Tesis por compendio / Even though practical water resources planning and management has evolved greatly, there is still a mismatch between it and Integrated Water Resources Management. In light of the European Water Framework Directive and other European Policies related to water and sustainability, the Ecosystem Services assessment and Water Accounting methodologies have been identified as tools that can help approaching Integrated Water Resources Management. However, the existing methodologies are disconnected from the real requirements of water resources planning and management in complex river basins such as the ones suffering from water scarcity. The Water Accounting frameworks adopt a financial accounting perspective that is too exhaustive for the purpose of transmitting the relevant water stocks and flows for water managers and users in a river basin, and that entail less accuracy in the global water balance. Also, the analysed Ecosystem Assessment Tools overlook the influence of water management as well as the temporal and spatial variability of water resources and demands. This Thesis proposes methodologies for Water Accounting and Ecosystem Services Assessment which overcome the identified limitations and are especially adapted to be implemented in water scarce river basins. The Australian Water Accounting Standards are simplified to avoid exhaustive accounting for the sake of accuracy and transparency of water management information. An improved version is fully designed, and some criteria are proposed to guide its implementation at river basin scale with the purpose of improving public information and governance. A set of Integrated Water Resources Management Tools embedded in the Decision Support System AQUATOOL is tailored with economic information in order to obtain the benefits of three Freshwater Ecosystem Services considering the influence of water management with a detailed time step. The application of the resulting methodologies to different cases of study show the relevance of adopting a water management perspective in order to capture all the complexity of water scarce river basins in the results, so that they are useful for informed decision making. The Water Accounting results disclose synthesised and relevant information for water users and other stakeholders about the state of water resources and their allocation and supply during the analysed period. The Freshwater Ecosystem Services assessment results reveal helpful to classify water bodies or watersheds according to their capacity to provide environmental benefits, and to analyse the tradeoffs between the traditional water demands and the Ecosystem Services beneficiaries. Finally, the methodologies are put into context inside the Integrated Water Resources Management process that covers the target variables to consider, the tools that allow analysing the influence of management actions on them, the indicators that are more informative to water managers, and the ways to transmit the information to the general public. Furthermore, the types of analyses which can be conducted with the proposed methodologies are detailed, and illustrated with examples in scientific literature. The presented research is based on published work, which is expanded or detailed, and includes other non published material. The result is a Thesis that provides improved results and conclusions with respect to the stand-alone papers. / A pesar de que la planificación y gestión de los recursos hídricos ha evolucionado enormemente, existe todavía discordancia entre la misma y la Gestión Integrada de Recursos Hídricos. A la luz de la Directiva Europea Marco del Agua y otras Políticas Europeas relacionadas con el agua y la sostenibilidad, la Contabilidad del Agua y la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas se han identificado como herramientas que pueden ayudar a aproximarse a la Gestión Integrada de Recursos Hídricos. Sin embargo, las metodologías existentes actualmente están desconectadas de los requisitos reales de la planificación y gestión de los recursos hídricos en cuencas hidrográficas complejas como las que sufren de escasez hídrica. Los marcos de Contabilidad del Agua adoptan una perspectiva de contabilidad financiera que es demasiado exhaustiva para el propósito de transmitir información relevante sobre las reservas y flujos a los gestores y usuarios del agua en una cuenca, y conllevan menos precisión en el balance global de agua. Además, las herramientas analizadas para la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas pasan por alto la influencia de la gestión del agua así como la variabilidad temporal y espacial de los recursos hídricos y las demandas. Esta Tesis propone metodologías para la Contabilidad del Agua y la Evaluación de los Servicios de los Ecosistemas que superan estas limitaciones y que están especialmente adaptadas para su implementación en cuencas con escasez de agua. Los Estándares Australianos de Contabilidad del Agua se simplifican para evitar la contabilidad exhaustiva a favor de la precisión y la transparencia en la información sobre la gestión del agua. Se diseña una versión mejorada y se proponen algunos criterios para guiar su implementación a escala de cuenca con el propósito de mejorar la información pública y la gobernanza. Un conjunto de herramientas para la Gestión Integrada de Recursos Hídricos que forman parte del Sistema Soporte a la Decisión AQUATOOL se une con información económica para obtener los beneficios generados por tres Servicios de los Ecosistemas de Agua Dulce considerando la influencia de la gestión del agua a una escala temporal detallada. La aplicación de las metodologías resultantes a distintos casos de estudio muestra la relevancia de adoptar una perspectiva de gestión del agua para capturar en los resultados la complejidad de las cuencas con escasez de agua, de modo que sean útiles para la toma de decisiones informadas. Los resultados de Contabilidad del Agua muestran información sintética y relevante para los usuarios del agua y otros actores interesados sobre el estado de los recursos hídricos, y su asignación y suministro durante el periodo analizado. Los resultados de la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas de Agua Dulce se revelan útiles para clasificar las masas de agua o subcuencas de acuerdo con su capacidad para proporcionar beneficios ambientales y para analizar el equilibrio entre las demandas de agua tradicionales y los beneficiarios de los Servicios de los Ecosistemas. Finalmente, las metodologías se ponen en contexto dentro del proceso de Gestión Integrada de Recursos Hídricos que abarca las variables objetivo a considerar, las herramientas que permiten analizar la influencia de las acciones de gestión sobre ellas, los indicadores más informativos para los gestores del agua, y los modos de transmitir la información al público en general. Además, se detallan e ilustran con ejemplos en la literatura científica los tipos de análisis que pueden llevarse a cabo mediante las metodologías propuestas. La investigación que se presenta está basada en trabajos publicados, que se expanden o detallan, e incluye material no publicado. El resultado es una Tesis que proporciona resultados y conclusiones mejorados respecto a los artículos independientes. / A pesar que la planificació i la gestió dels recursos hídrics ha evolucionat enormement, existeix encara discordancia entre aquesta i la Gestió Integrada de Recursos Hídrics. A la llum de la Directiva Europea Marc de l'Aigua i altres Polítiques Europees relacionades amb l'aigua i la sostenibilidad, la Comptabilitat de l'Aigua i l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes s'han identificat com a ferramentes que poden ajudar a aproximar-se a la Gestió Integrada de Recusos Hídrics. No obstant això, les metodologies existents actualment estan desconnectades dels requeriments reals de la planificació i gestió dels recursos hídricos en conques hidrogràfiques complexes com les que pateixen d'escassesa hídrica. Els marcs de Comptabilitat de l'Aigua adopten una perspectiva de Comptabilitat financera que és massa exhaustiva per al propòsit de transmetre informacó relevant sobre les reserves i fluxes als gestors i usuaris de l'aigua en una conca, i comporten menys precisió al balanç global de l'aigua. A més, les ferramentes analitzades per a l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes passen per alt la influència de la gestió de l'aigua així com la variabilitat temporal i espacial dels recursos hídrics i les demandes. Aquesta Tesi proposa metodologies per a la Comptabilitat de l'Aigua i l'Avaluació dels Serveis dels Ecosistemes que superen aquestes limitacions i que estan especialment adaptades per a la seua implementació en conques amb escassesa d'aigua. Els Estàndards Australians de Comptabilitat de l'Aigua es simplifiquen per evitar la comptabilitat exhaustiva a favor de la precisió i la transparència en la informació sobre la gestió de l'aigua. Es dissenya una versió millorada i es proposen alguns criteris per guiar la seua implementació a escala de conca amb el propòsit de millorar la informació pública i la governança. Un conjunt de ferramentes per a la Gestió Integrada de Recursos Hídrics que formen part del Sistema Suport a la Decisió AQUATOOL s'uneix amb informació econòmica per obtindre els beneficis generats per tres Serveis dels Ecosistemes d'Aigua Dolça considerant la influència de la gestió de l'aigua a una escala temporal detallada. L'aplicació de les metodologies resultants als distints casos d'estudi mostren la rellevància d'adoptar una perspectiva de gestió de l'aigua per capturar als resultats la complexitat de les conques amb escassesa d'aigua, de manera que siguen útils per a la presa de decisions informades. Els resultats de la Comptabilitat de l'Aigua mostren informació sintètica i rellevant per als usuaris i altres actors interessats sobre l'estat dels recursos hídric, i la seua assignació i subministrament al llarg del període analitzat. Els resultats de l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes d'Aigua Dolça es revelen útils per classificar les masses d'aigua o subconques d'acord amb la seua capacitat per proporcionar beneficis ambientals i per analitzar l'equilibri entre les demandes d'aigua tradicionals i els beneficiaris dels Serveis dels Ecosistemes. Finalment, les metodologies es posen en context dins del procés de Gestió Integrada de Recursos Hídrics que abarca les variables objectiu a considerar, les ferramentes que permeten analitzar la influència de les accions de gestió sobre elles, els indicadors més informatius per als gestors de l'aigua, i les maneres de transmetre la informació al públic en general. A més, es detallen i il¿lustren amb exemples en la literatura científica els tipus d'anàlisis que es poden portar a terme mitjançant les metodologies propostes. La investigació que es presenta està basada en treballs publicats, que s'expandeixen o detallen, i inclou material no publicat. El resultat és una Tesis que proporciona resultats i conclusions millorades respecte als articles independents. / Momblanch Benavent, A. (2016). Assessment of Ecosystem Services and Water Accounting Methodologies for Integrated Water Resources Management in water scarce basins [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/75523 / Compendio

Tesis por compendio / The demand for chicken meat consumption increases worldwide. Particularly, intensive breeding increases the need for a controlled environment, in order to maintain thermal comfort and productive efficiency. For this reason, the present thesis is an exploratory analysis of the environmental factors involved in animals comfort and in the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) in farms. The Star CCM+ commercial code has been used for this purpose. This computational software has been used to represent the effect of the change of the constructive elements in tunnel type farms buldings, based on the parameters of comfort in climatic conditions considered as summer and winter. The proposed numerical modeling has been validated with experimental data for speed and temperature in a tunnel type ship with constant heat source. With the detailed information of the environmental factors involved in the productive and physiological behavior of the animal, values of comfort range were established for speed, temperature and temperature and speed indexes. To identify the microclimatic imbalances inside the farm, the computational fluid mechanics code analyzes the different characteristics of the building that can influence the solutions at the animal level, making an analysis on how the different authors have used these type of computational tools to validate their credibility. Knowing the diversity of farms analyzed with CFD, in the second chapter the model tunnel building is modeled, with different structural elements and heat flow of the animals in the soil. In this case, the velocity, temperature and temperature and velocity distribution are analyzed, showing the effect of the different locations of the fans and the distribution of windows at the animal level. With this previous analysis and characterization of the tunnel-type ship, a section of a private tunnel spacecraft, in the Laboratorio de Simulación Ambiental (ICTA), with two constant velocity flows, three heat sources and different window heights, Observing between the measured and the simulated an important degree of homogeneity of the speed and temperature results, based on the average quadratic errors when measured and modeled velocities and temperatures are compared. The virtual simulations with CFD are verified as close to reality, furthermore, theyallow to define ventilation strategies for different seasons of the year. / La demanda del consumo de carne de pollo incrementa a nivel mundial. Particularmente, en la crianza intensiva se incrementa la necesidad de tener un ambiente controlado para mantener el confort térmico y la eficiencia productiva. Por ello en la presente tesis se realiza un análisis exploratorio de los factores ambientales que intervienen en el confort de las aves y el uso de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD por sus siglas en inglés) en granjas. Se ha utilizado para ello el código comercial Star CCM+. Este análisis computacional se ha utilizado para representar el efecto del cambio de los elementos constructivos en naves tipo túnel sobre los parámetros de confort en condiciones climáticas consideradas como de verano e invierno. Se ha validado la modelación numérica propuesta con datos experimentales para la velocidad y temperatura en una nave tipo túnel con fuente de calor constante. Con la información detallada de los factores ambientales que intervienen en el comportamiento productivo y fisiológico del animal, se establecieron valores de rango de confort para la velocidad, temperatura e índices de temperatura y velocidad. Para identificar los desequilibrios microclimáticos dentro de la granja, el código de la mecánica de fluidos computacional analiza las diferentes características del edificio que pueden influir a nivel del animal, realizando un análisis sobre cómo los diferentes autores han utilizado este tipo de herramientas computacionales para validar su credibilidad. Conociendo la diversidad de granjas analizadas con CFD, en el segundo capítulo se modeliza la nave túnel con diferentes elementos estructurales y flujo de calor de los animales en el suelo. Se analiza en este caso la distribución de velocidad, temperatura e índice de temperatura y velocidad, observándose el efecto que tiene a nivel del animal la diferente ubicación de los ventiladores y distribución de ventanas. Con este análisis previo y caracterización de la nave tipo túnel se valida en escala real una sección de una nave túnel particular, sita en el Laboratorio de Simulación Ambiental del ICTA, con dos flujos de velocidad constante, tres fuente de calor y distintas alturas de ventana, observándose entre lo medido y simulado un importante grado homogeneidad de los resultados de velocidad y temperatura, basándose en los errores cuadráticos medios cuando se comparan velocidades y temperaturas medidas y modeladas. Se comprueba así que las simulaciones virtuales con CFD se aproximan a la realidad y que permiten definir estrategias de ventilación para diferentes estaciones del año. / El consum de carn de pollastre s'incrementa a nivell mundial. Particularment, en la criança intensiva s'incrementa la necessitat de tenir un ambient controlat per mantenir el confort tèrmic i l'eficiència productiva. Per això en la present tesi es realitza una anàlisi exploratòria dels factors ambientals que intervenen en el confort de les aus i l'ús de la Dinàmica de Fluids Computacional (CFD per les seves sigles en anglès) en granges. S'ha utilitzat per a això el codi comercial Star CCM+. Aquesta anàlisi computacional s'ha utilitzat per representar l'efecte del canvi dels elements constructius en naus tipus túnel sobre els paràmetres de confort en condicions climàtiques considerades com d'estiu i hivern. S'ha validat la modelació numèrica proposta amb dades experimentals per a la velocitat i temperatura en una nau tipus túnel amb font de calor constant. Amb la informació detallada dels factors ambientals que intervenen en el comportament productiu i fisiològic de l'animal, es van establir valors de rang de confort per a la velocitat, temperatura i índexs de temperatura i velocitat. Per identificar els desequilibris microclimàtics dins de la granja, el codi de la mecànica de fluids computacional analitza les diferents característiques de l'edifici que poden influir a nivell de l'animal, realitzant una anàlisi sobre com els diferents autors han utilitzat aquest tipus d'eines computacionals per validar la seva credibilitat. Coneixent la diversitat de granges analitzades amb CFD, en el segon capítol es modelitza la nau túnel amb diferents elements estructurals i flux de calor dels animals a terra. S'analitza en aquest cas la distribució de velocitat, temperatura i índex de temperatura i velocitat, observant l'efecte que té a nivell de l'animal la diferent ubicació dels ventiladors i distribució de finestres. Amb aquesta anàlisi previ i caracterització de la nau tipus túnel es valida en escala real una secció d'una nau túnel particular, situada al Laboratori de Simulació Ambiental de l'ICTA, amb dos fluxos de velocitat constant, 3 font de calor i diferents altures de finestra, observant entre el mesurat i la simulacio un important grau d¿homogeneïtat dels resultats de velocitat i temperatura, basant-se en els errors quadràtics mitjans quan es comparen velocitats i temperatures mesures i modelades. Es comprova així que les simulacions virtuals amb CFD s'aproximen a la realitat i que permeten definir estratègies de ventilació per a diferents estacions de l'any. / Guerra Galdo, EH. (2017). Evaluación de alternativas en las instalaciones avícolas de pollos de carne para la mejora de las condiciones de confort de los animales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86144 / Compendio

Tesis por compendio / Through the last decades, building designers should deal with reliable design strategies to take advantage of natural resources in order to increase energy efficiency in buildings, as well as to promote sustainable development and add value to the society. This thesis proposes a reliable building design strategy to improve buildings energy efficiency by means of natural ventilation (NV) use. The strategy consists in evaluating the most suitable architectural solution in a particular case study taking into account environmental conditions and building surroundings in order to maximize NV use since the early building design stage. Computational fluid dynamics (CFD) techniques are used to conduct the research. This is a powerful design tool that permits buildings NV behaviour simulation prior to building construction. Therefore, the aim of the thesis is to provide a real case study building in which the NV design strategy is applied to show a reliable example and support building design decisions since the design stage. The design strategy is based on the use of a commercial numerical code that solves the fluid mechanic equations. The CFD software simulates the features that influence NV and predicts its behaviour in the different building configurations prior to building construction. This numerical technique allows, on the one hand, the visualization of air flow paths in buildings. On the other hand, many quantifiable parameters are calculated by the software. Through the analysis and comparison of those parameters, the best architectural solutions are chosen. With regards to all possible architectural decisions, the research is focused on the façade configuration selection and the building location. First of all, the NV design strategy feasibility is analysed in a particular region: the Mediterranean Valencian Coastal area (Spain). The region is characterized by the uniform conditions of the prevailing wind during the warm season. Then, a validated CFD simulation is used to analyse qualitatively and quantitatively the building surrounding influence on wind paths through and around buildings. The objective is to compare different façade opening positions and select the alternative that takes more profit of the NV resources available. Additionally, a general quantification of the ventilated façade contribution to buildings energy efficiency is presented under the frame of the façade configuration selection. Secondly, two simulations are conducted to analyse two different building locations. The assessment of surrounding buildings influence on building NV behaviour is done through validated CFD models. Some parameters and visualizations are proposed to be used in the quantitative and qualitative assessment of each solution respectively. Then, the best location alternative with regards to NV performance is selected. Finally, the research is concluded with the case study building full-scale construction. The indoor CFD simulation used from the beginning is then successfully validated. The NV building behaviour is also successfully verified. Additionally, contrasted performance indexes are used to evaluate indoor comfort conditions: draught risk (DR), predicted mean vote (PMV) and predicted percentage of dissatisfied people (PPD). The results show that comfort conditions can be reached more energy efficiently by means of NV use. Afterwards, it is verified how the comfortable indoor environment conditions are ensured and optimized by the NV use. Although the design strategy is applied to a particular building design, the design strategy potential is that it could be applied to all buildings. Consequently, major potential energy savings could be achieved. / Durante las últimas décadas los agentes involucrados en el diseño de edificios deben de utilizar estrategias fiables de diseño que les permitan aprovechar los recursos naturales del entorno con el objetivo de aumentar la eficiencia energética de los edificios así como promover el desarrollo sostenible y generar valor añadido para la sociedad. Esta tesis propone una estrategia de diseño fiable de edificios para mejorar su eficiencia energética mediante el uso de la ventilación natural (NV por sus siglas en inglés "natural ventilation"). La estrategia consiste en evaluar la solución arquitectónica más adecuada teniendo en cuenta las condiciones ambientales y el entorno de los edificios con el objetivo de maximizar el uso de la ventilación natural desde la fase inicial de su diseño. En esta tesis se aplica la estrategia de diseño a un caso de estudio real y particular. La estrategia de diseño se basa en el uso de un código numérico comercial que resuelve las ecuaciones de la mecánica de fluidos (CFD por sus siglas en inglés "computational fluid dynamics"). El software CFD simula las características que influyen en la ventilación natural y predice su comportamiento en los edificios antes de su construcción. Esta técnica numérica permite la visualización del flujo de aire en los edificios. Además, el software permite calcular parámetros que son analizados y comparados posteriormente para elegir la solución arquitectónica que suponga un mejor comportamiento de la ventilación natural. Con respecto a todas las decisiones arquitectónicas posibles, la investigación se centra en la selección de la ubicación del edificio y de la configuración de los huecos de su fachada. En primer lugar, se analiza la viabilidad de la estrategia de diseño en una región determinada: la zona costera Mediterránea de la Comunidad Valenciana. La región se caracteriza por las condiciones uniformes del viento predominante durante la estación cálida. A continuación, se utiliza una simulación de CFD validada para analizar cualitativamente y cuantitativamente la influencia de los edificios circundantes en los flujos del viento a través y alrededor de los edificios circundantes. El objetivo es comparar distintas posiciones de los huecos de la fachada para seleccionar la alternativa que mejor aproveche los recursos de ventilación natural disponibles. Además, se presenta en el marco de la selección de la configuración de la fachada una cuantificación general de la contribución de la fachada ventilada a la eficiencia energética de los edificios. En segundo lugar, se realizan dos simulaciones para analizar dos ubicaciones diferentes del edificio caso de estudio. La evaluación de la influencia de los edificios circundantes en el comportamiento de la ventilación natural del edificio caso de estudio se realiza mediante la utilización de modelos CFD validados. Se proponen distintos parámetros y visualizaciones para la evaluación cuantitativa y cualitativa de cada solución. A continuación se selecciona la mejor ubicación con respecto al comportamiento de la ventilación natural en el edificio caso de estudio. Finalmente, la investigación concluye con la construcción a escala real del edificio caso de estudio. Se valida con éxito la simulación CFD del interior del edificio utilizada desde la etapa de diseño. También se verifica con éxito el comportamiento de la ventilación natural del edificio. Además, se analizan las condiciones de confort interiores mediante la evaluación de los siguientes índices: riesgo de corrientes de aire (DR por sus siglas en inglés "draught risk"), voto promedio previsto (PMV por sus siglas en inglés "predicted mean vote") y el porcentaje previsto de personas insatisfechas (PPD por sus siglas en inglés "predicted percentage of dissatisfied people"). Los resultados muestran que el uso de la ventilación natural permite alcanzar, de manera más energéticamente eficiente, las / Durant les últimes dècades els agents involucrats en el disseny d'edificis utilitzen estratègies fiables de disseny que els permeten aprofitar els recursos naturals de l'entorn amb l'objectiu d'augmentar l'eficiència energètica dels edificis així com promoure el desenvolupament sostenible i generar valor afegit per la societat. Aquesta tesi proposa una estratègia fiable de disseny d'edificis per a millorar la seva eficiència energètica mitjançant l'ús de la ventilació natural (NV per les sigles en anglès "natural ventilation"). L'estratègia consisteix a avaluar la solució arquitectònica més adequada tenint en compte les condicions ambientals i l'entorn dels edificis amb l'objectiu de maximitzar l'ús de la ventilació natural des de la fase inicial del seu disseny. En aquesta tesi s'aplica l'estratègia de disseny a un cas d'estudi real i particular. L'estratègia de disseny es basa en l'ús d'un codi numèric comercial que resol les equacions de la mecànica de fluids (CFD per les sigles en anglès "computational fluid dynamics"). El programari CFD simula les característiques que influeixen en la ventilació natural i prediu el seu comportament en els edificis abans de la seva construcció. Aquesta tècnica numèrica permet la visualització del flux d'aire en els edificis. A més, el programari permet calcular paràmetres que són analitzats i comparats posteriorment per triar la solució arquitectònica que supose un millor comportament de la ventilació natural. Pel que fa a totes les decisions arquitectòniques possibles, la investigació es centra en la selecció de la ubicació de l'edifici i de la configuració de les obertures de la façana. En primer lloc, s'analitza la viabilitat de l'estratègia de disseny en una regió determinada: la zona costanera Mediterrània de la Comunitat Valenciana. La regió es caracteritza per les condicions uniformes del vent predominant durant l'estació càlida. A continuació, s'utilitza una simulació de CFD validada per analitzar qualitativament i quantitativament la influència dels edificis circumdants en els fluxos del vent a través i al voltant dels edificis circumdants. L'objectiu és comparar diferents posicions dels buits de la façana per seleccionar l'alternativa que millor aprofite els recursos de ventilació natural disponibles. A més, en el marc de la selecció de la configuració de la façana es presenta una quantificació general de la contribució de la façana ventilada a l'eficiència energètica dels edificis. En segon lloc, es realitzen dues simulacions per analitzar dues ubicacions diferents de l'edifici cas d'estudi. L'avaluació de la influència dels edificis circumdants en el comportament de la ventilació natural de l'edifici cas d'estudi es realitza mitjançant la utilització de models CFD validats. Es proposen diferents paràmetres i visualitzacions per a l'avaluació quantitativa i qualitativa de cada solució. A continuació es selecciona la millor ubicació pel que fa al comportament de la ventilació natural a l'edifici cas d'estudi. Finalment, la investigació conclou amb la construcció a escala real de l'edifici cas d'estudi. Es valida amb èxit la simulació CFD de l'interior de l'edifici utilitzada des de l'etapa de disseny. També es verifica amb èxit el comportament de la ventilació natural de l'edifici. A més, s'analitzen les condicions de confort interiors mitjançant l'avaluació dels següents índexs: risc de corrents d'aire (DR per les sigles en anglès "draught risk"), mitjana de vots previstos (PMV per les sigles en anglès "predicted mean vote") i el percentatge previst de persones insatisfetes (PPD per les sigles en anglès "predicted percentage of dissatisfied people"). Els resultats mostren que l'ús de la ventilació natural permet assolir, de manera més energèticament eficient, les condicions de confort. / Mora Pérez, M. (2017). Computational fluid dynamics (CFD) applied to buildings sustainable design: natural ventilation. Case study [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86208 / Compendio

Tesis por compendio / Water is an essential resource from an environmental, biological, economic or social point of view. In basin management, the irregular distribution in time and in space of this resource is well known. This issue is worsened by extreme climate conditions, generating drought periods or flood events. For both situations, optimal management is necessary. In one case, different water uses should be supplied efficiently using the available surface and groundwater resources. In another case, the most important goal is to avoid damages in flood areas, including the loss of human lives, but also to optimize the revenue of energy production in hydropower plants, or in other uses. The approach presented in this thesis proposes to obtain optimal management rules in water resource systems. With this aim, evolutionary algorithms were combined with simulation models. The first ones, as optimization tools, are responsible for guiding the process iterations. In each iteration, a new management rule is defined in the simulation model, which is computed to comprehend the situation of the system after applying this new management. For testing the proposed methodology, four evolutionary algorithms were assessed combining them with two simulation models. The methodology was implemented in four real case studies. This thesis is presented as a compendium of five manuscripts: three scientific papers published in journals (which are indexed in the Journal Citation Report), another under review, and the last manuscript from Conference Proceedings. In the first manuscript, the Pikaia optimization algorithm was combined with the network flow SIMGES simulation model for obtaining four different types of optimal management rules in the Júcar River Basin. In addition, the parameters of the Pikaia algorithm were also analyzed to identify the best combination of them to use in the optimization process. In the second scientific paper, the multi-objective NSGA-II algorithm was assessed to obtain a parametric management rule in the Mijares River basin. In this case, the same simulation model was linked with the evolutionary algorithm. In the Conference manuscript, an in-depth analysis of the Tirso-Flumendosa-Campidano (TFM) system using different scenarios and comparing three water simulation models for water resources management was developed. The third published manuscript presented the assessment and comparison of two evolutionary algorithms for obtaining optimal rules in the TFM system using SIMGES model. The algorithms assessed were the SCE-UA and the Scatter Search. In this research paper, the parameters of both algorithms were also analyzed as it was done with the Pikaia algorithm. The management rules in the three first manuscripts were focused to avoid or minimize deficits in urban and agrarian demands and, in some case studies, also to minimize the water pumped. Finally, in the last document, two of the algorithms used in previous manuscripts were assessed, the mono-objective SCE-UA and the multi-objective NSGA-II. For this research, the algorithms were combined with RS MINERVE software to manage flood events in Visp River basin minimizing damages in risk areas and losses in hydropower plants. Results reached in the five manuscripts demonstrate the validity of the approach. In all the case studies and with the different evolutionary algorithms assessed, the obtained management rules achieved a better system management than the base scenario of each case. These results usually mean a decrease of the economic costs in the management of water resources. However, comparing the four algorithms assessed, SCE-UA algorithm proved to be the most efficient due to the different stop/convergence criteria and its formulation. Nevertheless, NSGA-II is the most recommended due to its multi-objective search focus on the enhancement of different objectives with the same importance where the decision makers can make the best decision for the management of the system. / El agua es un recurso esencial desde el punto de vista ambiental, biológico, económico o social. En la gestión de cuencas, es bien conocido que la distribución del recurso en el tiempo y el espacio es irregular. Este problema se agrava debido a condiciones climáticas extremas, generando períodos de sequía o inundaciones. Para ambas situaciones, una gestión óptima es necesaria. En un caso, el suministro de agua a los diferentes usos del sistema debe realizarte eficientemente empleando los recursos disponibles, tanto superficiales como subterráneos. En el otro caso, el objetivo más importante es evitar daños en las zonas de inundación, incluyendo la pérdida de vidas humanas, pero al mismo tiempo, optimizar los beneficios de centrales hidroeléctricas, o de otros usos. El enfoque presentado en esta tesis propone la obtención de reglas de gestión óptimas en sistemas reales de recursos hídricos. Con este objetivo, se combinaron algoritmos evolutivos con modelos de simulación. Los primeros, como herramientas de optimización, encargados de guiar las iteraciones del proceso. En cada iteración se define una nueva regla de gestión en el modelo de simulación, que se evalúa para conocer la situación del sistema después de aplicar esta nueva gestión. Para probar la metodología propuesta, se evaluaron cuatro algoritmos evolutivos combinándolos con dos modelos de simulación. La metodología se implementó en cuatro casos de estudio reales. Esta tesis se presenta como un compendio de cinco publicaciones: tres de ellas en revistas indexadas en el Journal Citation Report, otra en revisión y la última como publicación de un congreso. En el primer manuscrito, el algoritmo de optimización Pikaia se combinó con el modelo de simulación SIMGES para obtener reglas de gestión óptimas en la cuenca del río Júcar. Además, se analizaron los parámetros del algoritmo para identificar la mejor combinación de los mismos en el proceso de optimización. El segundo artículo evaluó el algoritmo multi-objetivo NSGA-II para obtener una regla de gestión paramétrica en la cuenca del río Mijares. En el trabajo presentado en el congreso se desarrolló un análisis en profundidad del sistema Tirso-Flumendosa-Campidano utilizando diferentes escenarios y comparando tres modelos de simulación para la gestión de los recursos hídricos. En el tercer manuscrito publicado se evaluó y comparó dos algoritmos evolutivos (SCE-UA y Scatter Search) para obtener reglas de gestión óptimas en el sistema Tirso-Flumendosa-Campidano. En dicha investigación también se analizaron los parámetros de ambos algoritmos. Las reglas de gestión de estas cuatro publicaciones se enfocaron en evitar o minimizar los déficits de las demandas urbanas y agrarias y, en ciertos casos, también en minimizar el caudal bombeado, utilizando para ello el modelo de simulación SIMGES. Finalmente, en la última publicación se evaluó el algoritmo mono-objetivo SCE-UA y el multi-objetivo NSGA-II. Para esta investigación, los algoritmos se combinaron con el software RS MINERVE para gestionar los eventos de inundación en la cuenca del río Visp minimizando los daños en las zonas de riesgo y las pérdidas en las centrales hidroeléctricas. Los resultados obtenidos en las cinco publicaciones demuestran la validez del enfoque. En todos los casos de estudio y, con los diferentes algoritmos evolutivos evaluados, las reglas de gestión obtenidas lograron una mejor gestión del sistema que el escenario base de cada caso. Estos resultados suelen representar una disminución de los costes económicos en la gestión de los recursos hídricos. Comparando los cuatro algoritmos, el SCE-UA demostró ser el más eficiente debido a los diferentes criterios de convergencia. No obstante, el NSGA-II es el más recomendado debido a su búsqueda multi-objetivo enfocada en la mejora, con la misma importancia, de diferentes objetivos, donde los tomadores de decisiones pueden sel / L'aigua és un recurs essencial des del punt de vista ambiental, biològic, econòmic o social. En la gestió de conques, és ben conegut que la distribució del recurs en el temps i l'espai és irregular. Este problema s'agreuja a causa de condicions climàtiques extremes, generant períodes de sequera o inundacions. Per a ambdúes situacions, una gestió òptima és necessària. En un cas, el subministrament d'aigua als diferents usos del sistema ha de realitzar-se eficientment utilitzant els recursos disponibles, tant superficials com subterranis. En l'altre cas, l'objectiu més important és evitar danys en les zones d'inundació, incloent la pèrdua de vides humanes, però al mateix temps, optimitzar els beneficis de centrals hidroelèctriques, o d'altres usos. La proposta d'esta tesi és l'obtenció de regles de gestió òptimes en sistemes reals de recursos hídrics. Amb este objectiu, es van combinar algoritmes evolutius amb models de simulació. Els primers, com a ferramentes d'optimització, encarregats de guiar les iteracions del procés. En cada iteració es definix una nova regla de gestió en el model de simulació, que s'avalua per a conéixer la situació del sistema després d'aplicar esta nova gestió. Per a provar la metodologia proposada, es van avaluar quatre algoritmes evolutius combinant-los amb dos models de simulació. La metodologia es va implementar en quatre casos d'estudi reals. Esta tesi es presenta com un compendi de cinc publicacions: tres d'elles en revistes indexades en el Journal Citation Report, una altra en revisió i l'última com a publicació d'un congrés. En el primer manuscrit, l'algoritme d'optimització Pikaia es va combinar amb el model de simulació SIMGES per a obtindre regles de gestió òptimes en la conca del riu Xúquer. A més, es van analitzar els paràmetres de l'algoritme per a identificar la millor combinació dels mateixos en el procés d'optimització. El segon article va avaluar l'algoritme multi-objectiu NSGA-II per a obtindre una regla de gestió paramètrica en la conca del riu Millars. En el treball presentat en el congrés es va desenvolupar una anàlisi en profunditat del sistema Tirso-Flumendosa-Campidano utilitzant diferents escenaris i comparant tres models de simulació per a la gestió dels recursos hídrics. En el tercer manuscrit publicat es va avaluar i va comparar dos algoritmes evolutius (SCE-UA i Scatter Search) per a obtindre regles de gestió òptimes en el sistema Tirso-Flumendosa-Campidano. En dita investigació també es van analitzar els paràmetres d'ambdós algoritmes. Les regles de gestió d'estes quatre publicacions es van enfocar a evitar o minimitzar els dèficits de les demandes urbanes i agràries i, en certs casos, també a minimitzar el cabal bombejat, utilitzant per a això el model de simulació SIMGES. Finalment, en l'última publicació es va avaluar l'algoritme mono-objectiu SCE-UA i el multi-objetiu NSGA-II. Per a esta investigació, els algoritmes es van combinar amb el programa RS MINERVE per a gestionar els esdeveniments d'inundació en la conca del riu Visp minimitzant els danys en les zones de risc i les pèrdues en les centrals hidroelèctriques. Els resultats obtinguts en les cinc publicacions demostren la validesa de la metodología. En tots els casos d'estudi i, amb els diferents algoritmes evolutius avaluats, les regles de gestió obtingudes van aconseguir una millor gestió del sistema que l'escenari base de cada cas. Estos resultats solen representar una disminució dels costos econòmics en la gestió dels recursos hídrics. Comparant els quatre algoritmes, el SCE-UA va demostrar ser el més eficient a causa dels diferents criteris de convergència. No obstant això, el NSGA-II és el més recomanat a causa de la seua cerca multi-objectiu enfocada en la millora, amb la mateixa importància, de diferents objectius, on els decisors poden seleccionar la millor opció per a la gestió del sistema. / Lerma Elvira, N. (2017). Assessment and implementation of evolutionary algorithms for optimal management rules design in water resources systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90547 / Compendio

Climatic variability associated to the ENSO has profound socio-economic impact on the northwestern of South America. In Colombia, the ENSO warm phase, El Niño, decreases precipitation, is associated with droughts and low river flows. In contrast, the cold phase of the ENSO, La Niña, generates the opposite side effect including water overflowing emergencies at the local and the regional scale. In the country every 2 or 4 years, floods can directly affect over 500,000 people. In contrast to the large water availability (more than 5000 m3 per capita) also have been observed 12 severe droughts in the last five decades. These two hydro-meteorological events can be examined using the statistical modeling of Frequency Analysis to prognostic the behavior of a hydrologic variable beyond the known record period. The resulting model serve to the sizing of hydraulic structures, further implemented as firewall against the change-effect of extreme hydrologic events. Often Hydrological Statistics are based on the hypothesis that the data time series are stationary. However, climatic variability and human induced changes on natural resources can also affect the behavior in time-based hydrologic variables. Here this research-work implements non-stationary statistical modeling to improve our understanding of flooding¿s risk as well as the risk associated to droughts in Colombia. This work aims to analyze the non-stationarity estimates of extreme hydrologic indices, and further make detailed comparisons among different non-stationary models. The study site is the Cauca River high basin known as Valle Alto. This inter-Andean river basin has been shown strongly influenced by ENSO and it is interesting research case due the fact that the waterflow regime has been altered by a reservoir located headwaters of the basin. This system has a spatially distributed hydrological dataset for the period 1965-2015. After the stationarity hypothesis was tested, I examined a cross-correlation analyses between the reservoir storages and flooding events. Considering the changes in ratio of regulated basin areas, I propose to use two indices to describe the reservoir influence on the water system: the average runoff and the changes in the antecedent stored volume in the reservoir. Furthermore, the climatic variability was explicitly parameterized in the model using the Oceanic Niño Index, the multivariate ENSO index, the Pacific Decadal Oscillation, El Niño Modoki Index, the South Oscillation Index, the anomaly of Pacific Sea Surface Temperature in the Niño 3 region, and the index of superficial jet stream to the western of Colombia. All the covariates allow to incorporated patterns to a group of distribution functions through gamlss additive models. The models suggest a better fit to both climate and human-induced changes in the hydrologic regimes. I found that the average runoff is an informative index but, incorporate the reservoir changes is better to describe the dependency of the hydrologic variables on the reservoir. Here, the non-stationary models provide evidence of the hydrologic risk of: flood through increases in both frequency and duration during la Niña events and intensification of hydrologic drought when low-level water in the reservoir and El Niño Events occur simultaneously. This risk cannot to be controlled by the actual operation rules at the reservoir, and constitute a significant challenge for water management of the whole Cauca river basin. The findings as well as the methods have significant meaning for current hydric resources management and the integrated hydrological risk management of an inter-Andean valley that house over 4.6 million people in the Valle del Cauca, Colombia. / La variabilidad climática asociada a ENSO tiene un profundo impacto ambiental y socioeconómico en Colombia. Aunque el país dispone de más de 5000 m3 de agua por habitante, El Niño disminuye la precipitación y los caudales en los ríos, provocando 12 sequías severas en las últimas cinco décadas. La Niña, genera el efecto opuesto con emergencias por inundaciones y deslizamientos de tierra que pueden afectar a más de 500.000 personas con una frecuencia de 2 a 4 años. El dimensionamiento de estructuras hidráulicas se apoya en la modelación estadística de Análisis de Frecuencias que permite pronosticar el comportamiento de una variable hidrológica más allá del período de registro conocido, basándose en la hipótesis de que los datos son estacionarios. Sin embargo, la variabilidad climática y los cambios inducidos por el ser humano en los recursos naturales pueden provocar tendencias y alteraciones en el comportamiento de las variables hidrológicas en el tiempo, dejando de lado el supuesto de estacionariedad. Este trabajo tiene como objetivo detectar y caracterizar la variabilidad de los eventos extremos del río Cauca por efecto de las variaciones climatológicas y antrópicas, a través de la modelación estadística no estacionaria, para mejorar nuestra comprensión sobre el riesgo de inundaciones y sequías en Colombia. El área de estudio es la cuenca alta del río Cauca conocida como Valle Alto, localizada en una región interandina de interés para la investigación por la alteración en el régimen hidrológico asociada a la operación de un embalse y a la influencia de ENSO. El caso posee datos hidrológicos distribuidos espacialmente para el período 1965-2015. Las variables de extremos anuales son los caudales diarios máximos, los caudales mensuales mínimos, la duración de las crecidas y de los estiajes de cuatro estaciones hidrométricas. Las variables explicativas son siete índices de variabilidad climática de baja frecuencia, la probabilidad de ocurrencia de las fases de ENSO y dos índices de embalse. Se evalúan seis funciones de distribución de probabilidad acumulada para series con asimetría positiva, en los modelos aditivos generalizados de localización, escala y forma. La metodología considera: analizar la estacionariedad; estudiar la correlación entre el embalse y los caudales; evaluar la teleconexión entre los índices climáticos; y comparar modelos no estacionarios. Los resultados muestran que usar el volumen de almacenamiento de agua en el índice de embalse permite representar la alteración antrópica del régimen hidrológico. Además, los mejores modelos no estacionarios emplean simultáneamente covariables climáticas y antrópicas. Los modelos de covariables indican que durante las fases de ENSO, los caudales estimados para una rara probabilidad de excedencia pueden ser diferentes a los obtenidos en el Análisis de Frecuencias estacionario. Se concluye que el riesgo de inundaciones en la estación hidrométrica Juanchito se debe al aumento en la precipitación y en el escurrimiento medio en áreas de la cuenca no reguladas por el embalse, y al efecto de La Niña. Por tal razón el reservorio no logra amortiguar los caudales de crecida. Sin embargo, los incrementos en los caudales mínimos anuales dependen significativamente de la presa, pero se prevé la intensificación de la sequía hidrológica a valores no deseados, cuando ocurren simultáneamente, niveles bajos de almacenamiento en el embalse y eventos El Niño. De tal forma que las reglas actuales de operación del embalse no logran controlar el riesgo de inundaciones y sequías, esto constituye un desafío real para el manejo del agua en toda la cuenca del río Cauca. Los hallazgos, así como los métodos propuestos, son de interés para la gestión de los recursos hídricos y del riesgo hidrológico de un valle interandino que alberga a más de 4.6 millones personas. / La variabilitat climática associada a ENSO té un profunt impacte soci-económic en el noroest de Sudamèrica. En Colombia la fase càlida d'ENSO, ''El Niño'', disminuix la precipitació, s'associa en sequies i cabals baixos en els rius. En contrast, la fase freda de l'ENSO, ''La Niña'', genera l'efecte contrari en emergències per desbordament d'aigua a escala local i regional. Al païs cada 2 o 4 anys, les inundacions poden afectar directament a més de 500.000 persones. En contrast amb la gran disponibilitat d'aigua (més de 5000 M3 per capita) també s'han observat 12 sequies severes en les últimes cinc decades. Aquestos dos events hidro- meteorològics poden ser examinats utilisant la modelació estadistica d' Anàlisis de Freqüències per a pronosticar el comportament d'una variable hidrològica més allà del periodo de registre conegut. El model resultant servix per al dimensionamient d'estructures hidràuliques de protecció front a l'efecte d'events hidrològics extrems. L'Estadistica Hidrològica es basa en hipòtesis que una serie temporal es estacionària. No obstant, la variabilitat climática i els canvis induits pel ser humà en els recursos naturals també poden afectar el comportament de les variables hidrològiques en el temps. Aquest treball d'investigació implementa models estadistics no estacionaris per a millorar la nostra comprensió del risc d'inundacions i sequies en Colombia. El treball té com objectiu analisar la no ESTACIONARIEDAD en els valors estimats d'índexs d'extrems hidrològics, i realisar comparacions detallades entre diferents models no estacionaris. El cas d'estudi és la conca alta del riu Cauca coneguda com Vall Alta. Esta conca fluvial interandina es fortament afectada per ENSO i és un cas d'investigació interessant degut a que el règim hidrològic ha segut alterat per un embassament ubicat en la capçal de la conca. El cas posseix senyes hidrològiques distribuides espacialment per al periodo 1965-2015. Després de que l'Hipòtesis d'ESTACIONARIEDAD fòra provada, s'analisa la correlacio creuada entre el volum almagasenat en l'embassament i cabals extrems. Considerant els canvis la taxa d' àrea compassada en la conca, proponc utilisar dos índexs per a descriure l'influència de l'embassament en el règim hidrològic: un en funció de l'escorriment mig i altre usant els canvis en el volum almagasenat en el reservori. Ademés, la variabilitat climàtica va ser amb paràmetros adequats en el model empleat: l'Índex Oceànic El Niño, l'Índex Multivariat ENSO, l'Oscilació Decadal del Pacífic, l'Índex El Niño MODOKI, l'Índex d'Oscilació del Sur, l'anomalia de la Temperatura Superficial de l'Oceà Pacífic en la regió de Niño 3, i l'Índex del Corrent en Chorro de l'Occident de Colombia. Totes les covariables permeten aplicar patrons de canvi significatius en diferents funcions de distribució a través dels models aditius GAMLSS. Els resultats dels models sugerixen un millor ajust tant al clima com als canvis induits pel ser humà en el règim hidrològic. S'identifica que l'escorriment mig es un índex informatiu, pero utilisar els canvis en el volum almagasenat es millor per a descriure la dependència entre l'embassament i les variables hidrològiques. Els models no estacionaris presenten evidencies del risc per: aument en la freqüència i duració dels events de La Niña, adicionalment, intensificació de la sequia hidrològica, quan ocorren simultaneament, nivells baixos d'almagasenament en l'embassament i events El Niño. Dit risc no conseguix ser controlat per les regles actuals d'operació en l'embassament i constituixen un desafiament significatiu per al maneig de l'aigua en tota la conca del riu CAUCA. Les troballes, aixina com els métodos proposts, son d'interés per a la gestió actual dels recursos hídrics i la gestió integrada del risc hidrològic d'una vall internada que alberga a més de 4.600.000 persones en la Vall del CAUCA, Colombia. / Sedano Cruz, RK. (2017). Influencia de la variabilidad climática en la modelación estadística de extremos hidrológicos en el Valle Alto del río Cauca, Colombia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90579

Los modelos numéricos son herramientas fundamentales para realizar predicciones de muchos problemas enfrentados por ingenieros geotécnicos y geoambientales. Sin embargo, para que estos modelos puedan realizar predicciones confiables, los parámetros de entrada del modelo deben ser estimados considerando el efecto escala. En este contexto, esta tesis se concentra en las reglas del cambio de escala de los parámetros de flujo y transporte de masa en un suelo tropical a través de estudios numéricos, de laboratorio y de campo. Esta está organizada en cuatro partes. Primero, la heterogeneidad, correlación y correlación cruzada entre los parámetros de transporte de solutos (dispersividad, ¿, y coeficiente de partición, Kd) y las propiedades del suelo fueron estudiadas en detalle. En esta parte fue verificado que la conductividad hidráulica (K) y los parámetros de transporte de solutos son altamente heterogéneos, mientras que las propiedades del suelo no lo son. La correlación espacial de ¿ y K con variables estadísticamente significativas fue estudiada. Este resultado probablemente podrá mejorar la estimación en casos de estudios de pequeña escala debido a que solo fue observada correlaciones de hasta 2,5 m. Este estudio fue un primer intento de evaluar la variación espacial en el coeficiente de correlación de los parámetros de transporte de un soluto reactivo y de un no reactivo, indicando las variables más relevantes y aquella que debería ser incluida en estudios futuros. En la segunda parte, el efecto escala en K, dispersividad y coeficiente de partición de potasio y clorito fue estudiado experimentalmente a través de experimentos de laboratorio y de campo. El objetivo de esta parte fue contribuir a la discusión sobre el efecto escala en K, ¿ y Kd, y entender como estos parámetros se comportan con el cambio de escala de medición. La dispersividad tiende a aumentar con la altura de la muestra de manera exponencial. El coeficiente de partición tiende a aumentar con la altura, el diámetro y el volumen de la muestra. Estas diferencias encontradas en los parámetros de acuerdo con la escala de medición deben ser considerados cuando estos valores sean usados posteriormente como datos de entrada de modelos numéricos; de otra manera, las respuestas pueden ser malinterpretadas. Tercero, análisis estocásticos tridimensionales de cambio de escala de la conductividad hidráulica fueron realizados usando los métodos de promedios simples y de Laplace con piel para una variedad de tamaños de bloques usando mediciones reales de K. En esta parte son demostrados los errores que pueden ser introducidos al usar métodos determinísticos de cambio de escala usando promedios simples de las mediciones de K sin llevar en consideración la correlación espacial. La aplicación muestra que la heterogeneidad de K puede ser incorporada en la práctica diaria del modelador geotécnico. Los aspectos que considerar durante un proceso de cambio de escala también son discutidos. Finalmente, la dependencia del exponente de la norma-p como función del tamaño del bloque fue analizada. En la última parte, una aplicación de cambio de escala estocástico del coeficiente de dispersión hidrodinámica D y del factor de retardo R fue realizada usando datos reales con el objetivo de reducir la falta de casos de investigación experimental de cambio de escala de parámetros de transporte de solutos reactivos. El cambio de escala de D fue realizado usando el método de macrodispersión. El método de promedio simple de norma-p fue usado para realizar el cambio de escala de R. Una buena propagación de incertidumbres fue alcanzada. Métodos simples de cambio de escala pueden ser introducidos en la práctica del modelaje usando programas comerciales de transporte y conseguir reproducir el transporte en escala gruesa, pero puede requerir correcciones con el objetivo de reducir el efecto de suavizado de la heterogeneidad causado por el / Numerical models are becoming fundamental tools to predict a range of complex problems faced by geotechnical and geo-environmental engineers. However, to render the model reliable for future predictions, the model input parameters must be determined with consideration of the scale effects. In this context, this thesis focuses on upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil by means of numerical, laboratory and field studies. This thesis is organized in four parts. First, the heterogeneity, correlation and cross-correlation between solute transport parameters (dispersivity, ¿, and partition coefficient, Kd) and soil properties were studied in detail. In this part, it was verified that the hydraulic conductivity (K) and solute transport parameters are highly heterogeneous, while soil properties not. Spatial correlation of ¿, K, and statistically significant variables were studied, and it would probably improve the estimation only in a small-scale study, since the spatial correlation were only observed up to 2.5 m. This study was a first attempt to evaluate the spatial variation in the correlation coefficient of transport parameters of a reactive and a nonreactive solute, indicating the more relevant variables and the one that should be included in future studies. In the second part, scale effect on K, dispersivity and partition coefficient of potassium and chloride is studied experimentally by means of laboratory and field experiments. The purpose of was to contribute to the discussion about scale effects on K, ¿ and Kd and understanding how these parameters behave with the change in the scale of measurement. Results shows that K increases with scale, regardless of the method of measurement. Dispersivity trends to increases exponentially with the sample height. Partition coefficient, tend to increase with sample length, diameter and volume. These differences in the parameters according to the scale of measurement must be considered when these observations are later used as input to numerical models, otherwise the responses can be misrepresented. Third, stochastic analysis of three-dimensional hydraulic conductivity upscaling was performed using a simple average and the Laplacian-with-skin methods for a variety of block sizes using real K measurements. In this part it was demonstrated the errors that can be introduced by using a deterministic upscaling using simple averages of the measured K without accounting for the spatial correlation. The application shows that K heterogeneity can be incorporated in the daily practice of the geotechnical modeler. The aspects to consider when performing the upscaling were also discussed. Finally, the dependence of the exponent of the p-norm as a function of the block size was analyzed. In the last part, an application of stochastic upscaling of hydrodynamic dispersion coefficient (D) and retardation factor (R) was performed using real data aiming to reduce the lack in experimental upscaling of reactive solute transport research. Upscaling of D was done using macrodispersion method. Simple average method based on p-norm was used to perform R upscaling. A good propagation of the uncertainties was achieved. Simple upscaling methods can be incorporated to the modeling practice using commercial transport codes and properly reproduce de transport at coarse scale but may require corrections to reduce smoothing of the heterogeneity caused by the upscaling procedure. / Els models numèrics s'estan constituint en eines fonamentals per a realitzar prediccions d'una àmplia gamma de problemes enfrontats per enginyers geotècnics i geoambientales. No obstant açò, perquè aquests models puguen realitzar prediccions fiables, els paràmetres d'entrada del model han de considerar l'efecte escala. En aquest context, aquesta tesi es concentra en les regles del canvi d'escala dels paràmetres de flux i transport de massa en un sòl tropical a través d'estudis numèrics, de laboratori i de camp. Aquesta tesi està organitzada en quatre parts. Primer, l'heterogeneïtat, correlació i correlació creuada entre els paràmetres de transport de soluts (dispersivitat, ¿, i coeficient de partició, Kd) i les propietats del sòl van ser estudiades detalladament. En aquesta part va ser verificat que la conductivitat hidràulica (K) i els paràmetres de transport de soluts són altament heterogenis, mentre que les propietats del sòl no ho són. La correlació espacial de ¿ i K amb variables estadísticament significatives va ser estudiada. Aquest resultat probablement podrà millorar l'estimació en casos d'estudis de xicoteta escala a causa que solament va ser observada correlacions de fins a 2,5 m. Aquest estudi va ser un primer intent d'avaluar la variació espacial en el coeficient de correlació dels paràmetres de transport d'un solut reactiu i d'un no reactiu, indicant les variables més rellevants i aquelles que haurien de ser inclosas en estudis futurs. En la segona part, l'efecte escala en K, dispersivitat i coeficient de partició de potassi i clorito va ser estudiat experimentalment a través d'experiments de laboratori i de camp. L'objectiu d'aquesta part va ser contribuir a la discussió sobre l'efecte escala en K, ¿ i Kd, i entendre com aquests paràmetres es comporten amb el canvi d'escala de mesurament. La dispersivitat tendeix a augmentar amb l'altura de la mostra, és a dir, amb la longitud del transport, de manera exponencial. El coeficient de partició tendeix a augmentar amb l'altura, el diàmetre i el volum de la mostra. Aquestes diferències en els paràmetres d'acord amb l'escala de mesurament han de ser considerats quan aquests valors siguen usats posteriorment com a dades d'entrada de models numèrics; d'una altra manera, les respostes poden ser malament interpretades. Tercer, anàlisis estocàstiques tridimensionals de canvi d'escala de la conductivitat hidràulica van ser realitzats usant els mètodes de mitjanes simples i de Laplace amb pell per a una varietat de grandàries de blocs usant mesuraments reals de K. En aquesta part són demostrats els errors que poden ser introduïts en usar mètodes determinístics de canvi d'escala usant mitjanes simples dels mesuraments de K sense tindre en consideració la correlació espacial. L'aplicació mostra que l'heterogeneïtat de K pot ser incorporada en la pràctica diària del modelador geotècnic. Els aspectes a considerar durant un procés de canvi d'escala també són discutits. Finalment, la dependència de l'exponent de la norma-p com a funció de la grandària del bloc va ser analitzada. En l'última part, una aplicació de canvi d'escala estocàstic del coeficient de dispersió hidrodinámica D i del factor de retard R va ser realitzada usant dades reals amb l'objectiu de reduir la falta de casos de recerca experimental de canvi d'escala de paràmetres de transport de soluts reactius. El canvi d'escala de D va ser realitzat usant el mètode de macrodispersió. El mètode de mitjana simple de norma-p va ser usat per a realitzar el canvi d'escala de R. Una bona propagació d'incerteses va ser aconseguida. Mètodes simples de canvi d'escala poden ser introduïts en la pràctica de la modelació usant programes comercials de transport i aconseguir reproduir el transport en escala gruixuda, però pot requerir correccions amb l'objectiu de reduir l'efecte de suavitzat de l'heterogeneïtat causat pel procés de canvi d'escala. / Almeida De Godoy, V. (2018). Upscaling of water flow and mass transport in a tropical soil: numerical, laboratory and field studies [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/102405

[EN] In this thesis, transport and fate of organophosphate pesticides - azinphos-methyl and chlorpyrifos- in productive soils from the valley of the Neuquén River in the Patagonia Argentina are analysed. Climate of the region is arid, so traditional fruit production is under flood irrigation. The soils in the floodplain are predominant Aridisols with textures from sandy loam to clay loam. Methodologically, the thesis was based on: field experiments and data and information processing conducted over a period of about 7 years. Dominant soil sites were selected in a transect perpendicular to the axis of the valley. In each place, pits were performed in order to describe horizons present in the profile. Samples were collected to determine textural composition and water retention curve in laboratory. Field experiments were done with the dye tracer FD & C Blue N° 1, applying water depth similar to those used in the production irrigation, to describe the mechanisms of preferential flow present in A and B horizons of soil. Through principal component analysis, the selected four sites were grouped in two types with different hydraulic and textural characteristics. Field studies and laboratory tests along with bibliographic information allowed the parametrization of the dual-permeability model MACRO. Calibration was done with groundwater level data and azinphos-methyl concentration data measured in the soil horizons, while validation was performed with chlorpyrifos determined in the same samples as azinphos-methyl. The modelling of the dynamics of azinphos-methyl and chlorpyrifos in the profiles of both types of soil corroborated the existence of preferential flow as a mechanism that occurs in short time intervals and facilitates the entry of pesticides into the soil. The preferential migration occurs mainly through biopores, structures that form soil aggregates and heterogeneities- such as boundaries between horizons- in both types of soil. In the clay loam soil, preferential migration is also produced through desiccation cracks. Boundary conditions, surface irrigation and water table swing at the base of the profile, link the dynamic of preferential transport. Pesticides transport through the soil micropores is performed with a slower flow, in balance, enabling retention and degradation of the solutes in the surface layers. Uncertainty in predicting pesticide leaching into the aquifer was analysed by sensitivity analysis of the 35 model parameters. In addition to the sensitivity of the model to the soil hydraulic and geochemical pesticides parameters, the irrigation depth is the main source of uncertainty in estimating both types of soil and substances. Productive management alternatives were simulated to reduce leaching into the underlying unconfined aquifer. Among these, the incorporation of organic matter was the best alternative. Finally, aware of the complexity of the phenomenon studied and its modelling, the most relevant aspects that would improve the application of MACRO to study the impact of pesticides leaching in the valley production systems are cited. The model parameterization for the types of soil present in the region facilitates the use of this tool both at the profile and basin scale. The implementation of the parameterized model with GIS will be able to classify the productive area in pollution sensitive areas of unconfined aquifer by the application of pesticides. / [ES] En esta tesis doctoral se analiza el transporte y destino de los plaguicidas organofosforados -metil azinfos y clorpirifós- en suelos productivos del valle del Río Neuquén en la Patagonia Argentina. La región es de clima árido por lo que la producción frutícola tradicional se realiza bajo riego por gravedad. Los suelos presentes en la llanura aluvial son aridisoles con texturas predominantes desde franca arenosa a franca arcillosa. Metodológicamente, la tesis se basó en dos instancias, una de campo y otra de procesamiento de datos e información en gabinete, realizadas durante un período de unos 7 años. En una transecta perpendicular al eje del valle se seleccionaron sitios con suelos dominantes donde se realizaron calicatas para la descripción de los horizontes presentes en el perfil. Se extrajeron muestras para determinar en laboratorio la composición textural y la curva de tensión humedad. Ensayos de campo con colorante FD&C Blue N°1 aplicando láminas de riego semejantes a las utilizadas en la producción, permitieron describir los mecanismos de flujo preferencial presentes en los horizontes A y B del suelo. Mediante análisis de componentes principales se agruparon los cuatro suelos seleccionados a priori, en dos grupos con diferentes características hidráulicas y texturales. Los estudios de campo y de laboratorio realizados junto con información bibliográfica, permitieron parametrizar el programa MACRO de flujo y transporte en un medio de porosidad dual (microporos y macroporos). La calibración se realizó con datos de nivel freático y con datos de concentración de metil azinfos medidos en los horizontes del suelo, mientras que la validación se efectuó con clorpirifós determinados en las mismas muestras que metil azinfos. La modelación de la dinámica de metil azinfos y clorpirifós en el perfil de ambos tipos de suelos, permitió corroborar la existencia de flujo preferencial como mecanismo que ocurre en pequeños intervalos de tiempo y que facilita el ingreso de los plaguicidas hacia el subsuelo. La migración preferencial se produce principalmente a través de bioporos, de estructuras que forman los agregados del suelo y de heterogeneidades -como límites entre horizontes- en ambos tipos de suelos. En el suelo franco arcilloso se produce además a través de grietas de desecación. La dinámica del transporte preferencial está vinculada a las condiciones de borde: el riego en la superficie y la oscilación del nivel freático en la base del perfil. El transporte de los plaguicidas a través de los microporos del suelo, se realiza con flujo más lento, en equilibrio, que posibilita la retención y degradación de los solutos en las capas superficiales. Se analizó la incertidumbre en la predicción de la lixiviación de plaguicidas al acuífero mediante análisis de sensibilidad de 35 parámetros del modelo. Además de la sensibilidad del modelo a los parámetros hidráulicos del suelo y los geoquímicos de los plaguicidas, se comprueba la importancia de la lámina de riego que se transforma en la principal fuente de incertidumbre en la estimación en ambos tipos de suelos y sustancias. Para disminuir la lixiviación hacia el acuífero libre subyacente, se simularon alternativas de manejo productivo siendo la incorporación de materia orgánica la que se presenta como la mejor alternativa. Por último, conscientes de la complejidad del fenómeno estudiado y su modelación, se señalan los aspectos más relevantes que permitirían mejorar la aplicación de MACRO para estudiar el impacto de la lixiviación de plaguicidas en los sistemas productivos del valle. La parametrización del modelo para los tipos de suelos presentes en la región, facilitaría la utilización de esta herramienta tanto a escala del perfil como de cuenca. La implementación del modelo parametrizado con Sistemas de Información Geográfica permitirá clasificar el área productiva en zonas de susceptibilidad a la con / [CA] En esta tesi doctoral s'analitza el transport i destí dels plaguicides organofosforats -metil azinfos i clorpirifós- en sòls productius de la vall del Riu Neuquén en la Patagònia Argentina. La regió és de clima àrid pel que la producció frutícola tradicional es realitza baix reg per gravetat. Els sòls presents en la plana al¿luvial són aridisols amb textures predominants des de franca arenosa a franca argilosa. Metodològicament, la tesi es va basar en dos instàncies, una de camp i una altra de processament de dades i informació en gabinet, realitzades durant un període d'uns 7 anys. En un transecte perpendicular a l'eix de la vall es van seleccionar llocs amb sòls dominants on es van realitzar sondatges per a la descripció dels horitzons presents en el perfil. Es van extraure mostres per a determinar en laboratori la composició textural i la corba de tensió humitat. Assajos de camp amb colorant FD&C Blue N °1 aplicant làmines de reg semblants a les utilitzades en la producció, van permetre descriure els mecanismes de flux preferencial presents en els horitzons A i B del sòl. Per mitjà d'anàlisi de components principals es van agrupar els quatre sòls seleccionats a priori, en dos grups amb diferents característiques hidràuliques i texturales. Els estudis de camp i de laboratori realitzats junt amb informació bibliogràfica, van permetre parametritzar el programa MACRO de flux i transport en un mitjà de porositat dual (microporus i macroporus) . El calibratge es va realitzar amb dades de nivell freàtic i amb dades de concentració de metil azinfos mesurats en els horitzons del sòl, mentres que la validació es va efectuar amb clorpirifós determinats en les mateixes mostres que metil azinfos. La modelació de la dinàmica de metil azinfos i clorpirifós en el perfil d'ambdós tipus de sòls, va permetre corroborar l'existència de flux preferencial com a mecanisme que ocorre en xicotets intervals de temps i que facilita l'ingrés dels plaguicides cap al subsòl. La migració preferencial es produeix principalment a través de bioporus, d'estructures que formen els agregats del sòl i d'heterogeneïtats -com límits entre horitzons- en ambdós tipus de sòls. En el sòl franc argilós es produeix a més a través de clavills de dessecació. La dinàmica del transport preferencial està vinculada a les condicions de contorno: el reg en la superfície i l'oscil¿lació del nivell freàtic en la base del perfil. El transport dels plaguicides a través dels microporus del sòl, es realitza amb flux més lent, en equilibri, que possibilita la retenció i degradació dels soluts en les capes superficials. Es va analitzar la incertesa en la predicció de la lixiviació de plaguicides a l'aqüífer per mitjà d'anàlisi de sensibilitat de 35 paràmetres del model. A més de la sensibilitat del model als paràmetres hidràulics del sòl i els geoquímics dels plaguicides, es comprova la importància de la làmina de reg que es transforma en la principal font d'incertesa en l'estimació en ambdós tipus de sòls i substàncies. Per a disminuir la lixiviació cap a l'aqüífer lliure subjacent, es van simular alternatives de gestió productiva sent la incorporació de matèria orgànica la que es presenta com la millor alternativa. Finalment, conscients de la complexitat del fenomen estudiat i la seua modelació, s'assenyalen els aspectes més rellevants que permetrien millorar l'aplicació de MACRO per a estudiar l'impacte de la lixiviació de plaguicides en els sistemes productius de la vall. La parametrització del model per als tipus de sòls presents en la regió, facilitaria la utilització d'esta ferramenta tant a escala del perfil com de conca. La implementació del model parametritzat amb Sistemes d'Informació Geogràfica permetrà classificar l'àrea productiva en zones de susceptibilitat a la contaminació de l'aqüífer lliure per l'aplicació de plaguicides. / Dufilho, ACA. (2016). Caracterización y modelación del transporte preferencial de plaguicidas organofosforados en suelos productivos bajo riego. Aplicación al Distrito Colonia Centenario, Patagonia Argentina [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62587

[ES] La predicción del comportamiento de los pesticidas liberados en el ambiente es necesaria para anticipar y por ende minimizar sus efectos adversos. La contaminación por pesticidas en las aguas subterráneas puede suceder a través de la deriva, la escorrentía superficial o el flujo subsuperficial. Se han desarrollado varios modelos para predecir el comportamiento, movilidad y persistencia de los pesticidas. Sin embargo, el número de estos modelos aplicados a aguas subterráneas es muy reducido, ya que usualmente solo se aplican a masas de agua superficiales. Además, los pocos estudios realizados en masas de agua subterráneas son limitados y no logran reflejar todas las variables que pueden influir en la contaminación por pesticidas. Es necesario integrar en el modelo procesos clave como el crecimiento de los cultivos, la aplicación de pesticidas, los procesos de transformación y las prácticas de gestión de los campos. Por tanto, la modelación en aguas subterráneas requiere tener en cuenta parámetros como las propiedades del suelo y las características químicas del pesticida (solubilidad, coeficiente de degradación etc.). Además, también debe integrar variables que son cambiantes en el espacio y en el tiempo, como características hidrológicas, fenología de los cultivos y variables climáticas como temperatura, precipitación, evaporación, viento y radiación solar. El movimiento de pesticidas en las aguas superficiales y subterráneas es una preocupación ambiental creciente debido a la contaminación causada por la aplicación intensiva de pesticidas en la agricultura y otras actividades antropogénicas. Estos compuestos reducen la calidad del agua y producen efectos perjudiciales en los ecosistemas y la salud humana, lo que justifica el interés que tiene su modelado en las reservas de agua subterráneas para poder realizar una gestión ambiental adecuada y adoptar medidas preventivas. En esta tesis se aborda la modelación matemática de cinco pesticidas (Bromacil, Terbutilazina, Atrazina, Desetil-Terbutilazina y Terbumeton) en la Demarcación Hidro-gráfica del Júcar (DHJ) que ocupa una superficie de más de 40 000 km2 con una población superior a los cinco millones de personas. Para ello, se utilizó el software PRZM5 (Pesticide Root Zone Model, versión 5) desarrollado por la Agencia Medioambiental de Estados Unidos (EPA). Mediante la aplicación de PRZM5 se simuló el destino y transporte de pesticidas en la zona no saturada de los acuíferos. El modelo se ha utilizado para estimar las concentraciones diarias de pesticidas de 72 pozos de la DHJ. En estas masas de agua subterránea se han encontrado valores de concentración de plaguicidas superiores al valor Máximo de Concentración Permitido (MCP) establecido por la Legislación Española. Estos resultados proporcionan un primer paso crucial para el desarrollo de la evaluación del riesgo de plaguicidas en la DHJ. A partir de estos resultados obtenidos se realizaron un conjunto de mapas de riesgo de contaminación, para tener una mejor perspectiva de la evolución temporal de los pesticidas en las masas de agua subterránea de la DHJ. La distribución espacial de los pesticidas corresponde a zonas mayoritariamente dedicadas a la agricultura de regadío. Por tanto, se puede concluir que la cantidad de pesticida aplicada en los cultivos es el factor más importante que influye en la concentración de pesticida en las masas de agua subterránea. Además, otras variables que afectan son el tipo de suelo, la profundidad del acuífero, características hidro-meteorológicas, y el índice de persistencia de los pesticidas. Este trabajo ejemplifica que la aplicación del modelado matemático es una herramienta válida para el análisis y predicción del destino y transporte de pesticidas en los suelos y en las aguas subterráneas, por lo que su incorporación a la gestión ambiental podría beneficiar a la toma de decisiones sobre los recursos hídricos. / [CA] La predicció del comportament dels pesticides alliberats a l'ambient és necessària per anticipar i per tant minimitzar-ne els efectes adversos. La contaminació per pesticides a les aigües subterrànies pot succeir a través de la deriva, l'escorriment superficial o el flux subsuperficial. S'han desenvolupat diversos models per predir el comportament, la mobilitat i la persistència dels pesticides. Tot i això, el nombre d'aquests models aplicats a aigües subterrànies és molt reduït, ja que usualment només s'apliquen a masses d'aigua superficials. A més, els pocs estudis realitzats en masses d"aigua subterrànies són limitats i no aconsegueixen reflectir totes les variables que poden influir en la contaminació per pesticides. És necessari integrar al model processos clau com el creixement dels cultius, l'aplicació de pesticides, els processos de transformació i les pràctiques de gestió dels camps. Per tant, la modelació en aigües subterrànies requereix tenir en compte paràmetres com les propietats del sòl i les característiques químiques del pesticida (solubilitat, coeficient de degradació, etc.). A més, també ha d'integrar variables que són canviants a l'espai i en el temps, com característiques hidrològiques, fenologia dels cultius i variables climàtiques com temperatura, precipitació, evaporació, vent i radiació solar. El moviment de pesticides a les aigües superficials i subterrànies és una preocupació ambiental creixent a causa de la contaminació causada per l'aplicació intensiva de pesticides a l'agricultura i altres activitats antropogèniques. Aquests compostos redueixen la qualitat de l'aigua i produeixen efectes perjudicials en els ecosistemes i la salut humana, cosa que justifica l'interès que té el modelat a les reserves d'aigua subterrànies per poder fer una gestió ambiental adequada i adoptar mesures preventives. En aquesta tesi s'aborda la modelació matemàtica de cinc pesticides (Bromacil, Terbutilazina, Atrazina, Desetil-Terbutilazina i Terbumeton) a la Demarcació Hidrogràfica del Xúquer (DHJ) que ocupa una superfície de més de 40 000 km2 amb una població superior als cinc milions de persones. Per fer-ho, es va utilitzar el programa PRZM5 (Pesticide Root Zone Model versió 5) desenvolupat per l'Agència Mediambiental dels Estats Units (EPA). Mitjançant l'aplicació de PRZM5 es va simular la destinació i el transport de pesticides a la zona no saturada dels aqüífers. El model s'ha fet servir per estimar les concentracions diàries de pesticides de 72 pous de la DHJ. En aquestes masses d"aigua subterrània s"han trobat valors de concentració de plaguicides superiors al valor Màxim de Concentració Permès (MCP) establert per la Legislació Espanyola. Aquests resultats proporcionen un primer pas crucial per al desenvolupament de l'avaluació del risc de plaguicides a la DHJ. A partir d'aquests resultats obtinguts es van fer un conjunt de mapes de risc de contaminació, per tenir una perspectiva millor de l'evolució temporal dels pesticides en les masses d'aigua subterrània de la DHJ. La distribució espacial dels pesticides correspon a zones dedicades majoritàriament a l'agricultura de regadiu. Per tant, es pot concloure que la quantitat de pesticida aplicada als cultius és el factor més important que influeix en la concentració de pesticida a les masses d'aigua subterrània. A més, altres variables que afecten són el tipus de sòl, la profunditat de l'aqüífer, les característiques hidrometeorològiques i l'índex de persistència dels pesticides. Aquest treball exemplifica que l'aplicació del modelatge matemàtic és una eina vàlida per a l'anàlisi i la predicció de la destinació i el transport de pesticides als sòls i a les aigües subterrànies, per la qual cosa la seua incorporació a la gestió ambiental podria beneficiar la presa de decisions sobre els recursos hídrics. / [EN] Predicting the behaviour of pesticides released into the environment is necessary to anticipate and thus minimise their adverse effects. Pesticide contamination in groundwater can occur through drift, surface runoff or subsurface flow. Several models have been developed to predict the behaviour, mobility and persistence of pesticides. However, the number of these models applied to groundwater is very small, as they are usually only applied to surface water bodies. Moreover, the few studies carried out on groundwater bodies are limited and fail to reflect all variables that may influence pesticide contamination. Key processes such as crop growth, pesticide application, transformation processes and field management practices need to be integrated into the model. Groundwater modelling therefore requires taking into account parameters such as soil properties and chemical characteristics of the pesticide (solubility, degradation coefficient, etc.). In addition, it must also integrate variables that are changeable in space and time, such as hydrological characteristics, crop phenology and climatic variables such as temperature, precipitation, evaporation, wind and solar radiation. The movement of pesticides to groundwater bodies is a growing environmental concern due to pollution caused by intensive pesticide application in agriculture and other anthropogenic activities. These compounds reduce water quality and produce detrimental effects on ecosystems and human health, which justifies the interest of modelling them in groundwater reservoirs for proper environmental management and preventive measures. This thesis deals with the mathematical modelling of five pesticides (Bromacil, Terbuthylazine, Atrazine, Desethyl-Terbuthylazine and Terbumeton) in the Júcar River Basin District (DHJ), which covers an area of more than 40,000 km2 with a population of more than five million people. For this purpose, the PRZM5 software (Pesticide Root Zone Model version 5) developed by the US Environmental Protection Agency (EPA) was used. The application of PRZM5 was used to simulate the fate and transport of pesticides in the unsaturated zone of aquifers. The model was used to estimate daily pesticide concentrations from 72 wells in the DHJ. In these groundwater bodies, pesticide concentration values higher than the Maximum Allowable Concentration (MCP) value established by the Spanish Legislation have been found. These results provide a crucial first step for the development of the pesticide risk assessment in the DHJ. Based on these results, a set of contamination risk maps were made, in order to have a better perspective of the temporal evolution of pesticides in the groundwater bodies of the DHJ. The spatial distribution of pesticides corresponds to areas mainly dedicated to irrigated agriculture. It can therefore be concluded that the amount of pesticide applied on crops is the most important factor influencing pesticide concentration in groundwater bodies. In addition, other affecting variables are soil type, aquifer depth, hydro-meteorological characteristics, and the persistence rate of pesticides. This work exemplifies that the application of mathematical modelling is a valid tool for the analysis and prediction of the fate and transport of pesticides in soils and groundwater. Therefore, its incorporation into environmental management could benefit decision-making on water resources. / Pérez Indoval, R. (2023). Modelación matemática de pesticidas en las masas de agua subterránea de la Demarcación Hidrográfica del Júcar [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/194647

Submitted by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-05-24T18:32:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoHidrologicaSub.pdf: 6619972 bytes, checksum: 029d031b0a71c3ce87b88eb5f59da4fe (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-05-24T18:32:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoHidrologicaSub.pdf: 6619972 bytes, checksum: 029d031b0a71c3ce87b88eb5f59da4fe (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-24T18:32:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_CaracterizacaoHidrologicaSub.pdf: 6619972 bytes, checksum: 029d031b0a71c3ce87b88eb5f59da4fe (MD5) Previous issue date: 2017-03-02 / A caracterização hidrológica de uma bacia hidrográfica é de extrema importância para a realização adequada do gerenciamento dos recursos hídricos, bem como para o planejamento de atividades que sofrem interferência das oscilações de variáveis como chuva e vazão. As sub bacias hidrográficas do Rio Negro e Rio Solimões destacam-se dentro das sub bacias da Amazônia Legal por apresentarem grandes contribuições em termos de vazão ao Rio Amazonas, com descarga média de aproximadamente 32.000 m³/s e 100.000 m³/s, além de possuírem boa espacialização de estações pluviométricas e fluviométricas ao longo de suas áreas. Esta pesquisa consiste na caracterização hidrológica destas sub bacias com a utilização de 31 anos de dados de precipitação (1984-2014) e na avaliação do comportamento da chuva em função da vazão para identificar os períodos de defasagem entre os registros máximos de precipitação e vazão de estações próximas. Para isso, foram utilizadas informações do Sistema Nacional de Informações Hidrológicas da ANA (Hidroweb) e do software ArcGis 10.1 para realizar os levantamentos necessários. Após a obtenção dos resultados, verificou-se que a sub bacia do Rio Solimões apresentou melhores monitoramento de vazão que a sub bacia do Rio Negro, no entanto, os registros pluviométricos apresentaram-se com melhores monitoramentos na área do Rio Negro, apesar de todas as estações pluviométricas apresentaram falhas. Para preencher essas lacunas, foi utilizado o Método da Ponderação Regional com Regressão Linear. Após a aquisição dessas informações, foram elaborados mapas de isoietas pelo interpolador de Krigagem Ordinária Linear, sendo possível calcular as lâminas de água e o volume precipitado em cada região. O método hierárquico de Ward foi utilizado para a criação de regiões homogêneas de chuvas nas delimitações selecionadas neste estudo, sendo possível identificar as áreas com maiores e menores índices pluviométricos nos mapas elaborados com o uso do interpolador de Krigagem Ordinária Linear e Inverso do Quadrado da Distância (IDW); além disso, a análise de sensibilidade feita de 5 em 5 anos permitiu inferir que houve pouca variação das chuvas ao longo dos 31 anos estudados, logo os dados dos 5 anos mais recentes (2010-2014) são capazes de representar todas as informações da série temporal deste estudo. A variação temporal da precipitação foi analisada anualmente, sendo possível verificar que o fenômeno ENOS têm relação com o comportamento pluviométrico das duas áreas, ocorrendo aumento dos índices pluviométricos em anos de La Niña e redução em anos de El Niño, no entanto, não se pode afirmar que este fenômeno é o principal intensificador dessas variações. Para avaliar as tendências nas séries temporais, foram utilizados os testes de Mann-Kendall e Spearman para os 31 anos de dados pluviométricos, considerando nível de significância de 5%, em que foram percebidas ausência de tendência ou de bruscas variações nas séries de dados. Para avaliar a relação entre chuva e vazão foram elaborados hidrogramas simples, com o eixo das ordenadas composto por dados de chuva e vazão em mm e a o eixo das abscissas composto pela série temporal, em anos. Essa análise permitiu verificar que existe semelhança no comportamento das estações dependendo da sua especialização ao longo das sub bacias, as quais apresentaram maiores índices pluviométricos entre os meses de dezembro a junho, em alguns casos prologando-se até o mês de agosto. Além disso, por se tratar de sub bacias localizadas na fronteira com outros países, verificou-se elevados valores de vazão, devido ao registro acumulado de estações localizadas em rios que ultrapassam as fronteiras do país. / The hydrological characterization of a river basin is of extreme importance for the adequate accomplishment of the management of the water resources, as well as for the planning of activities that suffer interference of the oscillations of variables like rainfall and flow. The sub-basins of Rio Negro and Rio Solimões stand out in the sub-basins of the Legal Amazon because they present great contributions in terms of flow to the Amazon River, with average discharge of approximately 32,000 m³ / s and 100,000 m³ / s, besides having good Spatialization of rainfall and fluviometric stations throughout their areas. This research consists in the hydrological characterization of these sub basins with the use of 31 years of precipitation data (1984-2014) and in the evaluation of the rainfall behavior as a function of the flow to identify the lag periods between the maximum rainfall and flow Stations. For this, information from ANA's National Hydrological Information System (Hidroweb) and ArcGis 10.1 software was used to carry out the necessary surveys. After obtaining the results, it was verified that the Solimões River sub-basin presented better flow monitoring than the Rio Negro sub-basin, however, the pluviometric records presented better monitoring in the Rio Negro area, despite all The rainfall stations presented failures. To fill these gaps, the Regional Weighting Method with Linear Regression was used. After acquisition of this information, isoietas maps were elaborated by the Linear Ordinary Kriging interpolator, being possible to calculate the water slides and the precipitated volume in each region. Ward's hierarchical method was used to create homogeneous rainfall regions in the delimitations selected in this study, and it is possible to identify areas with higher and lower rainfall indices in the maps elaborated with the use of the Linear and Inverse Ordinary Linear Kriging interpolator (IDW); In addition, the sensitivity analysis done every 5 years allowed us to infer that there was little rainfall variation over the 31 years studied, so data from the most recent 5 years (2010-2014) are able to represent all the information in the series Of this study. The temporal variation of the precipitation was analyzed annually, being possible to verify that the ENOS phenomenon is related to the pluviometric behavior of the two areas, occurring increase of the pluviometric indices in years of La Niña and reduction in years of El Niño, however, it is not possible That this phenomenon is the main enhancer of these variations. The Mann-Kendall and Spearman tests were used to evaluate trends in the time series for 31 years of rainfall data, considering a significance level of 5%, in which there was no trend or abrupt variations in the data series. To evaluate the relationship between rainfall and flow, simple hydrograms were elaborated, with the ordinate axis composed of rainfall and flow data in mm and the abscissa axis, composed by the time series, in years. This analysis allowed to verify that there is similarity in the behavior of the stations depending on their specialization along the sub basins, which presented higher pluviometric indexes between the months of December to June, in some cases prologando up to the month of August.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Neste trabalho foram realizadas simulaÃÃes do transiente hidrÃulico com vÃlvula antecipadora de onda com abertura e fechamento completo e nÃo instantÃneo, como mecanismo de alÃvio para o golpe de arÃete. A vÃlvula deve situar-se prÃximo ao conjunto motor-bomba. Assim, a vÃlvula antecipadora serà aplicada ao segundo nà das adutoras consideradas, utilizando-se para o cÃlculo o software UFC6, produzido no Grupo de Estudos em HidrÃulica Computacional da Universidade Federal do CearÃ. A vÃlvula antecipadora de onda inicia sua abertura quando a pressÃo mÃnima de regulagem à excedida, logo apÃs a passagem da onda de baixa pressÃo. O fluido expulso deve ser disposto em um manancial, ou armazenado em um reservatÃrio que comporte todo esse volume. Neste trabalho, a vÃlvula antecipadora de onda à modelada utilizando a Ãgua como fluido. O fluido (Ãgua) à expulso segundo um modelo de descarga com pressÃo externa atmosfÃrica. As simulaÃÃes aqui descritas utilizam o mÃtodo das caracterÃsticas. Devido à falta de estudos nessa Ãrea, este trabalho visa contribuir para o dimensionamento de vÃlvulas antecipadora de onda e servir como base para trabalhos subsequentes. / In this work was made Hydraulic Transient simulations with anticipation valve with opening and closing complete and non-instantaneous, as a mechanism of relief for water hammer. The valve must be located near the pump. Thus in this work, the valve in advance shall be applied to the second node of the pipelines in question. The software UFC6 was used for estimates the Transient and was produced by the Study Group on Computational Fluid of UFC. Anticipation is a mechanism for relief from water hammer that starts opening when the low pressure of regulation is exceeded, after the passage of the wave of low pressure. The fluid expelled must be placed on a spring or stored in a reservoir in order to accommodate the volume of fluid to be expelled. In this work, the Anticipation Valve is modeling into the water as a fluid. It uses the method of characteristics for simulations. Due to the lack of studies in this area, this research aims to contribute to the design of anticipation valves and a basis for further work.