magnéticos de nanopartículas de óxidos de hierro como magnetita (Fe3O4) y maghemita (-Fe2O3) fueron sintetizados y usados en la remoción de arsénico As (V) en agua. Estas nanopartículas de óxidos de hierro son materiales excepcionales debido a su buena capacidad de adsorción y a sus propiedades magnéticas. Busca investigar la idoneidad de las nanopartículas de Fe3O4 para la adsorción de As (V) y comparar sus propiedades físicas, potencial y eficiencia con respecto a las nanopartículas de - Fe2O3. Las nanopartículas magnéticas fueron obtenidas a través de métodos químicos en solución acuosa, oxidación parcial activada térmicamente y transformaciones de fase sólida de partículas en suspensión. Las partículas obtenidas fueron caracterizadas por difractometría de rayos X, fluorescencia de rayos X, espectroscopia Mössbauer, microscopia electrónica de barrido y por espectroscopia Raman. También se realizaron medidas magnéticas y medidas de potencial Zeta. Las propiedades morfológicas y físicas de las partículas fueron correlacionadas con sus propiedades de adsorción en agua con respecto al arsénico (V). La capacidad de adsorción de los óxidos de hierro obtenidos incrementa al cambiar la fase cristalina involucrada, e.d., en la transformación de magnetita a maghemita. Para probar la viabilidad de la remoción de arsénico, se utilizó 0,05 g de nanopartículas en 50 mL de solución de arsénico a una concentración de 100 ppb. Las nanopartículas estuvieron en contacto con la solución por 1 min, 5 min, 30 min, 90 min y 300 min. Se encontró que las nanopartículas de maghemita pueden disminuir el contenido de arsénico en el agua de manera eficiente, por debajo del límite establecido por el Organismo Mundial de Salud de 10 ppb. Por lo tanto, estos resultados sugieren que el uso de estas nanopartículas magnéticas podría ser un proceso viable de remoción de arsénico de agua potable. La tecnología de remediación tradicional confía grandemente en la adsorción para la remoción de arsénico del agua usando materiales como óxidos de hierro, alúmina activada, carbón activado, sílice, membranas adsorbentes, etc. Estos métodos pueden ser complejos, costosos, poco eficientes y producir una gran cantidad de desperdicios. Por lo tanto, es necesario desarrollar un método de eliminación de arsénico económicamente factible y altamente eficiente. Debido a su bajo costo y alta afinidad por diferentes especies de arsénico, los óxidos de hierro se han utilizado ampliamente para la eliminación de arsénico con resultados exitosos. Durante las últimas décadas, debido a la emergencia de una nueva generación de tecnología de materiales de alto nivel, el número de investigaciones involucradas envueltas en nanomateriales se ha incrementado exponencialmente. Esto es debido a sus nobles propiedades físicoquímicas, las cuales difieren entre sí según sea como átomos aislados o como fase bulk. Las nanopartículas magnéticas que han estado bajo investigaciones por décadas y que son de gran interés científico en un amplio rango de disciplinas son la magnetita (Fe3O4) y la maghemita (-Fe2O3), las cuales son consideradas como importantes minerales para muchos campos de estudio. Su uso se ha ampliado en gran medida en procesos industriales como fluidos magnéticos, catálisis, biomedicina, biotecnología, imagen magnética resonante, almacenamiento de data y remediación medioambiental. Estas nanopartículas pueden ser ampliamente utilizadas en el tratamiento de aguas como adsorbentes efectivos de muchos contaminantes, para luego ser fácilmente separados del agua usando un campo magnético externo, facilitando la reducción de muchos contaminantes encontrados en aguas subterráneas. Sin embargo, faltan estudios que relacionen una caracterización completa de las fases cristalinas de estas fases de óxido de hierro involucradas con las propiedades de adsorción de arsénico. / Tesis

En el presente trabajo de investigación se analiza la contaminación de las aguas subterráneas como consecuencia de la generación de lixiviados provenientes de la descomposición de cuerpos sepultados bajo suelo en el camposanto Parques del Paraíso que está en el Sur de la ciudad de Lima, muy cerca a la margen derecha del rió Lurin y bajo la influencia del acuífero del mismo. Este trabajo ha sido estructurado en 8 capítulos: En el Capitulo 1 se señala que el área en estudio esta ubicado en la zona de Santísimo Salvador de Pachacamac, distrito del mismo nombre, provincia y departamento de Lima. Abarcaba un área de 46.613 hectáreas, donde se construirían 171,221 sepulturas bajo suelo, y que actualmente esta funcionando en forma clandestina, sepultándose 60 cadáveres promedio por mes. Aguas abajo están asentados más de 100,000 habitantes que se abastecen de aguas subterráneas, a través de 12 pozos perforados, por ello y por las características del suelo, es que existe el riesgo de contaminación de las aguas subterráneas por generación de lixiviados provenientes de sepulturas de cadáveres bajo suelo, que es lo que se plantea como problema. Se justifica la investigación en el incentivo al desarrollo de otros estudios como: la forma de transmisión de los contaminantes contenidos en estos lixiviados y la elaboración de nuevos métodos de análisis que permitan determinar contenidos de putrescina, cadaverina y virus patogénicos en las aguas subterráneas. Existieron limitaciones para el desarrollo de este trabajo, como: la escasa información existente sobre este tema, desinterés de la entidad normativa de nuestro país y de los propietarios de este tipo de cementerios, entre otras. Investigaciones realizadas en ciudades de Brasil y diferentes países Europeos, concluyen en que: a) es evidente la contaminación de las aguas subterráneas por estos lixiviados, b) la contaminación patogénica impacta negativamente en la salud de las personas. De allí que la hipótesis lanzada es: “Los lixiviados generados por la descomposición de cuerpos humanos sepultados bajo suelo son altamente contaminantes, por lo que el deterioro de las aguas subterráneas es evidente”, mientras que la hipótesis nula es: “Los suelos tienen un efecto depurador sobre estos contaminantes ya que son asimilados o absorbidos por los ecosistemas existentes en dichos recurso, por lo que el deterioro de las aguas subterráneas es insignificante”. Como unidad de observación se seleccionó el acuífero de la cuenca del rió Lurin, en el área de influencia del camposanto “Parques del Paraíso” y los instrumentos utilizados fueron: los análisis físico, químico y bacteriológico de las muestras extraídas de los pozos profundos ubicados dentro del área de influencia, entrevistas a especialistas y personas con conocimiento en esta materia. En el Capitulo 2 se consideran dos aspectos: el marco legal y el marco teórico. En el marco legal se han considerado todas aquellas normas que están relacionadas con el uso de los recursos naturales, el marco institucional y las responsabilidades de la gestión empresarial bajo el contexto de la protección, control ambiental y desarrollo sostenible que son aplicables a este trabajo de investigación. En el marco teórico se describe la ubicación y delimitación del área en estudio, y lo correspondiente a las características físicas, biológicas y socioeconómicas. También se expone la forma de transmisión de contaminantes, analizándose 4 formas. Por último se señalan las características de los líquidos lixiviados resultantes como producto de la descomposición de cuerpos sepultados bajo suelo. En el Capitulo 3, correspondiente a la Metodología del Trabajo, se señala que esta investigación es del tipo retrospectiva, experimental y explicativa. Las muestras fueron tomadas en los 12 pozos que están dentro del área de influencia del camposanto durante el periodo que va del 2000 al 2005 y llevadas al laboratorio de SEDAPAL para los análisis correspondientes. Las aguas subterráneas de estos pozos, de acuerdo a la Ley General de Aguas D.L.Nº 17752 y sus Reglamentos, califican como Clase I y los parámetros considerados fueron: Turbiedad, pH, Conductividad, Dureza Total, Sulfuros, Cloruros, Nitratos, Sólidos Totales Disueltos, Coliformes Fecales, Coliformes Termotolerantes y Colonias Heterotróficas. De estos 12 pozos, uno esta fuera de uso, tres están en reserva y los ocho restantes están operativos, inclusive uno de ellos esta dentro del camposanto. Cabe anotar que el camposanto “Parques del Paraíso” comenzó a funcionar el año 2003. En el Capitulo 4 se describen las características del acuífero en esta zona, señalándose que: esta constituido por depósitos aluviales del cuaternario reciente, conformado por arenas, gravas, arcillas y cantos rodados, dispuestos en placas o mezclados entre si, el acuífero esta en equilibrio y tiene suficiente reserva para la explotación indefinida de aguas subterráneas; el nivel de napa freática varía, dentro del camposanto “Parques del Paraíso” entre 6.0 m a 16.0 m y, en el pozo que esta ubicado dentro del camposanto, varía entre los 3.0 m a 10.0 m; el escurrimiento de las aguas subterráneas va de NE a SO. En el proceso de investigación se analizo la variación del nivel de la napa freática obtenida en un piezómetro de absorción ubicado al NE del limite del camposanto “Parques de Paraíso” en correlación con las descargas del rió Lurin, concluyéndose que la profundidades más superficial (3.0 metros en el mes de Abril/2002), se da en la época en que mayor caudal presenta el rió (7,2 m3/s). Los perfiles litológicos que se hicieron de los pozos 678 y 679, ubicados inmediatamente aguas arriba y aguas abajo del camposanto, demuestran que hasta los 10 m de profundidad los terrenos son de alta permeabilidad, producto de predominancia de arena, hormigón de río, piedras grandes y medianas (cantos rodados). Los valores de transmisividad y permeabilidad, medidos en estos mismos pozos, varían de buena a alta. Respecto a la calidad de aguas, las concentraciones de los elementos físicos, químicos y bacteriológicos califican al agua como potable. Del análisis de riegos se extrae que dados la consideración de cercanía al cauce del río Lurin, tipo de suelo y poca profundidad del nivel freático, la ubicación del cementerio es altamente vulnerable. En el Capitulo 5 se analizan e interpretan los resultados, resaltando el hecho de como en un ambiente propicio para la generación de lixiviados, y en consecuencia para la transmisión de contaminantes hacia las aguas subterráneas, esto no se ha dado. En los Capítulos 6 y 7 se concluyen y discuten algunos resultados, considerando lo obtenido como producto de la realización de otras investigaciones similares determinándose, de acuerdo a los resultados obtenidos en el presente trabajo de investigación, que no existe contaminación de aguas subterráneas a la fecha. En el Capitulo 8 se dan algunas recomendaciones, resaltando la necesidad que se enriquezca la Ley General de Cementerios y Servicios Funerarios con la finalidad de potenciar la preservación de las aguas subterráneas que sirven para abastecer a las poblaciones, y un aporte muy importante referido a desarrollar una metodología que considere la aplicación de rangos ponderados para calcular el nivel de vulnerabilidad de los acuíferos cuyas agua se destinan a abastecimiento de poblaciones. Por ultimo se señala la bibliografía que a servido de soporte al trabajo de investigación y se anexan en glosario de términos y algunos testimonios fotográficos. / Tesis

Se determina la calidad microbiológica y fisicoquímica de las aguas superficiales y aguas subterráneas del Área de Conservación Regional Humedales de Ventanilla, sistema acuático sometido a intensa contaminación. Los muestreos se realizaron en 17 estaciones ubicados en el ACR (Área de Conservación Regional) Humedales de Ventanilla. Estos muestreos se llevaron a cabo entre febrero y agosto del 2015. En 15 estaciones se tomaron muestras de agua superficial y en 2 estaciones muestras de agua subterránea (piezómetro-fondo) para analizar los 3 parámetros microbiológicos y 44 parámetros fisicoquímicos. Los datos de Coliformes fecales y Escherichia coli fueron sometidos a pruebas estadísticas que determinaron una relación lineal creciente entre las variables Log (Coliformes fecales) y Log (Escherichia coli) que debería considerarse en futuros trabajos de Humedales. Para determinar el grado de contaminación en los 47 parámetros analizados, los resultados se compararon con los indicadores establecidos en los ECAs Agua 2008, 2015 y 2017 para aguas de la categoría IV (Conservación del ambiente acuático), Subcategoría E1: Lagunas y lagos que incluye a los Humedales. Los parámetros que estuvieron por encima de los límites permisibles fueron analizados con los instrumentos de gestión del ACR Humedales de Ventanilla (Plan Maestro 2009-2014, reportes de vigilancia y amenazas) para explicar qué factores antropogénicos posibles influyeron en esos resultados. Las aguas superficiales del área de estudio presentaron valores altos de coliformes totales y coliformes fecales (13000 NMP/100ml y 7900 NMP/100 ml). Se determinó la presencia de Escherichia coli, siendo mayor en la estación M-12 denominada Espejo de Agua por ser el cuerpo de agua más grande del ACR y donde anidan el mayor números de aves. Los parámetros fisicoquímicos del agua en general superaron los límites permisibles establecidos por los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental (ECA) 2008, 2015 y 2017 del Perú (D.S. N°002-2008-MINAN, D.S. N°015-2015-MINAN y D.S. N°004-2017- MINAN). Se concluye que toda el área de estudio esta impactada por la contaminación microbiológica y fisicoquímica. Se considera de interés la afectación por metales pesados siendo el plomo el más preocupante y también As, Cu, Cd, Hg, Se, Zn y Tl. Los resultados indican una posible afectación a la biota acuática, la salud pública y la calidad del agua superficial y subterránea. Además un aporte importante fue la generación de 35 mapas de isolineas que muestran la dispersión de de los contaminantes en toda el Área de Conservación Regional Humedales de Ventanilla. / Tesis

[ES] El tema de la investigación se centra en técnicas avanzadas para manejar problemas de aguas subterráneas y superficiales relacionados con métodos inversos y cambio climático. Los filtros de Kalman, con especial atención en Ensemble Smoother with Multiple Data Assimilation (ES-MDA), se analizan y mejoran para la solución de diferentes tipos de problemas inversos. En particular, la principal novedad es la aplicación de estos métodos para la identificación de series temporales. La primera parte de la tesis, luego de la descripción del método, presenta el desarrollo de un software escrito en Python para la aplicación de la metodología propuesta. El software cuenta con un flujo de trabajo flexible que puede adaptarse fácilmente para implementar diferentes variantes del filtro de Kalman y ser aplicado para la solución de varios tipos de problemas. Un paquete de herramientas proporciona varias funcionalidades que permiten de configurar el algoritmo de acuerdo con el problema específico analizado. La primera aplicación se refiere a la solución del problema inverso de flujo en ríos. Este es un procedimiento inverso destinado a estimar el flujo de entrada a un sistema hidráulico en función de información recopilada abajo. El procedimiento se prueba mediante dos ejemplos sintéticos y un estudio de caso real; se investiga el impacto de los tamaños de los conjuntos y la aplicación de técnicas de localización e inflación de covarianzas. Los resultados muestran la capacidad del método propuesto de resolver este tipo de problemas; el rendimiento de ES-MDA mejora, especialmente para tamaños de conjuntos pequeños, cuando se aplican técnicas de inflación y localización de covarianza. La segunda aplicación en el campo de las aguas superficiales se refiere a la calibración de un modelo hidrológico-hidráulico que simula los mecanismos de formación de eventos de inundación. ES-MDA se acopla al modelo numérico de forma paralela para la estimación de los coeficientes de rugosidad e infiltración en base al conocimiento de un hidrograma de flujo en una sección del dominio. Los resultados de dos casos sintéticos y un estudio de caso real demuestran la capacidad del método propuesto para calibrar el modelo hidrológico-hidráulico con un tiempo computacional razonable. En el campo de aguas subterráneas, ES-MDA se aplica por primera vez para identificar simultáneamente la ubicación de la fuente y el historial de liberación de un contaminante en un acuífero a partir de datos de concentración detectados en diferentes puntos del dominio. Se realizaron numerosas pruebas para evaluar la influencia de la distribución espacial y temporal de los datos de concentración, el número del conjunto y el uso de técnicas de localización e inflación; además, se presenta un nuevo procedimiento para realizar una localización iterativa espacio-temporal. La metodología se valida mediante un ejemplo analítico y un estudio de caso que utiliza datos obtenidos en el laboratorio mediante una caja de arena. ES-MDA conduce a una buena estimación de los parámetros investigados; una red de monitoreo bien diseñada y la aplicación de correcciones de covarianza mejoran el rendimiento del método y ayudan a mitigar el posible problema de no unicidad de la solución. Otro propósito de la tesis es investigar el efecto del cambio climático en las aguas subterráneas. Se presenta un modelo simplificado que describe la respuesta de los niveles de agua subterránea a las variables meteorológicas hasta 2100. Es un enfoque estadístico sencillo basado en las correlaciones entre los niveles de agua subterránea y dos índices de sequía que dependen de los datos de precipitación y temperatura. El método se utiliza para evaluar el impacto del cambio climático en los recursos de agua subterránea en un área de estudio ubicada en el norte de Italia utilizando datos históricos y de modelos climáticos regionales. Los resultados m / [CA] El tema de la investigació se centra en tècniques avançades per a manejar problemes d'aigües subterrànies i superficials relacionats amb mètodes inversos i canvi climàtic. Els filtres de Kalman, amb especial atenció en Ensemble Smoother with Multiple Data Assimilation (ES-MDA), s'analitzen i milloren per a la solució de diferents tipus de problemes inversos. En particular, la principal novetat és l'aplicació d'aquests mètodes per a la identificació de sèries temporals. La primera part de la tesi presenta el desenvolupament d'un programari escrit en Python per l'aplicació de la metodologia presentada. El programari compta amb un flux de treball flexible que pot adaptar-se fàcilment per a implementar diferents variants del filtre de Kalman i ser aplicat per a la solució de diversos tipus de problemes. Un paquet complementar d'eines proporciona diverses funcionalitats que permeten de configurar l'algorisme d'acord amb el problema específic analitzat. La primera aplicació es un nou enfocament per la solució del problema invers de flux en rius. Aquest és un procediment invers destinat a estimar el flux d'entrada a un sistema hidràulic en funció d'informació recopilada aigües avall. El procediment es prova mitjançant dos exemples sintètics i un estudi de cas real; s'investiga l'impacte de les grandàries dels conjunts i l'aplicació de tècniques de localització i inflació de covariàncies. Els resultats mostren la capacitat del mètode proposat de resoldre aquest tipus de problemes; el rendiment de ES-MDA millora, especialment per a grandàries de conjunts xicotets, quan s'apliquen tècniques d'inflació i localització de covariància. La segona aplicació en el camp de les aigües superficials es refereix al calibratge d'un model hidrològic-hidràulic que simula els mecanismes de formació d'esdeveniments d'inundació a partir de sollicitació hidrometeorológicas i la seua posterior propagació. ES-MDA s'acobla al model numèric de manera paral·lela per l'estimació dels coeficients de rugositat i infiltració sobre la base del coneixement d'un hidrograma de flux en una secció del domini. Els resultats de dos casos sintètics i un estudi de cas real demostren la capacitat del mètode proposat per calibrar el model hidrològic-hidràulic amb un temps computacional raonable. En el camp d'aigües subterrànies, ES-MDA s'aplica per primera vegada per identificar simultàniament la ubicació de la font i l'historial d'alliberament d'un contaminant en un aqüífer a partir d'un conjunt de dades de concentració detectats en diferents punts del domini. Es van realitzar nombroses proves per avaluar la influència de la distribució espacial i temporal de les dades de concentració, el número del conjunt i l'ús de tècniques de localització i inflació; a més, es presenta un nou procediment per realitzar una localització iterativa espaciotemporal. La metodologia es valguda mitjançant un exemple analític i un estudi de cas per al qual s'utilitzen dades obtingudes en el laboratori mitjançant una caixa d'arena. ES-MDA condueix a una bona reconstrucció dels paràmetres investigats; una xarxa de monitoratge ben dissenyada i l'aplicació de correccions de covariància milloren el rendiment del mètode i ajuden a mitigar el possible problema de no unicitat de la solució. Un altre propòsit de la tesi és investigar l'efecte del canvi climàtic en les aigües subterrànies. Es presenta un model simplificat que descriu la resposta dels nivells d'aigua subterrània a les variables meteorològiques fins a 2100. És un enfocament estadístic senzill basat en les correlacions entre els nivells d'aigua subterrània i dos índexs de sequera que depenen de les dades de precipitació i temperatura. El mètode s'utilitza per a avaluar l'impacte del canvi climàtic en els recursos d'aigua subterrània en una àrea d'estudi situada en el nord d'Itàlia utilitzant dades històriques i de models climàtics regionals. / [EN] This work focuses on the investigation of advanced techniques to handle groundwater and surface water problems in the framework of inverse methods and climate change. The Ensemble Kalman filter methods, with particular attention to the Ensemble Smoother with Multiple Data Assimilation (ES-MDA), are extensively analyzed and improved for the solution of different types of inverse problems. In particular, the main novelty is the application of these methods for the identification of time series function. In the first part of the thesis, after the description of the ES-MDA method, the development of a Python software package for the application of the proposed methodology is presented. It is designed with a flexible workflow that can be easily adapted to implement different variants of the Ensemble Kalman filter and to be applied for the solution of various types of inverse problems. A complemented tool package provides several functionalities that allow to setup the algorithm configuration suiting the specific analyzed problem. The first novelty application of the ES-MDA method aimed at solving the reverse flow routing problem. The objective of the inverse procedure is the estimation of an unknown inflow hydrograph to a hydraulic system on the basis of information collected downstream and a given forward routing model that relates inflow hydrograph and downstream observations. The procedure is tested by means of two synthetic examples and a real case study; the impact of ensemble sizes and the application of covariance localization and inflation techniques are also investigated. The tests show the capability of the proposed method to solve this type of problem; the performance of ES-MDA improves, especially for small ensemble sizes, when covariance localization and inflation techniques are applied. The second application, in the context of surface water, concerns the calibration of a hydrological-hydraulic model that simulates rainfall-runoff processes. The ES-MDA is coupled with the numerical model by parallel way for the estimation of roughness and infiltration coefficients based on the knowledge of a discharge hydrograph at the basin outlet. The results of two synthetic tests and a real case study demonstrate the capability of the proposed method to calibrate the hydrological-hydraulic model with a reasonable computational time. In the groundwater field, ES-MDA is applied for the first time to simultaneously identify the source location and the release history of a contaminant spill in an aquifer from a sparse set of concentration data collected in few points of the aquifer. The impacts of the concentration sampling scheme, the ensemble size and the use of covariance localization and covariance inflation techniques are tested; furthermore, a new procedure to perform a spatiotemporal iterative localization is presented. The methodology is tested by means of an analytical example and a study case that uses real data collected in a laboratory sandbox. ES-MDA leads to a good estimation of the investigated parameters; a well-designed monitoring network and the use of covariance corrections improve the performance of the method and help to minimize ill-posedness and equifinality. A part of the thesis investigates the impact of climate change on the groundwater availability. A surrogate model that describes the response of groundwater levels to meteorological variables up to 2100 is presented. It is a simple statistical approach based on the correlations between groundwater levels and two drought indices that depend on precipitation and temperature data. The presented method is used to evaluate the impact of climate change on groundwater resources in a study area located in Northern Italy using historical and regional climate model data. The results denote a progressive increase of groundwater droughts in the investigated area. / Todaro, V. (2021). Advanced techniques for solving groundwater and surface water problems in the context of inverse methods and climate change [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166439 / TESIS

Investiga el comportamiento de la resistencia cortante del relave grueso por causas meteorológicas y su influencia en la estabilidad de taludes de la Presa de Relaves N° 3 de Mahr Tunel, ubicada en el Perú. Para este propósito se realizó análisis de muestras inalteradas extraídas de diferentes zonas de la presa, para diferentes periodos de exposición a los agentes meteorológicos, se realizaron los ensayos triaxiales consolidado no drenado - CU. Conforme los resultados de las investigaciones geotécnicas ejecutados, en términos de esfuerzos totales y efectivos; el ángulo de fricción (φ), para el año “0” resultó 16.5º y 31.5º, para el año 3 resultó 26º y 41.4º, para el año 4 resultó 35º; para el año 6 resultó 52º y 51º, para el año 7 resultó 27º y 36.4º. La cohesión (c) del relave grueso, para el año “0” resultó 0 kPa y 3 kPa, para el año 3 resultó 230 kPa y 0 kPa, para el año 4 resultó 50 kPa y 78 kPa, para el año 6 resultó 90 kPa y 120 kPa, para el año 7 resultó 120 kPa y 29 kPa. A partir de estos resultados se concluye que, el ángulo de fricción y cohesión aumentaron, conforme aumentó el periodo de exposición. El incremento de la resistencia cortante del relave, conforme aumenta el periodo de exposición a los agentes meteorológicos, tiene influencia directa en el incremento de los valores de los factores de seguridad del análisis de estabilidad de la presa; en ese sentido, se puede mencionar que el incremento de la resistencia se manifiesta aun no existiendo presiones exteriores y debido al contenido mineralógico del relave el cual genera procesos físicos-químicos que han ocasionado presiones inter-granulares, estas presiones han generado fricción entre las partículas del relave, así como el incremento de la fricción por el efecto de consolidación secundaria. / Tesis