Tradicionalmente la construcción de aliviaderos escalonados en presas de hormigón compactado con rodillo (HCR) se caracteriza por la presencia de muretes guías que imponen un ancho constante a lo largo del aliviadero y que conducen el flujo desde la coronación hasta el pie. Dichos cajeros son construidos con encofrados trepantes específicos, utilizando hormigón vibrado y suponen una unidad de obra de costes y tiempos de ejecución significativos. En la literatura especializada se puede encontrar una amplia descripción del comportamiento hidráulico de rápidas escalonadas con cajeros laterales. Más recientemente se han encontrado algunos ejemplos de diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales. En este contexto, surge el proyecto ALIVESCA que ha sido el marco de la presente tesis doctoral. El proyecto ALIVESCA, y por tanto esta tesis, se iniciaron con el principal objetivo de caracterizar el comportamiento hidráulico de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales en presas de HCR. El proyecto se plantea en base al estudio en modelo físico. El modelo ubicado en los laboratorios del Instituto Flumen, opera bajo la semejanza de Froude. Se construyó representando un aliviadero prototipo de altura de presa de 75 m, altura de escalón de 1.20 m, pendiente 0.8 y un paramento de ancho de 45 m, (escala 1:15). Los resultados del estudio se presentan en tres fases: la puesta a punto de la instalación experimental, el análisis del comportamiento hidráulico en ausencia de cajeros, y la definición de criterios de diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales. En la primera parte, se determina que el comportamiento del modelo es bidimensional, y que no existe un efecto de la rugosidad del modelo en la distribución lateral del caudal. Asimismo, se estudia la necesidad de un muro de acompañamiento del flujo en cabecera, cuya longitud se establece igual a la de una pila sobre la coronación de la presa (del orden de unos 10 m). Adicionalmente, como mayor aportación de esta fase de investigación, se define la existencia de dos zonas: una zona (cercana al eje de vertido) a lo largo del aliviadero donde el caudal específico se mantiene constante e igual al de vertido, es decir, su comportamiento es análogo al caso de la existencia de cajeros laterales, y una segunda zona afectada por la ausencia de los mismos. La coexistencia de estas dos regiones depende del caudal específico de vertido y del ancho del aliviadero. En la segunda parte, referente al comportamiento hidráulico del aliviadero sin cajeros, se analiza el efecto de su ausencia en la expansión lateral de la lámina de agua que se produce y, por tanto, en la disminución del caudal específico a lo largo y ancho de la rápida escalonada. Se determina que las variables que condicionan la expansión del flujo son: el caudal específico de vertido y la posición (altura) considerada. En base a ello, se propone un ajuste para predecir la distribución lateral del caudal en función de estas variables. En cuanto a la caracterización del flujo en la expansión lateral de la lámina de agua, se compara el comportamiento de diferentes variables hidráulicas en esta zona respecto del comportamiento que tiene lugar en la zona que no se ve afectada por la ausencia de cajeros. Las variables analizadas son: concentración media de aire, calado equivalente, campos de velocidad, concentración de aire y presión. Finalmente, se definen los criterios para el diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales en presas de hormigón compactado con rodillo y se plantean soluciones a la recogida al pie del aliviadero. Mención adicional merece la comparación de los resultados experimentales con los datos obtenidos del modelo numérico en 3D. El modelo numérico se basa en el método SPH y fue elaborado dentro del proyecto ALIVESCA por parte del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX. / Traditionally the construction of stepped spillways in roller compacted concrete dams (RCC) is characterized by the presence of sidewalls that imposes a constant width along the spillway and guides the flow from the crest to the toe. These sidewalls are built using vibrated concrete with a special climbing formwork, and therefore, imply significant time and cost of execution. In the specialized literature there is a comprehensive description of the hydraulic behavior of stepped chutes with sidewalls. More recently few examples of stepped spillways designed without sidewalls have been found. In this context arises the ALIVESCA project that has been the framework of the present thesis. The ALIVESCA project, and consequently this thesis, started with the main objective of characterizing the hydraulic behavior of stepped spillways without sidewalls in RCC dams. The main experimental project is based on the physical model study. The model located in Flumen Institute's laboratories, operates under the Froude similarity. It was constructed representing a 75 m dam height, 1.20 m step height, 0.8 slope and 45 m dam width (scale 1:15). The results of the study are presented in three phases: the initial phase of the experimental setup, the analysis phase with the aim of characterizing the hydraulic behavior the absence of sidewalls, and finally, a design criteria phase of stepped spillways without sidewalls. In the first part, the two-dimensional behavior of the model is determined, as well as, that there is no effect of the model roughness on the lateral distribution of flow. Also, the need of a guiding wall at the dam crest is studied; the length of this element corresponds to that of a pile on the crest of the dam (approximately 10 m). Moreover, an important contribution of this research phase was the definition of two areas: an area along the spillways (near the discharge axis) where the specific discharge remains constant and equal to the specific discharge at the entrance, i.e. the behavior of this area is analogous to the case with sidewalls, and a second area affected by the absence sidewalls. The coexistence of these two regions depends on the specific discharge and the spillway width. In the second part, the hydraulic behavior of the spillway without sidewalls is analyzed, as well as, the decrease of the specific discharge along and across the chute due to the flow lateral expansion. The variables that determine such decrease are: the specific discharge at the entrance and the position (height) considered. Thus, an adjustment is proposed to predict the flow distribution in terms of these variables. Regarding the flow characterization in absence of sidewalls, a comparison between behavior of this area and the not affected area is presented. The analyzed variables are: mean air concentration, equivalent water depth, velocity, air concentration and pressure fields. Finally, the design criteria of stepped spillways without sidewalls in RCC dams are defined, and collection solutions at the spillway toe are proposed. Additionally, the experimental results are compared with the data simulations of a 3D numerical model. The numerical model is based on SPH method and was developed within the ALIVESCA project by the Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX. / Tradicionalment la construcció de sobreeixidors esglaonats en preses de formigó compactat amb corró es caracteritza per la presència de murets guia que imposen un ample constant al llarg del sobreeixidor i que condueixen el flux des de la coronació fins al peu de presa. Aquests caixers es construeixen amb encofrats trepants específics, utilitzant formigó vibrat i per tant suposen una unitat d'obra de costos i temps d'execució significatius. A la literatura especialitzada es pot trobar una àmplia descripció del comportament hidràulic de ràpides esglaonades amb murets laterals. Més recentment s'han localitzat alguns exemples de disseny de sobreeixidors esglaonats sense aquests. En aquest context sorgeix el projecte ALIVESCA que ha estat el marc de la present tesi doctoral. El projecte ALIVESCA, i per tant aquesta tesi, es van iniciar amb el principal objectiu de caracteritzar el comportament hidràulic de sobreeixidors esglaonats sense murets laterals en preses de formigó compactat amb corró. El projecte es plantejà sobre la base de l'estudi en model físic. El model situat als laboratoris de l'Institut Flumen, opera sota la semblança de Froude. Es va construir representant un sobreeixidor prototip d'altura de presa de 75 m, altura de graó d'1.20 m, pendent 0.8 i un parament de ample de 45 m, (escala 1:15). Els resultats de l'estudi es presenten en tres fases: la posta a punt de la instal·lació experimental, el anàlisi del comportament hidràulic en absència de murets, i la definició de criteris de disseny de sobreeixidors esglaonats sense caixers laterals. En la primera part, es determina que el comportament del model és bidimensional, i que no existeix un efecte de la rugositat del model en la distribució lateral del cabal. Igualment, s'estudia la necessitat d'un mur d'acompanyament del flux en capçalera, la longitud de la qual s'estableix igual a la d'una pila sobre la coronació de la presa (de l'ordre d'uns 10 m). Addicionalment, com a major aportació d'aquesta fase de recerca, es defineix l'existència de dues zones: una (propera a l'eix de vessament) al llarg del sobreeixidor en què el cabal específic es manté constant i igual al de vessament, és a dir, el seu comportament és anàleg al cas de l'existència de caixers laterals, i una segona zona afectada per la seva absència. La coexistència d'aquestes dues regions depèn del cabal específic de vessament i de l'ample del sobreeixidor. En la segona part, referent al comportament hidràulic del sobreeixidor sense caixers laterals, s'analitza l'efecte de la seva absència en l'expansió lateral de la làmina d'aigua que es produeix i, per tant, en la disminució del cabal específic al llarg de la ràpida esglaonada. Es determina que les variables que condicionen l'expansió del flux són: el cabal específic de vessament i la posició (altura) considerada. Així, es proposa un ajust per predir la distribució lateral del cabal en funció d'aquestes variables. Quant a la caracterització del flux en l'expansió lateral de la làmina d'aigua, es compara el comportament de diferents variables hidràuliques en aquesta zona respecte del comportament que té lloc a la zona que no es veu afectada per l'absència de caixers. Les variables analitzades són: concentració mitjana d'aire, calat equivalent, camps de velocitat, concentració d'aire i pressió. Finalment, es defineixen els criteris per al disseny de sobreeixidors esglaonats sense caixers laterals en preses de formigó compactat amb corró i es plantegen solucions per la recollida al peu del sobreeixidor. La comparació dels resultats experimentals amb les dades obtingudes del model numèric en 3D mereix una menció addicional. El model numèric es basa en el mètode SPH i va ser elaborat dins del projecte ALIVESCA per part del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX.

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

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

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

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

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

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

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

Ha estat desenvolupat i calibrat un model de simulació dels recursos hídrics per a zones de regadiu aplicat a la zona dels canals d’Urgell drenada pel riu Corb, que comprèn una extensió de 378 km2 i representa el 43% del total de la zona regada. El model desenvolupat es pot classificar com un model matemàtic determinístic quasidistribuït de simulació contínua a escala diària amb 38 paràmetres. El domini estudiat es divideix en onze zones en funció del seu comportament hidrològic, la procedència de les aigües de reg, el tipus de reg o si són zones de secà o incultivades, a les quals s’apliquen balanços hídrics diaris. En la present tesi es proposa una metodologia per a l’estimació del calendari de reg superficial, que permet obtenir la distribució temporal de les dotacions de reg diàries, i una metodologia per a l’estimació de la precipitació efectiva. El model ha estat calibrat amb base al cabal registrat al riu Corb durant el període 2000-2002. L’esmentat model permet de simular el cabal a escala anual amb un error mitjà de solament el 3,6% respecte al registrat, a nivell mensual amb una predicció acceptable i a escala diària amb una predicció més baixa. L’error de tancament del balanç hídric global anual és baix (el -5,8% respecte les entrades), la fracció consumida mitjana anual és del 64% i la fracció de retorn del 35%. Sense reutilització, la fracció de retorn seria del 42%, la qual cosa indica que el grau de reutilització de l’aigua és del 7%. Per a les zones regades del domini del Corb, tant a nivell anual com per a l’època de regs, la reutilització representa el 18% de l’aigua subministrada pels canals per a reg en parcel·la, de la qual el 14% prové dels desguassos i el 4% d’extraccions de bombeig. A nivell quantitatiu la reutilització representa un volum de 38,4 hm3 anuals per al domini del Corb i de 69 hm3 anuals per a tota la zona regada. A nivell de la xarxa de transport i per a l’època de regs, l’eficiència de conducció mitjana fou del 90,5%, l’eficiència de distribució del 90% i l’eficiència del sistema del 82%. Algun dels indicadors de maneig mitjans corresponents al conjunt dels canals d’Urgell es detallen a continuació. La dotació per superfície regada és de 8800 m3/ha, el subministrament relatiu d’aigua anual és d’1,5, el subministrament relatiu de reg anual en origen dels canals és d’1,7 i d’1,3 en origen de les parcel·les. Els ingressos per superfície regada són aproximadament de 3000 Є/ha, el valor estimat de la venda de la producció respecte el volum d’aigua de reg subministrada pels canals en origen de les parcel·les de reg és de 0,44 Є/m3, respecte el volum en origen dels canals de 0,34 Є/m3 i respecte el volum anterior més la precipitació efectiva de 0,28 Є/m3. La fracció consumida obtinguda en els balanços a nivell de sòl fou major a les zones regades a pressió (amb valors de 0,9), mentre que a les zones regades per superfície oscil·là entre 0,57 (en sòls amb baixa capacitat de retenció d’aigua) i 0,65 (en sòls amb major capacitat de retenció). La fracció de retorn de les zones amb reg a pressió varià entre 0,06 i 0,1, mentre que a les zones regades per superfície fou de 0,35 en sòls profunds i de 0,43 en sòls amb baixa capacitat de retenció d’aigua. És d’interès assenyalar que no es va produir a penes dèficit hídric a les zones regades i que només se’n va produir al secà. La simulació de la modernització del regadiu dels canals d’Urgell, transformant-se el reg per gravetat a reg a pressió, comportaria una disminució del volum servit en origen dels canals de reg de 89 hm3. L’esmentada xifra, però, no ha d’interpretar-se erròniament com la quantitat d’aigua que s’estalviaria com a conseqüència de la modernització. En aquest sentit, cal tenir en compte que la modernització del regadiu comportaria l’augment de la fracció consumida d’un 10% i la disminució dels retorns en la mateixa quantitat, amb la qual cosa la quantitat d’aigua disponible aigües avall disminuiria de 22 hm3. De l’anterior es conclou la importància d’analitzar globalment els recursos disponibles i no només l’estalvi d’aigua en el subministrament en origen del sistema. / Se ha desarrollado y calibrado un modelo de simulación de los recursos hídricos para zonas regables aplicado a la zona de los canales de Urgell drenada por el río Corb, que abarca una superficie de 378 km2 y representa el 43% del total de la zona regable. El modelo desarrollado se puede clasificar como un modelo matemático determinístico cuasidistribuido de simulación continua a escala diaria con 38 parámetros. El dominio estudiado se divide en once zonas en función del comportamiento hidrológico, la procedencia de las aguas de riego, el tipo de riego o si son zonas de secano o incultivadas, a las cuales se aplican balances hídricos diarios. En la presente tesis se propone una metodología para la estimación del calendario de riego superficial, que permite obtener la distribución temporal de las dotaciones de riego diarias, y una metodología para la estimación de la precipitación efectiva. El modelo se ha calibrado con base en el caudal registrado en el río Corb durante el periodo 2000- 2002. Dicho modelo permite simular el caudal a escala anual con un error medio de solamente el 3,6% respecto al registro, a nivel mensual con una predicción aceptable y a escala diaria con una predicción más baja. El error de cierre del balance hídrico global anual es bajo (el -5,8% respecto a las entradas), la fracción consumida media anual es del 64% y la fracción de retorno del 35%. Si no hubiera reutilización, la fracción de retorno sería del 42%, lo que indica que el grado de reutilización del agua es del 7%. Para las zonas regadas del dominio del Corb, tanto al nivel anual como para la época de riego, la reutilización representa el 18% del agua suministrada por los canales para riego en parcela, de la cual el 14% proviene de los desagües y el 4% de extracciones de bombeo. A nivel cuantitativo la reutilización representa un volumen de 38,4 hm3 anuales para el dominio del Corb y de 69 hm3 anuales para toda la zona regable. Al nivel de la red de transporte y para la época de riego la eficiencia de conducción media resultó del 90,5%, la eficiencia de distribución del 90% y la eficiencia del sistema del 82%. Algunos de los indicadores de manejo medios correspondientes al conjunto de los canales de Urgell se especifican a continuación. La dotación por superficie regada es de 8800 m3/ha, el suministro relativo de agua anual es de 1,5, el suministro relativo de riego anual en origen de los canales es de 1,7 y de 1,3 en origen de las parcelas. Los ingresos por superficie regada son aproximadamente de 3000 Є/ha, el valor estimado de la venta de la producción respecto al volumen de agua de riego suministrada por los canales en origen de las parcelas de riego es de 0,44 Є/m3, respecto al volumen en origen de los canales es de 0,34 Є/m3 y respecto al volumen anterior más la precipitación efectiva es de 0,28 Є/m3. La fracción consumida obtenida en los balances al nivel de suelo resultó mayor en las zonas regadas a presión (con valores de 0,9) mientras que en las zonas regadas por superficie osciló entre 0,57 (para suelos con baja capacidad de retención de agua) y 0,65 (en suelos con mayor capacidad de retención). La fracción de retorno en las zonas con riego a presión varió entre 0,06 y 0,1, mientras que en las zonas regadas por superficie fue de 0,35 para suelos profundos y de 0,43 para suelos someros. Es de interés señalar que no se produjo apenas déficit hídrico en las zonas regadas y, además, sólo se presentó en secano. La simulación de la modernización del regadío de los canales de Urgell, transformando el riego por gravedad en riego a presión, conllevaría una disminución del volumen servido en origen de los canales de riego de 89 hm3. Dicha cifra no debe interpretarse erróneamente como la cantidad de agua que se ahorraría como consecuencia de la modernización. En este sentido, debe tenerse en cuenta que la modernización del regadío conllevaría el aumento de la fracción consumida en un 10% y la disminución de los retornos en la misma cifra, con lo que la cantidad de agua disponible aguas abajo disminuiría en 22 hm3. De ello se desprende la importancia de analizar globalmente los recursos disponibles y no sólo el ahorro en el suministro en origen del sistema / A simulation model of water resources for irrigation lands has been developed and calibrated. The study area is the river Corb basin, in the irrigated area of the Urgell canals, with 378 km2, the 43% of the total irrigated area. The developed model can be classified as a quasi distributed deterministic mathematical model, of continuous simulation at daily level with 38 parameters. It is divided in eleven different sub areas according to their hydrologic performance, source of irrigation water, irrigation system or whether they are non irrigated or non-agricultural lands. Daily water balances are applied to the mentioned sub areas. In the PhD a methodology for the estimation of the irrigation calendars is proposed for surface irrigation in order to get a time distribution of the duty daily irrigation, as well as a methodology for the effective precipitation estimation. The model has been calibrated according to the Corb river registered flows for the period 2000-2002, and allows simulating them at a yearly scale with an average error of only 3.6% from the registered ones, at a monthly level with an acceptable prediction, and at a daily scale with not as good prediction. The yearly global balance closing error is low (-5.8% from the entrances), the average yearly depletion fraction is of 64% and the return fraction of 35%. Without reuse the return fraction would be 42%, showing that the water reuse degree is 7%. For the Corb domain irrigated areas, and both yearly level and irrigation period, reuse performs the 18% of the water delivered by canals for farm irrigation, from which 14% comes from drainages and 4% from pumping extractions. At a quantitative level reuse involves a volume of 38.4 hm3 per year for the Corb domain and of 69 hm3 per year for the whole irrigated area. At a network transport level and for the irrigation period, the mean conveyance efficiency was of 90.5%, the distribution efficiency of 90% and the system efficiency of 82%. Some of the whole Urgell canals mean performance indicators are listed below. The annual irrigation water supply per unit irrigated area is of 8800 m3/ha, the annual relative water supply is of 1.5, the annual relative irrigation supply in canals origin is of 1.7 and of 1.3 in field furnished. The output per unit of irrigated area is about 3000 Є/ha, the estimated value of the agricultural production per unit irrigation supplied by canals on field origin is of 0.44 Є/m3, of 0.34 Є/m3 regarding to the canals origin unit irrigation supply, and of 0.28 Є/m3 for the previous volume plus the effective precipitation. The depleted fraction from the balances at a soil level was greater in the sub-areas with pressure irrigation (with values of 0.9) while in the sub-areas with surface irrigation ranged between 0.57 (low water retention capacity soils) and 0.65 (greater water retention capacity soils). The return fraction of the pressure irrigated areas ranged between 0.06 and 0.1, while for the surface irrigated areas was of 0.35 in deep soils and of 0.43 in soils with low capacity of water retention. It is interesting to point out that deficit irrigation was hardly produced in the irrigated areas, taking place only in non irrigated ones. The simulation of the modernization of the Urgell canals irrigated area, transforming surface irrigation into pressure irrigation, would involve a decrease of the volume supplied in origin of 89 hm3. This amount must not be wrongly interpreted as saved water due to the modernization. In this way, irrigation modernization would lead to a 10% increase of the depleted fraction and a decrease of the return fraction in the same amount, thus the available downstream would decrease 22 hm3. This highlights the importance of analyzing the available water resources globally and not only the saved water in the supply system origin.

Floods and Drought are some of the most catastrophic natural disasters for humanity, averaging 1 to 5 billion dollar of annually damage for flood events and 6 to 8 billion dollars respectively for drought events. To avoid this phenomena risk management science has grown in the last years and allows us to assess the risk and the possible benefits if some specific measures are implemented (e.g. mitigation / adaptation measures). A methodology for Non-Structural Measures (NSM) implementation in risk assessment has been developed for flood event management. Likewise, an uncertainty analysis has been done in order to identify the variation of the possible results in the risk assessment. An analysis has been done based on the Expected Annual Damage (EAD) to determine the optimal return period of design of a structural measure. A new indicator has been proposed based on this analysis: The Optimal Expected Annual Damage indicator (OEAD). In the present document the results of pluvial flood risk assessment are described. These results include structural and non-structural measures based on a developed methodology for Arenys de Munt basin, which belongs to the region of Catalonia in Spain. To include non-structural measures in risk assessment, mitigation coefficients where built in the methodology, and are described in the methodology. Also, steps for the optimization of their possible implementation are defined. This research shows that potential economic losses are decreasing with the construction of structural measures from approximately 6.6 M€ to 3 M€ (box culvert of €14Million), and in combination with the implementation of non-structural measures this could even decrease to 0.7 M€ if the non-structural measures are implemented (for 500 year return period event). Related potential casualties results decrease from approx. 11 casualties to 8 and even as low as 2 casualties respectively if non-structural measures are implemented (for 500 year return period). This, demonstrate that non-structural measures are a way to follow in the flood risk mitigation. For drought events, a new methodology has been developed in order to relate quantitative potential economic losses for rainfed crops with "Meteorological Drought". In the same, a method for the hazard (through the Palmer index) and vulnerability assessment was developed. The susceptibility of a particular crop due to a drought event was linked with a classification of the phenological stages according two seasons: the sowing and harvesting season. The case study was focus on the Llobregat basin, in which both, hydrometeorological and crop statistics data series were available. Results illustrate that the Llobregat basin has suffered at least 2 important periods of drought (2000/2001 and 2005/2006) during the length of the considered 16 year crop production record statistics. These periods of drought caused potential economic losses of approximately 40.13 M€ and 55.84 M€ in the geopolitical subdivision called "Comarcas" of the Llobregat basin. The related methodology, demonstrates coherence in the detection of "important" drought events, and in the quantification of individual potential losses per crop type, which shows that crops, like olives (classified in category woody crop type) are more resistant to drought than vegetables (tomato, lettuce chard etc.). Finally, in addition to the presented methodology the potential losses of crop efficiency curves are proposed, as indicators for agricultural drought risk assessment. / Les inundacions i les sequeres són alguns dels desastres més catastròfics per a la humanitat, promitjant anualment al voltant d'1 a 5 x 10³ milions de dòlars i 6 a 8 x 10³ milions de dòlars en pèrdues econòmiques respectivament. Per combatre aquests fenòmens, la ciència de la "gestió del riscs" ha anat desenvolupant al llarg dels últims anys, permetent-nos quantificar el risc i els possibles beneficis en el cas que algunes mesures siguin implementades (tals com mesures de mitigació/adaptació etc.). En el present document es presenta una metodologia per a la quantificació del risc considerant la implementació de mesures no-estructurals (NSM). Així mateix, es va desenvolupar una anàlisi d'incertesa per identificar les fonts de variància sobre els resultats en el càlcul del risc. Amb l'indicador EAD (Expected Annual Damage), es va realitzar una anàlisi per determinar el període de tornada òptima en el disseny de mesures estructurals, com a resultat del mateix, es proposa un nou indicador: l "Optimal Expected Annual Damage" (OEAD). En el present document s'exposen els resultats per a la quantificació del risc pluvial. Aquests resultats inclouen mesures estructurals i no-estructurals d'acord amb la metodologia desenvolupada per a la conca d'Arenys de Munt a Catalunya-Espanya. Per incloure en el càlcul del risc a les mesures no-estructurals, es van desenvolupar coeficients de mitigació els quals són explicats dins de la metodologia. Igualment, es defineixen els passos a seguir per a l'optimització en la implementació d'aquestes mesures. En aquesta investigació, s'il·lustra que les pèrdues potencials econòmiques disminueixen si una mesura estructural és implementada (canalització per Box Culvert de 14 M€), des de 6.6 M€ a 3 M€ (T=500 anys), i si s'implementen mesures no-estructurals en combinació amb la mesura estructural, les pèrdues potencials poden disminuir-se fins a 0.7 M€ per al període de tornada de 500 anys. Sobre les pèrdues potencials de vides humanes, la mitigació obtinguda segueix el mateix comportament que les pèrdues potencials econòmiques, disminuint des d'11 possibles víctimes a 8 amb la mesura estructural i a 2 en combinació amb la mesura no estructural. Pel fenomen de la sequera, es va desenvolupar una metodologia per relacionar la "Sequera Meteorològica" amb les pèrdues potencials econòmiques en cultius de secà. En la mateixa, es proposa un mètode per a la quantificació de la perillositat (mitjançant els índexs de Palmer) i la vulnerabilitat. La susceptibilitat d'un cultiu de secà a un esdeveniment de sequera (vulnerabilitat) es va relacionar fent una classificació d'acord a dos estats fenològics: l'època de sembra i de recol·lecció. El cas d'estudi es va enfocar a la conca del riu Llobregat-Espanya, de la qual es va disposar d'informació hidrometeorològica i de les estadístiques de producció de diferents tipus de cultius de secà. De l'anàlisi realitzada sobre la conca, es va observar que al llarg dels 16 anys d'estadístiques en els cultius, van ocórrer dos períodes importants de sequera (2000/2001 i 2005/2006). Aquests períodes de sequera van deixar respectivament pèrdues potencials econòmiques d'aproximadament 40.13 M€ i 55.84 M€ per a les comarques associades a la conca del riu Llobregat. La metodologia desenvolupada, demostra eficàcia en la detecció d'esdeveniments importants de sequera, així mateix, il·lustra una coherència en la quantificació de les pèrdues individuals en els tipus de cultiu, en les que cultius com l'oliva (classificat com a cultiu llenyós), demostra més resistència a la sequera respecte a altres cultius com l'enciam, tomàquets etc.. Finalment, com a complement a la metodologia desenvolupada, es proposa a les corbes de pèrdua d'eficiència de cultiu, com a indicadors per a la gestió del risc de sequeres en cultius de secà.