En la última década, un tema que se ha colocado a la vanguardia en la Hidrología es la necesidad de no continuar asumiendo la hipótesis de estacionaridad en el estudio de las componentes del Ciclo Hidrológico. Esto ante las evidencias en la intensificación de las actividades humanas, los forzamientos de la variabilidad climática natural y el cambio climático. De hecho en la comunidad científica existe un consenso en cuanto a que la hipótesis de estacionaridad en el Ciclo Hidrológico se encuentra comprometida. Así, ante el colapso de esta hipótesis que ha sido la piedra angular en el análisis de frecuencia de crecidas, diversos investigadores se han pronunciado en el sentido de la apremiante necesidad de proponer ideas y métodos alternativos adecuados para enfrentar la tarea del diseño hidrológico en un contexto de cambios de origen climático y antropogénico. Es por ello ante el cambio de paradigma de no continuar asumiendo un mundo estacionario que este trabajo tiene como objetivo el tratar de contribuir al estudio del análisis de frecuencia de crecidas bajo condiciones de no estacionaridad. Para ello, hemos hecho intervenir los efectos de variabilidad climática y de cambios inducidos por el hombre a través de los embalses. Nuestro interés de aplicación se enfoca particularmente en los regímenes de crecidas en ríos de la España peninsular. El estudio comienza con una revisión bibliográfica de dos temas: la influencia de los fenómenos de macroescala en las variables hidrológicas y el estado actual del análisis de frecuencia de crecidas. Posteriormente, se presenta la descripción de la zona de estudio y un análisis exploratorio de la información, donde se identifican los tipos de regímenes de crecidas dominantes en las estaciones de aforo de estudio y se introduce un índice de embalse propuesto para identificar el impacto de los embalses en aquellos sitios bajo régimen alterado. El análisis mostró el importante peso que ejercen las precipitaciones invernales en los regímenes de crecidas en un importante porcentaje de las estaciones de aforo, permitiéndonos vislumbrar el potencial de los patrones de variabilidad de baja frecuencia (los cuales están asociados a estas precipitaciones) como covariables en la modelación estadística de las crecidas. En la segunda parte de esta tesis, se comprueba la hipótesis de estacionaridad en los regímenes de crecidas a diferentes escalas de tiempo a través de diversos test estadísticos. Se observó que las series temporales de crecidas presentan importantes desviaciones del supuesto de estacionaridad. Así mismo, en este análisis se identificó el importante papel que los patrones de variabilidad de baja frecuencia y los embalses juegan en explicar los cambios observados en los momentos estadísticos de las series de crecidas (media y varianza). En la tercera parte, se estudia la teleconexión entre el régimen de crecidas y los patrones de variabilidad de baja frecuencia desde dos enfoques: análisis de correlación y análisis wavelet. Los resultados obtenidos mostraron que la variabilidad interanual de los regímenes de crecidas en la España peninsular está fuertemente influenciada por lo patrones de baja frecuencia de la AO, la NAO y la MO, mientras que una menor influencia es la que se identificó con la WeMO la cual se identificó fundamentalmente con estaciones de aforo en la cabecera de la confederación del Ebro y la región Norte. En el ámbito de las frecuencias se pudo corroborar también que las variaciones climáticas / López De La Cruz, J. (2013). Análisis estadístico y modelación del régimen de las crecidas en ríos de la España peninsular en un contexto no estacionario [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/33298

A large portion of Earth¿s terrestrial surface is subject to arid climatic water stress. As in these regions the hydrological cycle and the vegetation dynamics are tightly interconnected, a coupled modeling of these two systems is needed to fully reproduce the ecosystems¿ behavior over time and to predict possible future responses to climate change. In this thesis, the performance of three parsimonious dynamic vegetation models, suitable for inclusion in an operational ecohydrological model, are tested in a semi-arid Aleppo pine forest area in the south-east of Spain. The first model considered, HORAS (Quevedo & Francés, 2008), simulates growth as a function of plant transpiration (T), evaluating environmental restraints through the transpiration-reference evapotranspiration ratio. The state variable related to vegetation is R, relative foliar biomass, which is equivalent to FAO crop coefficient (Allen et al., 1998), but not fixed in time. The HORAS model was then abandoned because of its unsatisfactory results, probably due to a poor simulation of evaporation and transpiration processes. As for the other two models, WUE-model and LUE-model, the state variable is the leaf biomass (Bl, kg dry mass m-2 vegetation cover). Both models simulate gross primary production (GPP), in the first case as a function of transpiration and water use efficiency (WUE), in the second case as a function of absorbed photosynthetically active radiation (APAR) and light use efficiency (LUE). Net primary production (NPP) is then calculated taking into account respiration. The modelling is focused particularly on simulating foliar biomass, which is obtained from NPP through an allocation equation based on the maximum leaf area index (LAI) sustainable by the system, and considering turnover. An analysis of the information offered by MODIS EVI, NDVI, and LAI products was also performed, in order to investigate vegetation dynamics in the study site and to select the best indices to be used as observational verification for models. MODIS EVI is reported in literature (Huete et al., 2002) to be highly correlated with leaf biomass. In accordance with the phenological cycle timing described for the Aleppo pine in similar climates (Muñoz et al., 2003), the EVI showed maximum values in spring and minimum values in winter. Similar results were found applying the aforementioned WUE- and LUE- models to the study area. Contrasting simulated LAI with the EVI series, the correlation coefficients rWUE = 0.45 and rLUE = 0.57 were found for the WUE-model and LUE-model respectively. Concerning NDVI, its own definition links this index to the ¿greenness¿ of the target, so that it appears highly linked to chlorophyll content and vegetation condition, but only indirectly related to LAI. Photosynthetic pigment concentrations are reported to be sensitive to water stress in Aleppo pine (Baquedano and Castillo, 2006) so, to compare the models¿ results with NDVI, the simulated LAI was corrected by plant water-stress. The resulting correlation coefficients were rWUE = 0.62 and rLUE = 0.59. Lastly, MODIS LAI and ET were found to be unreliable in the study area because very low compared to field data and to values reported in literature (e.g. Molina & del Campo, 2012) for the same species in similar climatic conditions. The performance of both WUE- and LUE- models in this semi-arid region is found to be reasonable. However, the LUE-model presents the advantages of a better performance, the possibility to be used in a wider range of climates and to have been extensively tested in literature. / Pasquato, M. (2013). Comparison of parsimonious dynamic vegetation modelling approaches for semiarid climates [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34326

Soil erosion by water can cause agricultural soil losses, desertification, water pollution, reservoir sedimentation, local excess of erosion (such as bridge scour) or deposition, etc. For this reason, the assessment of soil erosion and sediment transport is a key component of integrated catchment management. One of the most useful and up-to-date tools available to catchment managers for soil erosion and sediment transport assessment is distributed modelling. During the last few decades, many sedimentological distributed models were developed and applied for a wide range of climates and basins. Their main advantage is that they allow spatial interpolation or extrapolation of their results. Nevertheless, their use is still limited by some constraints. One of the most relevant limitations to the use of such models is the lack of recorded sediment transport data to be used for model calibration and validation. It is widely recognised that both sediment discharge series and soil erosion measurements are only available in a few and small- to medium-size experimental catchments. The aim of this dissertation is to investigate the possibility of using reservoir sedimentation data as a source of proxy information for sedimentological model calibration and validation. In order to carry out this task, a distributed sedimentological model called TETIS was tested in set of catchments with different sediment data availability. First of all, the TETIS model, developed over the last years by the research group of hydrological and environmental modelling of the Technical University of Valencia, is described, especially focusing on the new features developed within this dissertation (sedimentological sub-model automatic calibration algorithm, small pond sediment retention module, etc.). Then, the model is applied to three catchments with different sediment data availability. The first case-study is the Goodwin Creek catchment (Mississippi, US), an experimental catchment with high sediment transport data availability. The model performance is evaluated, and some considerations are made on the estimation of the sediment volume deposited into the drainage network at the beginning of a rainstorm. The second case-study is the Rambla del Poyo catchment (Valencia, Spain), a medium size semi-arid catchment draining to a coastal lagoon with severe sedimentation problems. The TETIS sedimentological sub-model is calibrated and validated using check-dam sedimentation volumes as an estimator of the total sediment transport. A detailed description of the alluvial stratigraphy infilling a check dam that drains a 12.9 km2 sub-catchment was used as indirect information of sediment yield data. A further application was also developed in this catchment in order to investigate the possibility of calibrating and validating both the hydrological and the sediment sub-models by using reservoir sedimentation volumes and employing neither water nor sediment discharge direct records. The third case-study is the Ésera River catchment (Huesca, Spain), a 1,500 km2 Pyrenean catchment drained by a large reservoir. The depositional history of the reservoir was reconstructed and used for sediment sub-model implementation. The model results were compared with gauged suspended sediment data in order to verify model robustness. The results of this dissertation indicate that TETIS model is a robust tool which provides a reliable reconstruction of the catchment sediment cycle. Its implementation is subject to data availability, both for parameter estimation and for model calibration and validation. Nevertheless, this dissertation proved that sediment records can be replaced by reservoir sedimentation volumes with satisfactory results, taking into account reservoir trap efficiency and sediment dry bulk density. Two modelling approaches were proposed for sediment model implementation, depending on the data availability. These methodologies proved to be consistent and provided a correct estimation of the sediment transport. Nevertheless, further research is needed to address model limitations and to reduce model results uncertainty / Bussi, G. (2014). Implementation of a distributed sediment model in different data availability scenarios [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/36534

El análisis sistemático del riesgo de inundación es cada vez más una necesidad y una exigencia en las legislaciones de los países desarrollados. Desde 2006 lo es para todos los países de la Unión Europea. Los procedimientos para ello, se basan en el análisis hidráulico para el caudal máximo correspondiente a un período de retorno dado. La obtención de este caudal de pico está claramente establecida para cuencas no reguladas. Sin embargo, si existe un embalse aguas arriba y, sobre todo, si dicho embalse tiene una capacidad significativa, el riesgo se ve ampliamente modificado. En efecto, un embalse modifica de diversos modos el riesgo de crecida. En primer lugar, el riesgo se modifica a través del embalse vacío en el momento de iniciarse el evento. Este volumen es, en sí mismo, una variable aleatoria y puede ser muy grande, como sucede en los hiperembalses o en embalses dedicados al regadío que suelen estar muy vacíos al inicio de la temporada de lluvias. Por otro lado, las características hidráulicas del aliviadero, la geometría del vaso por encima del labio de vertido y la existencia o no de compuertas y su estrategia de gestión, modifican el caudal de pico a través de la laminación producida sobre el hidrograma. Para analizar el efecto que produce un embalse es imprescindible no sólo conocer las características estadísticas del control de pico, sino también otros atributos del hidrograma y, sobre todo, su volumen. Caudal de pico y volumen de crecida son sin embargo dos variables aleatorias que poseen una función de distribución conjunta bivariada. En este trabajo se presenta una metodología para el análisis del riesgo aguas abajo de una presa, y del propio riesgo de sobrevertido de dicha obra hidráulica. Es por ello que se debe encontrar una metodología multivariada. Hasta la fecha los distintos intentos de tratar esta problemática se han estrellado porque las funciones de distribución bi-trivariadas son muy complejas de abordar matemáticamente, por lo que se deben realizar una serie simplificaciones que a veces son difícilmente justiciables. Por todo lo anterior se pretende usar en esta tesis, el uso de cópulas matemáticas, que a pesar de su dificultar alivian la problemática anterior sin tener que recurrir a tales simplificaciones. / Aranda Domingo, JÁ. (2014). ESTIMACIÓN DE LA PROBABILIDAD DE SOBREVERTIDO Y CAUDALES MÁXIMOS AGUAS ABAJO DE PRESAS DE EMBALSE. EFECTO DEL GRADO DE LLENADO INICIAL [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/36537

Con la investigación se ha pretendido estudiar la evolución a lo largo de una línea de riego de las posibles consecuencias que el empleo de las aguas reutilizadas urbanas puede tener en un cultivo concreto, en este caso el arroz, y en el medio. Con ello se intenta analizar el efecto que sobre las propiedades del suelo tiene la procedencia del agua de riego en los suelos y si afecta, de alguna manera, al cultivo y al medio ambiente, representado aquí por el Parque Natural de Albufera. En el estudio se tendrá siempre en cuenta la interacción suelo-agua-planta y las posibilidades del cultivo y del propio suelo como elemento depurador de las aguas respecto al lago donde acaban afluyendo, lo que puede suponer que lleguen a éste con menor carga de sustancias potencialmente contaminantes que de no haber reutilización agrícola. La novedad de este estudio frente a otros anteriores relativos a la reutilización de aguas residuales urbanas en agricultura y sus efectos sobre el suelo, las aguas, los cultivos y el medio ambiente, es precisamente seguir la evolución espacial de los diversos parámetros químicos de los suelos inundados para el cultivo del arroz. Para ello, se han tomado nueve parcelas situadas a lo largo de una línea de riego. Las primeras de ellas se riegan con aguas exclusivamente de origen urbano, mientras que a partir de la mitad de la línea de riego reciben también aguas de otros orígenes y de baja calidad, así como los efectos de la "perelloná" o inundación de los campos fuera de la época de cultivo. El estudio se centra principalmente en los suelos, pero se consideran también las aguas y la planta, desde el punto de vista del arrastre o acumulación de nutrientes como el de metales traza; en el equilibrio entre las fracciones de elementos solubles, absorbibles y no absorbibles por las plantas desde la solución del suelo que es el medio por estos compuestos. / Martínez Cortijo, FJ. (2004). Estudio agronómico y ambiental del riego con aguas residuales depuradas en el cultivo del arroz. Aplicación a una línea de riego en el parque natural de la Albufera (Valencia) [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/38757

[EN] The main objective was aimed at determining the biomass production from water based on water relations, levels of water consumption of the species, and climate variables that affect the formation of biomass and soil present and specifically it focused on two forage crops which were Forage Oats (Avena sativa L.) and ryegrass (Lolium perenne). The solution to the problem is based on AquaCrop model (FAO) Steduto et al, (2009) which was recently proposed for the determination of both biomass and agricultural production from water transpired by herbaceous species, this is gather scientific and technological advances on the effect of water in the estimation of crop production has been achieved in recent years. In the present research we have identified key variables AquaCrop model input for the two species mentioned, through field research conducted using the methodology gradient Hanks et al., (1980), and a new methodology proposal for determining water stress. A total of 18 major experiments were developed to generate the levels of biomass production of forage oats and ryegrass, determining 32 variables or parameters for each crop that requires the model to estimate the biomass produced by the forage and pasture. The experiments were conducted mainly during the years 2008-2013 in "Centro de Investigación Tibaitatá (CORPOICA)" located in the savannah of Bogota (Colombia). For forage oats were developed five cycles and ryegrass crops three complete cycles, with seven, four and two cuts were made respectively. Based on the information provided in the field, forage oats and ryegrass crops were calibrated and validated for AquaCrop model reaching adjustments R2=0.92, RMSE=1,86t.ha-1, NRMSE=17.67%, EF=0.91, d=0.97 for forage oat and R2=0.97, RMSE=0,47t.ha-1, NRMSE=13.6%, EF=0.88, d=0.98 for ryegrass. Two synthetic crops were determined one for each specie, which are "prototypes" for estimating biomass by the water use in different conditions of crops. The total biomass was determined to forage oats at 22.2 t.ha-1 on average with peaks that can reach up to 27 t.ha-1 in the production environment of the savannah of Bogota. For ryegrass total biomass reached levels of up to 9 t.ha-1 on average with peaks that can reach up to 9,9 t.ha-1 for the period from planting to first cut, and 6 t.ha-1 for others cuts. The intrinsic water footprint for fodder oats was determined in 175 L.kg-1 and 442 ryegrass L.kg-1 and 431 L.Kg-1. As alternative outcomes that support the calibration and validation of the model is also obtained, determining reference evapotranspiration in the region, the curves of Kc, Kcb and Ke determining the intrinsic water footprint of the two species, the development of canopy cover over the phenological cycles of the species studied, the curves of soil moisture and biomass in response to six levels of irrigation and various planting and production functions of both species. The conservative parameters of forage oats and ryegrass crops were determined like a sample referenced parameters and local variables nonconservative of these species, which is globally in a significant advance in calibration and validation for AquaCrop model of forage crops. / [ES] El objetivo principal estuvo orientado a la determinación de la producción de biomasa a partir del agua con base en las relaciones hídricas, los niveles de consumo de agua de las especies, y las variables del clima que inciden en la formación de biomasa y el suelo presentes y se centró específicamente en dos cultivos forrajeros los cuales fueron Avena Forrajera (Avena sativa, L.) y Raigrás (Lolium perenne). La solución al problema se basa en el modelo AquaCrop (FAO) Steduto et al, (2009) el cual fue propuesto recientemente para la determinación tanto de la biomasa como de la producción agrícola a partir del agua transpirada por las especies herbáceas, en este se reúnen los avances científicos y tecnológicos que sobre el efecto del agua en la estimación de la producción de cultivos se ha logrado en los últimos años. En el presente trabajo de investigación se han determinado las principales variables de entrada al modelo AquaCrop, para las dos especies mencionadas, por medio de investigación de campo realizada con la metodología del gradiente de Hanks et al, (1980), y con una nueva metodología propuesta para la determinación del estrés hídrico. Se desarrollaron un total de 18 experimentos principales generando los niveles de producción de biomasa de avena forrajera y raigrás, determinando 32 variables o parámetros para cada uno de los cultivos que requiere el modelo para la estimación de la biomasa producida por las especies forrajeras y pastos. Los experimentos fueron realizados principalmente durante los años 2008 a 2013 en el Centro de Investigación Tibaitatá (CORPOICA) ubicado en la Sabana de Bogotá (Colombia). Para avena forrajera se desarrollaron cinco ciclos del cultivo y para raigrás se hicieron tres ciclos completos con siete, cuatro y dos cortes respectivamente. Con base en la información establecida en campo se calibraron y validaron los cultivos de avena forrajera y raigrás para el modelo AquaCrop alcanzando ajustes de R2=0,92, RMSE=1,86t.ha-1, NRMSE=17,67%, EF=0,91, y d=0,97 para avena forrajera y de R2=0,97, RMSE=0,47t.ha-1, NRMSE=13,6%, EF=0,88, y d=0,98 para raigrás. Se determinaron dos cultivos sintéticos uno para cada especie, los cuales constituyen los "prototipos" que son el punto de partida para la estimación de la biomasa a partir del uso del agua en diferentes condiciones de los cultivos mencionados. La biomasa total para avena forrajera fue determinada en 22,2t.ha-1 en promedio con valores máximos que pueden llegar a alcanzar hasta 27t.ha-1 en el entorno productivo de la sabana de Bogotá. Para raigrás la biomasa total alcanzó niveles de hasta 9t.ha-1, para el período de siembra a primer corte, y de 6t.ha-1 para los cortes posteriores al primero. La huella hídrica intrínseca para avena forrajera fue determinada en 175L.kg-1 y para raigrás en 442L.kg-1 y 431L.Kg-1. Como resultados alternativos que fundamentan la calibración y validación del modelo se obtuvieron además, la determinación de la evapotranspiración de referencia de la región, las curvas de Kc, Kcb y Ke que determinan la huella hídrica de las dos especies, los desarrollos de las coberturas del dosel a través de los ciclos fenológicos de las especies estudiadas, las curvas de humedad del suelo y de biomasa en respuesta a seis niveles de riego y varias épocas de siembra y las funciones de producción de ambas especies. Se determinaron los parámetros conservativos de los cultivos de avena forrajera y raigrás, así como una muestra referenciada localmente de los parámetros y variables no conservativos de estas especies, lo que constituye a nivel mundial en un avance significativo en la calibración y validación del modelo AquaCrop para cultivos forrajeros. / [CA] L'objectiu principal va estar orientat a la determinació de la producció de biomassa a partir de l'aigua amb base en les relacions hídriques, els nivells de consum d'aigua de les espècies, i les variables del clima que incideixen en la formació de biomassa i el sòl presents i es va centrar específicament en dos cultius forrajeros els quals van ser Civada Forrajera (Avena sativa, L.) i Raigrás (Lolium perenne). La solució al problema es basa en el model AquaCrop (FAO) Steduto et al, (2009) el qual va ser proposat recentment per a la determinació tant de la biomassa com de la producció agrícola a partir de l'aigua transpirada per les espècies herbàcies, en aquest es reuneixen els avanços científics i tecnològics que sobre l'efecte de l'aigua en l'estimació de la producció de cultius s'ha aconseguit en els últims anys. En el present treball de recerca s'han determinat les principals variables d'entrada al model AquaCrop, per a les dues espècies esmentades, per mitjà de recerca de camp realitzada amb la metodologia del gradient d'Hanks et al, (1980), i amb una nova metodologia proposada per a la determinació de l'estrès hídric. Es van desenvolupar un total de 18 experiments principals generant els nivells de producció de biomassa de civada forrajera i raigrás, determinant 32 variables o paràmetres per a cadascun dels cultius que requereix el model per a l'estimació de la biomassa produïda per les espècies forrajeras i pastures. Els experiments van ser realitzats principalment durant els anys 2008 a 2013 en el Centre de Recerca Tibaitatá (CORPOICA) situat en la Sabana de Bogotà (Colòmbia). Per a civada forrajera es van desenvolupar cinc cicles del cultiu i per a raigrás es van fer tres cicles complets amb set, quatre i dues corts respectivament. Amb base en la informació establida en camp es van calibrar i van validar els cultius de civada forrajera i raigrás per al model AquaCrop aconseguint ajustos de R2=0,92, RMSE=1,86t.ha-1, NRMSE=17,67%, EF=0,91, i d=0,97 per a civada forrajera i de R2=0,97, RMSE=0,47t.ha-1, NRMSE=13,6%, EF=0,88, i d=0,98 per a raigrás. Es van determinar dos cultius sintètics un per a cada espècie, els quals constitueixen els "prototips" que són el punt de partida per a l'estimació de la biomassa a partir de l'ús de l'aigua en diferents condicions dels cultius esmentats. La biomassa total per a civada forrajera va ser determinada en 22,2t.ha-1 en mitjana amb valors màxims que poden arribar a aconseguir fins a 27t.ha-1 en l'entorn productiu de la sabana de Bogotà. Per a raigrás la biomassa total va aconseguir nivells de fins a 9t.ha-1, per al període de sembra a primer tall, i de 6t.ha-1 per als corts posteriors al primer. La petjada hídrica intrínseca per a civada forrajera va ser determinada en 175L.kg-1 i per a raigrás en 442L.kg-1 i 431L.kg-1. Com a resultats alternatius que fonamenten el calibratge i validació del model es van obtenir a més, la determinació de la evapotranspiración de referència de la regió, les corbes de Kc, Kcb i Ke que determinen la petjada hídrica de les dues espècies, els desenvolupaments de les cobertures del dosel a través dels cicles fenológicos de les espècies estudiades, les corbes d'humitat del sòl i de biomassa en resposta a sis nivells de reg i diverses èpoques de sembra i les funcions de producció d'ambdues espècies. Es van determinar els paràmetres conservatius dels cultius de civada forrajera i raigrás, així com una mostra referenciada localment dels paràmetres i variables no conservatius d'aquestes espècies, la qual cosa constitueix a nivell mundial en un avanç significatiu en el calibratge i validació del model AquaCrop per a cultius forrajeros. / Terán Chaves, CA. (2015). Determinación de la huella hídrica y modelación de la producción de biomasa de cultivos forrajeros a partir del agua en la Sabana de Bogotá (Colombia) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54133

[EN] Since the past two decades a new special interest in water works sector has become, related to the water quality safety quantification, and the new legislations will change in that direction, recommended by Wolrd Health Organization, with the Water Safety Plans. Microbiology is included in this safety, as logical. Generally, Microbiology present in drinking water is classified as no-resistent or as resistant to chemical disinfectants. The one that presents major risk to the systems is this second group. Since 1993, the main hazard over the water quality in the water supply systems from surface raw water is a protozoan, considered by World Health Organization, as the most dangerous emergent pathogen. Its name is cryptosporidium. It was the direct consequence of a waterborne outbreak that happened in Milwaukee, in April 1993, becoming more than four hundred thousand people ill, and almost one hundred people died, and the city was fully off. On the other hand, during more than fifty years, the "conventional treatment" has been the axis of drinking water production in most of the cities. In last years, more advanced treatments (membranes, electro-dialysis, etc) have been displacing conventional treatments. It is necessary to check if conventional treatments are capable to fight with these new hazards. So, in this scenario, it`s known that there is a new hazard and there're some classical treatments that, nobody knows exactly, its abilities against this hazard. In that point, this work, developing in detail a tool to quantify the risk for the operator making decision process, is interesting for water sector. This is a methodological tool able to quantify risk over the actual most important emergent pathogen, cryptosporidium, and applied in the most known, classical and extended treatment over the world, the conventional treatment In the first part of this Thesis a literature review is done, about emergent pathogens, the presence of cryptosporidium in raw water, the analysis reliability, and the quantification of elimination with different treatments. Then, models to calculate individual and social risk are reviewed. Models about investments in drinking water treatment plants are reviewed, too. In the second part of this Thesis, the model is developed, showing calculation structures and processes, as well as tools used in model making. The decision model making as a function of calculated risk is developed, too. The risk model is based on facility's simple on-line operational parameters. The results are the risk estimation for the served population, with the plant operating in this mode. The calculation process is done using Montecarlo simulation. The third part is an application to a case study, especially interesting and very illustrative. The model is applied into a real facility. With the results, it's possible to conclude interesting guidelines and policies about improving plant's operation mode. In the fourth part if this Thesis the general conclusions from the developed tasks are extracted, and also the future research ideas. The main conclusion of this Thesis is that conventional treatment is able to work as effective barrier against this hazard, but it is necessary to assess the risk of the plant while operating. Taking into account limitations of knowledge, risk estimation can get non tolerable levels. In that situation, the plant must make investments in the treatment o improving the operation, to get tolerable risk levels. It's quite probably that, if treatment parameter's on-line monitoring would have been integrated with a quantifying risk tool, like presented in this job, cryptosporidiosis waterborne outbreak in Milwaukee in 1993 due to water treatment plant's failure, may be, could be avoided or reduced. Finally, literature review references and the annexes. / [ES] En las últimas dos décadas se ha desarrollado un interés especial, en el sector de la potabilización del agua, relativo a la cuantificación de la seguridad de la calidad del agua suministrada. En líneas generales, la microbiología presente en el agua se diferencia en dos tipos: la no-resistente a desinfectantes químicos y la que sí lo es. La que presenta más riesgo a los sistemas, es precisamente, la del segundo grupo. Desde el año 1993, una especie del grupo de la microbiología resistente ha pasado a ser considerada la mayor amenaza sobre la calidad del agua de los abastecimientos que se alimentan de agua superficial. Se trata de un protozoo considerado por la Organización Mundial de la Salud como el patógeno emergente de más peligrosidad, llamado genéricamente cryptosporidium. Ello se debe a un brote epidemiológico que sucedió en Milwaukee (Wisconsin, Estados Unidos), en abril de 1993, enfermando a más de cuatrocientas mil personas, con casi un centenar de fallecidos y paralizando completamente la ciudad. Con lo cual, en este escenario, se sabe que existen nuevas amenazas en el agua bruta y que hay gran número de potabilizadoras de tratamiento convencional, de las que se desconocen sus capacidades frente a ellas. Precisamente por ello, este trabajo, consistente en desarrollar en detalle una metodología que permita cuantificar el riesgo para la toma de decisiones del operador, partiendo de parámetros operacionales de la planta potabilizadora, es interesante para el sector. En la primera parte de la tesis se realiza una revisión bibliográfica de la temática, de los patógenos emergentes, de la presencia del cryptosporidium en las aguas superficiales, de la fiabilidad del análisis de los mismos y de la cuantificación de la eliminación que la planta potabilizadora efectúa con diferentes tratamientos. Posteriormente se analizan los modelos que permiten estimar el riesgo individual y social por esta amenaza, y finalmente se revisan los modelos existentes de valoración de infraestructuras de potabilización. En la segunda parte de la Tesis, se desarrolla el modelo, presentando las estructuras y procesos de cálculo seguidos, así como las herramientas utilizadas en su construcción. Del modelo de riesgo desarrollado, partiendo de parámetros operacionales en línea de la planta potabilizadora, se obtiene como resultado la estimación del riesgo al que la planta está sometiendo a la población servida, funcionando en ese modo. Se ha desarrollado un proceso de cálculo en el que se utilizan técnicas de Montecarlo para la simulación. En la tercera parte se aplica un caso de estudio, especialmente interesante e ilustrativo. Se ha aplicado el modelo a una planta potabilizadora en servicio, obteniendo interesantes conclusiones y recomendaciones sobre cómo mejorar su modo de funcionamiento. En la cuarta parte de la tesis se extraen las conclusiones generales del trabajo desarrollado y las futuras líneas de investigación a seguir. Como principal conclusión del trabajo realizado, es que el tratamiento convencional de las potabilizadoras puede actuar de barrera efectiva frente a estas amenazas, pero es necesario evaluar en las plantas el riesgo de su modo de funcionamiento, pues aún con las limitaciones del conocimiento disponible, en la estimación del riesgo, se pueden alcanzar valores del mismo, no tolerables. En ese caso, en la planta deberán realizarse mejoras su instalación o en su operación para alcanzar unos niveles de riesgo tolerables. Muy probablemente, si la monitorización en línea del tratamiento hubiese estado integrada con una herramienta de cuantificación del riesgo como la que se desarrolla en el presente trabajo, el brote de cryptosporidiosis de Milwaukee en 1993, ocasionado por el fallo de una planta potabilizadora de tratamiento convencional, podría haberse evitado o, al menos, reducido en magnitud. Finalmente, se recogen las referencias bibliográficas y los ap / [CA] En les últimes dos dècades s'ha desenrotllat un interés especial en el sector la potabilització de l'aigua, relatiu a la quantificació de la seguretat de la qualitat de l'aigua subministrada i en eixe sentit s'espera precisament que canvien les pròximes legislacions nacionals per recomanacions de la Organització Mundial de la Salut, en el que es diu Plans de Seguretat de l'Aigua. Dins d'esta seguretat es considera inclosa la microbiologia present en l'aigua, com és lògic. És des de l'any 1993, quan canvia dràsticament el panorama en el sector. Això es deu a un brot epidemiològic que va succeir en Milwaukee, a l'abril de 1993, emmalaltint a més de quatrecentes mil persones, amb quasi un centenar de difunts i paralitzant completament la ciutat. De tota la potencial microbiología present en l'aigua, aquella que es considerava de major amenaça sobre la qualitat de l'aigua dels abastiments que s'alimenten d'aigua superficial, és un protozou considerat per la Organització Mundial de la Salut, com el patogen emergent de més perillositat, cridat genèricament cryptosporidium, que va ser el que va ocasionar el brot de Milwaukee de 1993. Amb tot això, és necessari veure si respecte a estes noves amenaces potencials com el cryptosporidium, els tractaments convencionals poden continuar sent capaços. És llavors quan este treball, consistent a desenrotllar en detall una metodologia que permeta quantificar el risc per a la presa de decisions de l'operador és interessant per al sector. Una ferramenta metodològica que siga capaç de quantificar el risc que se cern sobre el patogen emergent de més importància en l'actualitat. En la primera part del treball realitza una revisió bibliogràfica de la temàtica, dels patògens emergents, de la presència del cryptosporidium en les aigües superficials, de la fiabilitat de l'anàlisi dels mateixos i de la quantificació de l'eliminació que la planta potabilitzadora efectua amb diferents tractaments. Posteriorment s'analitzen els models que permeten estimar el risc individual i social per esta amenaça. A continuació es revisen els models existents de valoració d'infraestructures de potabilització. En la segona part del treball, es desenrotlla el model, presentant les estructures i processos de càlcul seguits, així com les ferramentes utilitzades en la seua construcció. També es desarolla el model de presa de decisions en funció del risc calculat. El model de risc, té com a començament sencills paràmetres operacionals de la planta potabilitzadora, obtenint com a resultat, l'estimació del risc que la planta està donant a la població, funcionant d'aquesta manera. Es desarrolla un procés de càlcul utilitzant tècniques de Montecarlo per a la simulació. En la tercera part s'aplica un cas d'estudi, especialment interessant i molt pròxim i il¿lustratiu. En la quarta part del treball s'extrauen les conclusions generals del treball desenrotllat i les futures línies d'investigació que s'ha de seguir. Com a principal conclusió del treball fet, és que el tractament convencional de las potabilitzadores hi pot fer-ne de barreta front a aquestes amenaçes, no obstant és necessari evaluar à les plantes el risc de funcionament, encara que amb les limitacions del coneiximent disponible en l'estimació del risc, es poden tindre valors de risc no tolerables. En eixe cas, à la planta es deuràn de fer-ne millores en la seua instal.lació ó en la seua operació fins a tindre uns nivels de risc tolerables. És molt probable que si la monitorització de la línia de tractament hi-haguera estat integrada amb una ferramenta de cuantificació del risc, com la desarrollada en el present treball, el brot de Milwaukee de 1993 ocasionat pel fallo de funcionament de la planta potabilitzadora, es podra haver evitat o reduït. Finalment, s'arrepleguen referències bibliogràfiques i apèndixs. / Macián Cervera, VJ. (2015). Desarrollo de una herramienta de análisis de riesgo microbiológico en plantas potabilizadoras de agua como soporte a la toma de decisiones de inversión y operación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58770

[EN] In urban water supply networks, the demanded flow and the latent leakage flow depend on the available pressure on the user's node. So when due to different circumstances (pipe breakage, pumps detention...) a pressure reduction occurs in the network, the real consumed flow can decrease considerably because the pressure may be insufficient to fully meet the users' demand. In this case it is said that the network is working under insufficient pressure conditions. Otherwise, in normal conditions, when the demand is fully satisfied, if pressure increases in the sevice conection, consume will slightly increase. Similarly, the latent leakage flow of the network will be higher as the pressure increases and vice versa. Traditional simulation models do not take into account this circumstance and suppose that demand is constant and independent of pressure, which represents an important limitation thereof. Due to this fact, it is necessary to have more realistic hydraulic simulation models that are able to model the behavior of urban distribution water networks under any operation and supply pressure conditions. In this work there have been reviewed the proposed PDD functions so far by various authors, it has been analyzed the behavior of demand as a function of pressure, from the theoretical and experimental point of view on a real network, and have been proposed some new functions that fit the analyzed behavior and also has the necessary mathematical properties to be integrated in a model. The proposed function has adjustment parameters that make it able to be adapted to different housing typologies, according to the heights, existence of pump or not, etc. In the work there have been tabulated the adjustment parameters for different housing typologies, so that they can be used without real information. This PDD function has been adjusted to the particular case of the network of Valencia, where during four months there have been made assays in a sector of the distribution network. After establishing a modification of pressure program its influence on the user's demand has been analyzed, for what the information given by the telemetry counters installed in this sector has been very important. Also, the pressure has been correlated with the leakage flow and the exponent of the potential law has been adjusted. Finally, it has been proposed a practical methodology to implement an integrated model of demands and leakages dependent of pressure from practical information available in any supply network. This model is able to provide, in every node of the network and under any regulation condition, the value of the pressure and the consumed flow, moreover, this last one is dissected in the terms that compose it (leakages, registered demand and non-registered demand). An additional data that the model provides is the deficit or surplus of the users' demand. The simulation of the network has been made under any operation circumstance, so the model is also valid in situations as transport pipe breakage, to analyze its impact in the demand fulfilling grade or analyzing the repercussion of a leakage management policy in both leakage and demand levels. Simulations that can't be done with a traditional model of fixed demands. / [ES] En los sistemas de distribución de agua urbanos tanto el caudal demandado por los usuarios como el caudal de fugas latentes dependen de la presión disponible en la red. Cuando por diversas circunstancias (rotura de tubería, parada de bombas¿) se produce una reducción de presión, el caudal real consumido puede llegar a disminuir considerablemente debido la falta de presión para satisfacer por completo la demanda. En este caso se dice que la red trabaja en condiciones de insuficiencia de presión. Por otra parte, en condiciones normales, donde la demanda es plenamente satisfecha, si aumenta la presión en la acometida el consumo de agua del usuario se incrementará ligeramente. Del mismo modo, el caudal de fugas latente en la red será tanto mayor cuanto más elevada sea la presión y viceversa. Los modelos de simulación hidráulicos tradicionales no tienen en cuenta esta circunstancia y suponen que toda la demanda de agua es constante e independiente de la presión, lo cual representa una limitación importante de los mismos, sobre todo cuando se trata de simular situaciones de emergencia. Es necesario pues disponer de modelos de simulación hidráulicos más realistas, que puedan modelizar el comportamiento de las redes de distribución de agua urbana bajo cualquier condición de operación y presión de suministro. En este trabajo se han revisado las funciones DDP propuestas hasta la fecha por distintos autores, se ha analizado el comportamiento de la demanda en función de la presión desde el punto de vista teórico y experimental sobre una red real y se ha propuesto una nueva función que se ajusta al comportamiento analizado, a la vez que cumple una serie de propiedades matemáticas que permite integrarla en los modelos hidráulicos garantizando la estabilidad de los cálculos. La función propuesta dispone de varios parámetros de ajuste que permiten adaptarla a diferentes tipologías de viviendas, de acuerdo al nivel social o de equipamiento, al número de alturas, existencia o no de grupo de bombeo, etc. En el trabajo se han tabulado los parámetros de ajuste para distintas tipologías de suministro, a fin de que puedan ser empleados a falta de información real de campo. También la función DDP propuesta se ha ajustado al caso particular de la red de Valencia, donde durante cuatro meses se han realizado ensayos en un sector de consumo. Tras establecer un programa de modificación de la presión se ha analizado su influencia sobre la demanda de los usuarios. Para ello ha sido clave la información proporcionada por la telemedida de los contadores domiciliarios instalados en este sector. Además, se ha correlacionado la presión con el caudal de fugas y se ha ajustado el exponente de la ley potencial. Finalmente se ha propuesto una metodología práctica para implementar un modelo integrado de demandas y fugas dependientes de la presión a partir de la información fácilmente disponible en cualquier abastecimiento moderno. Este modelo es capaz de proporcionar, en todos los nudos de la red y bajo cualquier condición de regulación, la evolución del valor de la presión y el caudal real consumido, con el valor añadido de que este último es diseccionado en los términos que lo integran (fugas, demanda registrada y demanda no registrada). Otro dato adicional que proporciona el modelo es la evaluación del déficit o superávit de demanda de los usuarios para cada escenario. Al simular el comportamiento de la red bajo cualquier circunstancia de operación, el modelo es aplicable en situaciones de emergencia como la rotura de una tubería de transporte a fin de analizar su impacto en el grado de satisfacción de la demanda de los usuarios o para analizar la repercusión de una política de gestión de la presión tanto sobre el nivel de fugas como sobre la demanda. Simulaciones que no pueden realizarse con un modelo tradicional de demandas fijas. / [CA] En els sistemes de distribució d'aigua urbans tant el cabal demandat pels usuaris com el cabal de fugues latents depenen de la pressió disponible en la connexió. Quan, per diverses circumstàncies (trencament de canonada, parada de bombes...) es produeix una reducció de pressió a la xarxa, el cabal real consumit pot arribar a disminuir considerablement a causa de que la pressió pot ser insuficient per satisfer del tot la demanda. En aquest cas es diu, que la xarxa treballa en condicions d'insuficiència de pressió. D'altra banda, en condicions normals, quan la demanda és plenament satisfeta, si augmenta la pressió en la connexió, el consum de l'usuari augmentará lleugerament. De forma anàloga, el cabal de fugues latent de la xarxa serà més gran com més elevada siga la pressió i viceversa. Els models de simulació hidràulics tradicionals no tenen en compte aquesta circumstància i suposen que tota la demanda d'aigua és constant i independent de la pressió, la qual cosa representa una limitació important dels mateixos. Cal doncs disposar de models de simulació hidràulics més realistes, que puguen modelitzar el comportament de les xarxes de distribució d'aigua urbana sota qualsevol condició d'operació i de pressió de subministrament. En aquest treball s'han revisat les funcions DDP proposades fins avui per diferents autors, s'ha analitzat el comportament de la demanda en funció de la pressió, des del punt de vista teòric i experimental sobre una xarxa real, i s'ha proposat una nova funció que s'ajusta al comportament analitzat alhora que disposa de les propietats matemàtiques necessàries per a ser integrades en un model. Aquesta funció proposta disposa de paràmetres d'ajust que permet adaptar-la a diferents tipologies d'habitatges, d'acord al nombre d'altures, existència o no de grup de pressió, etc. En el treball s'han tabulat els paràmetres d'ajust per a diferents tipologies d'habitatge, a fi que puguen ser emprats a falta d'informació real de camp. Aquesta funció DDP s'ha ajustat al cas particular de la xarxa de València, on durant quatre mesos s'han realitzat assajos en un sector de la xarxa d'abastament. Després d'establir un programa de modificació de la pressió s'ha analitzat la seua influència sobre la demanda dels usuaris per a això ha sigut clau la informació proporcionada per la telemesura dels comptadors domiciliaris instal·lats en aquest sector. A més s'ha correlacionat la pressió amb el cabal de fugues i s'ha ajustat l'exponent de la llei potencial. Finalment s'ha proposat una metodologia pràctica per implementar un model integrat de demandes y fugues dependents de la pressió a partir de la informació pràctica disponible en qualsevol abastiment. Aquest model és capaç de proporcionar, en tots els nusos de la xarxa i sota qualsevol condició de regulació, el valor de la pressió i el cabal consumit, amb el valor afegit que aquest últim és disseccionat en els termes que l'integren (fugues, demanda registrada i demanda no registrada). Una altra dada addicional que proporciona el model és el dèficit o superàvit de demanda dels usuaris. Com es simula la xarxa sota qualsevol circumstància d'operació, el model és molt vàlid en situacions com el trencament d'una canonada de transport a fi d'analitzar el seu impacte en el grau de satisfacció de la demanda dels usuaris o analitzar la repercussió d'una política de gestió de la pressió tant en el nivell de fugues com en el demanda. Simulacions que no poden fer-se amb un model tradicional de demandes fixes. / Conejos Fuertes, P. (2015). DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UN MODELO REALISTA DE DEMANDAS Y FUGAS DEPENDIENTES DE LA PRESIÓN PARA REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA URBANA [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59798

[EN] The wetland of the Albufera is a strong anthropic system to the point that her natural regime has changed, from being a brackish coastal lagoon linked to the marine dynamics, to be a hypertrophic freshwater lagoon linked to the management of the large irrigation systems of the Júcar and Turia rivers. In this study we proceeded to characterize the current state of the system from the available studies, making a work of synthesis to identify the key factors that determine his current configuration, considering both factors physicals and socio-economics. Similarly, we proceeded to identify trends of variation of these fundamental factors in order to project them from the possible evolution of the system in the immediate future. Thus, from these evolutionary trends through scenario methods applied to natural systems, we have proceeded to build three possible scenarios for the time horizon of 2050, taking into consideration a more likely baseline scenario and two of less feasibility to envisage a more favorable situation and a very unfavorable one. The results identified as determinant factors of climate change on the future evolution of the system, with the sea level rise and the modification of hydrological regime most decisive factors in the future development. The scenarios show that significant changes in the system configuration, which mainly affect the viability of rice cultivation in the areas of "Tancats". This will force reconfiguration of the current structure of the wetland. Also we propose appropriate guidelines for the management of these processes of change in the system, thereby improving if possible their ecological functioning and compatibility with uses developed in it. / [ES] El humedal de la Albufera de Valencia constituye un sistema fuertemente antropizado, hasta el punto de que se ha modificado su régimen natural, pasando de ser una laguna costera salobre, vinculada a la dinámica marina, a ser una laguna de aguas dulces hipertrófica y vinculada en su funcionamiento al manejo de los grandes sistemas de regadíos del Júcar y el Turia. En este estudio, se ha procedido a caracterizar la situación actual del sistema, a partir de los estudios disponibles, realizando una labor de síntesis que permita identificar los factores fundamentales que determinan la configuración actual del mismo, considerando tanto factores físicos como socio-económicos. Del mismo modo, se ha procedido a identificar las tendencias de variación de estos factores fundamentales, con objeto de proyectar a partir de ellos la posible evolución del sistema en el futuro inmediato. Así, a partir de estas tendencias de evolución, mediante la metodología de escenarios aplicada a los sistemas naturales se han procedido a construir tres escenarios posibles para el horizonte temporal del año 2050, considerando para ello un escenario tendencial más probable y otros dos de menor factibilidad que contemplan una coyuntura más favorable y una muy desfavorable. Los resultados identifican los factores de cambio climático como determinantes en la evolución futura del sistema, siendo la elevación del nivel del mar y la modificación del régimen hidrológico los factores más decisivos en esta futura evolución. Los escenarios muestran que se producirán modificaciones sustanciales en la configuración del sistema, que afectarán sobre todo a la viabilidad del cultivo del arroz en las zonas de "Tancats", lo cual obligará a reconfigurar la estructura actual del humedal. Se proponen, a su vez, las directrices de actuación adecuadas para la gestión de estos procesos de cambio en el sistema, con objeto de optimizar, en lo posible, su funcionamiento ecológico y su compatibilidad con los usos que se desarrollan en el mismo. / [CA] L'aiguamoll de l'Albufera de València constitueix un sistema fortament antropitzat, fins al punt que s'ha modificat el seu règim natural, passant de ser una llacuna costanera salobre, vinculada a la dinàmica marina, a ser una llacuna hipertrófica d'aigües dolces vinculada en el seu funcionament al maneig dels grans sistemes de regadius del Xúquer i el Túria. En aquest estudi, s'ha procedit a caracteritzar la situació actual del sistema, a partir dels estudis disponibles, realitzant una tasca de síntesi que permet identificar els factors fonamentals que determinen la configuració actual del mateix, considerant tant factors físics i ecoloógics, com socioeconòmics. De la mateixa manera, s'ha procedit a identificar les tendències de variació d'aquests factors fonamentals, a fi de projectar a partir d'ells la possible evolució del sistema en el futur immediat. Així, a partir d'aquestes tendències d'evolució, mitjançant la metodologia d'escenaris aplicada als sistemes naturals, s'han procedit a construir tres escenaris possibles per a l'horitzó temporal de l'any 2050, considerant per a això un escenari tendencial mes probable i altres dos de menor factibilitat que contemplen una conjuntura més favorable i una molt desfavorable. Els resultats identifiquen els factors de canvi climàtic com a determinants en l'evolució futura del sistema, sent l'elevació del nivell del mar i la modificació del règim hidrològic els factors més decisius en aquesta futura evolució. Els escenaris mostren que es produiran modificacions substancials en la configuració del sistema, que afectaran sobretot a la viabilitat del cultiu de l'arròs en les zones de "Tancats", la qual cosa obligarà a reconfigurar l'estructura actual de l'aiguamoll. Es proposen, al seu torn, les directrius d'actuació adequades per a la gestió d'aquests processos de canvi en el sistema, a fi d'optimitzar en el possible el seu funcionament ecològic i la seva compatibilitat amb els usos que es desenvolupen en el mateix. / Palop Guillem, S. (2016). Procesos ecológicos, agronómicos y ambientales en el humedal de L'Albufera de Valencia. Construcción de escenarios de futuro [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61629

[EN] Nitrogen is a fundamental component of living organisms, but it is also in short supply in forms in which vegetation can assimilate. As a result, nitrogen is a limiting element for vegetation growth. However, as a consequence of the human-mediated introduction of mineral nitrogen, nitrogen is also a major pollutant in anthropogenic ecosystems. Both natural and anthropogenic ecosystems supply important goods and services for the human wellbeing and in order to maintain the human living standards, there is a necessity of preserving natural ecosystems over time on one side, while improving the sustainability of anthropogenic ecosystems on the other. In that sense, mathematical models including the nitrogen cycle are useful tools which allow the analysis of the relationships and behaviours of these ecosystems, and there is a clear need to continue to develop and test nitrogen models, principally, models with an integrated approach, capable to deal with the different characteristics and behaviours of natural and anthropogenic ecosystems. Hence, the aim of the present thesis is to improve the nitrogen cycle modelling, exploring different parsimonious modelling approaches within the plant-soil-water continuum in natural and anthropogenic semiarid ecosystems. To face this objective, two parsimonious nitrogen models have been developed and implemented in two different data availability scenarios. Firstly, a new parsimonious carbon and nitrogen model, TETIS-CN, is implemented in a semiarid natural forest ecosystem trying to contribute to a better understanding and modelling of the hydrological and biogeochemical (carbon and nitrogen) cycles and their interactions in semiarid conditions and to test its capability to satisfactorily reproduce them. The results are satisfactory and suggest that it is important to include carbon observations in the calibration process, to consider all the existing vegetation species in the simulation, and that a fixed daily potential uptake may not be appropriate to reproduce the plant nitrogen uptake process. Secondly, a new parsimonious nitrogen model, TETIS-N, is implemented in a semiarid anthropogenic agricultural ecosystem. Since agriculture is the major source of diffuse pollution, being nitrogen and sediment pollution of water bodies its main associated environmental impacts, this second approach aims to improve its sustainability by evaluating the impact of several management practices on nitrogen and sediment loads, and horticultural crop yields. As a result, each management practice resulted effective in reducing a certain type of diffuse pollution, and therefore, combined scenarios are necessary to cope with all agricultural pollution sources. This thesis proved that each ecosystem has different characteristics and behaviours and therefore, different modelling necessities. Consequently, current models should include an integrate modelling of both natural and anthropogenic ecosystems. / [ES] El nitrógeno es un componente fundamental de los organismos vivos, pero también es escaso en las formas en que la vegetación puede asimilarlo, lo que lo convierte en un elemento limitante para el crecimiento de la vegetación. Sin embargo, debido a la introducción de nitrógeno mineral por el hombre, también se ha convertido en un contaminante importante en los ecosistemas. Tanto los ecosistemas naturales como los antrópicos, suministran bienes y servicios importantes y, para poder mantener los niveles de vida, es necesario preservar los ecosistemas naturales, por un lado, y mejorar la sostenibilidad de los ecosistemas antrópicos por otro. De esta forma, los modelos matemáticos que incluyen la modelización del ciclo de nitrógeno son herramientas útiles que permiten el análisis de las relaciones y los comportamientos de estos ecosistemas. Por lo que existe una clara necesidad de continuar desarrollando y probando nuevos modelos de nitrógeno, principalmente con un enfoque integrado, capaces de abordar las diferentes características y comportamientos de los ecosistemas naturales y antrópicos. De esta forma, el objetivo de esta tesis es mejorar la modelización del ciclo de nitrógeno, explorando diferentes enfoques de modelización parsimoniosa dentro del continuo planta-suelo-agua en ecosistemas semiáridos naturales y antrópicos. Para abordar este objetivo, se han desarrollado e implementado dos modelos de nitrógeno parsimoniosos en dos escenarios diferentes En primer lugar, se ha desarrollado e implementado un nuevo modelo parsimonioso de carbono y nitrógeno, TETIS-CN, en un ecosistema de bosque natural semiárido. Este primer enfoque intenta contribuir a una mejor comprensión y modelización de los ciclos hidrológico y biogeoquímicos (carbono y nitrógeno) y de sus interacciones en condiciones semiáridas. Así mismo, se comprueba la capacidad del modelo propuesto para reproducirlos satisfactoriamente. Los resultados son satisfactorios y sugieren que es importante incluir observaciones de carbono en el proceso de calibración, considerar todas las especies de vegetación existentes en la simulación, y que una absorción potencial diaria fija puede no ser apropiada para reproducir el proceso de absorción de nitrógeno por parte de la vegetación. En segundo lugar, se ha desarrollado e implementado un nuevo modelo de nitrógeno parsimonioso, TETIS-N, en un ecosistema agrícola antrópico semiárido. Dado que la agricultura es la principal fuente de contaminación difusa, siendo la contaminación por nitrógeno y sedimentos de las masas de agua, su principal impacto ambiental, este segundo enfoque tiene como objetivo evaluar el impacto de varias prácticas de gestión en las descargas de nitrógeno y sedimentos, así como en la producción de los cultivos hortícolas. Como resultado, cada práctica de gestión resulta efectiva en la reducción de cierto tipo de contaminación difusa y, por lo tanto, se necesitan escenarios combinados para hacer frente a todas las fuentes de contaminación agrícola. Esta tesis ha demostrado que cada ecosistema tiene diferentes características y comportamientos y, por lo tanto, diferentes necesidades de modelización, por lo que los modelos actuales deben incluir una modelización integrada de los ecosistemas naturales y antrópicos. / [CA] El nitrogen és un component fonamental dels organismes vius, però també és escàs en les formes en què la vegetació pot assimilar-ho, convertint-lo en un element limitant per al creixement de la vegetació. No obstant, a causa de la introducció de nitrogen mineral per l'home, també s'ha convertit en un contaminant important als ecosistemes. Tant els ecosistemes naturals com els antròpics, subministren béns i serveis importants i, per a poder mantenir els nivells de vida, és necessari preservar els ecosistemes naturals, d'una banda, i millorar la sostenibilitat dels ecosistemes antròpics per altra. D'aquesta forma, els models matemàtics que inclouen la modelització del cicle del nitrogen són eines útils que permeten l'anàlisi de les relacions i els comportaments d'aquests ecosistemes. Per tant, existeix una clara necessitat de continuar desenvolupant i provant nous models de nitrogen, principalment amb un enfocament integrat, capaços d'abordar les diferents característiques i comportaments dels ecosistemes naturals i antròpics. D'aquesta forma, l'objectiu d'aquesta tesi és millorar la modelització del cicle del nitrogen, explorant diferents enfocaments de modelització parsimoniosa dins del continu planta-sòl-aigua en ecosistemes semiàrids naturals i antròpics. Per a abordar aquest objectiu, s'han desenvolupat i implementat dos models de nitrogen parsimoniosos en dos escenaris diferents. En primer lloc, s'ha desenvolupat i implementat un nou model parsimoniós de carboni i nitrogen, TETIS-CN, en un ecosistema de bosc natural semiàrid. Aquest primer enfocament intenta contribuir a una millor comprensió i modelització dels cicles hidrològic i biogeoquímics (carboni i nitrogen) i de les seues interaccions en condicions semiàrides. Així mateix, comprova la capacitat del model proposat per a reproduir-los satisfactòriament. Els resultats són satisfactoris i suggereixen que és important incloure observacions de carboni en el procés de calibratge, considerar totes les espècies de vegetació existents en la simulació, i que una absorció potencial diària fixa pugues no ser apropiada per a reproduir el procés d'absorció de nitrogen per part de la vegetació. En segon lloc, s'ha desenvolupat i implementat un nou model de nitrogen parsimoniós, TETIS-N, en un ecosistema agrícola antròpic semiàrid. Atès que l'agricultura és la principal font de contaminació difusa, sent la contaminació per nitrogen i sediments de les masses d'aigua, el seu principal impacte ambiental, aquest segon enfocament té com a objectiu avaluar l'impacte de diverses pràctiques de gestió en les descàrregues de nitrogen i sediments, així com en la producció dels cultius hortícoles. Com a resultat, cada pràctica de gestió resulta efectiva en la reducció de cert tipus de contaminació difusa i, per tant, es necessiten escenaris combinats per a fer front a totes les fonts de contaminació agrícola. Aquesta tesi ha demostrat que cada ecosistema té diferents característiques i comportaments i, per tant, diferents necessitats de modelització, per tant, els models actuals han d'incloure una modelització integrada dels ecosistemes naturals i antròpics. / Esta tesis doctoral no habría sido posible sin la financiación proporcionada por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través del proyecto TETISMED (CGL2014-58127-C3-3-R) y la Unión Europea a través del proyecto LIFE17 CCA/ES/000063 RESILIENTFORESTS. / Puertes Castellano, C. (2020). Exploring the possibilities of parsimonious nitrogen modelling in different ecosystems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/138141