El abastecimiento de agua está basado en una compleja infraestructura, que simultáneamente se expande y envejece. Cuando las tuberías sufren roturas, es habitual reparar las tuberías cuando los costes de reparación son claramente superiores a los costes de reemplazo. Los factores que intervienen en la toma de decisiones en un programa de renovación de las tuberías son muy diversos y por ello hay que considerar las variables que intervienen en los fallos de las tuberías. Una vez determinadas las variables de influencia es posible proponer métodos para estructurar un programa de renovación de las tuberías, en función del tipo de datos y de la disponibilidad de los mismos. El objetivo de este trabajo consiste en el desarrollo de un modelo integral para la programación óptima de los trabajos en la priorización de la renovación de las tuberías en las empresas de agua. En este trabajo se propone un modelo integral, constituido por tres sub-modelos (vulnerabilidad, eficiencia e Índice de evaluación de las condiciones físicas, IECF), con el objeto de tener en cuenta los tres aspectos fundamentales en la rehabilitación de tuberías, como son: la vulnerabilidad y la eficiencia de la red y también su comportamiento estructural. Para la estructura y conformación de los modelos que forman parte del modelo integral, se desarrolla la metodología empleada para la asignación de prioridades de renovación de tuberías, mediante el uso del sistema de apoyo a la toma de decisión de las Sumas Ponderadas, así como las herramientas necesarias para ello, detallando las matrices de ponderación de alternativas y valoración de resultados. Una vez desarrollado, se aplica el modelo para la asignación de prioridades de renovación en ocho grupos tuberías de la red de Celaya, Gto. México. En este caso se tiene que hacer la agrupación de puntuaciones parciales de cada tubería respecto a cada uno de los criterios considerados, obteniéndose como resultado la priorización del grupo de tuberías. / Alonso Guzmán, CD. (2010). Modelo híbrido para la toma de decisiones en programas de rehabilitación de tuberías para sistemas de abastecimiento de agua: Aplicación a la ciudad de Celaya, Gto. (México) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8504

Este trabajo tiene dos partes. En primer lugar hemos construido un modelo de funcionamiento del sistema hídrico del Parque Natural de L'Albufera, un humedal situado en el litoral mediterráneo español cuyo elemento más característico es su lago central. Hemos denominado a dicho modelo Cabhal, acrónimo para Calidad de aguas y balance hídrico en L'Albufera. Este modelo incluye una cuantifiación de los aportes hídricos procedentes del ciclo natural y de las alteraciones producidas por el sistema de regadio y la presión urbana; una evaluación de entradas, salidas y variación en el almacenamiento, tanto en el lago, como en el sistema lago-arrozal; un análisis de la distribución espacial de los aportes hídricos; una cuantificación de las cargas contaminantes y un módulo de simulación de los procesos de calidad relacionados con su eutrofización. El modelo consta de seis módulos. Para su construcción hemos aplicado el principio de superposición y hemos considerando por separado el régimen natural (basado en el modelo Simpa del Cedex) y el régimen alterado. El módulo relativo al balance hídrico incluye cinco elementos tipo embalse: cuatro de ellos simulan los arrozales de los sectores de riego existente dentro del parque natural y el quinto el lago. Hemos añadido un módulo de distribución espacial y otro de cálculo de cargas basado en la formulación de concentraciones patrón para los diferentes tipos de aporte. El módulo de calidad de las aguas en el lago ha sido construido con el software de simulación bidimensional Sobek WQ de Deltares. En segundo lugar hemos utilizado el modelo Cabhal para generar series temporales, con paso mensual, de los principales indicadores del sistema, incluyendo volumen total de aportes hídricos, número de renovaciones anuales en su lago central, cargas externas y concentraciones medias de materia orgánica, fósforo y nitrógeno en los aportes hídricos. Hemos prestado especial atención a evaluar los indicadores a principios de los años setenta, época en que el lago pasó bruscamente a un estado de aguas turbias dominado por el fitoplancton, y tras la finalización de las principales infraestructuras de saneamiento y depuración. En esta investigación hemos partido de una hipótesis central: existen aspectos sustantivos de la evolución del estado trófico de L¿Albufera que sólo pueden ser explicados a partir de su relación con las infraestructuras del sistema hídrico. El modelo Cabhal puede ser empleado para el estudio de los requerimientos ambientales de L¿Albufera de València. / Mondría García, M. (2011). Infrastructuras y eutrofización en l'Albufera de València. El modelo Cabhal [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10527

El agua es un recurso escaso que, como tal, debe ser gestionado de manera eficiente. Así, uno de los propósitos de dicha gestión debiera ser la reducción de pérdidas de agua y la mejora del funcionamiento del abastecimiento. Para ello, es necesario crear un marco de trabajo basado en un conocimiento profundo de la redes de distribución. En los casos reales, llegar a este conocimiento es una tarea compleja debido a que estos sistemas pueden estar formados por miles de nodos de consumo, interconectados entre sí también por miles de tuberías y sus correspondientes elementos de alimentación. La mayoría de las veces, esas redes no son el producto de un solo proceso de diseño, sino la consecuencia de años de historia que han dado respuesta a demandas de agua continuamente crecientes con el tiempo. La división de la red en lo que denominaremos clusters de abastecimiento, permite la obtención del conocimiento hidráulico adecuado para planificar y operar las tareas de gestión oportunas, que garanticen el abastecimiento al consumidor final. Esta partición divide las redes de distribución en pequeñas sub-redes, que son virtualmente independientes y están alimentadas por un número prefijado de fuentes. Esta tesis propone un marco de trabajo adecuado en el establecimiento de vías eficientes tanto para dividir la red de abastecimiento en sectores, como para desarrollar nuevas actividades de gestión, aprovechando esta estructura dividida. La propuesta de desarrollo de cada una de estas tareas será mediante el uso de métodos kernel y sistemas multi-agente. El spectral clustering y el aprendizaje semi-supervisado se mostrarán como métodos con buen comportamiento en el paradigma de encontrar una red sectorizada que necesite usar el número mínimo de válvulas de corte. No obstante, sus algoritmos se vuelven lentos (a veces infactibles) dividiendo una red de abastecimiento grande. / Herrera Fernández, AM. (2011). Improving water network management by efficient division into supply clusters [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11233

Las fugas en los sistemas de distribución de agua están provocadas por todos aquellos fallos en las tuberías, accesorios o tanques de almacenamiento que provocan una pérdida de agua. La cantidad de agua que se pierde por fugas en las redes de distribución de agua potable representa para los gestores de las empresas de abastecimiento uno de los mayores desafíos a los que deben enfrentarse, no solamente por el coste del agua que se pierde, sino porque esa agua lleva implícita una serie de costes adicionales, e incluso conlleva impactos en la sociedad y el medio ambiente. Las decisiones tomadas por la compañía para la gestión de las fugas, tienen efecto no sólo en la propia compañía, sino también en la sociedad y en el medio que la rodea. Por ello, estas decisiones deberían estar basadas en un ejercicio de toma de decisión que incluya un mayor número de criterios, además de los meramente técnicos y económicos que normalmente suelen ser tomados en cuenta en una evaluación de proyectos. La toma de decisiones respecto a la política de gestión de fugas a ejecutar en una empresa representa un reto para los gestores, en vista de la complejidad que ello implica. Si el problema se observa desde el punto de vista económico, es posible que la opción que se tome esté encaminada a reparar solo las fugas evidentes o reportadas, ya que la inversión que se debe realizar para detectar y reparar suele ser mayor que el valor del agua recuperada, tomando en cuenta que en la gran mayoría de los casos, la tasa de recuperación o la tarifa cobrada al abonado no llega a cubrir siquiera los costes variables. Sin embargo, en vista de que se trata de un servicio público del cual todos somos usuarios, y que además las decisiones tomadas por la compañía tienen un impacto más allá de la empresa, se recomienda considerar una serie de criterios, adicionales a los aspectos técnicos y económicos, para que la decisión que se tome sea lo más acertada para la compañía y su entorno. / Delgado Galván, XV. (2011). Aplicación del método de jerarquías analíticas (AHP) a la gestión de pérdidas de agua en redes de abastecimiento [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11238

La calidad del agua para el consumo humano es uno de los temas vigentes por parte de los gestores de los sistemas de abastecimiento y de centros de investigación en el entorno de la hidráulica urbana. Este aspecto es abordado desde distintos puntos de vista, motivado por las consecuencias que implica el consumo de agua contaminada; por tratarse de la protección de la salud pública, es indispensable tener mayor conocimiento en todas las formas en las que es vulnerable el agua potable. Las redes de distribución de agua, como toda obra de ingeniería presentan una vida útil, en la mayoría de las poblaciones urbanas se tienen instalaciones que han cumplido con ella y como consecuencia de circunstancias adversas se pueden ir incrementando los problemas físicos en las conducciones con el paso del tiempo. Entre otros factores identificados en esta problemática se encuentra el fenómeno de la intrusión patógena. En este trabajo se analiza la intrusión como un evento relacionado directamente con las fugas de agua en las conducciones. Este tipo de intrusión se produce cuando las condiciones de presión son adversas en la instalación. Así pues, la situación de las fugas se considera un factor determinante en el rendimiento hidráulico de la red, y además puede representar un riesgo para la calidad del agua en el suministro y por ende para la salud pública. La metodología planteada se ha basado en reproducir los eventos adversos que generan intrusión. El interés de realizar estos trabajos es debido a que en la mayoría de las investigaciones se plantean que la cuantificación de los volúmenes de intrusión es un factor fundamental para el control en la gestión de este tipo de adversidades. En este sentido se realizaron modelos físicos y numéricos en CFD, creando escenarios presentes en las redes de distribución. Se ha realizado la representación física y numérica de las condiciones más adversas para la generación de la intrusión en este aspecto. De esta forma se abordaron los casos en donde los eventos pueden ser más agresivos con la calidad del agua. Finalmente, al tener las herramientas numéricas validadas se pueden reproducir escenarios puntuales donde la vulnerabilidad de la red este comprometida y con ello tener mayor conocimiento de las posibles situaciones que podrían darse durante eventos imprevistos o por cuestiones de gestión en la distribución debida al abastecimiento intermitente. / Mora Rodríguez, JDJ. (2011). Modelación de la intrusión patógena a través de fallos y su implicación en la red de distribución de agua [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11239

En general los ecosistemas vegetales se caracterizan por la fuerte interrelación que establecen con su entorno, el agua, el suelo, la atmósfera y otros ecosistemas. Cuando estos se ven sometidos a restricciones abióticas, deben recurrir a diversas estrategias y adaptaciones morfológicas para evadir, tolerar o resistir el estrés desarrollado por dicha perturbación, optando además, por establecer asociaciones con otras especies conformando comunidades que usan el recurso funcionalmente. Dichas asociaciones se denominan Grupos Funcionales de Vegetación. Los ecosistemas vegetales que residen en zonas áridas y semiáridas no son la excepción. En dichos ambientes, la vegetación se ve restringida principalmente por la disponibilidad de agua para llevar a cabo sus funciones vitales, siendo el estrés por luz y nutrientes despreciable en magnitud. Dichos ecosistemas presentan estructuras, características y dinámicas muy complejas. De un lado, necesitan el agua proveniente de la atmósfera y de la humedad en el suelo, pero de otro lado modulan los flujos que se dan entre el suelo y la atmósfera, estableciéndose una dinámica de retroalimentación entre el suelo, la vegetación y la atmósfera. Desde hace muchas décadas se ha recurrido a la modelización como la herramienta para comprender el entorno que nos rodea. Hoy en día, existen varias formas de modelar la vegetación como un ente inmerso dentro del ciclo hidrológico. Una primera, aproximación y quizás la que cobra más fuerza, es la modelización de la vegetación como un ente estático en el tiempo que aporta vapor de agua a través de la transpiración. La vegetación se asume como un factor que dependerá de la fenología adaptada a cultivos donde la fase de desarrollo y muerte son conocidas de antemano. Los modelos físicamente basados han sido desarrollados principalmente para la simulación de los principales procesos fisiológicos de la vegetación a escala regional y global, dando especial relieve al balance de energía y los flujos de CO2 con el fin de evaluar el cambio climático (Arora & Boer 2005;White et al. 2000). / Quevedo Tejada, DI. (2010). Desarrollo de un modelo conceptual dinámico suelo-vegetación para zonas áridas y semiáridas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11516

Los efectos de escala espacial son un tema de relevancia en Hidrología dada la necesidad de vincular las disparidades de escala entre los procesos, las observaciones y las modelaciones. La existencia de procesos dominantes a diferentes escalas, el funcionamiento no lineal de los sistemas hidrológicos y la fuerte variabilidad espacio-temporal son los principales factores que controlan los problemas de escala y condicionan los métodos de escalado. La generación de conocimiento relacionado con este tema es importante para mejorar la comprensión y representación de los procesos hidrológicos. En la primera parte de esta tesis se estudia el problema de la agregación espacial de parámetros hidrológicos, la importancia de la organización espacial para la formulación de una separación de escalas espaciales utilizando el concepto de área elemental representativa (REA) y su relación con la definición de un tamaño de celda óptimo para la modelación hidrológica distribuida. Para dicho análisis se ha utilizado la conceptualización del proceso de infiltración del modelo hidrológico distribuido (TETIS) y se han desarrollado experimentos sintéticos utilizando campos de parámetros correlacionados espacialmente. Los resultados de los experimentos numéricos mostraron que al escalar los parámetros efectivos de la microescala a la mesoescala, sus valores dependen en las variables de entrada, variables de estado y la heterogeneidad de los parámetros en la microescala. Las simulaciones han demostrado que la varianza de los parámetros efectivos estimados en la mesoescala disminuye cuando aumenta el ratio entre el tamaño de celda en la mesoescala y la longitud de correlación. Esta propiedad es fundamental para identificar un tamaño de celda con las características de REA y que minimice la propagación de la incertidumbre de los parámetros. / Barrios Peña, MI. (2011). ESTUDIO DEL EFECTO DE ESCALA ESPACIAL EN UN MODELO HIDROLÓGICO DISTRIBUIDO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14180

El crecimiento urbanístico ha propiciado un aumento de la demanda de agua de los usuarios de un abastecimiento. Frecuentemente, debido principalmente a la falta de inversión, este crecimiento no ha ido acompañado de una adecuación de la infraestructura hidráulica. Esta situación ha mermado progresivamente la capacidad de la red y ello ha favorecido un uso extendido de depósitos atmosféricos interpuestos entre la red general y la propia instalación interior de los edificios, que no solo la protegen de variaciones repentinas de los caudales demandados sino que, además, protegen a los usuarios frente a hipotéticos cortes de suministro. A pesar de estas ventajas el almacenamiento de agua en estos depósitos introduce en el sistema graves inconvenientes asociados principalmente a la garantía de la salubridad del agua, y otros asociados a la reducción de la eficiencia energética del suministro. Estos inconvenientes tienen suficiente envergadura para reducir, e incluso anular, las ventajas asociadas al uso de depósitos. Por tanto, resulta conveniente plantear estrategias que permitan una eliminación progresiva de los mismos. En cualquier caso, la eliminación de los depósitos parte por garantizar un correcto funcionamiento y protección de la red general de abastecimiento. En esta línea, el conocimiento de las exigencias hidráulicas, tanto en régimen permanente como en régimen transitorio, a las que se va a someter a la red general de distribución, asociadas a los esquemas de suministro más usuales adoptados en la instalación interior, adquiere un ineludible protagonismo. En previsión de una instalación generalizada de grupos de presión en las instalaciones interiores, resulta conveniente analizar pormenorizadamente los efectos transitorios generados por este tipo de elementos, en aras de proteger la instalación interior, y el tramo de la red general ubicado en las proximidades de ésta. / Soriano Olivares, J. (2012). Influencia de las instalaciones de suministro de agua de edificios sobre el comportamiento hidráulico en régimen permanente y transitorio de la red general de distribución [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14673

La necesidad de hacer eficientes y económicamente viables las grandes inversiones relacionadas con la construcción y el mantenimiento de las redes de abastecimiento de agua, hace que se preste especial atención al diseño de este tipo de redes. Concebir soluciones económicamente optimizadas y que garanticen un adecuado funcionamiento de los sistemas de distribución de agua (SDA), tomando en cuenta la fiabilidad de la red para ofrecer sus servicios, incluso ante posibles condiciones de fallo, es uno de los grandes retos que han tenido desde hace muchos años varios hombres y mujeres de ciencias que han trabajado el tema. Se impone obtener los mayores beneficios con los menores costes. En el diseño óptimo de sistemas de distribución de agua, como muchos otros problemas de optimización, los objetivos a optimizar están frecuentemente en conflicto unos con otros. Ante este hecho, más conveniente que encontrar una única solución, es elaborar un conjunto de soluciones que representen el mejor compromiso posible entre todos los objetivos involucrados. En los últimos 15 años, varios investigadores se han desviado de las técnicas tradicionales de optimización basadas en la programación lineal y no lineal, para dirigirse hacia la implementación de Algoritmos Evolutivos. En esta investigación se proponen soluciones para el diseño óptimo de SDA basadas en el empleo de una generalización del algoritmo Particle Swarm Optimization (PSO) orientada a la inteligencia artificial distribuida tomando como base a los sistemas multi-agente (MA). El algoritmo final propuesto recibió la denominación de Agent Swarm Optimization (ASO) El algoritmo ASO se aprovecha de las ventajas de la computación paralela y distribuida para hacer interactuar diversas poblaciones de agentes que pueden tener comportamientos diferentes. Su versatilidad da origen a su principal fortaleza: la introducción de agentes con reglas de comportamiento específicas para la mejor solución de un problema, que problema, que trabajan de manera conjunta con algoritmos evolutivos de carácter general como PSO, Algoritmos Genéticos, Ant Colony Optimization, etcétera. / Montalvo Arango, I. (2011). Diseño óptimo de sistemas de distribución de agua mediante Agent Swarm Optimization [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14858

El presente trabajo destaca la simulación numérica como herramienta capaz de reproducir y predecir los principales procesos que producen y mantienen los ecosistemas de llanuras de inundación. Para ello, la dinámica del flujo, la actividad geomorfológica, la sedimentación y la captura de nutrientes de la llanura de inundación, son evaluadas experimentalmente. Seguidamente, los datos experimentales son incluidos en un modelo numérico para desarrollar una herramienta completa de simulación capaz de predecir la dinámica del flujo, la actividad geomorfológica, la sedimentación, el aporte de nutrientes del río a la llanura de inundación así como la captación de los mismos. El estudio se desarrolla en un segmento del río Ebro (NE España), representativo de su tramo medio meandriforme. El estudio emplea un modelo numérico bidimensional (2D), basado en las ecuaciones 2D de las aguas poco profundas y calculado a partir del método de los volúmenes finitos. La calibración del modelo se basa en medidas experimentales realizadas en la llanura de inundación bajo dos caudales estacionarios. La validación del modelo se llevó a cabo comparando los resultados numéricos con las medidas experimentales de nivel de agua y extensión del área inundada realizadas durante los cinco eventos de riada ocurridos en el año 2007 (79+13 % área; 0.27+0.05m nivel de agua). Las simulaciones fueron utilizadas para analizar la dinámica actual de inundación de la llanura así como su actividad geomorfológica. Como resultado, se obtuvo que el presente régimen de caudales y sobretodo la estructura morfológica de la llanura, no resulta suficiente para generar una actividad geomorfológica tal que mantenga el mosaico cambiante de hábitats característico de los ecosistemas de llanura de inundación. La nueva formulación que describe la retención de nutrientes se ha desarrollado mediante la utilización de los datos experimentales, en condiciones de flujo controladas, semi-controladas y en el propio río Ebro. / González Sanchis, MDC. (2012). Flooding dynamics and nutrient retention in the middle Ebro floodplain: experimental assessment and numerical modeling [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/15242