Over the past few years, higher education institutions have been submitted to various changes largely conditioned by the demands of society. The change from a university for the elite to a university for the masses, the increasing demand for the improvement in quality, the globalization of knowledge, the competitiveness at national and international levels, the development of internal improvement procedures, the changes in relationships with administration and society in general; are some of the unavoidable factors of growing importance in the field of higher education in Europe and around the world. Accountability, to build trust between society and universities, and the demand for transparency, for the design and implementation of plans for improvement and decision-making, are key aspects for meeting society¿s needs. Nevertheless, it is a fact that universities offer less openness than desired, although in recent years there has been a common effort to change this situation. Spanish universities have developed several initiatives to assess the quality of university activities. In particular, one of the relevant challenges to ensure quality in the Spanish university system is the assessment of the university teaching staff activity. The importance of the assessment activities is ever increasing. Such activities can help ensure the quality of educational processes affecting students, the university community and society in general. The evaluation results will allow the design and implementation of plans for improvement for the performance of university teaching staff at universities. It is therefore important to have measurement tools to assess the university teaching staff activity in three dimensions: teaching, research and management. However, commonly the assessment instrument used does not meet the need for the transparency which society demands. The aim of this research is to design methodological strategies for building composite indicators to assess and measure multidimensional concepts related to higher education management. To that end, a thorough review of the statistical techniques that can be applied in the development of composite indicators is performed. Furthermore, the importance of the indicators as a basic tool for suitable quality management and accountability in universities is studied. After reviewing a summary of the use of indicators in higher education, this study focuses on the assessment of the academic activities of the Universitat Politècnica de València teaching staff. First of all, an exploratory analysis of all indicators proposed by the university, for their teaching staff assessment, is performed. To do this, statistical techniques of dimensionality reduction, and classification techniques are applied. Subsequently, different methodologies for constructing a composite indicator that measures teaching activity are proposed, according to the normalization and weighting techniques applied. Lastly, the analytical characteristics of each of the methodologies proposed are studied, using uncertainty and global sensitivity analysis techniques to evaluate the quality and robustness of the proposed models, according to the goals set by the university. The uncertainty analysis is performed using a quasi-random simulation process and applying a non-compensatory aggregation technique on the results, known as the Copeland method. A nonparametric approach, known as the State Dependent Parameter, based on the Kalman filter and smoothing techniques, is performed to apply global sensitivity analysis. The uncertainty and sensitivity analysis are considered necessary techniques to provide validity and methodological support for the composite indicators proposed. Finally, the generalization of the composite indicator referring to teaching activity is studied, and a composite indicator is designed to evaluate the academic activity of each teacher with respect to the rest. This is based on the three main dimensions of university teachers: teaching, research and university management. In order to do this, a non-parametric weighting and aggregation technique called Benefit of the Doubt is applied. This technique measures the relative effectiveness in the development of academic activities of each member of university teaching staff, according to their academic profile. The methodological techniques proposed in this study are applicable in any field of research, and they provide a robust and transparent construction scheme of composite indicators. / Bas Cerdá, MDC. (2014). Estrategias metodológicas para la construcción de indicadores compuestos en la gestión universitaria [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/35330

[EN] Scheduling is of critical importance to project management. Traditional project scheduling methods, such as PERT and CPM do not treat interdependence of activities; thus, the dependency structure matrix (DSM) has become a common tool for programming activities in recent years. The DSM has been useful for the analysis of systems with dependence among its components. In the context of scheduling, the DSM can be used to program activities, hence determining the project duration with and without communication times, as well as with and without overlapping of activities. However, the variables representing the DSM have usually been considered as deterministic, a situation that is not consistent with reality, thus limiting the effectiveness of the DSM. All input variables have uncertainties that are essential to the analysis the scheduling using the DSM. This thesis applies uncertainty analysis and global sensitivity analysis (GSA) to DSM-based scheduling. Specifically, the following objectives are explored: a) conduct uncertainty analysis using mathematical intervals (gray theory); b) perform uncertainty analysis using Monte Carlo simulation; c) apply GSA to identify significant variables in project scheduling; d) compare the various methods of GSA for identifying significant activities project scheduling; e) develop a methodology to identify activities and variables that are critical or influential in achieving a desired duration of the project. A conventional sensitivity analysis was conducted. The GSA was performed using scatter plots, partial correlation coefficients, rank partial correlation coefficients, standardized regression coefficients, rank standardized regression coefficients, Morris method, Sobol' method, and Monte Carlo Filtering method. In conclusion, uncertainty and sensitivity analysis should be an integral part of the DSM -based scheduling. This extension provides valuable information for project management that can improve the implementation of projects. From sensitivity analysis in particular, it has been found that the characterization of uncertainty of input variables is a key component in the sensitivity analysis of project duration. With regard to GSA standardized regression coefficients, Morris and Sobol' methods are best suited for GSA. Monte Carlo Filtering provides further assistance in identifying the critical variables. Restricting these critical variables can be used to compress the project duration. / [ES] La programación de actividades es una acción fundamental en la dirección y gestión de proyectos. Considerando que las técnicas tradicionales de planificación y programación de proyectos, PERT y CPM, no tratan bien la interdependencia de actividades, en los últimos años se ha incorporado la matriz de estructura dependiente (MED) como una herramienta para programar actividades. La MED ha mostrado ser una herramienta eficaz para el análisis de sistemas que presentan dependencia entre sus componentes. Su incorporación a la programación de actividades permite determinar la duración de proyectos sin y con tiempos de comunicación, sin y con solape de actividades. Sin embargo, las variables que representan la MED han sido consideradas como determinísticas, situación que no coincide con la realidad, y por lo tanto limitan su aplicación práctica. Todas las variables de entrada presentan incertidumbre que deben ser consideradas para analizar la programación de actividades usando la MED. Esta tesis busca reducir esa brecha de conocimiento estudiando el efecto de la incertidumbre en la programación de actividades basado en la MED realizando análisis de incertidumbre y análisis de sensibilidad global (ASG). Específicamente se plantean los siguientes objetivos: a) realizar análisis de incertidumbre usando matemática de intervalos (teoría gris); b) realizar análisis de incertidumbre usando simulación de Monte Carlo; c) aplicar ASG para identificar actividades y variables significativas en la programación de actividades; d) comparar los diferentes métodos de ASG como métodos para identificar actividades y variables significativas en la programación de actividades; y e) desarrollar una metodología que permita identificar las actividades y variables críticas o influyentes en lograr una duración de proyecto deseada. El análisis de sensibilidad fue realizado siguiendo los pasos convencionales de éste tipo de estudio. El ASG se realizó utilizando diagramas de dispersión, coeficientes de correlación parcial, coeficientes de correlación por rangos parciales, coeficientes de regresión estandarizados, coeficientes de regresión por rango estandarizados, método de Morris, método de Sobol' y método de Monte Carlo Filtering. La principal conclusión es: el análisis de incertidumbre y el análisis de sensibilidad deben ser parte integral de la programación de actividades usando la MED, estas técnicas suministran información valiosa para la dirección y gestión de proyectos que puede ser utilizada junto a otras informaciones para mejorar la ejecución de los proyectos. En particular en el análisis de sensibilidad es posible destacar que la caracterización de la incertidumbre de las variables de entrada es un componente clave en el análisis de sensibilidad en la duración del proyecto. En relación al ASG podemos destacar que los métodos de coeficientes de regresión estandarizados, método de Morris y el método de Sobol' son los más adecuados para realizar ASG. Además, la aplicación de Monte Carlo Filtering facilita la identificación de las variables críticas y su regionalización consigue comprimir la duración del proyecto. / [CA] La programació d'activitats és una acció fonamental en la direcció i gestió de projectes. Considerant que les tècniques tradicionals de planificació i programació de projectes, PERT i CPM, no tracten bé la interdependència d'activitats, en els darrers anys s'ha incorporat la matriu d'estructura dependent (MED) com una eina per programar activitats. La MED ha mostrat ser una eina eficaç per a l'anàlisi de sistemes que presenten dependència entre els seus components. La seva incorporació a la programació d'activitats permet determinar la durada de projectes sense i amb temps de comunicació, sense i amb solapament d'activitats. No obstant això, les variables que representen la MED han estat considerades com determinístiques, situació que no coincideix amb la realitat, i per tant limiten la seva aplicació pràctica. Totes les variables d'entrada presenten incertesa que han de ser considerades per analitzar la programació d'activitats usant la MED. Aquesta tesi busca reduir aquesta bretxa de coneixement estudiant l'efecte de la incertesa en la programació d'activitats basat en la MED realitzant anàlisis d'incertesa i anàlisi de sensibilitat global (ASG). Específicament es plantegen els següents objectius: a) realitzar anàlisis d'incertesa utilitzant matemàtica d'intervals (teoria gris); b) realitzar anàlisis d'incertesa utilitzant simulació de Monte Carlo; c) aplicar ASG per identificar activitats i variables significatives en la programació d'activitats; d) comparar els diferents mètodes d'ASG com a mètodes per identificar activitats i variables significatives en la programació d'activitats; i e) desenvolupar una metodologia que permet identificar les activitats i variables crítiques o influents en aconseguir una durada de projecte desitjada. L'anàlisi de sensibilitat va ser realitzat seguint els passos convencionals d'aquest tipus d'estudi. L'ASG es va realitzar utilitzant diagrames de dispersió, coeficients de correlació parcial, coeficients de correlació per rangs parcials, coeficients de regressió estandarditzats, coeficients de regressió per rang estandarditzats, mètode de Morris, mètode de Sobol' i mètode de Monte Carlo Filtering. La principal conclusió és l'anàlisi d'incertesa i l'anàlisi de sensibilitat han de ser part integral de la programació d'activitats utilitzant la MED, aquestes tècniques subministren informació valuosa per a la direcció i gestió de projectes que pot ser utilitzada al costat d'altres informacions per a millorar la execució dels projectes. En particular en l'anàlisi de sensibilitat és possible destacar que la caracterització de la incertesa de les variables d'entrada és un component clau en l'anàlisi de sensibilitat en la durada del projecte. En relació a l'ASG podem destacar que els mètodes de coeficients de regressió estandarditzats, mètode de Morris i el mètode de Sobol' són els més adequats per a realitzar anàlisis de sensibilitat global. A més, l'aplicació de Montecarlo Filtering facilita la identificació de les variables crítiques i la seva regionalització aconsegueix comprimir la durada del projecte incloent. / Gálvez Ahumada, ED. (2015). ANÁLISIS DE INCERTIDUMBRE Y ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD GLOBAL EN LA DURACIÓN DE PROYECTOS USANDO LA MATRIZ DE ESTRUCTURA DEPENDIENTE [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58777

[ES] La Evaluación Ambiental Estratégica (EAE) proporciona el marco para la articulación de los proyectos de forma coherente y respetuosa con el medio ambiente, condiciones sociales, políticas y económicas (Arce y Gullón, 2000) y aunque comúnmente se le conoce a la EAE como una herramienta, esta representa un proceso que puede mejorar la toma de decisiones y propiciar el desarrollo sostenible (Bidstrup y Hansen, 2014). El análisis de alternativas es una de las áreas más débiles de la EAE, debido a que no se ha investigado suficientemente qué funciona y qué no en el desarrollo, evaluación y selección de alternativas. Estas investigaciones deben incluir enfoques sistemáticos para la identificación y el desarrollo de alternativas, para involucrar plenamente a las partes interesadas en su definición y evaluación, y proporcionar detalles suficientes al documentar el proceso de la selección (González et al., 2018). A estas debilidades se añade la dificultad de desarrollar una metodología que sea adaptable a diferentes con-textos. Estos condicionantes han encauzado la construcción de la metodología desarrollada en esta tesis y así, lograr minimizar estas brechas, planteando un método analítico, simple y flexible. La metodología denominada "Índice de Selección de Alternativas Estratégicas Ambientales (ISAEA) y sus incertidumbres", parte de la utilización de indicadores simples construidos en base a las metas que se plantean en el instrumento evaluado en la EAE. Al construir los indicadores partiendo de los criterios de los propios objetivos o metas del Plan, Proyecto o Programa (PPP), se disminuye la complejidad y ambigüedad que típicamente existe en la construcción y/o selección de indicadores ambientales, pues queda claro la dirección que debe seguirse en la construcción del indicador. Los criterios de construcción permiten optimizar la calidad del indicador, ya que el mismo describe el objetivo y, por ende, se manejan indicadores que son los adecuados para ese PPP en particular, es decir, adaptado al contexto preciso del PPP. El ISAEA se complementa con un análisis de incertidumbre, que ofrece al tomador de decisiones herramientas completas para proceder a seleccionar con información cuantitativa, la alternativa que más conveniente para el PPP estudiado. De este modo, la metodología propuesta proporciona un índice que representa en qué medida se acerca la alternativa a la meta planteada, aportando además una adaptación de los análisis de incertidumbre al uso de indicadores compuestos. La experiencia de la aplicación de esta metodología en ambos de sus componentes principales, el ISAEA y el análisis de incertidumbre, deja de manifiesto la importancia de la cooperación abierta de la entidad promotora del PPP para garantizar el flujo de información y más importante aún, de información confiable. Tras el desarrollo de la presente investigación se concluye que la metodología desarrollada aporta una herramienta valiosa, que puede ser utilizada de forma simple y a la vez permite reflejar las circunstancias propias del PPP. A la vez, la metodología ofrece resultados en un lenguaje matemático llano, fácilmente entendible para los tomadores de decisiones. La metodología que se aporta en esta investigación doctoral llega a minimizar una brecha en la temática de selección de alternativas en la EAE, ya que se basa en información cuantitativa y a la vez ha asumido un desafío pendiente en evaluaciones ambientales al incorporar el análisis de incertidumbre como un criterio de acompañamiento al ISAEA, que permite realizar una selección de alternativas estratégicas en base a criterios científicos. / [CA] L'Avaluació Ambiental Estratègica (AAE) proporciona el marc per a l'articulació dels projectes de forma coherent i respectuosa amb el medi ambient, condicions socials, polítiques i econòmiques (Arce i Gullón, 2000) i encara que comunament se li coneix a la AAE com una eina, aquesta representa un procés que pot millorar la presa de decisions i propiciar el desenvolupament sostenible (Bidstrup i Hansen, 2014). L'anàlisi d'alternatives és una de les àrees més febles de la AAE, pel fet que no s'ha investigat prou què funciona i què no en el desenvolupament, avaluació i selecció d'alternatives. Aquestes investigacions han d'incloure enfocaments sistemàtics per a la identificació i el desenvolupament d'alternatives, per involucrar plenament a les parts interessades en la seva definició i avaluació, i proporcionar detalls suficients al documentar el procés de la selecció (González et al., 2018). A aquestes debilitats s'afegeix la dificultat de desenvolupar una metodologia que sigui adaptable a diferents contextos. Aquests condicionants han canalitzat la construcció de la metodologia desenvolupada en aquesta tesi i així, aconseguir minimitzar aquestes bretxes, plantejant un mètode analític, simple i flexible. La metodologia anomenada "Índex de Selecció d'Alternatives Estratègiques Ambientals (ISAEA) i les seves incerteses", part de la utilització de indicadors simples construïts en base a les metes que es plantegen en el instrument avaluat en l'AAE. Al construir els indicadors partint dels criteris dels propis objectius o metes de el Pla, Projecte o Programa (PPP), es disminueix la complexitat i ambigüitat que típicament existeix en la construcció i/o selecció d'indicadors ambientals, ja que queda clar la direcció que ha de seguirse en la construcció de l'indicador. Els criteris de construcció permeten optimitzar la qualitat de l'indicador, ja que el mateix descriu el objectiu i, per tant, es manegen indicadors que són els adequats per a aquest PPP en particular, és a dir, adaptat al context precís de l'PPP. L'ISAEA es complementa amb una anàlisi d'incertesa, que ofereix al prenedor de decisions eines completes per a procedir a seleccionar amb informació quantitativa, l'alternativa que més convenient per al PPP estudiat. D'aquesta manera, la metodologia proposada proporciona un índex que representa en quina mesura s'acosta l'alternativa a la meta plantejada, aportant a més una adaptació de les anàlisis d'incertesa a l'ús d'indicadors com-llocs. L'experiència de l'aplicació d'aquesta metodologia en tots dos dels seus components principals, l'ISAEA i l'anàlisi d'incertesa, deixa de manifest la importància de la cooperació oberta de l'entitat promotora de l'PPP per garantir el flux d'informació i, més important encara, d'informació ambfiable. Després de concloure la present investigació queda demostrat que la metodologia desenvolupada aporta una eina valuosa, que pot ser utilitzada de forma simple i alhora permet reflectir les circumstàncies pròpies de l'PPP. Alhora, la metodologia ofereix resultats en un llenguatge matemàtic pla, fàcilment comprensible per als prenedors de decisions. La metodologia que s'aporta en aquesta tesi doctoral arriba a minimitzar una bretxa en la temàtica de selecció d'alternatives a l'EAE, ja que es basa en informació quantitativa i alhora ha assumit un repte pendent en avaluacions ambientals a l'incorporar el anàlisi d'incertesa com un criteri d'acompanyament a l'ISAEA, que permet realitzar una selecció d'alternatives estratègiques en base a criteris científics / [EN] Strategic Environmental Assessment (SEA) provides the framework for the articulation of projects in a coherent and respectful way with the environment, social, political and economic conditions (Arce and Gullón, 2000). Although SEA is commonly known as a tool, it represents a process that can improve decision-making and promote sustainable development (Bidstrup and Hansen, 2014). The analysis of alternatives is one of the weakest areas of SEA, because what works and what does not in the development, evaluation and selection of alternatives has not been sufficiently investigated. These investigations should include systematic ap-proaches for the identification and development of alternatives, to fully involve stake-holders in their definition and evaluation, and provide sufficient detail when documenting the selection process (González et al., 2018). Besides these weaknesses, the difficulty of developing a methodology that is adaptable to different contexts appears. These conditioning factors have guided the construction of the methodology developed in this thesis and thus, manage to minimize these gaps, proposing an analytical, simple and flexible method. The methodology called "Selection Index for Strategic Environmental Alternatives (ISAEA) and its uncertainties", starts from the use of simple indicators built on the basis of the goals set out in the instrument evaluated by the SEA. By constructing the indicators based on the criteria of the objectives or goals of the Plan, Project or Program (PPP), the complexity and ambiguity that typically exists in the construction and/or selection of environmental indicators is reduced, since the direction to be followed in the construction of the indicator. The construction criteria allow optimizing the quality of the indicator, since it describes the objective and, therefore, indicators are used that are appropriate for that particular PPP, that is, adapted to the precise context of each PPP. The ISAEA is complemented with an uncertainty analysis, which offers the decision maker complete tools to proceed to select with quantitative information, the most convenient alternative for the PPP studied. Therefore, the proposed methodology provides an index that represents to what extent the alternative approaches the proposed goal, also providing an adaptation of the uncertainty analyzes to the use of composite indicators. The experience of applying this methodology in both of its main components, the ISAEA and the uncertainty analysis, shows the importance of the open cooperation of the PPP promoter to guarantee the flow of information and, more importantly, reliable information. After the development of this research, it is concluded that the developed methodology provides a valuable tool, which can be used in a simple way while allowing reflecting the circumstances of the PPP. At the same time, the methodology offers results in plain mathematical language, easily understood by decision makers. The methodology provided in this doctoral research minimizes a gap in the subject of selecting alternatives in SEA, since it is based on quantitative information and at the same time has assumed a pending challenge in environmental evaluations by incorporating the uncertainty analysis as an accompanying criterion to the ISAEA, which allows a selection of strategic alternatives based on scientific criteria. / González González, RL. (2022). Metodología analítica para el análisis de alternativas en la evaluación ambiental estratégica y sus incertidumbres en la toma de decisiones [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/183152

La implementació de la Directiva Europea 91/271/CEE referent a tractament d'aigües residuals urbanes va promoure la construcció de noves instal·lacions al mateix temps que la introducció de noves tecnologies per tractar nutrients en àrees designades com a sensibles. Tant el disseny d'aquestes noves infraestructures com el redisseny de les ja existents es va portar a terme a partir d'aproximacions basades fonamentalment en objectius econòmics degut a la necessitat d'acabar les obres en un període de temps relativament curt. Aquests estudis estaven basats en coneixement heurístic o correlacions numèriques provinents de models determinístics simplificats. Així doncs, moltes de les estacions depuradores d'aigües residuals (EDARs) resultants van estar caracteritzades per una manca de robustesa i flexibilitat, poca controlabilitat, amb freqüents problemes microbiològics de separació de sòlids en el decantador secundari, elevats costos d'operació i eliminació parcial de nutrients allunyant-les de l'òptim de funcionament. Molts d'aquestes problemes van sorgir degut a un disseny inadequat, de manera que la comunitat científica es va adonar de la importància de les etapes inicials de disseny conceptual. Precisament per aquesta raó, els mètodes tradicionals de disseny han d'evolucionar cap a sistemes d'avaluació mes complexos, que tinguin en compte múltiples objectius, assegurant així un millor funcionament de la planta. Tot i la importància del disseny conceptual tenint en compte múltiples objectius, encara hi ha un buit important en la literatura científica tractant aquest camp d'investigació. L'objectiu que persegueix aquesta tesi és el de desenvolupar un mètode de disseny conceptual d'EDARs considerant múltiples objectius, de manera que serveixi d'eina de suport a la presa de decisions al seleccionar la millor alternativa entre diferents opcions de disseny. Aquest treball de recerca contribueix amb un mètode de disseny modular i evolutiu que combina diferent tècniques com: el procés de decisió jeràrquic, anàlisi multicriteri, optimació preliminar multiobjectiu basada en anàlisi de sensibilitat, tècniques d'extracció de coneixement i mineria de dades, anàlisi multivariant i anàlisi d'incertesa a partir de simulacions de Monte Carlo. Això s'ha aconseguit subdividint el mètode de disseny desenvolupat en aquesta tesis en quatre blocs principals: (1) generació jeràrquica i anàlisi multicriteri d'alternatives, (2) anàlisi de decisions crítiques, (3) anàlisi multivariant i (4) anàlisi d'incertesa. El primer dels blocs combina un procés de decisió jeràrquic amb anàlisi multicriteri. El procés de decisió jeràrquic subdivideix el disseny conceptual en una sèrie de qüestions mes fàcilment analitzables i avaluables mentre que l'anàlisi multicriteri permet la consideració de diferent objectius al mateix temps. D'aquesta manera es redueix el nombre d'alternatives a avaluar i fa que el futur disseny i operació de la planta estigui influenciat per aspectes ambientals, econòmics, tècnics i legals. Finalment aquest bloc inclou una anàlisi de sensibilitat dels pesos que proporciona informació de com varien les diferents alternatives al mateix temps que canvia la importància relativa del objectius de disseny.El segon bloc engloba tècniques d'anàlisi de sensibilitat, optimització preliminar multiobjectiu i extracció de coneixement per donar suport al disseny conceptual d'EDAR, seleccionant la millor alternativa un cop s'han identificat decisions crítiques. Les decisions crítiques són aquelles en les que s'ha de seleccionar entre alternatives que compleixen de forma similar els objectius de disseny però amb diferents implicacions pel que respecte a la futura estructura i operació de la planta. Aquest tipus d'anàlisi proporciona una visió més àmplia de l'espai de disseny i permet identificar direccions desitjables (o indesitjables) cap on el procés de disseny pot derivar. El tercer bloc de la tesi proporciona l'anàlisi multivariant de les matrius multicriteri obtingudes durant l'avaluació de les alternatives de disseny. Específicament, les tècniques utilitzades en aquest treball de recerca engloben: 1) anàlisi de conglomerats, 2) anàlisi de components principals/anàlisi factorial i 3) anàlisi discriminant. Com a resultat és possible un millor accés a les dades per realitzar la selecció de les alternatives, proporcionant més informació per a una avaluació mes efectiva, i finalment incrementant el coneixement del procés d'avaluació de les alternatives de disseny generades. En el quart i últim bloc desenvolupat en aquesta tesi, les diferents alternatives de disseny són avaluades amb incertesa. L'objectiu d'aquest bloc és el d'estudiar el canvi en la presa de decisions quan una alternativa és avaluada incloent o no incertesa en els paràmetres dels models que descriuen el seu comportament. La incertesa en el paràmetres del model s'introdueix a partir de funcions de probabilitat. Desprès es porten a terme simulacions Monte Carlo, on d'aquestes distribucions se n'extrauen números aleatoris que es subsisteixen pels paràmetres del model i permeten estudiar com la incertesa es propaga a través del model. Així és possible analitzar la variació en l'acompliment global dels objectius de disseny per a cada una de les alternatives, quines són les contribucions en aquesta variació que hi tenen els aspectes ambientals, legals, econòmics i tècnics, i finalment el canvi en la selecció d'alternatives quan hi ha una variació de la importància relativa dels objectius de disseny. En comparació amb les aproximacions tradicionals de disseny, el mètode desenvolupat en aquesta tesi adreça problemes de disseny/redisseny tenint en compte múltiples objectius i múltiples criteris. Al mateix temps, el procés de presa de decisions mostra de forma objectiva, transparent i sistemàtica el perquè una alternativa és seleccionada en front de les altres, proporcionant l'opció que més bé acompleix els objectius marcats, mostrant els punts forts i febles, les principals correlacions entre objectius i alternatives, i finalment tenint en compte la possible incertesa inherent en els paràmetres del model que es fan servir durant les anàlisis. Les possibilitats del mètode desenvolupat es demostren en aquesta tesi a partir de diferents casos d'estudi: selecció del tipus d'eliminació biològica de nitrogen (cas d'estudi # 1), optimització d'una estratègia de control (cas d'estudi # 2), redisseny d'una planta per aconseguir eliminació simultània de carboni, nitrogen i fòsfor (cas d'estudi # 3) i finalment anàlisi d'estratègies control a nivell de planta (casos d'estudi # 4 i # 5). / The implementation of EU Directive 91/271/EEC concerning urban wastewater treatment promoted the construction of new facilities and the introduction of nutrient removal technologies in areas designated as sensitive. The need to build at a rapid pace imposed economically sound approaches for the design of the new infrastructures and the retrofit of the existing ones. These studies relied exclusively on the use of heuristic knowledge and numerical correlations generated from simplified activated sludge models. Hence, some of the resulting wastewater treatment plants (WWTPs) were characterized by a lack of robustness and flexibility, bad controller performance, frequent microbiology-related solids separation problems in the secondary settler, high operating and maintenance costs and/or partial nutrient removal, which made their performance far from optimal. Most of these problems arose because of inadequate design, making the scientific community aware of the crucial importance of the conceptual design stage. Thus, these traditional design approaches should turn into more complex assessment methods in order to conduct integrated assessments taking into account a multiplicity of objectives an hence ensuring a correct plant performance. Despite the importance of this fact only a few methods in the literature addressed the systematic evaluation of conceptual WWTP design alternatives using multiple objectives. Yet, the decisions made during this stage are of paramount importance in determining the future plant structure and operation. The main objective pursued in this thesis targets the development of a systematic conceptual design method for WWTP using multiple objectives, which supports decision making when selecting the most desirable option amongst several generated alternatives. This research work contributes with a modular and evolutionary approach combining techniques from different disciplines such as: a hierarchical decision approach, multicriteria decision analysis, preliminary multiobjective optimization using sensitivity functions, knowledge extraction and data mining techniques, multivariate statistical techniques and uncertainty analysis using Monte Carlo simulations. This is accomplished by dividing the design method into 4 different blocks: (1) hierarchical generation and multicriteria evaluation of the design alternatives, (2) analysis of critical decisions, (3) multivariate analysis and, finally, (4) uncertainty analysis. The first block of the proposed method, supports the conceptual design of WWTP combining a hierarchical decision approach with multicriteria analysis. The hierarchical decision approach breaks down the conceptual design into a number of issues that are easier to analyze and to evaluate while the multicriteria analysis allows the inclusion of different objectives at the same time. Hence, the number of alternatives to evaluate is reduced while the future WWTP design and operation is greatly influenced by environmental, technical, economical and legal aspects. Also, the inclusion of a sensitivity analysis facilitates the study of the variation of the generated alternatives with respect to the relative importance of the objectives. The second block, analysis of critical decisions, is tackled with sensitivity analysis, preliminary multiobjective optimization and knowledge extraction to assist the designer during the selection of the best alternative amongst the most promising alternatives i.e. options with a similar overall degree of satisfaction of the design objectives but with completely different implications for the future plant design and operation. The analysis provides a wider picture of the possible design space and allows the identification of desirable (or undesirable) WWTP design directions in advance.The third block of the proposed method, involves the application of multivariate statistical techniques to mine the complex multicriteria matrixes obtained during the evaluation of WWTP alternatives. Specifically, the techniques used in this research work are i) cluster analysis, ii) principal component/factor analysis, and iii) discriminant analysis. As a result, there is a significant improvement in the accessibility of the information needed for effective evaluation of WWTP alternatives, yielding more knowledge than the current evaluation methods to finally enhance the comprehension of the whole evaluation process. In the fourth and last block, uncertainty analysis of the different alternatives is further applied. The objective of this tool is to support the decision making when uncertainty on the model parameters used to carry out the analysis of the WWTP alternatives is either included or not. The uncertainty in the model parameters is introduced, i.e input uncertainty, characterising it by probability distributions. Next, Monte Carlo simulations are run to see how those input uncertainties are propagated through the model and affect the different outcomes. Thus, it is possible to study the variation of the overall degree of satisfaction of the design objectives, the contributions of the different objectives in the overall variance to finally analyze the influence of the relative importance of the design objectives during the selection of the alternatives. Thus, in comparison with the traditional approaches the conceptual design method developed in this thesis addresses design/redesign problems with respect to multiple objectives and multiple performance measures. Also, it includes a more reliable decision procedure that shows in a systematic, objective and transparent fashion the rationale way a certain alternative is selected and not the others. The decision procedure provides to the designer/decision maker with the alternative that best fulfils the defined objectives, showing its main advantages and weaknesses, the different correlations between the alternatives and evaluation criteria and dealing with the uncertainty prevailing in some of the model parameters used during the analysis. A number of case studies, selection of biological nitrogen removal process (case study #1), optimization of the setpoints in two control loops (case study #2), redesign to achieve simultaneous organic carbon, nitrogen and phosphorus removal (case study #3) and evaluation of control strategies at plant wide level (case studies #4 and #5), are used to demonstrate the capabilities of the conceptual design method.

Flooding is of great concern world-wide, causing damage to infrastructure, property and loss of life. Low-income countries, in particular, can be negatively affected by flood events due to their inherent vulnerabilities. Moreover, data to perform studies for flood risk management in low-income regions are often scarce or lacking sufficient quality. This thesis proposes new methodologies and explores the use of unconventional sources of information in flood hazard assessment in areas where the quantity or sufficient quality of traditional hydrometrical data are lacking.  One method was developed to account for errors in spatially averaged rainfall, from a sparse rain-gauge network, used as input to a rainfall-runoff model. A spatially-averaged and event-dependent rainfall depth multiplier led to improvements of the hydrographs at calibration. And by using a distribution of the multiplier, identified from previous events in the catchment, improvement in predictions could also be obtained. A second method explored the possibility of reproducing an unmeasured extreme flood event using a combination of models, post-event data, precipitation and an uncertainty-analysis framework. This combination allowed the identification of likelihood-associated parameter sets from which the flood hazard map for the extreme event could be obtained. A third and fourth study made at the regional scale explored the value of catchment similarities, and the effects of climate on the hydrological response of catchments. Flood frequency curves were estimated for 36 basins, assumed ungauged, using regional information of short flow records, and local information about the frequency of the storm. In the second regional study, hydro-climatic information provided great value to constrain predictions of series of daily flow from a hydrological model. Previously described methods, used in combination with unconventional information within an uncertainty analysis, proven to be useful for flood hazard assessment at basins with data limitations. The explored data included: post-event measurements of an extreme flood event, hydro-climate regional information and local precipitation data. The methods presented in this thesis are expected to support development of hydrological studies underpinning flood-risk reduction in data-poor areas. / Extremt höga vattenflöden ställer till stora problem i hela världen. De skadar infrastruktur och egendom och orsakar död. Framför allt kan låg- och medelinkomstländer vara väldigt sårbara för extrema flöden. I dessa länder saknas dessutom ofta data som behövs för att kunna bedöma översvämningsrisker, eller så finns bara data av dålig kvalitet. Denna avhandling föreslår nya metoder som använder okonventionella informationskällor vid bedömning av översvämningsrisker i områden där traditionella hydrologiska data saknas eller har otillräcklig kvalitet. En metod utvecklades för att ta hänsyn till fel i rumslig medelnederbörd beräknad från ett glest nät av nederbördsmätare att användas som indata i en nederbörds-avrinningsmodell. Användning av en multiplikator för medelvärdesbildad nederbörd, i tid och rum, för enskilda högflödestillfällen ledde till förbättrad modellkalibrering. Genom att använda multiplikatorfördelningar, identifierade från tidigare högflödestillfällen i avrinningsområdet, kunde också prognoser förbättras. En andra metod använde sig av möjligheten att reproducera ett extremt högflöde inom ramen för en osäkerhetsanalys med hjälp av en kombination av modeller, nederbördsdata och data som uppmätts i efterhand. Denna kombination gjorde det möjligt att identifiera parametervärdesuppsättningar med hophörande sannolikheter ur vilka det gick att erhålla en översvämningskarta för det höga flödet. En tredje och fjärde studie i regional skala utforskade värdet av likheter mellan avrinningsområden och hur områdenas hydrologiska gensvar beror av klimatet. Kurvan för kumulativa högflödesfrekvenser (flood frequency curve, FFC) kunde skattas med hjälp av lokal nederbördsinformation och regional information om korta tidsserier av vattenföring från 36 avrinningsområden som antogs sakna vattenföringsdata. I den andra regionala studien visade sig hydroklimatisk information av värde för att avgränsa godtagbara prognoser för daglig vattenföring från en hydrologisk modell. Tidigare beskrivna metoder, använda tillsammans med okonventionell information inom ramen för en osäkerhetsanalys, visade sig vara användbara för att bedöma översvämningsrisker i avrinningsområden med databegränsningar. Bland utforskade data fanns: mätningar i efterhand av ett extremt högflöde, hydroklimatisk regional information och lokala nederbördsmätningar. Metoderna i denna avhandling förväntas kunna stödja utvecklingen av hydrologiska studier av höga flöden och översvämningar i områden med bristande datatillgång. / Las inundaciones ocasionan daños a la infraestructura, propiedad y pérdida de vidas a nivel mundial. Los países en desarrollo son los más vulnerables a inundaciones, la calidad y cantidad de datos hidro-climatológicos disponibles en los mismos dificulta el desarrollo de estudios para la evaluación de riesgo a esta amenaza. Esta tesis propone métodos en la que se hace uso de fuentes de información no-convencionales para la evaluación de riesgo por inundación en regiones con datos escasos o limitados. Un método considera el error asociado a la precipitación promedio sobre cuencas en modelos lluvia-escorrentía como un factor multiplicador del histograma del evento. El uso de la precipitación promedio junto con una distribución probabilística del factor multiplicador como datos de entrada a un modelo de lluvia-escorrentía mejoraron los hidrogramas durante los periodos de calibración y predicción. Un segundo método exploró la posibilidad de reproducir un evento extremo de inundación usando una combinación de modelos hidrológicos e hidráulico, un análisis de incertidumbre, datos hidrométricos recopilados después del evento y datos de precipitación registrados durante-el-evento. Dicha combinación permitió la identificación de los parámetros de los modelos y la elaboración un mapa de amenaza por inundaciones para dicho evento. Adicionalmente, se estimaron curvas de frecuencia de inundaciones para 36 cuencas, asumidas no aforadas, mediante un método de regionalización que usa registros de caudal de corta duración disponibles en la región. Dichas curvas fueron extendidas haciendo uso de información local sobre la frecuencia de las tormentas. Se encontró que la información hidro-climatológica tiene un gran valor para reducir el rango de incertidumbre de las simulaciones de caudal diaria de un modelo hidrológico. Los métodos anteriores se usaron en combinación con información no-convencional dentro de un análisis de incertidumbre y han probado su utilidad para la evaluación de riesgo por inundaciones en cuencas con registros escasos o limitados. Los datos utilizados en esta tesis incluyen datos hidrométricos recopilados pasado el evento, registros hidro-climatológicos regionales y precipitación local. Se espera que los métodos presentados aquí contribuyan al desarrollo de estudios hidrológicos importantes para la reducción del riesgo por inundaciones en regiones con déficit de registros hidro-climatológicos.