[EN] Water and soil are essential for the development and maintenance of ecosystem resources. Watersheds are units of management, where the aim of the regulation and management of them is to prevent soil erosion, loss of vegetation control and regulate the hydrological cycle, protecting natural resources and promoting sustainable development. This research proposes an original methodology of Watershed Management (MOCAS) that adequately reflects the problems in the Mexican arid area of BCS and innovatively integrated management approaches that classical methods do not take into account. This methodology provides answers to the problems of land degradation and desertification in eroded areas and extrapolated to biogeographically like basins selected study areas. This thesis analyzes and compares classical watershed management methodologies such as sorting according to the Universal Soil Loss Equation (USLE) based management criteria Mintegui Aguirre and Lopez, and watershed management under the N-SPECT model. Subsequently, the proposal for a system of watershed management in arid areas, where it is necessary to cover not only the influence of surface hydrology, but groundwater hydrology, as well as vulnerability dominated areas. These methods were applied to a study area with obvious characteristics of aridity in the Northwest region of Mexico. Specifically in six watersheds typology high mountain and lowland mixed in Baja California Sur, Mexico. Finally the proposed management methodology is applied, resulting in the mostly appropriate uses of the territory as areas and surfaces, and thematic maps implemented activities for watershed management, which were obtained values for action surfaces of each methodology. Once the quantitative results obtained from each of the methodologies adapted from common land use for activities resulting from each method is generated. The inherent subjectivity of the application thereof be eliminated. Of the work done and comparison of methodologies, we have obtained a number of conclusions that provide future research in the field of watershed management to establish an effective, comprehensive and simple system for the study and analysis of watersheds basins in arid areas. / [ES] El agua y el suelo son recursos naturales imprescindibles para el desarrollo y mantenimiento de los ecosistemas. Las cuencas hidrográficas son unidades de gestión, en las que el objetivo del ordenamiento y manejo de las mismas es evitar la erosión del suelo, controlar la pérdida de vegetación y regular el ciclo hidrológico, protegiendo los recursos naturales y fomentando el desarrollo sostenible. La presente investigación propone una metodología original de Ordenación de Cuencas Hidrográficas (MOCAS) que recoge adecuadamente la problemática existente en el ámbito árido sudcaliforniano mexicano y que novedosamente integra criterios de ordenación que las metodologías clásicas no tienen en cuenta. Esta metodología proporciona respuestas a los problemas de degradación y desertificación en zonas erosionadas y es extrapolable a zonas biogeográficamente similares a las cuencas de estudio seleccionadas. En esta Tesis se analizan y comparan metodologías clásicas de Ordenación de Cuencas como la Ordenación según la Ecuación Universal de Pérdidas de Suelo (USLE), la Ordenación basada en los criterios de Mintegui Aguirre y López, y la Ordenación de cuencas bajo el modelo N-SPECT. Posteriormente se plantea la propuesta de un sistema de Ordenación de Cuencas hidrográficas en zonas áridas, donde es necesario abarcar no solo la influencia de la hidrología superficial, sino de la hidrología subterránea, así como también la vulnerabilidad en zonas dominadas. Las anteriores metodologías fueron aplicadas a una zona de estudio con características evidentes de aridez, en la región Noroeste del territorio mexicano. Específicamente en seis cuencas hidrográficas con tipología de alta montaña, mixta y de llanura, en Baja California Sur, México. Finalmente se aplica la metodología de Ordenación propuesta, obteniendo como resultado los usos mayormente adecuados del territorio según zonas y superficies, y los mapas temáticos de actividades planteadas para la Ordenación, de los cuales se han obtenido los valores de superficies de actuación para cada metodología utilizada. Una vez obtenidos los resultados cuantitativos entre cada una de las metodologías se genera una adaptación de usos comunes del suelo para las actividades resultantes de cada metodología. Con ello se eliminaría la subjetividad inherente de la aplicación de la misma. De los trabajos realizados y comparación entre las metodologías, se han obtenido una serie de conclusiones que aportan futuras líneas de investigación en el ámbito de la Ordenación de Cuencas a fin de establecer un sistema eficaz, integral y sencillo para el estudio y análisis de las cuencas hidrográficas en zonas áridas. / [CA] L'aigua i el sòl són recursos naturals imprescindibles per al desenrotllament i manteniment dels ecosistemes. Les conques hidrogràfiques són unitats de gestió, en les que l'objectiu de l'ordenament i maneig de les mateixes és evitar l'erosió del sòl, controlar la pèrdua de vegetació i regular el cicle hidrològic, protegint els recursos naturals i fomentant el desenrotllament sostenible. La present investigació proposa una metodologia original d'Ordenació de Conques Hidrogràfiques (MOCAS) que arreplega adequadament la problemàtica existent en l'àmbit àrid sudcaliforniano mexicà i que novament integra criteris d'Ordenació que les metodologies clàssiques no tenen en compte. Esta metodologia proporciona respostes als problemes de degradació i desertificació en zones erosionades i és extrapolable a zones biogeogràficament semblants a les conques d'estudi seleccionades. En esta Tesi s'analitzen i comparen metodologies clàssiques d'Ordenació de conques com l'ordenació segons l'Equació Universal de Pèrdues de Sòl (USLE), l'Ordenació basada en els criteris de Mintegui Aguirre i Lopez, i l'Ordenació de Conques davall el model N-SPECT. Posteriorment es planteja la proposta d'un sistema d'Ordenació de Conques hidrogràfiques en zones àrides, on és necessari comprendre no sols la influència de la hidrologia superficial, sinó de la hidrologia subterrània, així com també la vulnerabilitat en zones dominades. Les anteriors metodologies van ser aplicades a una zona d'estudi amb característiques evidents d'aridesa, en la regió Nord-oest del territori mexicà. Específicament en sis conques hidrogràfiques amb tipologia d'alta muntanya, mixta i de plana, en Baixa Califòrnia Sud, Mèxic. Finalment s'aplica la metodologia d'Ordenació proposada, obtenint com resultat els usos majorment adequats del territori segons zones i superfícies, i els mapes temàtics d'activitats plantejades per a l'Ordenació, dels quals s'han obtingut els valors de superfícies d'actuació per a cada metodologia utilitzada. Una vegada obtinguts els resultats quantitatius entre cada una de les metodologies es genera una adaptació d'usos comuns del sòl per a les activitats resultants de cada metodologia. Amb això s'eliminaria la subjectivitat inherent de l'aplicació de la mateixa. Dels treballs realitzats i comparació entre les metodologies, s'han obtingut una sèrie de conclusions que aporten futures línies d'investigació en l'àmbit de l'Ordenació de Conques a fi d'establir un sistema eficaç, integral i senzill per a l'estudi i anàlisi de les conques hidrogràfiques en zones àrides. / Z Flores López, M. (2016). Metodología para la ordenación de cuencas hidrográficas en el ámbito biogeográfico árido sudcaliforniano (México) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/64874

Tesis por compendio / Analyses of possible synergies between energy recovery and water management are essential for achieving sustainable improvements in the performance of pressurized irrigation networks. Improving the energy efficiency of water systems by hydraulic energy recovery is becoming an inevitable trend for energy conservation, emissions reduction, and increases in profit margins. This Ph.D. research is focused on the proposal and development of an optimization methodology that improves energy efficiency in pressurized irrigation networks. To develop this methodology, the main objective of this Ph.D. thesis, the research is supported by secondary objectives. The first secondary objective overviews the state-of-the-art for different hydropower systems, paying attention to those systems in which residual energy can be considered for energy improvement. Furthermore, the need to analyze this energy improvement in pressurized irrigation networks is justified through enumerating the main advantages and disadvantages of these energy recoveries. This first objective establishes the contextualization stage of the thesis. The second part of this Ph.D. research, which develops the rest of the objectives, is called the procedural stage. This phase contains the analytical and experimental development of this research. The analytical phase develops the main steps of the optimization strategy. Each step comprises one methodology or method that is focused on the following objectives: ¿ To propose a methodology to determine the circulating flow over time in pressurized irrigation networks in any line depending on the agronomist intrinsic parameters of the established crops ¿ To develop a calibration strategy for the flow assignment in lines, which indicates the success of the proposed methodology ¿ To establish the energy balance as well as the involved energy terms to quantify the theoretical recoverable energy in pressurized water networks, particularly in irrigation networks ¿ To present a new methodology to maximize the recovered energy considering the actual feasibility to allocate pumps working as turbines (PATs) within pressurized water networks by using simulated annealing as a water management tool. The analytical phase is complemented with an intensive experimental campaign in two different PATs (radial and axial) in steady and unsteady flow conditions. The campaign regarding steady flow conditions enables the study of the efficiency variations in the machine as a function of the flow and rotational speed. The experimental analysis as well as the modification of the classical affinity laws allows one to determine the best efficiency line (BEL) and the best efficiency head (BEH) based on Suter parameters. Both lines enable modelers to establish the optimal rotational speed as a function of the flow during each instant to maximize the recovered energy. These new lines (BEL and BEH) should be incorporated within the optimization strategy, developing a procedure to recover energy as a function of the number of installed machines. Finally, to complement the developed analysis for the installation of the recovery systems in pressurized water systems, the unsteady flow in these facilities is also analyzed. / El desarrollo de los análisis de las posibles sinergias entre los sistemas de recuperación de energía y la gestión del agua es esencial, para poder lograr mejoras en la eficiencia energética de las redes de riego presurizadas a través de medidas sostenibles. La mejora de la eficiencia energética, mediante la recuperación de la energía hidráulica, se está convirtiendo en una tendencia inevitable para la conservación de la energía, la reducción de las emisiones de gases efecto invernadero y el aumento de los márgenes de beneficio en los sistemas de distribución de agua presurizados. Esta tesis doctoral está centrada en la propuesta y desarrollo de una metodología de optimización, la cual, mejore la eficiencia energética en redes de riego presurizadas. Para desarrollar esta metodología, objetivo principal de esta tesis, la investigación está basada en diferentes objetivos secundarios. El primer objetivo secundario, estudia el estado del arte en los diferentes sistemas hidroeléctricos, prestando atención a aquellos sistemas en los que, la energía residual puede ser tenida en cuenta para mejorar la eficiencia energética. La necesidad de analizar esta mejora energética en las redes de riego presurizadas, se justifica mediante la enumeración de las principales ventajas y desventajas de estos sistemas de recuperación tienen sobre los sistemas de distribución. Este primer objetivo, establece la etapa de contextualización de la tesis. La segunda parte de la tesis, denominada fase procedimental o de procedimiento, desarrolla el resto de los objetivos y contiene, el desarrollo analítico y experimental de esta investigación. La fase analítica desarrolla los principales bloques que forman la estrategia de optimización. Estos bloques de contenido están constituidos, cada uno de ellos, por una metodología desarrollada o método aplicado, cubriendo los siguientes objetivos: ¿ Proponer una metodología que determine el caudal circulante a lo largo del tiempo, en cualquier línea, en función de los parámetros intrínsecos agronómicos. ¿ Desarrollar una estrategia de calibración para la asignación de caudales en líneas, que demuestre la bondad de la metodología propuesta. ¿ Establecer el balance energético, así como los términos energéticos involucrados, para cuantificar la energía recuperable teórica en redes presurizadas, particularmente en redes de riego. ¿ Presentar una nueva metodología de maximización de energía recuperada donde la viabilidad de asignar bombas trabajando como turbinas (PATs) dentro de redes de distribución sea considerada, mediante el uso de la herramienta 'simulated annealing' en la gestión del agua. La fase analítica se complementa con el desarrollo de una campaña experimental en dos PATs diferentes (una de tipo radial y otra de tipo axial). Ambas máquinas han sido ensayadas en condiciones de flujo permanente y transitorio. El análisis experimental en condiciones de flujo permanente ha permitido estudiar la variación de la eficiencia de la máquina en función del caudal y de la velocidad de rotación de la misma. Este análisis experimental, así como la modificación de las leyes clásicas de semejanza, han hecho posible la definición de la mejor línea de eficiencia (best efficiency line (BEL)) y la mejor eficiencia de altura recuperada (best efficiency head (BEH)). Ambas líneas están basadas en los parámetros de Suter, y permiten a los modeladores el establecimiento de la velocidad de giro óptima en función del caudal circulante en cada instante, maximizando la energía recuperada. Estas nuevas líneas (BEL y BEH) deben incorporarse a la estrategia de optimización, teniéndolas en cuenta a lo largo del proceso para recuperar energía en función del número de máquinas instaladas en el sistema. Finalmente, para complementar el análisis desarrollado de la instalación de sistemas de recuperación energética en redes de distribución, se ha anali / El desenvolupament de les anàlisis de les possibles sinergies entre els sistemes de recuperació d'energia i la gestió de l'aigua són essencials per a aconseguir millores en l'eficiència energètica de les xarxes de reg pressuritzades a través de mesures sostenibles. La millora de l'eficiència energètica, mitjançant la recuperació de l'energia hidràulica, s'està convertint en una tendència inevitable per a la conservació de l'energia, la reducció de les emissions de gasos efecte hivernacle i l'augment dels marges de benefici en els sistemes de distribució d'aigua pressuritzada. Aquesta tesi doctoral està centrada en la proposta i desenvolupament d'una metodologia d'optimització, la qual millore l'eficiència energètica en xarxes de reg pressuritzades. Per a desenvolupar aquesta metodologia, objectiu principal d'aquesta tesi, la recerca ha estat basada en diferents objectius secundaris. El primer objectiu secundari estudia l'estat de l'art en els diferents sistemes hidroelèctrics, centrant-se en aquells sistemes en els quals l'energia residual pot ser tinguda en compte per a millorar l'eficiència energètica. La necessitat d'analitzar aquesta millora energètica en les xarxes de reg pressuritzades es justifica mitjançant l'enumeració dels principals avantatges i desavantatges que aquests sistemes de recuperació tenen sobre els sistemes de distribució. Aquest primer objectiu estableix l'etapa de contextualització de la tesi. La segona part de la tesi, denominada fase procedimental o de procediment, desenvolupa la resta dels objectius i conté(, )el desenvolupament analític i experimental d'aquesta recerca. La fase analítica desenvolupa els principals blocs que formen l'estratègia d'optimització. Aquests blocs de contingut estan constituïts cadascun d'ells per una metodologia desenvolupada o mètode aplicat, els quals cobreixen els següents objectius: ¿ Proposar una metodologia que determine el cabal circulant al llarg del temps, en qualsevol línia, en funció dels paràmetres intrínsecs agronòmics. ¿ Desenvolupar una estratègia de calibratge per a l'assignació de cabals en línies, que demostre la bondat de la metodologia proposada. ¿ Establir el balanç energètic, així com els termes energètics involucrats, per a quantificar l'energia recuperable teòrica en xarxes pressuritzades, particularment en xarxes de reg. ¿ Presentar una nova metodologia de maximització d'energia recuperada, on la viabilitat d'assignar bombes treballant com a turbines (PATs) dins de xarxes de distribució siga considerada, mitjançant l'ús de l'eina "simulated annealing" en la gestió de l'aigua. La fase analítica es complementa amb el desenvolupament d'una campanya experimental en dues PATs diferents (una de tipus radial i una altra de tipus axial), les quals han sigut assajades en condicions de flux permanent i transitori. L'anàlisi experimental, en condicions de flux permanent, ha permès estudiar la variació de l'eficiència de la màquina en funció del cabal i de la velocitat de rotació de la mateixa. Aquesta anàlisi experimental, així com la modificació de les lleis clàssiques de semblança, han fet possible la definició de la millor línia d'eficiència (best efficiency line (BEL)) i la millor eficiència d'altura recuperada (best efficiency head (BEH)). Ambdues línies estan basades en els paràmetres de Suter i permeten als modeladors l'establiment de la velocitat de gir òptima, en funció del cabal circulant en cada instant, maximitzant l'energia recuperada. Aquestes noves línies (BEL i BEH) han d'incorporar-se a l'estratègia d'optimització, tenint-les en compte al llarg del procés per a recuperar energia en funció del nombre de màquines instal·lades en el sistema. Finalment, per a complementar l'anàlisi desenvolupada de la instal·lació de sistemes de recuperació energètica en xarxes de distribució, s'ha analitzat el règim transitori en aquests sistemes quan es produeix / Pérez Sánchez, M. (2017). METHODOLOGY FOR ENERGY EFFICIENCY IMPROVEMENT ANALYSIS IN PRESSURIZED IRRIGATION NETWORKS. PRACTICAL APPLICATION [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/84012 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

The importance of the effect of land use changes on watersheds has been widely acknowledged. Several studies have evaluated this effect through various approaches including non-stationary analysis, hydrological simulation and the observation of paired watersheds. The present study aims to describe the effect of land use changes on the hydrological response of watersheds considering the variation of the hydraulic properties of soil, which are related to the soil type and vegetal cover. This investigation was conducted in the watershed of Combeima River, Colombia, South America. By using distributed hydrological modelling, the effect of historical land use changes - including forest, crops and grasslands - on the magnitude of peak flows and mean annual runoff volumes was described. The analysis was carried out by relating land use changes to the hydraulic properties of soil, namely, the soil water content in the root zone or static storage (Hu) and the saturated hydraulic conductivity (Ks). Variation of the Hu and Ks values with respect to each soil type allowed quantifying the effect of changes in vegetal covers on the peak flows of flood events in Combeima River. Results of the analysis indicate that low Hu and Ks values are associated with land covers such as grasslands, which are characterized by having low infiltration, while high Hu and Ks values are more characteristic of forests. It was also identified that a decrease in the watershed infiltration capacity results in an increase in the magnitude of peak flows, while an increase in the infiltration capacity and soil water retention contributes to the attenuation of peak flows. Land use changes have been demonstrated to be a source of non-stationarity in the flow series, which can be identified through changes, positive or negative, in the time series trend. The hypothesis of the joint application of scale theory was tested in this study, showing that the invariance properties of the soil hydraulic properties are related to the flood regime and mean annual runoff volumes. The analysis focused mainly on two parameters: the static storage Hu and the saturated hydraulic conductivity Ks; therefore, this study did not attempt to explain the problem of non-stationarity, but rather to introduce the scalability properties of the soil hydraulic properties to predict flows, as a hydrological response to scenarios of land use change. Scenarios of spatial variation of land uses with respect to soil hydraulic properties were set up to assess the effect of those changes on the scalability properties of Hu and Ks and peak flows. Likewise, tests were conducted to evaluate the potential effects of the homogeneous distribution of precipitation on the scalability of the soil hydraulic properties during flood events. Properties of scale invariance were evaluated for the parameters of two probability distribution functions: GEV and Gumbel, for scenarios of land use change, considering the relationship between Hu and Ks and the magnitude of the flood quantiles. A similar analysis was carried out for the regime of mean annual runoff volumes through the application of the LogNormal distribution. The effect of land use changes on the non-stationarity of Combeima River flow series was evaluated using linear and non-linear stationary analysis, whose results verified the convenience of introducing the non-stationarity hypothesis in the frequency analysis of peak flows. Results of this study indicate that the incorporation of fractal theory to relate the hydraulic properties of soil and flow behavior in a watershed has potential practical applications in engineering and watershed management, given its simplicity as a power relation and usefulness to estimate the effects of land use changes on the flood regime. / Se ha reconocido la importancia de conocer el efecto de los cambios de usos del suelo sobre el régimen de caudales en cuencas hidrográficas. En este sentido, se han desarrollado investigaciones para evaluar dicho efecto desde diferentes enfoques como el análisis no estacionario, la simulación hidrológica y la observación de cuencas pareadas, entre otros. De manera que esta investigación contribuye a describir el efecto de cambios de uso del suelo sobre la respuesta hidrológica de las cuencas, considerando la variación propiedades hidráulicas de los suelos, las cuales se relacionan con el tipo de suelo y cobertura vegetal. Esta investigación se desarrolló en la cuenca del Río Combeima en Colombia-Suramérica, donde a partir de la modelación hidrológica distribuida, se describe el efecto de cambios históricos de usos del suelo como bosques, cultivos y pastizales, sobre la magnitud de los caudales máximos y volúmenes medios anuales de escorrentía. Para el desarrollo de este análisis, se relacionaron los cambios en el uso del suelo con las propiedades hidráulicas del suelo, específicamente, el contenido de agua en el suelo en zona de raíces o almacenamiento estático Hu y la conductividad hidráulica saturada Ks. La variación de los valores de Hu y Ks relacionados con cada uso del suelo, condujo a cuantificar el efecto de los cambios en las coberturas vegetales sobre los caudales pico en el régimen de crecidas del Río Combeima. Los resultados obtenidos, sugieren que valores bajos de Hu y Ks, se asocian con los cambios de uso del suelo y a su vez, influyen en la magnitud de los eventos de crecidas. En este contexto, esta investigación no se desarrolló en torno a explicar el problema de la no estacionariedad, sino que propone introducir las propiedades de escalabilidad de las propiedades hidráulicas del suelo para predecir caudales como respuesta hidrológica en escenarios de cambios de uso del suelo. Para lograrlo, se realizaron simulaciones en una cuenca hipotética basada en la información de la cuenca del Río Combeima, en donde se plantearon escenarios de variación espacial de los usos del suelo en relación con las propiedades hidráulicas, para evaluar su efecto sobre las propiedades de escalabilidad de los parámetros Hu y Ks en relación con los caudales máximos. Por otra parte, se evaluaron las propiedades de invarianza en escala, de los parámetros de las funciones de distribución de probabilidad: GEV y Gumbel, en escenarios de cambios de uso del suelo, considerando la relación entre los parámetros Hu y Ks, y la magnitud de los cuantiles de crecidas. Adicionalmente, se realizó un análisis similar para el régimen de volúmenes anuales medios de escorrentía, mediante la aplicación de la función LogNormal. El efecto de los cambios de uso del suelo sobre la no estacionariedad de las series de caudales en la cuenca del Combeima se evaluó mediante un análisis no estacionario lineal y no lineal, cuyos resultados permitieron identificar la conveniencia de introducir la hipótesis de no estacionariedad en el análisis de frecuencia de caudales máximos. Los resultados obtenidos, indican que la incorporación de la teoría fractal en la relación entre las propiedades hidráulicas del suelo y el comportamiento de los caudales en cuencas hidrográficas, tiene potenciales aplicaciones prácticas en la ingeniería y la planificación de cuencas, dada su sencillez, ya que se expresa como una relación de potencia, útil para realizar estimaciones de los efectos de los cambios en los usos del suelo sobre el régimen de caudales. / S'ha reconegut l'importancia de coneixer l'efecte dels canvis d'usos del sol sobre el regim de cabals en conques hidrografiques. En este sentit, s'han desenrollat investigacions per a evaluar dit efecte des de diferents enfocaments com l'analisis no estacionari, la simulacio hidrologica i l'observacio de conques PAREADAS, entre atres. De manera que esta investigacio contribuix a descriure l'efecte de canvis d'us del sol sobre la resposta hidrologica de les conques, considerant la variacio propietats hidrauliques dels sols, les quals se relacionen en el tipo de sol i cobertura vegetal. Esta investigacio se desenrollà en la conca del Riu COMBEIMA en COLOMBIA-SURAMÉRICA, a on a partir de la MODELACIÓN hidrologica distribuida, se descriu l'efecte de canvis historics d'usos del sol com boscs, conreus i PASTIZALES, sobre la magnitut dels cabals maxims i VOLÚMENES mijos anuals d'ESCORRENTÍA. Per a el desenroll d'este analisis, se relacionaren els canvis en l'us del sol en les propietats hidrauliques del sol, especificament, el contingut d'aigua en el sol en zona d'arraïls o almagasenament estatic HU i la conductivitat hidraulica saturada KS. La variacio dels valors d'HU i KS relacionats en cada us del sol, condui a CUANTIFICAR l'efecte dels canvis en les cobertures vegetals sobre els cabals bec en el regim de creixcudes del Riu COMBEIMA. Els resultats obtinguts, sugerixen que valors baixos d'HU i KS, s'associen en els canvis d'us del sol i a la seua volta, influixen en la magnitut dels events de creixcudes. En este context, esta investigacio no se desenrollà en torn a explicar el problema de la no ESTACIONARIEDAD, sino que propon introduir les propietats d'ESCALABILIDAD de les propietats hidrauliques del sol per a PREDECIR cabals com resposta hidrologica en escenaris de canvis d'us del sol. Per a conseguir-ho, se realisaren simulacions en una conca hipotetica basada en l'informacio de la conca del Riu COMBEIMA, a on se plantejaren escenaris de variacio ESPACIAL dels usos del sol en relacio en les propietats hidrauliques, per a evaluar el seu efecte sobre les propietats d'ESCALABILIDAD dels parametros HU i KS en relacio en els cabals maxims. Per atra part, s'evaluaren les propietats d'INVARIANZA en escala, dels parametros de les funcions de distribucio de provabilitat: GEV i GUMBEL, en escenaris de canvis d'us del sol, considerant la relacio entre els parametros HU i KS, i la magnitut dels CUANTILES de creixcudes. Adicionalment, se realisà un analisis similar per al regim de VOLÚMENES anuals mijos d'ESCORRENTÍA, mediant l'aplicacio de la funcio LOGNORMAL. L'efecte dels canvis d'us del sol sobre la no ESTACIONARIEDAD de les series de cabals en la conca del COMBEIMA s'evaluà mediant un analisis no estacionari llinial i no llinial, CUYOS resultats permeteren identificar la cominencia d'introduir l'HIPÓTESIS de no ESTACIONARIEDAD en l'analisis de freqüencia de cabals maxims. Els resultats obtinguts, indiquen que l'incorporacio de la teoria FRACTAL en la relacio entre les propietats hidrauliques del sol i el comportament dels cabals en conques hidrografiques, te potencials aplicacions practiques en l'ingenieria i la PLANIFICACIÓN de conques, donada la seua senzillea, ya que s'expressa com una relacio de potencia, util per a realisar valoracions dels efectes dels canvis en els usos del sol sobre el regim de cabals. / Peña Rojas, LE. (2017). ESCALAMIENTO DE PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL SUELO EN EL RÉGIMEN DE CRECIDAS A ESCALA DE CUENCA. APLICACIÓN EN LA CUENCA DEL RÍO COMBEIMA (SURAMÉRICA) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90390

Nowadays, eutrophication is the main problem affecting most our rivers and lakes. This has many negative effects on the affected ecosystems, such as high turbidity of the waters, an increase of algae biomass and a significant loss of the biodiversity, specially submerged aquatic vegetation. A clear example is the Albufera of Valencia Lake, a water body of extremely high ecological value. When the EU Water Framework Directive (2000/60/CE) came into force, the member states were required to protect, enhance and regenerate all surface water bodies, in order to achieve a good ecological and chemical status of these. Measures carried out to mitigate and control the eutrophication in aquatic ecosystems have been based generally on reducing external nutrient loads (mainly N and P), as these have historically been considered the main cause of eutrophication. Examples of these measures are the advances in urban wastewater treatment systems or the construction of artificial wetlands in the lower parts of the basins in order to intercept and reduce diffuse pollution. However despite implementing these necessary measures, the water quality improvement is not always achieved. This is due to the internal loads, i.e. nutrients released into the water column from sediments and from the phytoplankton biomass decomposition, can maintain this state and delays the recovery of aquatic ecosystems. This PhD Dissertation evaluates the use of constructed wetlands (CWs) to reduce nutrients and phytoplankton from eutrophic waters, and its implementation as an instrument for the improvement of water quality in damaged aquatic ecosystems. The study is focused on Tancat de la Pipa, a Natural Reserve located in the Natural Park of l'Albufera de Valencia, where three free water surface constructed wetlands (FWSCWs) have been built to treat the waters from Albufera of Valencia Lake. These CWs are also designed to improve and increase the biodiversity of habitat and wildlife. In this study is carried out a detailed analysis of the main factors (operational or environmental) that influence on the removal efficiencies achieved by these HAFS, in order to optimize its operation and propose recommendations for the management and design of FWSCWs to treat eutrophic waters. One of the main results of this study is the confirmation of the capacity of these systems to improve the eutrophic water quality and additionally their use as a buffer zone for diffuse pollution, specially agricultural runoff. / En la actualidad, la eutrofización es el principal problema que afecta a una gran parte de nuestros ríos y lagos. Ésta trae consigo numerosos efectos negativos sobre los ecosistemas a los que afecta, como por ejemplo, una elevada turbidez de las aguas, un incremento de la biomasa algal y una pérdida significativa de biodiversidad, especialmente de la vegetación subacuática. Un claro ejemplo es el lago de l'Albufera de Valencia, una masa de agua de incalculable valor ecológico. Con la entrada en vigor de la Directiva Marco del Agua (2000/60/CE), los estados miembros fueron instados a proteger, mejorar y regenerar todas las masas de agua superficial, con el objeto de alcanzar un buen estado ecológico y químico de las mismas. Las medidas llevadas a cabo para mitigar y controlar la eutrofización de los ecosistemas acuáticos se han centrado, generalmente, en reducir las cargas externas de nutrientes (principalmente N y P), dado que históricamente éstas se han considerado como la principal causa de eutrofización. Ejemplos de estas medidas son los avances en los sistemas de tratamientos de las aguas residuales urbanas o la construcción de humedales artificiales en las partes bajas de las cuencas para interceptar y reducir la contaminación difusa. No obstante, estas medidas, aunque necesarias, no siempre son suficientes para lograr mejorar la calidad de las aguas. Esto se debe a que las cargas internas de los propios ecosistemas eutrofizados (nutrientes liberados desde los sedimentos y desde la descomposición de la alta biomasa fitoplanctónica) pueden mantener este estado e impedir su recuperación. En la presente Tesis Doctoral se evalúa el uso de humedales artificiales (HA) para reducir los nutrientes y el fitoplancton de las aguas eutrofizadas, y su aplicabilidad como instrumento para la mejora de la calidad de las aguas de los ecosistemas acuáticos perjudicados. El estudio se centra en el Tancat de la Pipa, una Reserva Natural que se encuentra dentro del Parque Natural de l'Albufera de Valencia, y en la que se han construido tres humedales artificiales de flujo superficial (HAFS) para tratar las aguas del lago de l'Albufera de Valencia. Estos HA también están destinados a mejorar e incrementar la biodiversidad del hábitat y de la vida silvestre. En este trabajo se realiza un análisis pormenorizado de los principales factores (operacionales o ambientales) que influyen en las eficiencias de eliminación alcanzadas por estos HAFS, con la finalidad de optimizar su funcionamiento y proponer recomendaciones para la gestión y diseño de HAFS destinados al tratamiento de este tipo de aguas. Uno de los principales resultados de este estudio es la confirmación de la capacidad de estos sistemas para mejorar la calidad de las aguas eutróficas y además, para emplearlos como zona de amortiguación de la contaminación difusa, especialmente de la escorrentía agrícola. / En l'actualitat, l'eutrofització és el principal problema que afecta a una gran part dels nostres rius i llacs. Aquesta té nombrosos efectes negatius sobre els ecosistemes als que afecta, com per exemple, una elevada terbolesa de les aigües, un increment de la biomassa algal i una pèrdua significativa de biodiversitat, especialment de la vegetació subaquàtica. Un clar exemple és el llac de l'Albufera de València, una massa d'aigua d'incalculable valor ecològic. Amb l'entrada en vigor de la Directiva Marc de l'Aigua (2000/60/CE), els estats membres van ser instats a protegir, millorar i regenerar totes les masses d'aigua superficial, amb l'objectiu d'aconseguir un bon estat ecològic i químic de les mateixes. Les mesures dutes a terme per a mitigar i controlar l'eutrofització dels ecosistemes aquàtics s'han centrat, generalment, en reduir les càrregues externes de nutrients (principalment N i P), perquè històricament aquestes han sigut considerades la principal causa d'eutrofització. Exemples d¿aquestes mesures són els avanços en els sistemes de tractaments de les aigües residuals urbanes o la construcció d'aiguamolls artificials en les parts baixes de les conques per a interceptar i reduir la contaminació difusa. No obstant això, aquestes mesures, encara que necessàries, no sempre són suficients per a aconseguir millorar la qualitat de les aigües. Açò es relaciona amb que les càrregues internes dels propis ecosistemes eutròfics (nutrients alliberats des dels sediments i des de la descomposició de l'alta biomassa fitoplanctónica) poden mantenir aquest estat i impedir la seua recuperació. En la present Tesi Doctoral s'avalua l'ús d'aiguamolls construïts (AC) per a reduir els nutrients i el fitoplàncton de les aigües eutròfiques, i la seua aplicabilitat com a instrument per a la millora de la qualitat de les aigües dels ecosistemes aquàtics perjudicats. L'estudi se centra al Tancat de la Pipa, una Reserva Natural localitzada a l'interior del Parc Natural de l'Albufera de València, i en la què s'han construït tres aiguamolls construïts de flux superficial (ACFS) per a tractar les aigües del llac de l'Albufera de València. Aquests ACFS estan també destinats a millorar i incrementar la biodiversitat de l'hàbitat i de la vida silvestre. En aquest treball es realitza un anàlisi detallat dels principals factors (operacionals o ambientals) que influeixen en les eficiències d'eliminació aconseguides per aquests ACFS, amb la finalitat d'optimitzar el seu funcionament i proposar recomanacions per a la gestió i el disseny d'ACFS destinats al tractament d'aquest tipus d'aigües. Un dels principals resultats d'aquest estudi és la confirmació de la capacitat d'aquests sistemes per a millorar la qualitat de les aigües eutròfiques i a més, per a emprar-los com a zona d'amortiment de la contaminació difusa, especialment de l'escorrentia agrícola. / Oliver Rajadel, N. (2017). Estudio de los Humedales Artificiales de Flujo Superficial del Tancat de la Pipa como instrumentos para la restauración ambiental del lago de l'Albufera de Valencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90400

[EN] One of the major issues affecting water utilities is the high level of water losses. Nonrevenue water (NRW) is the difference between the amount of water put into the distribution system and the amount of water billed to consumers according to the International Water Association (IWA) standard water balance. The quantity of water lost, or NRW, is a measure of the operational efficiency of a water distribution system and high levels of NRW are indicative of poor governance and poor physical condition of the water distribution system. NRW consists of apparent or commercial losses, real losses and unbilled authorized consumption.Traditionally most of the efforts focused mainly on the real losses reduction. Commercial losses are the nonphysical losses in that no water is phycically lost from the distribution system and its principal component is the customer meter inaccuracy. As any other measuring device, a water meter is not a perfect instrument and when installed it is not capable of registering the exact amount of water consumed by a user. Depending on its construction technology, each water meter has specific measuring limitations. This means that a portion of the water consumed may not be registered and therefore not billed to the customer. As meter inaccuracies are recognised to be a critical component of apparent losses, it is important to quantify the magnitude of these measuring errors. The first aspect to be considered is that the error of a water meter is not constant and independent of the flow rate through the meter. Typically, at low flow rates, errors are larger and more sensitive to external variables while for medium and high flow rates only small variations appear. Thus, the difference between the amount of water registered by the meters installed in the field and the actual volume consumed is a function of two parameters: a) the water consumption patterns of the users, defined by their consumption flow rates distribution and b) the characteristic error curve of the meters. The weighted error of a meter, defined as the percentage difference between the actual consumption and the registered volume, can be obtained by combining these two parameters. Therefore, the parameter weighted error is a measure of the real field performance of a water meter when registering the water consumption of a given type of user. Determining both, the weighted error of new and worn domestic meters and how it changes with the time, is necessary in order to provide information that can be expected from water meters and to quantify the commercial losses level in order to control and optimize it. / [ES] Uno de los desafíos más importantes que debe afrontar cualquier empresa gestora del ciclo integral del agua, es la reducción de los elevados niveles de pérdidas de agua. El agua no facturada es la diferencia entre el volumen inyectado al sistema y el agua facturada a los abonados, de acuerdo al balance hídrico propuesto por la International Water Association (IWA). El nivel de las pérdidas de agua es un indicador de la eficiencia en la operación del sistema por lo que altos niveles de éstas revelan un estado deficitario de la infraestructura hídrica y al mismo tiempo una gestión deficiente. Los componentes que integran el agua no facturada son las pérdidas comerciales, las pérdidas reales y el consumo autorizado pero no facturado. Tradicionalmente todos los esfuerzos se han centrado en minimizar las pérdidas reales, pero en lo que a las pérdidas comerciales se refiere, aquellas que representan el volumen de agua realmente suministrado a los usuarios pero que por diferentes causas no es registrado, mucho es el camino aún por recorrer. El principal componente de las pérdidas comerciales son los errores de medición de los contadores. Como cualquier otro dispositivo de medición, los contadores de agua no son instrumentos perfectos y una vez instalados no son capaces de registrar la cantidad exacta de agua consumida por un usuario. Dependiendo de su tecnología de construcción, cada contador tiene limitaciones específicas de medición. Esto significa que una parte del agua consumida no puede ser registrada y por lo tanto no facturada al cliente. Visto que las inexactitudes de los contadores constituyen un componente crítico de las pérdidas comerciales, es importante cuantificar la magnitud de estos errores de medición. Un punto crucial a considerar es que el error de un contador de agua no es constante e independiente del caudal que circula a través de él. Por lo general, a caudales bajos, los errores son más grandes y más sensibles a las variables externas, mientras que para caudales medios y altos, las variaciones de error son más pequeñas. Por lo tanto, la diferencia entre el volumen de agua registrada por el contador y el volumen real consumido, depende directamente de dos parámetros fundamentales: el patrón de consumo del usuario y la curva característica de error del contador. Por lo tanto, el error medio ponderado es una medida del funcionamiento real de un contador de agua en uso, al registrar el consumo de agua de un tipo determinado de usuario. La obtención de los errores globales, tanto de contadores nuevos como de aquellos que están en uso, así como su evolución en el tiempo, es imprescindible para evaluar el comportamiento de los mismos y para cuantificar el nivel de las pérdidas comerciales, lo que permitirá optimizar su gestión y reducir las pérdidas comerciales. / [CA] Un dels desafiaments més importants que ha d'afrontar qualsevol empresa gestora del cicle integral de l'aigua, és la reducció dels elevats nivells de pèrdues d'aigua. L'aigua no facturada és la diferència entre el volum injectat al sistema i l'aigua facturada als abonats, d'acord amb el balanç hídric proposat per la International Water Association (IWA). El nivell de les pèrdues d'aigua és un indicador de l'eficiència en l'operació del sistema, pel que alts nivells d'aquestes revelen un estat deficitari de la infraestructura hídrica i al mateix temps una gestió deficient. Els components que integren l'aigua no facturada són les pèrdues comercials, les pèrdues reals i el consum autoritzat però no facturat. Tradicionalment tots els esforços s'han centrat a minimitzar les pèrdues reals, però pel que a les pèrdues comercials es refereix, aquelles que representen el volum d'aigua realment subministrat als usuaris però que per diferents motius no és registrat, molt és el camí encara per recórrer. El principal component de les pèrdues comercials són els errors de mesurament dels comptadors. Com qualsevol altre dispositiu de mesurament, els comptadors d'aigua no són instruments perfectes i una vegada instal¿lats no són capaços de registrar la quantitat exacta d'aigua consumida per un usuari. Depenent de la seua tecnologia de construcció, cada comptador té limitacions específiques de mesurament. Açò significa que una part de l'aigua consumida no pot ser registrada i per tant no facturada al client. Vist que les inexactituds dels comptadors constitueixen un component crític de les pèrdues comercials, és important quantificar la magnitud d'aquestos errors de mesurament. Un punt crucial a considerar és que l'error d'un comptador d'aigua no és constant i independent del cabal que circula a través d'ell. Generalment, a cabals baixos, els errors són més grans i més sensibles a les variables externes, mentre que per a cabals mitjans i alts, les variacions d'error són més xicotetes. Per tant, la diferència entre el volum d'aigua registrada pel comptador i el volum real consumit, depén directament de dos paràmetres fonamentals: el patró de consum de l'usuari i la corba característica d'error del comptador. Per tant, l'error mitjà ponderat és una mesura del funcionament real d'un comptador d'aigua en ús, al registrar el consum d'aigua d'un tipus determinat d'usuari. L'obtenció dels errors globals, tant de comptadors nous com d'aquells que estan en ús, així com la seua evolució en el temps, és imprescindible per a avaluar el comportament dels mateixos i per a quantificar el nivell de les pèrdues comercials, el que permetrà optimitzar la seua gestió i reduir les pèrdues comercials. / Gavara Tortes, FJ. (2016). Estudio del comportamiento metrológico de los contadores en abastecimientos de agua. Optimización de su gestión para la reducción de las pérdidas comerciales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62182

[EN] The strive for the good status of water bodies in a drainage basin is an ambitious project that requires decisions that will surely lead to major financial investment, technical and operational, which must be supported in tools and look for their optimal design. Therefore, an economic analysis of scale using economic tools such as Cost-Effectiveness Analysis -CEA- and hydro-economic models -HEM-, would select the combination of measures to achieve environmental objectives (EO) proposed by the European Water Framework Directive (WFD) at the lowest cost. The main objective of this Doctoral Thesis is to develop a methodology and hydro-economic tools necessary to provide decision makers the selection and combination of measures to achieve the EO in a drainage basin. The focus of the research includes an Integrated Water Resources Management (IWRM), considering the quantity, quality and the optimization of parameters not conservative as the Biological Oxygen Demand (BOD) and parameters conservative such as Phosphorus (P). Prior to the hydro-economic modeling, it is a detailed study of the pressures and impacts of bodies of water in the basin, identifying the most polluted bodies and to be applied different measures such as: Basic Measures (MB), Reuse Measures to meet consumptive demands (MRDC) and Complementary Measures (MC), this in order to reach these OMA in the set masses by the WFD. In hydro-economic models (HEM) using No Linear Mathematical Programming (NLP) to optimize the parameters of BOD, incorporating the temporal variability for a given period, while optimizing the parameter Phosphorus is used Mathematical programming Mixed Integer (MIP) and mathematical programming "semi-soft" and Mixed Integer Nonlinear (MINLP), using variables of activation and clearance for selecting optimal combination of measures. Mathematical programming tools have been used GAMS ¿ (General Modelling Algebraic System), and EXCEL ¿ spreadsheet. The CEA integrated with multiple objectives, including pollution control measures on time (Sewage), system management (flow, security of supply, demand control (modernization of irrigation systems) and reuse of reclaimed water. Alongside hydro- economic models, Support System Decision is used to AQUATOOL (Andreu et al, 1996), which allows to know in detail the behavior of circulating flows for the balance equations and concentrations in water bodies in the basin. This methodology with a focus on comprehensive analysis that includes hydro-economic models, CEA and SSDs has been implemented in different basins and drainage basins in the river basin district Júcar (Serpis, Albaida, Arquillo, Magro), and the findings allow to meet mathematically the environmental objectives at the lowest possible cost of the different bodies of water in a drainage basin, it allows the economic analysis which may include the study of shadow prices, multiple objectives, analysis of goodness of the constraints of quality, uncertainty analysis of hydrological multiple equiprobability scenarios and study the downstream externalities that arise in the different masses in a drainage basin, among others, strengthening the focus of a methodology for Integrated Water Resources Management (IWRM), contributing to the implementation of the European Water Framework Directive (WFD). Prior to the hydro-economic modeling (HEM), it is done a detailed analysis of pressures and impacts and schemes of important issues (SII) of water bodies in the basin, where the most polluted bodies are identified and that different measures should be applied. / [ES] El propender por el buen estado de las masas de agua en una cuenca hidrográfica es un proyecto ambicioso que requiere de decisiones que seguramente conllevan grandes inversiones financieras, técnicas y operativas, las cuales han de estar soportadas en herramientas y estudios para lograr su diseño óptimo. Por lo anterior, un análisis económico a escala de cuenca mediante herramientas económicas de medidas que permiten lograr los objetivos medioambientales (OMA), como el Análisis Coste-Eficacia -ACE- y Modelos Hidro-Económicos -MHE-, permitiría seleccionar la combinación de medidas para alcanzar los OMA propuestos por la Directiva Marco europea del Agua (DMA) al menor coste. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es desarrollar una metodología y las herramientas hidro-económicas necesarias para facilitar a los tomadores de decisión la selección y combinación de medidas que permitan alcanzar los OMA en una cuenca hidrográfica. El enfoque de la investigación incluye una gestión integrada del recurso hídrico (GIRH) considerando la cantidad, la calidad y la optimización económica de las medidas para alcanzar los objetivos medioambientales, entre ellos los correspondientes a constituyentes no conservativos como la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) y conservativos como el fósforo (P). Previo a la modelación hidro-económica, se hace un estudio detallado de las presiones e impactos de las masas de agua en la cuenca, donde se identifican las masas más contaminadas y que deban de aplicarse diferentes medidas tales como: Medidas Básicas (MB), Medidas de Reutilización para atender Demandas Consuntivas (MRDC) y Medidas Complementarias (MC), esto con el fin de que dichas masas alcancen OMA fijados por la DMA. En los modelos hidro-económicos se utiliza la programación matemática no lineal para determinar la combinación de medidas óptima para alcanzar los OMA (DBO), incorporando la variabilidad temporal para un periodo dado; mientras que para alcanzar el OMA relacionado con el fósforo (P) se utiliza programación matemática entera mixta y programación matemática "semiblanda" entera mixta y no lineal, utilizando variables de activación y de holgura para la selección óptima de la combinación de medidas. Las herramientas de programación matemática usadas han sido GAMS¿ (General Algebraic Modeling System), y la hoja de cálculo EXCEL¿. El ACE integrado con objetivos múltiples, incluye medidas de control de contaminación puntual (Depuradoras) y reutilización de aguas regeneradas. Paralelamente a los modelos hidro-económicos, se utiliza Sistema de Apoyo a la Decisión AQUATOOL¿ (Andreu et al, 1996), el cual permite conocer detalladamente el comportamiento de caudales circulantes para realizar las ecuaciones de equilibrio y concentraciones en las masas de agua de una cuenca. Esta metodología con un enfoque de análisis integral que incluye modelos hidro-económicos, ACE y SADs, ha sido implementada en diferentes cuencas y subcuencas de la Demarcación Hidrográfica del Júcar (Serpis, Albaida, Arquillo, Magro), y los resultados permiten matemáticamente alcanzar los objetivos medioambientales al menor coste posible de las diferentes masas de agua en una cuenca hidrográfica. Además, permite realizar análisis económicos que pueden incluir el estudio de precios sombra, objetivos múltiples, análisis de bondad de las restricciones de calidad, análisis de incertidumbre con múltiples escenarios hidrológicos equiprobables, y estudiar las externalidades aguas abajo que se presentan en las diferentes masas en una cuenca, entre otros; fortaleciendo el enfoque de una metodología de Gestión Integrada de Recursos Hídricos, contribuyendo a la implementación de la DMA. Previo a la modelación hidro-económica, se hace un estudio detallado de las presiones e impactos y esquemas de temas importante (ETI) de las masas de agua en la cuenca, donde se identifican las masas más contaminadas y qu / [CA] El propendir pel bon estat de les masses d'aigua en una conca hidrogràfica és un projecte ambiciós que requerix de decisions que segurament comporten grans inversions financeres, tècniques i operatives, les quals han d'estar suportades en ferramentes i estudis per a aconseguir el seu disseny òptim. Per l'anterior, una anàlisi econòmica a escala de conca per mitjà de ferramentes econòmica com l'Anàlisi Coste-Eficacia (ACE) i Models HidroEconómicos, permetria seleccionar la combinació de mesures que permeten aconseguir els objectius mediambientals (OMA) proposats per la Directiva Marco Europea de l'Aigua (DMA) al menor cost. L'objectiu principal d'esta Tesi Doctoral és desenrotllar una metodologia i les ferramentes hidro-económicas necessàries per a facilitar als acceptants de decisió la selecció i combinació de mesures que permeten aconseguir els OMA en una conca hidrogràfica. L'enfocament de la investigació inclou una gestió integrada del recurs hídric (GIRH) considerant la quantitat, la qualitat i l'optimització econòmica de paràmetres No conservatius com la Demanda Biològica d'Oxigen (DBO) i conservatius com el Fòsfor (P). Previ a la modelació hidro-económica, es fa un estudi detallat de les pressions i impactes de les masses d'aigua en la conca, on s'identifiquen les masses més contaminades i que deguen aplicar-se diferents mesures com ara: Mesures Bàsiques (MB) , Mesures de Reutilització per a atendre Demandes Consumptives (MRDC) i Mesures Complementàries (MC) , açò a fi que les dites masses aconseguixen OMA fixats per la DMA. En els models hidro-económicos s'utilitza la programació matemàtica no lineal (NLP) per a optimitzar el paràmetre de, incorporant la variabilitat temporal per a un període donat; mentres que per a optimitzar el paràmetre de Fòsfor s'utilitza programació matemàtica sencera mixta (MIP) i programació matemàtica 'semiblanda' sencera mixta i no lineal (MINLP), utilitzant variables d'activació i de folgança per a la selecció òptima de la combinació de mesures. Les ferramentes de programació matemàtica usades han sigut GAMS¿ (General Algebraic Modeling System), i el full de càlcul EXCEL¿. L'ACE integrat amb objectius múltiples, inclou mesures de control de contaminació puntual (Depuradoras), gestió del sistema (caudales, garanties de subministrament, control de demanda (modernización de regadíos) i reutilització d'aigües regenerades. Parallelament als models hidro-econòmics, s'utilitza Sistema de Suport a la Decisió AQUATOOL¿ (Andreu et al, 1996), el qual permet conèixer detalladament el comportament de cabals circulants per a realitzar les equacions d'equilibri i concentracions en les masses d'aigua d'una conca. Esta metodologia amb un enfocament d'anàlisi integral que inclou models hidro-económicos, ACE i SSDs, ha sigut implementada en diferents conques i subconques de la Demarcació Hidrogràfica del Xúquer (Serpis, Abaida, Arquillo, Magre), i els resultats permeten matemàticament assolir els objectius mediambientals al menor cost possible de les diferents masses d'aigua en una conca hidrogràfica. A més, permet realitzar anàlisis econòmiques que poden incloure l'estudi de preus ombra, objectius múltiples, anàlisi de bondat de les restriccions de qualitat, anàlisi d'incertesa amb múltiples escenaris hidrològics equiprobables, i estudiar les externalitats aigües baix que es presenten en les diferents masses en una conca, entre altres; enfortint l'enfocament d'una metodologia de Gestió Integrada de Recursos Hídrics (GIRH), contribuint a la implementació de la Directiva Marco Europea de l'Aigua (DMA). Previ a la modelación hidro-economica, se fa un estudi detallat de les pressions i impactes i esquemes de temes important (ETI) de les masses d'aigua en la conca, a on s'identifiquen les masses mes contaminades i que degue aplicar-se diferents mesures / Lozano Sandoval, G. (2016). MODELACION HIDROECONOMICA Y ANALISIS COSTE EFICACIA DE MEDIDAS PARA ALCANZAR OBJETIVOS MEDIOAMBIENTALES EN UNA CUENCA HIDROGRAFICA. Contribución a la Directiva Marco europea del Agua [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62354

[ES] La cuantificación de la incertidumbre predictiva es de vital importancia para producir predicciones hidrológicas confiables que soporten y apoyen la toma de decisiones en el marco de la gestión de los recursos hídricos. Los post-procesadores hidrológicos son herramientas adecuadas para estimar la incertidumbre predictiva de las predicciones hidrológicas (salidas del modelo hidrológico). El objetivo general de esta tesis es mejorar los métodos de post-procesamiento hidrológico para estimar la incertidumbre predictiva de caudales mensuales. Esta tesis pretende resolver dos problemas del post-procesamiento hidrológico: i) la heterocedasticidad y ii) la función de verosimilitud intratable. Los objetivos específicos de esta tesis son tres. Primero y relacionado con la heterocedasticidad, se propone y evalúa un nuevo método de post-procesamiento llamado GMM post-processor que consiste en la combinación del esquema de modelado de probabilidad Bayesiana conjunta y la mezcla de Gaussianas múltiples. Además, se comparó el desempeño del post-procesador propuesto con otros métodos tradicionales y bien aceptados en caudales mensuales a través de las doce cuencas hidrográficas del proyecto MOPEX. A partir de este objetivo (capitulo 2), encontramos que GMM post-processor es el mejor para estimar la incertidumbre predictiva de caudales mensuales, especialmente en cuencas de clima seco. Segundo, se propone un método para cuantificar la incertidumbre predictiva en el contexto de post-procesamiento hidrológico cuando sea difícil calcular la función de verosimilitud (función de verosimilitud intratable). Algunas veces en modelamiento hidrológico es difícil calcular la función de verosimilitud, por ejemplo, cuando se trabaja con modelos complejos o en escenarios de escasa información como en cuencas no aforadas. Por lo tanto, se propone el ABC post-processor que intercambia la estimación de la función de verosimilitud por el uso de resúmenes estadísticos y datos simulados. De este objetivo específico (capitulo 3), se demuestra que la distribución predictiva estimada por un método exacto (MCMC post-processor) o por un método aproximado (ABC post-processor) es similar. Este resultado es importante porque trabajar con escasa información es una característica común en los estudios hidrológicos. Finalmente, se aplica el ABC post-processor para estimar la incertidumbre de los estadísticos de los caudales obtenidos desde las proyecciones de cambio climático, como un caso particular de un problema de función de verosimilitud intratable. De este objetivo específico (capitulo 4), encontramos que el ABC post-processor ofrece proyecciones de cambio climático más confiables que los 14 modelos climáticos (sin post-procesamiento). De igual forma, ABC post-processor produce bandas de incertidumbre más realista para los estadísticos de los caudales que el método clásico de múltiples conjuntos (ensamble). / [CA] La quantificació de la incertesa predictiva és de vital importància per a produir prediccions hidrològiques confiables que suporten i recolzen la presa de decisions en el marc de la gestió dels recursos hídrics. Els post-processadors hidrològics són eines adequades per a estimar la incertesa predictiva de les prediccions hidrològiques (eixides del model hidrològic). L'objectiu general d'aquesta tesi és millorar els mètodes de post-processament hidrològic per a estimar la incertesa predictiva de cabals mensuals. Els objectius específics d'aquesta tesi són tres. Primer, es proposa i avalua un nou mètode de post-processament anomenat GMM post-processor que consisteix en la combinació de l'esquema de modelatge de probabilitat Bayesiana conjunta i la barreja de Gaussianes múltiples. A més, es compara l'acompliment del post-processador proposat amb altres mètodes tradicionals i ben acceptats en cabals mensuals a través de les dotze conques hidrogràfiques del projecte MOPEX. A partir d'aquest objectiu (capítol 2), trobem que GMM post-processor és el millor per a estimar la incertesa predictiva de cabals mensuals, especialment en conques de clima sec. En segon lloc, es proposa un mètode per a quantificar la incertesa predictiva en el context de post-processament hidrològic quan siga difícil calcular la funció de versemblança (funció de versemblança intractable). Algunes vegades en modelació hidrològica és difícil calcular la funció de versemblança, per exemple, quan es treballa amb models complexos o amb escenaris d'escassa informació com a conques no aforades. Per tant, es proposa l'ABC post-processor que intercanvia l'estimació de la funció de versemblança per l'ús de resums estadístics i dades simulades. D'aquest objectiu específic (capítol 3), es demostra que la distribució predictiva estimada per un mètode exacte (MCMC post-processor) o per un mètode aproximat (ABC post-processor) és similar. Aquest resultat és important perquè treballar amb escassa informació és una característica comuna als estudis hidrològics. Finalment, s'aplica l'ABC post-processor per a estimar la incertesa dels estadístics dels cabals obtinguts des de les projeccions de canvi climàtic. D'aquest objectiu específic (capítol 4), trobem que l'ABC post-processor ofereix projeccions de canvi climàtic més confiables que els 14 models climàtics (sense post-processament). D'igual forma, ABC post-processor produeix bandes d'incertesa més realistes per als estadístics dels cabals que el mètode clàssic d'assemble. / [EN] The predictive uncertainty quantification in monthly streamflows is crucial to make reliable hydrological predictions that help and support decision-making in water resources management. Hydrological post-processing methods are suitable tools to estimate the predictive uncertainty of deterministic streamflow predictions (hydrological model outputs). In general, this thesis focuses on improving hydrological post-processing methods for assessing the conditional predictive uncertainty of monthly streamflows. This thesis deal with two issues of the hydrological post-processing scheme i) the heteroscedasticity problem and ii) the intractable likelihood problem. Mainly, this thesis includes three specific aims. First and relate to the heteroscedasticity problem, we develop and evaluate a new post-processing approach, called GMM post-processor, which is based on the Bayesian joint probability modelling approach and the Gaussian mixture models. Besides, we compare the performance of the proposed post-processor with the well-known exiting post-processors for monthly streamflows across 12 MOPEX catchments. From this aim (chapter 2), we find that the GMM post-processor is the best suited for estimating the conditional predictive uncertainty of monthly streamflows, especially for dry catchments. Secondly, we introduce a method to quantify the conditional predictive uncertainty in hydrological post-processing contexts when it is cumbersome to calculate the likelihood (intractable likelihood). Sometimes, it can be challenging to estimate the likelihood itself in hydrological modelling, especially working with complex models or with ungauged catchments. Therefore, we propose the ABC post-processor that exchanges the requirement of calculating the likelihood function by the use of some sufficient summary statistics and synthetic datasets. With this aim in mind (chapter 3), we prove that the conditional predictive distribution is similarly produced by the exact predictive (MCMC post-processor) or the approximate predictive (ABC post-processor), qualitatively speaking. This finding is significant because dealing with scarce information is a common condition in hydrological studies. Finally, we apply the ABC post-processing method to estimate the uncertainty of streamflow statistics obtained from climate change projections, such as a particular case of intractable likelihood problem. From this specific objective (chapter 4), we find that the ABC post-processor approach: 1) offers more reliable projections than 14 climate models (without post-processing); 2) concerning the best climate models during the baseline period, produces more realistic uncertainty bands than the classical multi-model ensemble approach. / I would like to thank the Gobernación del Huila Scholarship Program No. 677 (Colombia) for providing the financial support for my PhD research. / Romero Cuellar, J. (2019). Improving hydrological post-processing for assessing the conditional predictive uncertainty of monthly streamflows [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/133999

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-20T13:06:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ContribuicaoGerenciamentoRecursos.pdf: 5628797 bytes, checksum: 5e17028b734efcf3971e339a1b430534 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-20T13:44:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ContribuicaoGerenciamentoRecursos.pdf: 5628797 bytes, checksum: 5e17028b734efcf3971e339a1b430534 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-20T13:44:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ContribuicaoGerenciamentoRecursos.pdf: 5628797 bytes, checksum: 5e17028b734efcf3971e339a1b430534 (MD5) Previous issue date: 1995-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho trata de um problema de otimização de fluxo em rede aplicado ao sistema hídrico da bacia do rio Piracicaba: Dentre os métodos matemáticos de otimização, selecionou-se aquele que apresenta grande eficiência computacional, visando á possibilidade de auxiliar o gerenciamento e operação de bacias hidrográficas, cuja preocupação central esteja voltada à quantidade e qualidade de água. Optou-se pelos modelos.. matemáticos computacionais, os quais apresentam-se como ferramentas rápidas e eficientes nos processos de tomada de decisão. O problema foi tratado segundo uma formulação multiobjetivo através do Método dos Pesos, tendo como suporte um algoritmo de otimização de fluxos em rede com função objetivo linear por partes. Verificou-se que o sistema hídrico atende satisfatoriamente aos objetivos proposto, desde que se conheçam as vazões no horizonte de 24 (vinte e quatro) meses -vazões determinísticas, com a devida manipulação dos volumes e diferenciação na evolução dos volumes com o tempo. A visão de conjunto que o modelo proporciona, contrapõe-se aos estudos tradicionais os quais avaliam o beneficio das obras hidráulicas de maneira pontual. / This work deals with a network flow optimization problem applied to the Piracicaba river system. A mathematical optimization method which gives great computational efficiency was selected. The aim is to help the management and operation of hydrografic basins geared to the control of the quality and quantity of the water. Computational mathematical models were chosen due to their speedy and efficient aid to decision making. The problem was handled by adopting the multiobjective formulation of the Weight Method and a networks flow optimization algorithm coupled with a piece-wise linear objective function. At was verified that the river system responds satisfactorily as long as the flow of a twenty-four month's period is known in advance (deterministc flows) and with due manipulation of the storages and differentiation of the storages with time. The systemic vision the models provides is an alternative approach to the traditional studies that evaluate the benefits the hydraulic structures in the punctual form

Submitted by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-08-31T20:51:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ContribuicaoClassificacaoPequenas.pdf: 5568509 bytes, checksum: 0f163878e1bab16cf61a8f50a955b832 (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-08-31T20:52:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ContribuicaoClassificacaoPequenas.pdf: 5568509 bytes, checksum: 0f163878e1bab16cf61a8f50a955b832 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-31T20:52:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ContribuicaoClassificacaoPequenas.pdf: 5568509 bytes, checksum: 0f163878e1bab16cf61a8f50a955b832 (MD5) Previous issue date: 2018-05-25 / A adoção de um valor de área para definir grandes, médias ou pequenas bacias hidrográficas deve levar em consideração os diversos processos envolvidos no comportamento das bacias. Em pequenas bacias, os fenômenos de conversão chuva-vazão são descritos utilizando técnicas mais simples. Buscando classificar pequenas bacias hidrográficas em função de suas áreas de drenagem, o estudo teve como principal objetivo identificar e classificar as pequenas bacias da Amazônia Legal, utilizando um modelo linear simples (MLS). O modelo é aplicado aos dados de chuva e vazão de bacias testes selecionadas, a fim de verificar a linearidade entre essas variáveis. O MLS utilizado neste estudo é baseado em um sistema linear e invariável no tempo, que estabelece uma relação de causa e efeito entre os dados de chuva e vazão. O desempenho do modelo foi avaliado através do RMS (raiz quadrada do erro quadrático médio), e a partir dos resultados pequenas bacias hidrográficas foram classificadas em função da área de drenagem. O método de Otto Pfafstetter é aplicado buscando identificar em que nível de codificação são encontradas apenas pequenas bacias hidrográficas. Os resultados indicaram que nas bacias com áreas de drenagem menores ou iguais a 620 km² o ajuste entre as curvas de permanência das vazões observadas e simuladas foi melhor, apresentando valores de RMS abaixo de 3 m³/s. Já nas bacias com dimensões acima de 620 km², os resultados de RMS ultrapassaram 4 m³/s, e as curvas de permanência não apresentaram bom ajuste, demonstrando que o MLS falha quando aplicado aos dados hidrológicos dessas bacias. Assim, as pequenas bacias hidrográficas da Amazônia Legal foram classificadas com áreas de drenagem menor ou igual a 620 km². O método de Ottocodificação foi aplicado até o nível 9, onde foram delimitadas 51.319 ottobacias, todas classificadas como pequenas bacias. / The adoption of an area value to define large, medium or small river basins should take into account the various processes involved in the basin behavior. In small basins, rainfall-flow conversion phenomena are described using simpler techniques. In order to classify small river basins according to their drainage areas, the main objective of this study was to identify and classify the small basins of the Amazon using a simple linear model (MLS). The model is applied to the rainfall and flow data from selected test basins in order to verify the linearity between these variables. The MLS used in this study is based on a linear and time invariant system that establishes a cause and effect relationship between rainfall and flow data. The performance of the model was evaluated through the RMS (square root of the mean square error), and from the results, small hydrographic basins were classified as a function of the drainage area. The method of Otto Pfafstetter is applied searching to identify at what level of codification are found only small river basins. The results indicated that in the basins with drainage areas less than or equal to 620 km², the adjustment between the observed and simulated flow duration curves was higher, presenting RMS values below 3 m³ / s. In the basins with dimensions over 620 km ², the RMS results exceeded 4 m³ / s, and the flow duration curves did not present a good fit, demonstrating that the MLS fails when applied to the hydrological data of these basins. Thus, the small hydrographic basins of the Amazon were classified with areas of drainage less or equal to 620 km ². The Ottocoding method was applied until level 9, where 51,319 ottobacias were delimited, all classified as small basins.

Made available in DSpace on 2011-03-23T21:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Item created via OAI harvest from source: http://www.bdtd.ufpa.br/tde_oai/oai2.php on 2011-03-23T21:19:39Z (GMT). Item's OAI Record identifier: oai:bdtd.ufpa.br:292 / REDE CELPA - Centrais Elétricas do Pará / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The research field of construction pathology has been steadily growing lately due to natural degradation observed in different structures. In this sense, great attention has been devoted to special concrete structures such as hydroelectric power plants (HPP) because of their complexity and importance, socially as well as economically. One of the pathologies that is most found in these structures is hydraulic abrasion of concrete, which can lead, in extreme cases, structures to complete failure. The objective of this research work is to obtain and analyze test data of various repair materials regarding their resistance to hydraulic abrasion as well as their respective adherence systems. The research was divided into three phases: the purpose of the first phase was to investigate the physical and mechanical characteristics of the repair materials; the objective of the second phase was to analyze the compatibility between the repair material and the substrate through the evaluation of adherence by the slant shear test; Finally, the purpose of the third phase was to provide data about the abrasion resistance of the repair materials through the ASTM C1138 testing method. In the first phase, axial compression tests and consistence tests were perfomed with the concretes and mortars used as deep and superficial repairs at 3, 7 and 28 days. In the second phase, adherence tests were made, at 3 and 28 days, in the adhesive systems, which consisted of polymers and cement based materials. In the last phase, the same repair materials of the first phase were used: cement based mortars and concretes with and without pozolanic addition silica fume and high reactive metakaolin and an epoxy mortar at 3 and 28 days of age. As results, axial compression strengths between 40 to 65 MPa were obtained for the cementitious materials at 3 days of age and between 60 to 80 MPa at 28 days. Meanwhile the epoxy mortars strength was 20 MPa for both ages. The mortars consistency was thixotropic, while the concretes ones were very fluid. Regarding the adherence tests, the surfaces were first scarified, then clean and wet, which provided a condition for the cementitious adhesives to perform much better than the polymeric ones, even for those that were recommended for adhesion in wet substrates. In the abrasion test phase, a new methodology was used to prepare the concrete substrates before the application of the repair materials. The repair that achieved the best results under abrasion was the epoxy mortar. No statistically significant difference was observed between the concretes with and without pozzolanic additions. In general, the mortars wear, especially at 3 days, was larger than the concretes wear, in which the presence of two stages of rate of degradation were clearly verified, due to the abrasion resistance of the coarse aggregates. Therefore, it was possible to identify different stages of abrasion wear for the tested concretes. / A área de pesquisa em patologia das construções vem crescendo muito ultimamente, devido à degradação natural observada nos mais diversos tipos de edificações. Neste sentido, grande atenção vem sendo dispendida às estruturas de concreto de obras especiais como usinas hidrelétricas (UHEs) em virtude de sua complexidade e importância, tanto social quanto econômica. Uma das patologias que mais ocorrem nestas estruturas é a abrasão hidráulica do concreto, a qual pode levar a construção à ruína, em casos extremos. Este trabalho visa obter e analisar dados de vários materiais de reparo quanto à resistência à abrasão hidráulica e quanto aos seus respectivos sistemas de aderência. Dividiu-se a pesquisa em três grandes etapas: na primeira verificaria as características físicas e mecânicas dos materiais de reparo, a segunda analisaria a compatibilidade entre reparo e substrato através da aderência obtida no ensaio de compressão na junta diagonal e a terceira forneceria dados sobre a resistência à abrasão dos reparos através do ensaio ASTM C1138. Na primeira etapa foram realizados os ensaios de resistência à compressão axial e consistência dos concretos e argamassas utilizados como reparos profundos e superficiais para as idades de 3, 7 e 28 dias; Na segunda, aos 3 e 28 dias de idade, foram realizados os ensaios de aderência dos sistemas adesivos, abrangendo materiais cimentícios e à base de polímeros; Na última etapa foram utilizados os mesmos materiais de reparo da primeira: argamassas e concretos à base de cimento com e sem adição de pozolanas sílica ativa e metacaulim e argamassa à base de resina epóxi aos 3 e 28 dias. Como resultados, foram obtidas resistências à compressão axial entre 40 e 65 MPa para os materiais cimentícios aos 3 dias de idade e entre 60 e 80 MPa aos 28 dias, enquanto que para a argamassa epóxi a resistência foi de 20 MPa para ambas as idades. A consistência das argamassas foi tixotrópica, enquanto que a dos concretos foi bastante fluida. Quanto à aderência, realizou-se a aplicação dos adesivos em superfícies escarificadas, limpas e encharcadas, o que possibilitou uma expressiva vantagem dos adesivos à base de cimento e relação aos poliméricos, mesmo estes sendo indicados para colagem em substratos úmidos. Na etapa de abrasão dos reparos, utilizou-se uma nova metodologia de preparo dos substratos de concreto e posterior aplicação dos reparos, classificados em profundos ou superficiais. O reparo que apresentou maior resistência à abrasão foi o de argamassa epóxi. Não houve diferença estatística significativa entre os concretos sem adição e com adição de sílica ativa e metacaulim de alta reatividade. Em geral, o desgaste das argamassas, especialmente aos 3 dias, foi maior que o dos concretos, onde se verificou claramente a presença de dois estágios de taxa de desgaste em função da resistência à abrasão dos agregados graúdos. Assim, foi possível identificar diferentes estágios de desgaste para os concretos utilizados.