La calidad del agua en los sistemas naturales y en particular en las aguas continentales influye en la salud de los ecosistemas acuáticos así como en los diferentes posibles usos del recurso hídrico. Por otro lado una adecuada gestión de los recursos hídricos es uno de los factores principales para el uso eficiente del agua y, en consecuencia, para alcanzar un desarrollo sostenible que proporcione un equilibrio entre el hombre y el medio ambiente.Históricamente ambos conceptos, la calidad y la gestión del agua, han sido tratados científica y administrativamente de forma separada. Pocos son los desarrollos sobre simulación y optimización de sistemas de recursos hídricos que tienen en cuenta la calidad del agua. En la gestión de los recursos tan solo en momentos en que la calidad del agua supone un serio limitante en la utilización del recurso se considera su importancia y normalmente como una reducción de la misma.En los últimos años existe un aumento de la importancia de los aspectos ambientales en la conciencia social y en la legislación, como refleja la última directiva europea sobre política de aguas (UE, 2000). Esto tiene como consecuencia que la gestión y la planificación de los recursos hídricos se tenga que realizar, en un futuro próximo, bajo los objetivos de eficiencia y protección del entorno. Para ello, ambas materias deben ser entendidas como una sola e inseparable.En esta tesis doctoral se ha desarrollado un módulo o herramienta para la modelación de la calidad de sistemas de recursos hídricos. Esta herramienta funciona en coordinación con el Sistema Soporte de Decisión (SSD) AQUATOOL, desarrollado previamente por el DIHMA de la Universidad Politécnica de Valencia, para la planificación y gestión de sistemas de recursos hídricos. El programa GESCAL permite la modelación de la mayor parte de los constituyentes convencionales como son la temperatura, el oxígeno disuelto, el ciclo del nitrógeno, el fósforo en sus distintas formas, el fitoplancton y otros c / Paredes Arquiola, J. (2004). Integración de la modelación de la calidad del agua en un sistema de ayuda a la decisión para la gestión de recursos hídricos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1895

La presente tesis doctoral está encaminada al estudio de los procesos que sufren los purines que en lugar de ser tratados serán aprovechados para el abonado de campos agrícolas. El trabajo realizado en dicha tesis se puede resumir en varias etapas. La primera etapa consistió en un montaje experimental de nueve columnas en las que se variaron la longitud y granulometría de la columna de suelo y las dosis de purín aplicadas, siendo la mínima la establecida como tal en la legislación Española actual. Se aplicó un volumen de agua correspondiente a los datos diarios de lluvia de la estación climática de Onda (Castellón). Con este trabajo experimental se ha pretendido conocer la importancia de los diversos procesos del ciclo del nitrógeno en el suelo (mineralización, nitrificación, desnitrificación y volatilización), evaluar su dependencia a factores externos (granulometría y longitud de la columna de suelo y dosificación de purín), analizar la movilidad y transformaciones del nitrógeno en el suelo y obtener la información necesaria para la calibración del modelo matemático PRZM.3.12.2 de infiltración de las formas nitrogenadas en la zona no saturada. Posteriormente, se realizó un análisis de sensibilidad del modelo PRZM.3.12.2 sobre las constantes con las que se modela el ciclo del nitrógeno y se cuantificó su efecto y tendencia en las formas nitrogenadas lixiviadas y almacenadas en el perfil del suelo, así como también en las reacciones del ciclo del nitrógeno. También se analizó la sensibilidad del programa a variables de entrada difíciles de establecer su valor en el laboratorio como son el porcentaje de fracción refractaria del nitrógeno orgánico del purín y los porcentajes de nitrógeno orgánico labil y en solución contenidos inicialmente en el suelo. Se calibró el modelo PRZM.3.12.2 a partir de la información obtenida de las columnas experimentales, haciendo hincapié en las variables más sensibles del modelo. Aprovechando el desarrollo experimental realizado, / Montoya Campuzano, MI. (2008). Modelación matemática del transporte y transformaciones del nitrógeno procedente de la aplicación agrícola de purines en la zona no saturada del suelo. Influencia de las variables relacionadas con la estructura del terreno [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4624

Esta tesis aborda el desarrollo de un modelo de producción, transporte y depósito de sedimentos a escala de cuenca. Partiendo de una breve revisión del conocimiento de modelos de evolución del paisaje y específicamente de modelos de erosión se plantean las preguntas fundamentales que deben tenerse en cuenta en el modelo. Posteriormente se estudia la forma en que actualmente se resuelven dichas preguntas, basados tanto en el estado del arte del conocimiento como en la experiencia adquirida en la aplicación de modelos hidrológicos y sedimentológicos. Con estas bases teóricas y prácticas se formula el modelo y se desarrolla un código de programación con los postulados de la formulación, que será la hipótesis de trabajo. El modelo diseñado es una suma de conceptos y herramientas técnicas coherentemente integradas de forma tal que permitan al usuario aplicar todo el conocimiento disponible para resolver un problema particular. En su parte hidrológica el modelo se basa en el modelo TETIS desarrollado en el Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente de la Universidad Politécnica de Valencia y en su parte sedimentológica se fundamenta en el modelo CASC2D-SED desarrollado en el Engineering Research Center de la Colorado State University. Por último se aplica el modelo en una cuenca natural y se valida la hipótesis de trabajo. La cuenca de análisis es la cuenca de Goodwin Creek en el estado de Mississippi, en Estados Unidos de América, que cuenta con medidas sistemáticas de lluvia, caudal líquido y sólido, información de topografía, suelos y usos del suelo. En la aplicación se reconocen las limitaciones y potencialidades del modelo. El modelo aprovecha convenientemente el conocimiento de condiciones físicas, por ejemplo la estructura topológica de la red de drenaje y deja de lado aspectos poco entendidos y difíciles de parametrizar, por ejemplo la estructura aleatoria de la red de surcos en ladera. De esta forma es robusto y parsimonioso, especialmente en su pa / Montoya Monsalve, JJ. (2008). Desarrollo de un modelo conceptual de producción, transporte y depósito de sedimentos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8303

La gestión del agua cobra cada vez mayor importancia debido a la escasez hídrica que se presenta a nivel mundial. Las tendencias actuales van en la línea de mejorar la eficiencia en la gestión del recurso considerando también la eficiencia económica. En este último aspecto, la Unión Europea (a través de la Directiva Marco del Agua (DMA), 2000) ha hecho énfasis en la recuperación de costes y en el planteamiento de políticas eficientes de precios del agua. El agua, como recurso escaso es un bien que tiene alto valor para aquellos que lo requieren. Por ello, ya no es suficiente realizar el estudio hidrológico por sí solo, sino que es menester considerar los aspectos económicos para evaluar la eficiencia en el suministro a las demandas del sistema de explotación. En una asignación económicamente eficiente, el beneficio marginal del uso de los recursos deberá ser igual para todos los sectores, con el fin de maximizar el bienestar social. En otras palabras, el beneficio de usar una unidad adicional del recurso en uno de los sectores, debería ser el mismo que en otro sector. Las políticas de precios del agua se establecen con el fin de lograr que la asignación del recurso hídrico entre los diferentes usos y usuarios sea eficiente, equitativa y sostenible. En la práctica al agua se le asigna sistemáticamente un precio por debajo de su valor real. Esto es evidente cuando se observa que la cantidad demandada frecuentemente excede el suministro. El énfasis en la suficiencia de ingresos promueve la idea de la tarifación a precios medios. Si el precio unitario es igual al precio medio, los ingresos igualan a los costes totales. Sin embargo, es importante determinar e incorporar costes marginales (en el precio) de forma que se transmita a los usuarios una señal del valor del recurso y su escasez mediante el precio. En esta tesis doctoral se presenta una metodología que permite la valoración práctica de los costes de oportunidad del recurso hídrico (CMOR) a escala de cuenca y su incorporación en el diseño de una política eficiente de precios del agua a nivel de cuenca tomando en cuenta los requerimientos de la DMA. La metodología propuesta se basa en el desarrollo de modelos hidro-económicos a escala de cuenca. Para ello se parte de la caracterización hidrológica y económica del sistema mediante series mensuales de aportaciones al sistema, la aplicación de la ecuación de continuidad en los nudos del esquema planteado y la ecuación de balance en los embalses del sistema, incluyendo las ecuaciones empíricas que determinan las pérdidas por filtraciones y evaporaciones en embalses y conducciones. La caracterización económica comprende la utilización de funciones económicas de demanda para cada uso que conforma el sistema. La estimación del CMOR se hace mediante dos enfoques: simulación de la gestión según prioridades y modus operandi actual y optimización económica. / Álvarez Mendiola, E. (2011). Diseño de una política eficiente de precios del agua integrando costes de oportunidad del recurso a escala de cuenca. Aplicación a la Directiva Marco europea del Agua [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/9310

En los últimos años, se ha producido en el panorama internacional un acercamiento del campo de la seguridad de presas hacia las metodologías basadas en riesgo, en las que se combina la probabilidad de ocurrencia de eventos indeseados y sus consecuencias asociadas. Este acercamiento se comprueba por ejemplo en la publicación de un boletín de la Comisión Internacional de Grandes Presas (ICOLD) dedicado exclusivamente al tema y en que una de las sesiones del último Congreso Internacional de Grandes presas estuviese dedicada a ello. En cuanto a las realizaciones de análisis concretos, estas han variado desde las más simplificadas y cualitativas hasta aplicaciones cuantitativas completas. Ante este panorama, el principal objetivo del presente trabajo es desarrollar una herramienta completa que permita realizar análisis de riesgos sobre cualquier presa o sistema de presas. En base a ello, el trabajo está dividido en cinco partes, que se resumen a continuación. La primera parte presenta los fundamentos teóricos del Análisis de Riesgo y trata de manera sistemática cada una de las variables que forman parte de un modelo de riesgo y las relaciones existentes entre ellas. A cada una de ellas se dedica un capítulo en el que se revisa el estado del arte en cuanto a su modelación, aportando también los conocimientos y visiones que se han ganado a lo largo del desarrollo de este trabajo. Esta parte del trabajo tiene asimismo una vocación de guía para la realización de Análisis de Riesgo. Por ello, se propone también un procedimiento general para llevar a cabo Análisis de Riesgo y se incluye un capítulo en el que se repasan los principales criterios de tolerabilidad de riesgo existentes a nivel internacional. En la segunda parte se desarrolla una conceptualización de los modelos de riesgo suficientemente general como para poder representar cualquier tipo de modelo de riesgo que se pueda emplear en seguridad de presas, pero también suficientemente intuitiva y compacta como para s / Serrano Lombillo, AJ. (2011). Desarrollo de una herramienta completa de análisis y evaluación de riesgos en seguridad de presas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11400

Los sedimentos presentes en el fondo de las masas de agua se forman de manera natural por deposición de partículas desde la columna de agua. El desequilibrio del aporte natural de sedimentos, inducido en numerosas ocasiones por actividades humanas, genera impactos negativos en las masas de agua receptoras, relacionados tanto con la cantidad de los sedimentos como con la calidad de los mismos. Con relación a la calidad, la tendencia a fijarse a la fase sólida de algunos contaminantes, como los metales pesados, favorece su retirada del agua mediante sedimentación por lo que, en este sentido, la sedimentación juega un papel importante en el mantenimiento de la calidad del agua. Sin embargo, este efecto no puede considerarse positivo ya que implica la acumulación de metales en el sedimento y dado que no son biodegradables permanecerán en el sedimento por largos periodos de tiempo, pudiendo ejercer efectos adversos sobre la comunidad biológica. Una vez en el sedimento, la concentración de metal libre en el agua intersticial estará controlada por diversos procesos (adsorción/desorción, precipitación/disolución, absorción/ mineralización, complejación) y dependerá de la disponibilidad de ligandos y de la afinidad de los metales por éstos. En condiciones anóxicas, la presencia de sulfuros posibilita la formación de sulfuros metálicos muy insolubles. Este escenario fue empleado por diversos autores para desarrollar un indicador de la toxicidad potencial del sedimento en función de la disponibilidad de sulfuros, medidos como sulfuros ácidos volátiles (AVS), para mantener los metales divalentes, medidos como metales extraídos simultáneamente (SEM), en forma de sulfuros metálicos. En la presente tesis doctoral se estudian nuevos aspectos, no abordados hasta el momento, sobre los sedimentos del lago de la Albufera, una masa de agua de incalculable valor ecológico que presenta actualmente un estado hipereutrófico, encontrándose lejos del buen potencial ecológico requerido por la Directiva Marco de Aguas. La parte troncal de la tesis es la evaluación de la disponibilidad de AVS para mantener los metales inmovilizados en forma de sulfuros metálicos. Asimismo se han determinado otros componentes importantes del sedimento como el contenido total de los metales estudiados (Cd, Cu, Ni, Pb y Zn), el contenido de materia orgánica, la fracción de limos, la demanda bioquímica de oxígeno del mismo o la potencial capacidad de liberación de nutrientes y metales al agua. El trabajo se ha estructurado en dos fases, una fase preliminar en la que se ha estudiado el sedimento superficial del lago y su entorno, y una segunda fase en la que se ha estudiado el perfil en profundidad del sedimento. El estudio del perfil del sedimento ha sido complementado con el desarrollo de un modelo matemático que incorpora los principales procesos biogeoquímicos del sedimento que afectan a los sulfuros y los metales. Los resultados obtenidos refuerzan y actualizan la información conocida hasta el momento sobre la calidad de los sedimentos como el alto contenido de materia orgánica, una proporción de limos elevada con una gran capacidad de fijación de metales o concentraciones de metales pesados que varían entre los niveles de fondo y altas concentraciones, y amplían aspectos clave como la disponibilidad de AVS para mantener precipitados los metales, pero con una tendencia a su disminución, una demanda de oxígeno y una potencial liberación de nutrientes importantes y liberación relativamente baja de Zn. El estudio del perfil ha mostrado una capa superficial, de entre 20 y 30 cm de espesor, más contaminada en los puntos perimetrales del lago. Los niveles de metales medidos han resultado no tóxicos en base al indicador AVS-SEM pero con probabilidades altas de toxicidad para Ni y Zn principalmente, según las clásicas guías de calidad de sedimento / Hernández Crespo, C. (2013). Evaluación del contenido de Sulfuros Ácidos Volátiles y Metales Extraídos Simultáneamente en los sedimentos de L'Albufera de Valencia. Modelación matemática de procesos biogeoquímicos en el perfil del sedimento [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34787

La presente tesis propone una metodología basada en la modelación de la mecánica de fluidos computacional para optimizar la hidrodinámica del flujo del electrolito en los reactores electroquímicos con validaciones experimentales.   Se presenta una investigación para que, a través de la proposición y análisis de unos parámetros indicadores, se pueda mejorar los diseños actuales de las celdas que constituyen los reactores en este estudio y proponer un óptimo realizable. En consecuencia, el objetivo de la presente tesis es analizar y revelar los estados de flujo del electrolito dentro del reactor mediante el uso de un código numérico que resuelva la mecánica del flujo del electrolito en las geometrías propuestas. Ello permite, por un lado, determinar unos parámetros cuantificables que analizan la bondad de los diseños en aras de tener visualizaciones de los flujos; y, por otro lado, disponer de aspectos cuantificables que permitan la optimización de los diseños. El diseño y los parámetros propuestos se validan experimentalmente en dos geometrías diferentes construidas para tal fin.   Este objetivo de carácter general se divide en una serie de objetivos más específicos que se detallan a continuación:  Realizar un estudio de la viabilidad económica basado en el caso de España para este tipo de baterías.  Realizar un estudio detallado acerca de las investigaciones realizadas hasta la fecha relativa a la optimización mediante técnicas CFD (por sus siglas en inglés: Computational Fluid Dynamics) del interior de un reactor electroquímico redox, ya sea mediante metodologías funcionales o mediante otro tipo de técnicas de diseño.  Evaluar la bondad de los distintos modelos desarrollados mediante las técnicas CFD frente a modelos experimentales, observando la adecuación de los modelos computacionales frente a los modelos físicos.  Proponer parámetros propios en este campo para la cuantificación de la eficiencia del reactor en base a la velocidad a la que circula el fluido en el interior de la celda Definir el ajuste más adecuado de los distintos operadores de diseño para cada una de las propuestas de optimización realizadas.  Obtener una geometría óptima en función de los parámetros de diseño para la construcción de una celda a escala real. A partir de la metodología propuesta se ha seguido un proceso de optimización en relación con la influencia del flujo del electrolito en el interior de la celda para desarrollar una geometría final optimizada. A partir de los análisis desarrollados, se ha demostrado la importancia que tiene la tecnología de almacenamiento de energía que se propone en el sistema energético español y se ha realizado un análisis económico de una batería concreta que avala su viabilidad. Se ha estimado, en este caso, un tiempo de amortización de 8 años y medio.   Asimismo, se ha realizado un modelo validado para un prototipo experimental con mediciones en laboratorio y contrastaciones numéricas que avalan el uso de la fluidodinámica computacional que se propone. A través del software comercial STAR‐CCM+ de CD‐Adapco©, se ha validado un modelo inicial a escala de laboratorio en el Departamento de Electroquímica de la Universidad de Alicante (España). Esta validación ha dado unos errores menores del 2,22 % al comparar el modelo físico con el numérico. Se han definido ciertos parámetros de funcionamiento en este primer prototipo como, por ejemplo, el porcentaje de volumen de fluido circulando en la dirección principal del flujo, siendo este del 83 %.   En la presente tesis se propone una metodología conjunta basada en la experiencia adquirida en fases previas para proponer parámetros de diseño. Dicha metodología atiende a la definición de los siguientes conceptos: coeficiente de simetría, coeficiente de uniformidad, coeficiente del rango de velocidades y volumen de fluido en la dirección principal.    El coeficiente de simetría indica la diferencia de caudal que circula por ambas partes de la celda en la dirección longitudinal; el coeficiente de uniformidad evalúa la velocidad media de cada canal; el coeficiente del rango de velocidades analiza la velocidad en un punto específico de la membrana para determinar la variabilidad del frente de velocidad; y, por último, se define el volumen de fluido en la dirección principal que cuantifica la laminaridad y dirección del fluido en el interior de la celda. Esta metodología se usa para optimizar la batería basada en modificaciones sobre disposiciones ya existentes, de manera que se llega a una geometría final en la que el número de los canales más cercanos a la membrana es de 84, con una distancia de 1 mm entre canal y canal. Esta geometría construida a escala real y ensayada en el Laboratorio Justo Nieto de Mecánica de Fluidos de la Universidad Politécnica de Valencia esta validada con mediciones experimentales de presiones y velocidades lo que permite ratificar el modelo numérico propuesto. La batería diseñada tiene prácticamente una simetría perfecta y una distribución uniforme cuando el fluido alcanza la membrana. El 100 % del fluido que transcurre por la zona de membrana circula en la misma dirección, lo que provoca que se minimicen las zonas de recirculación o zonas muertas. La metodología descrita cuantifica la bondad de un diseño claramente mejorado frente a los ya existentes, al mismo tiempo que valida la metodología propuesta para el diseño de este tipo de elementos basados en la mecánica del flujo del electrolito en el interior de la misma. La presente tesis se avala con una comunicación a congreso y cuatro artículos presentados a revistas indexadas en la base de datos "Journal Scitation Reports" que se detallan a continuación.  Escudero González, J.; Alberola, A.; López Jiménez, P.A. 2012. Computational Fluid Dynamics Applied to a Prototype Flow Battery. III International Flow Battery Forum (IFBF 2012).   Munich, June de 2012. Minutes Book. Pages 14‐16. ISBN 978‐0‐9571055‐2‐2.  Escudero Gonzalez, J.; Alberola, A.; López‐Jiménez, P. A. 2013. Redox Cell Hydrodynamics Modelling. Simulation and Experimental Validation. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. Volume 7. N 2. Pages 168‐181. June 2013. (Factor de Impacto en 2012: 1.144; Q2).  Escudero‐González, J.; López‐Jiménez, P. A. 2014. Methodology to Optimize Fluid‐Dynamic Design in a Redox Cell. 2014. Journal of Power Sources. Volume 251, 1 April 2014, Pages 243– 253. (Factor de Impacto en 2012: 4.675; Q1)  Escudero‐González, E.; López‐Jiménez, P.A. 2014. Iron redox battery as electrical energy storage system in the Spanish energetic framework. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. Volume 61, October 2014, Pages 421–428. (Factor de Impacto en 2012: 3.432; Q1)  Escudero‐González, J.; López‐Jiménez, P.A. Pendiente de publicación. Redox Cell Hydrodynamics Modelling. Towards a Real Improved Geometry based on CFD Analysis. Artículo aceptado para su publicación, en proceso de edición en la revista Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. (Factor de Impacto en 2012: 1.144; Q2). / Escudero González, J. (2014). Metodología de aplicaciones de técnicas computacionales y experimentales para la optimización de la hidrodinámica de reactores electroquímicos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39347

Tesis por compendio / [EN] Under the well-known slogan 'think global, act local', cities in the 21st century face the enor-mous challenge of catalyzing, intensifying and accelerating sustainable urban transformations. Without losing a holistic view, the methodology presented in this thesis places the focus on 're-source management and climate mitigation and adaptation', in particular in urban stormwater management, proposing processes that can bring about the required change, shaped by the place-based approach of the regenerative sustainability paradigm. Building upon literature and practice that supports a flexible approach to stormwater manage-ment in urban environments that mimic natural processes and predevelopment hydrology (Sus-tainable Drainage Systems, SuDS) as one way to, amongst others, help to prevent and adapt to climate change, the thesis highlights the relevance of the connection to the place for adoption of best practices that conduct towards a regenerative system. Hence, it incorporates this con-nection to the place to the SuDS representation, naming it the SuDS 'landed rocket'. The proposed methodology includes a conceptual framework, specific method and tools, that allows for the understanding and the characterization of the current situation of a urban stormwater system in a process that guides future actions to move towards the desired regen-erative urban built environment concept, with a place-based holistic view. This methodology has been applied to Benaguasil, a Mediterranean city, where stormwater management is the local authority's responsibility and has been historically guided by main-stream conventional drainage practices. The thesis shows how, by taking a multi-dimensional and trans-disciplinary approach to solve environmental problems, future actions can be proper-ly addressed. Working with academia has been essential to develop wider evidence base. In this case, a sequence of research projects has advanced the innovative approach to stormwater management in Benaguasil, but it is contended that this methodology could be applied to any urban context. The thesis aims to enhance smart governance by providing information about the successful implementation and monitoring of SuDS showcase sites in Mediterranean Spain. These show-case sites are catalysts in the transition towards regenerative urban built environments in the region. In addition, it provides international examples that add further credence for improved urban ecological infrastructure by demonstrating what success can look like. / [ES] Bajo el conocido eslogan 'piensa global, actúa local', las ciudades del siglo XXI se enfrentan al gran reto de catalizar, intensificar y acelerar las transformaciones hacia un urbanismo sostenible. Desde una perspectiva holística, la metodología presentada en esta tesis se centra en 'la gestión de los recursos y la adaptación y mitigación al cambio climático', en particular en la gestión de las escorrentías urbanas, proponiendo los procesos que pueden ayudar al cambio requerido, bajo el enfoque del paradigma de la sostenibilidad regenerativa local. A partir de las referencias bibliográficas y experiencias que avalan a los Sistemas de Drenaje Sostenible (SuDS) como enfoque flexible a la gestión de las escorrentías urbanas, tratando de mimetizar los procesos hidrológicos previos al desarrollo urbano (que entre otros, contribuyen a la prevención y adaptación frente al cambio climático de las ciudades), la tesis subraya la relevancia de la conexión con el lugar para la selección de las mejores soluciones que lo conduzcan hacia un sistema regenerativo. Así, se incorpora esta conexión con el lugar a la representación de los SuDS, dándole el nombre de 'SuDS landed rocket'. La metodología propuesta incluye un marco conceptual, un método y herramientas específicas que permiten el entendimiento y caracterización de la situación actual de un sistema de drenaje urbano en un proceso que guíe acciones futuras para progresar hacia el concepto del medioambiente urbano regenerativo deseado, con una perspectiva holística local. La metodología se ha aplicado en Benaguasil, una ciudad mediterránea, donde la gestión del agua de lluvia es responsabilidad local y que ha estado influenciada históricamente por prácticas convencionales de drenaje. La tesis muestra cómo adoptando un enfoque multidimensional y multidisciplinar para resolver problemas medioambientales, las acciones futuras se pueden plantear correctamente. El trabajo con las instituciones académicas se ha demostrado esencial para desarrollar evidencias de base más amplias. En este caso, una serie de proyectos de investigación ha permitido el avance de Benaguasil hacia una gestión del agua de lluvia más innovadora. La experiencia demuestra que la metodología podría ser aplicada a cualquier otro contexto urbano. La tesis pretende mejorar la gobernanza inteligente proveyendo información respecto de la implementación y monitorización exitosas de SuDS en experiencias piloto en la España mediterránea. Estas demostraciones son catalizadoras de la transición hacia un medio ambiente urbano regenerativo en la región. Además, presenta ejemplos que se añaden al catálogo internacional de experiencias, mostrando el camino del éxito hacia un entorno urbano más saludable y habitable. / [CA] Sota el conegut lema 'pensa global, actua local', les ciutats del segle XXI s'enfronten al gran repte de catalitzar, intensificar i accelerar les transformacions cap a un urbanisme sostenible. Des d'una perspectiva holística, la metodologia presentada en esta tesis es centra en 'la gestió dels recursos i la adaptació i mitigació al canvi climàtic', en particular en la gestió de les escorrenties urbanes, proposant processos que poden ajudar al canvi requés, des d'una òptica del paradigma de la sostenibilitat regenerativa local. A partir de les referències bibliogràfiques i experiències que avalen els Sistemes de Drenatge Sostenible (SuDS) com una aproximació flexible a la gestió de les escorrenties urbanes, tractant de mimetitzar els processos hidrològics previs al desenvolupament urbà (que entre altres, contribueixen a la prevenció i adaptació al canvi climàtic de les ciutats), la tesis subratlla la rellevància de la connexió al lloc per a la selecció de les millors solucions que el puguen conduir cap a un sistema regeneratiu. D'esta manera, s'incorpora esta connexió al lloc en la representació dels SuDS, donant-li el nom de 'SuDS landed rocket'. La metodologia proposta inclou un marc conceptual, un mètode i unes eines especifiques que permeten l'enteniment i caracterització de la situació actual d'un sistema de drenatge urbà en un procés que guie accions futures per a progressar cap al concepte de medi ambient urbà regeneratiu desitjat, amb una perspectiva holística local. La metodologia s'ha aplicat a Benaguasil, una ciutat mediterrània, on la gestió de l'aigua de pluja és responsabilitat local, i que ha estat influenciada històricament per pràctiques convencionals de drenatge. La tesis mostra com adoptant un punt de mira multidimensional i multidisciplinari per a resoldre problemes medi ambientals, les accions futures es poden plantejar correctament. El treball amb les institucions acadèmiques s'ha demostrat essencial per a crear evidències de base més amples. En este cas, una sèrie de projectes europeus d'investigació ha permès l'avanç de Benaguasil cap a una gestió de l'aigua de pluja més innovadora. L'experiència demostra que la metodologia podria ser aplicada a qualsevol altre context urbà. La tesis pretén millorar la governança intel¿ligent aportant informació respecte de la implementació i monitorització exitoses de SuDS en experiències pilot en la Espanya mediterrània. Estes demostracions son catalitzadores de la transició cap a un medi ambient urbà regeneratiu en la regió. A més a més, presenta exemples que s'afegeixen al catàleg internacional d'experiències, mostrant el camí del èxit cap a un entorn urbà més saludable i habitable. / Perales Momparler, CS. (2015). A regenerative urban stormwater management methodology. The role of SuDS construction and monitoring in the transition of a Mediterranean city [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59063 / Compendio

Tesis por compendio / [EN] First chapter uses California's drought to identify the economic threats of water scarcity on food, energy and environmental systems as a way to introduce the multiple interactions between these resources. The second part of this first chapter introduces the focus of the dissertation, the water-energy nexus, presents a literature review identifying gaps, states the main and specific research objectives and the research questions, explains the research approach, and describes the organization of the dissertation. Second chapter develops an end-use model for water use and related energy and carbon footprint using probability distributions for parameters affecting water consumption in 10 local water utilities in California. Statewide single-family water-related CO2 emissions are 2% of overall per capita emissions, and locally variability is presented. The impact of several common conservation strategies on household water and energy use are assessed simulating different scenarios. Based on the this model, Chapter 3 introduces a probabilistic two-stage optimization model considering technical and behavioral decision variables to obtain the most eco-nomical strategies to minimize household water and water-related energy bills and costs given both water and energy price shocks. Results can provide an upper bound of household savings for customers with well-behaved preferences, and show greater adoption rates to reduce energy intensive appliances when energy is accounted, result-ing in an overall 24% reduction in indoor water use that represents a 30 percent reduc-tion in water-related energy use and a 53 percent reduction in household water-related CO2 emissions. To complete the urban water cycle, Chapter 4 develops first an hourly model of urban water uses by customer category including water-related energy consumption and next I calibrate a model of the energy used in water supply, treatment, pumping and wastewater treatment by the utility, using real data from East Bay Municipal Utility District in California. Hourly costs of energy for the water and energy utilities are assessed and GHG emissions for the entire water cycle estimated. Results show that water end-uses account for almost 95% of all water-related energy use, but the 5% managed by the utility is still worth over $12 million annually. Several simulations analyze the potential benefits for water demand management actions. The total carbon footprint per capita of the urban water cycle is 405 kg CO2/year representing 4.4% of the total GHG emissions per capita in California. Accounting for the results obtained in Chapters 2 to 4, Chapter 5 describes a simple but powerful decision support system for water management that includes water-related energy use and GHG emissions not solely from the water operations, but also from final water end uses, including demands from cities, agriculture, environment and the energy sector. The DSS combines a surface water management model with a simple groundwater model, accounting for their interrelationships, and also includes explicitly economic data to optimize water use across sectors during shortages and calculate return flows from different uses. Capabilities of the DSS are demonstrated on a case study over California's intertied water system over the historic period and some simulations are run to highlight water and energy tradeoffs. Results show that urban end uses account for most GHG emissions of the entire water cycle, but large water conveyance produces significant peaks over the summer season. The carbon footprint of the entire water cycle during this period, according to the model, was 21.43 millions of tons of CO2/year, what was roughly 5% of California's total GHG emissions. The last two chapters discus and summarize the thematic and methodological contribu-tions and looks for further research presenting and discussing the research gaps and research questions that this dissertation left open. / [ES] El primer capítulo utiliza la sequía de California para identificar las amenazas económicas de la escasez de agua en los sistemas de producción de alimentos, energético y medioambiental para presentar las múltiples interacciones entre estos recursos. La segunda parte del primer capítulo centra el objetivo de la tesis, la relación entre el agua y la energía, presenta la revisión de la literatura identificando los vacíos, describe los objetivos y las cuestiones que busca responder esta investigación, explica la metodología seguida, y describe la organización de la tesis. En el segundo capítulo se desarrolla un modelo de usos finales de agua, contando con la energía y las emisiones de GEI asociados utilizando distribuciones de probabilidad para los parámetros que afectan al uso del agua en 10 ciudades en California. Como resultados principales se obtiene que las emisiones de GEI asociadas al consumo residencial de agua representan el 2% del total de emisiones per cápita, y se presenta la variabilidad debida a las condiciones locales. Los impactos de algunas prácticas comunes de ahorro de agua y energía son calculadas simulando diferente escenarios. Basado en ese modelo, el Capítulo 3 se presenta un modelo de optimización probabilísticos en dos periodos considerando variables de decisión de modificaciones técnicas y de comportamiento en relación al consumo de agua para obtener las estrategias más económicas para minimizar las facturas de agua y energía. Los resultados proporcionan un límite superior para el ahorro doméstico, y muestran mayores tasas de adopción para reducir usos de agua que son más intensivos en consumo energético cuando la energía se incluye, resultando en una reducción del 24% de uso de agua adentro de las casas, que representa un 30% en reducción de energía y un 53% de emisiones de GEI, ambos relacionados con el consumo de agua. Para completar el ciclo urbano del agua, el Capítulo 4 desarrolla primero un modelo horario de usos de agua incluyendo la energía asociada y después se calibra un modelo de agua y energía en el abastecimiento, tratamiento y bombeo de agua, y el tratamiento de agua residual, utilizando datos reales de East Bay Municipal Utility District en California. Los costes horarios de energía para las compañías de agua y energía, así como las emisiones de GEI son estimadas. Los resultados muestran que los usos finales son responsables del 95% de la energía relacionada con el uso del agua, pero que el 5% restante tiene un coste de 12 millones de dólares anualmente. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en los capítulos 2, 3 y 4, el Capítulo 5 describe un sistema de apoyo de decisión (SSD) para gestión de recursos hídricos incluyente energía y emisiones de GEI no sólo de la gestión del agua, sino también de usos finales del agua, incluyendo demandas urbanas, agrícolas, ambientales y del sector energético. El SSD combina un modelo de agua superficial con uno de agua subterráneo, incluyendo sus interacciones, y también incluye explícitamente datos económicos para optimizar el uso del agua durante periodos de sequía. Las posibilidades del SSD son demostradas en un caso de estudio aplicado a un modelo simplificado del sistema de recursos hídricos de California. Los resultados muestran que los usos finales del agua en zonas urbanas son responsables de la mayoría de las emisiones de GEH, pero que las grandes infrastructures de transporte de agua producen importante picos en verano. De acuerdo con el modelo, la huella de carbón del ciclo del agua en California es de 21.43 millones de toneladas de CO2/año, lo que significa aproximadamente el 5% del total de emisiones de GEI del estado. Los últimos dos capítulos resumen y discuten las contribuciones temáticas y metodológicas de esta tesis, presentando nuevas líneas de investigación que se derivan de este trabajo. / [CA] El primer capítol utilitza la sequera de Califòrnia per a identificar les amenaces econòmiques de l'escassesa d'aigua en els sistemes de producció d'aliments, energètic i mediambiental per a presentar les múltiples interaccions entre estos recursos. La segona part del primer capítol centra l'objectiu de la tesi, la relació entre l'aigua i l'energia, presenta la revisió de la literatura identificant els buits, descriu els objectius i les qüestions que busca respondre esta recerca, explica la metodologia seguida, i descriu la organització de la tesi. Al segon capítol es desenvolupa un model d'usos finals d'aigua, comptant amb l'energia i les emissions de GEH associats utilitzant distribucions de probabilitat per als paràmetres que afecten a l'ús de l'aigua en 10 ciutats en Califòrnia. Com a resultats principals s'obté que les emissions de GEH associades al consum residencial d'aigua representen el 2% del total d'emissions per càpita, i es presenta la variabilitat deguda a les condicions locals. Els impactes d'algunes pràctiques comunes d'estalvi d'aigua i energia són calculades simulant diferent escenaris. Basat en eixe model, al Capítol 3 es presenta un model d'optimització probabilístics en dos períodes considerant variables de decisió de modificacions tècniques i de comportament en relació al consum d'aigua per a obtindre les estratègies més econòmiques per a minimitzar les factures d'aigua i energia. Els resultats proporcionen un límit superior per a l'estalvi domèstic, i mostren majors taxes d'adopció per a reduir usos d'aigua que són més intensius en consum energètic quan l'energia es incluïda, resultant en una reducció del 24% d'ús d'aigua a dins de les cases, que representa un 30% en reducció d'energia i un 53% d'emissions de GEH, ambdós relacionats amb el consum d'aigua. Per a completar el cicle urbà de l'aigua, el Capítol 4 desenvolupa primer un model horari d'usos d'aigua incloent l'energia associada i després es calibra un model d'aigua i energia en l'abastiment, tractament i bombeig d'aigua i al tractament d'aigua residual, utilitzant dades reals de East Bay Municipal Utility District en Califòrnia. Els costs horaris d'energia per a les companyies d'aigua i energia, així com les emissions de GEH són estimades. Els resultats mostren que els usos finals són responsables del 95% de l'energia relacionada amb l'ús de l'aigua, però que el 5% restant té un cost de 12 milions de dolars anualment. Algunes simulacions analitzen els beneficis econòmics potencials de mesures de gestió de demanda d'aigua. La petjada de carbó total del cicle urbà de l'aigua s'estima en 405 kg CO2/any representant el 4.4% de les emissions per càpita en Califòrnia. Tenint en compte els resultats obtesos en els capítols 2, 3 i 4, el Capítol 5 descriu un sistema de suport de decisió (SSD) per a gestió de recursos hídrics incloent energia i emissions de GEH no sols de la gestió de l'aigua, sinó també del úsos finals de l'aigua, incloent demandes urbanes, agrícoles, ambientals i del sector energètic. El SSD combina un model d'aigua superficial amb un d'aigua subterrànea, incloent les seues interrelacions, i també inclou explícitament dades econòmiques per a optimitzar l'ús de l'aigua durant períodes de sequera. Les possibilitats del SSD són demostrades en un cas d'estudi aplicat a un model simplificat del sistema de recursos hídrics de Califòrnia. Els resultats mostren que els usos finals de l'aigua en zones urbanes són responsables de la majoria de les emissions de GEH, però que les grans infrastructures de transport d'aigua produïxen important pics a l'estiu. D'acord amb el model, la petjada de carbó del cicle de l'aigua a Califòrnia és de 21.43 milions de tones de CO2/any, el que significa aproximadament el 5% del total d'emissions de GEH a l'estat. Els últims dos capítols resumeixen i discuteixen les contribucions temàtiques i metodològiques d'esta tesi, presentan / Escrivà Bou, À. (2015). The Water-Energy Nexus: a bottom-up approach for basin-wide management [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59451 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

[EN] The thesis is aimed at developing a qualified information tool (a dynamic simulation model), that serves as support for local decisions in planning the water and sanitation sector, aimed at sustainability, especially in urban centers of developing regions. The sustainability of the urban water cycle (WUC) is understood both at the scale of the whole human settlement and at the scale of differentiated urban sectors, responding to objectives of preserving the quality and quantity of local water resource, firstly, and second, for a service based on availability, access and maintenance of water supply and sanitation. It is raised not only as a social, economic and environmentally desirable objective, but an imperative of the time, under the challenge that societies have all put in place policies adaptive to climate change and its direct effects on the hydrological cycle. Within the international arena, the developing regions are those that offer increased vulnerability to such effects. Dividing the urban water cycle in two sections (Sanitation and Water Supply), and the second in four subsystems (Water access, Demographic, Income and Water consumption), the model is presented in a degree of definition increased since the first installment to last Subsystem. For this, the methodological approach of the General Systems Theory is used, with its application to the development of dynamic simulation models. This methodological approach is appropriate to address the complexity of the factors that define the sustainability of WUC. The model is conceived as a way to "capture" the heterogeneity of meticulously raised situations, were most are the result of the dynamics of land use in such regions in developing, marked by the accomplished fact of "first live in" that has modeling much of urbanization and their relationship with the environment, especially in Latin America, sub-continent where is located the reference case to its design. Finally, this paper seeks to add a contribution to the construction of a common language between all stakeholders related to water, both residents, as technical managers and politicians in the water and sanitation services, local government, scientists, technologists, entrepreneurs industry, producers, for whom the sustainability is a way to preserve the most vulnerable social and environmental sectors, constitutes an shared achievement to a decent life for the people and environment that still support life on Earth. / [ES] La tesis está orientada al desarrollo de un instrumento de información calificada, como lo es un modelo de simulación dinámica, que sirva de soporte para las decisiones locales en la planificación del sector del agua y saneamiento, tendientes a su sostenibilidad, especialmente en núcleos urbanos de regiones en vías de desarrollo. La sostenibilidad del ciclo urbano del agua (CUA) es entendida tanto a escala de todo el asentamiento humano como a escala de sectores urbanos diferenciables, respondiendo a objetivos de preservación de la calidad y cantidad del recurso hídrico local en la primera escala y de servicio, según la disponibilidad, acceso y mantenimiento de la provisión de agua y saneamiento en la segunda. La misma es planteada no solo como un objetivo deseable social, económica y ambientalmente, sino también como un imperativo de la época, en virtud del desafío que tienen las sociedades todas de poner en marcha políticas adaptativas frente al cambio climático y sus efectos directos sobre el ciclo hidrológico. Dentro del concierto internacional, las regiones en vías de desarrollo son las que ofrecen mayor vulnerabilidad a dichos efectos. Dividido el Ciclo Urbano del agua en dos tramos (Saneamiento y Abastecimiento de agua) y el segundo en cuatro SubSistemas (Acceso, Demográfico, Ingresos y Consumo de Agua), el modelo es presentado en un grado de definición creciente desde el primer tramo al último SubSistema. Para ello se sigue el enfoque metodológico de la Teoría General de Sistemas, con su aplicación al desarrollo de modelos de simulación dinámica. Enfoque metodológico pertinente para abordar la complejidad que implica los factores que definen la sostenibilidad del CUA. El modelo es concebido como una forma de "capturar" la heterogeneidad de situaciones meticulosamente planteadas, la gran mayoría fruto de la dinámica de ordenamiento territorial en este tipo de regiones en vías de desarrollo, signadas por el hecho consumado de "primero habito" que ha modelado buena parte de la urbanización y su relación con el medioambiente, especialmente en América Latina, sub-continente donde está ubicado el caso tomado de referencia para su diseño. Por último, busca sumar un aporte a la construcción de un lenguaje común entre todos los actores sociales relacionados con el agua, tanto pobladores, como responsables técnicos y políticos de los servicios de agua y saneamiento, gobierno local, científicos, tecnólogos, empresarios del sector, productores, a los efectos de que la sostenibilidad, como forma de preservar los sectores sociales y ambientales más vulnerables, constituya una construcción compartida en pos de la vida digna de las personas y un ambiente que siga siendo soporte de la vida sobre la Tierra. / [CA] La tesi es centra en el desenvolupament d'una eina d'informació especialitzada, ja que és un model de simulació dinàmica, que dóna suport a les decisions destinades a la sostenibilitat, especialment en zones urbanes de les regions, en la planificació local del sector aigua i sanejament. S'entén la sostenibilitat del cicle urbà d'aigua (CUA) tant a l'escala de tot l'assentament humà como a l'escala de sectors urbans diferenciables, responent als objectius de conservació de la qualitat i quantitat del recurs d'aigua local, en la primera escala, i de servei, en la segona escala, segons disponibilitat, accés i manteniment de la prestació d'aigua i sanejament. Es planteja no només com un desitjable objectiu (social, econòmica i ambientalment), sinó també com un imperatiu dels temps, sota el repte que tenen totes les societats d'implementar polítiques adaptatives contra el canvi climàtic i els seus efectes directes sobre el cicle hidrològic. Dins l'àmbit internacional, les regions en vies de desenvolupament són les que ofereixen més vulnerable a tals efectes. Podem dividir el cicle urbà de l'aigua en dues seccions (subministrament d'aigua i sanejament), i la segona en quatre subsistemes (accés, demogràfiques, renda i consum d'aigua), de manera que el model es presenta en un grau de major definició des de la primera secció a l'últim subsistema. Això es desprèn l'enfocament metodològic de la Teoria General de sistemes, amb la seva aplicació en el desenvolupament de models de simulació dinàmica. Es tracta de un enfocament metodològic rellevant per fer front a la complexitat que implica els factors que defineixen la sostenibilitat de la CUA. El model està concebut com una manera de «captura» de l'heterogeneïtat de situacions meticulosament plantejades, sent la gran majoria el resultat de les dinàmiques d'ordenament del territori en aquest tipus de regions, marcada per el fet acomplit del "primer habito" que ha modelat bona part de la urbanització i la seva relació amb el medi, especialment a Llatinoamèrica, subcontinent on es troba el cas de referència per al seu disseny. Finalment, es pretén afegir una contribució a la construcció d'un llenguatge comú entre tots els actors relacionats amb l'aigua, veïns, tècnics i polítics, responsables de serveis d'aigua i sanejament, governs locals, científics, tecnòlegs, empresaris, productors, als efectes de la sostenibilitat, com una manera de preservar als més vulnerables social i ambientalment, que constitueix un repte compartit en la recerca cap a la vida digna de les persones i un entorn que encara doni suport a la vida a la Terra. / Nudelman, MA. (2016). Modelo de simulación de la sostenibilidad del ciclo urbano del agua, aplicable a pequeños municipios de regiones en vías de desarrollo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63460