Unlike the traditional two-stage methods, a conditional and inverse-conditional simulation approach may directly generate independent, identically distributed realizations to honor both static data and state data in one step. The Markov chain Monte Carlo (McMC) method was proved a powerful tool to perform such type of stochastic simulation. One of the main advantages of the McMC over the traditional sensitivity-based optimization methods to inverse problems is its power, flexibility and well-posedness in incorporating observation data from different sources. In this work, an improved version of the McMC method is presented to perform the stochastic simulation of reservoirs and aquifers in the framework of multi-Gaussian geostatistics. First, a blocking scheme is proposed to overcome the limitations of the classic single-component Metropolis-Hastings-type McMC. One of the main characteristics of the blocking McMC (BMcMC) scheme is that, depending on the inconsistence between the prior model and the reality, it can preserve the prior spatial structure and statistics as users specified. At the same time, it improves the mixing of the Markov chain and hence enhances the computational efficiency of the McMC. Furthermore, the exploration ability and the mixing speed of McMC are efficiently improved by coupling the multiscale proposals, i.e., the coupled multiscale McMC method. In order to make the BMcMC method capable of dealing with the high-dimensional cases, a multi-scale scheme is introduced to accelerate the computation of the likelihood which greatly improves the computational efficiency of the McMC due to the fact that most of the computational efforts are spent on the forward simulations. To this end, a flexible-grid full-tensor finite-difference simulator, which is widely compatible with the outputs from various upscaling subroutines, is developed to solve the flow equations and a constant-displacement random-walk particle-tracking method, which enhances the com / Fu, J. (2008). A markov chain monte carlo method for inverse stochastic modeling and uncertainty assessment [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1969

Una característica muy importante del agua es su calidad, tanto para el medio ambiente, como para sus usos. Actualmente, la legislación referente a los recursos hídricos, en distintos países, pone de manifiesto la importancia de conservar su calidad natural, e impone normas y criterios que debe cumplir el vital líquido. Uno de los objetivos de este trabajo es analizar la calidad del agua almacenada en los embalses, en perfil vertical, y a escala temporal diaria, por medio de la modelación multivariante y mecanicista de cuatro parámetros: temperatura del agua (esta variable mediante ambas técnicas), oxígeno disuelto, pH y conductividad, estas tres últimas por medio de métodos multivariantes. Como caso de aplicación se consideró el Embalse Amadorio. Para efectuar la modelación se utilizó información meteorológica de la estación Villajoyosa, así como datos de las variables de estado del almacenamiento, e información de una sonda multiparamétrica instalada en el paramento del embalse. El propósito final de la tesis es la comparación de los métodos multivariantes y mecanicista, en su efectividad y resultados, y presentar sus ventajas e inconvenientes. Se usaron, en la primera parte, varios métodos multivariantes para procesar y analizar los datos: análisis de componentes principales, análisis factorial, análisis cluster, análisis discriminante, el modelo lineal de regresión múltiple, análisis de correlación canónica, y regresión parcial en mínimos cuadrados (PLSR). Con estas técnicas, se obtuvieron modelos, con el propósito de hacer predicciones. Asimismo, se propone un modelo mecanicista multicapa (vertical) para temperatura, con el fin de comparar las características y los resultados de la modelación con métodos multivariantes, con las de un modelo con fundamento físico. Primero se enumeran los datos para el desarrollo de este modelo mecanicista, luego se describe el orden de los procesos a efectuar en las capas del embalse, y se analiza la estabilidad física de las c / Bluhm Gutiérrez, J. (2008). Modelación unidimensional de la calidad del agua en embalses. Análisis comparativo de modelos y multivariantes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3345

La necesidad de conocer con suficiente tiempo de antelación los caudales futuros en ríos donde se asientan grandes ciudades e industrias es común en todas partes del mundo. Existen diversas metodologías que permiten resolver este problema, cada una con sus pros y sus contras. El acople y la comparación entre varios modelos de predicción de diferentes características es fundamental a la hora de analizar la situación futura en un caso de alerta, donde es necesario tomar decisiones trascendentales. En esta tesis se ha realizado una intensa revisión bibliográfica sobre los modelos de predicción con Redes Neuronales Artificiales (RNA) para conocer el estado del arte de esta metodología y, a partir de ese punto, proponer y estudiar mejoras que puedan contribuir a su avance. Con la intención de darle significado físico a este tipo de modelos, se ha propuesto una metodología de modelo híbrido que permite identificar automáticamente el estado hidrológico de una cuenca determinada, para permitir modelar por separado cada estado mediante RNA simples. También se ha incorporado el concepto físico en la elección de las variables de entrada al modelo, proponiendo análisis geomorfológicos de la cuenca y de tiempos de respuesta que ayuden a identificar las variables más influyentes. Por otro lado, dada la necesidad de conocer la función de distribución de las predicciones para casos reales, donde es necesario tomar decisiones a partir de estos resultados, se ha propuesto una metodología para el cálculo de la incertidumbre de las predicciones, pudiendo ser aplicado para cualquier tipo de modelo sin importar su complejidad. Para conferir un uso práctico a estas ideas, se ha desarrollado una aplicación informática (ANN) capaz de realizar los cálculos necesarios para la construcción de un modelo de predicción con RNA. / Pujol Reig, L. (2009). Predicción de caudales en tiempo real en grandes cuencas utilizando redes neuronales artificiales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6422

En este trabajo se ha estudiado la posibilidad de usar algunas t ecnicas de reducci on para lograr una simulaci on m as e ciente del ujo subterr aneo en los acu feros contenidos en modelos de uso conjunto. As , el principal enfoque de esta investigaci on ha sido relacionar la parametrizaci on de las relaciones r o-acu fero con las caracter sticas del modelo reducido para encontrar los efectos de dicha parametrizaci on sobre la e ciencia de la reducci on. La primera metodolog a propuesta, denominada M etodo de los AutoValores con Compresi on Selectiva y Enmascaramiento Modal (MAV-CSEM), puede reducir dram aticamente el tama~no de un modelo de ujo subterr aneo, aumentando la e ciencia de su ejecuci on y disminuyendo la memoria virtual requerida. A efectos pr acticos, el MAV-CSEM utiliza los siguiente conceptos novedosos: (i ) modos efectivos, (ii ) modos residuales, (iii ) l mite de participaci on modal, (iv ) m ascara de estados efectivos y (v) nivel de continuidad. Este marco conceptual no solamente ayuda a identi car los modos que m as contribuyen a la respuesta del acu fero por causa de las excitaciones externas, sino que tambi en ayuda a lograr una simulaci on m as r apida del ujo en el acu fero que la obtenida por el MAV cl asico. La principal ventaja del MAV-CSEM es que, aumentando el n umero de celdas del modelo, se puede considerar m as detalladamente la variabilidad espacial de los par ametros hidr aulicos del acu fero en la modelaci on del ujo subterr aneo, sin que la e ciencia computacional de las simulaciones se vea considerablemente afectada, especialmente cuando dicho acu fero forma parte del modelo de un sistema de uso conjunto. El MAV-CSEM ha sido probado en acu feros rectangulares homog eneos simples. Los resultados obtenidos tienen un comportamiento similar a los simulados usando el MAV cl asico o las Diferencias Finitas (DF), pero la simulaci on es mucho m as e ciente. Se ha efectuado un an alisis de sensibilidad del impacto de cambiar la parametrizaci on de las condiciones de contorno tipo r o, en funci on de la conductancia del lecho, sobre algunos par ametros de control del acu fero como las alturas piezom etricas, los vol umenes almacenados y los caudales de intercambio r o-acu fero. De los resultados de dicho an alisis se concluye que, al disminuir la conductancia del r o, se mejora el comportamiento del MAV-CSEM por que se necesitan menos modos para obtener resultados con ables en las variables antes mencionadas. El MAV-CSEM permite desarrollar criterios de base f sica para generar modos efectivos m as e cientemente, para remover los modos residuales y para construir las m ascaras de estados efectivos que aceleran la ejecuci on de las simulaciones. En base a estas ideas, se han propuesto algoritmos para generar los modos efectivos y con gurar las m ascaras de estados efectivos. Estos algoritmos se basan en m etodos iterativos para resolver Problemas Generalizados de AutoValores Sim etricos y Dispersos (PGAVSD), combin andolos con ndices de base f sica que permiten evaluar la efectividad de un modo generado y detener la secuencia de generaci on modal. La detecci on de los modos efectivos se ha basado en la evaluaci on de sus coe cientes de reparto, compar andolos con el l mite de participaci on modal impuesto. La parada de la generaci on de los modos efectivos ha sido evaluada calculando los coe cientes de reparto acumulados modales y compar andolos con el nivel de conservaci on impuesto sobre el modelo reducido. Las ventajas de incluir dichos criterios en la resoluci on de un PGAVSD son: (i ) se evita la ejecuci on de operaciones innecesarias, (ii ) se preserva la ecuaci on de continuidad para el volumen que entra al acu fero proveniente de las acciones exteriores de forma relativamente adecuada y (iii ) al usar algoritmos iterativos basados en el producto matriz-vector disperso para resolver PGAVSD, se mantiene la estructura dispersa de las matrices que componen el modelo de ujo, la cual se puede usar para ahorrar operaciones computacionales y disminuir el almacenamiento requerido en las simulaciones. En este trabajo se han implementado dos generadores dispersos de modos efectivos. El primero de ellos est a basado en una modi caci on de la iteraci on de gradiente conjugado con de aci on que usa precondicionamiento ILU para acelerar las iteraciones vectoriales y minimizar el cociente de Rayleigh. La antes mencionada generaci on vectorial ha probado ser muy e ciente cuando es necesario calcular una peque~na cantidad de los modos asociados a los autovalores de menor magnitud. El algoritmo genera cada modo, calcula sus coe cientes de reparto para veri car si dicho modo es efectivo, eval ua los coe cientes de reparto acumulados y veri ca el criterio de parada para nalizar la generaci on. El segundo generador de modos efectivos est a basado en la iteraci on racional de Lanczos con reinicio expl cito y reortogonalizaci on parcial para calcular secuencialmente subconjuntos de modos. El reinicio expl cito aplica una de aci on sobre un nuevo vector inicial de Lanczos para prevenir la convergencia a uno de los autovectores previamente disponibles. Una vez que cada reinicio ha construido otro conjunto de modos, el generador calcula los coe cientes de reparto de cada nuevo modo para detectar cuales de estos son efectivos. El proceso se repite para todos los nuevos modos. Posteriormente, se calculan los coe cientes de reparto acumulados y el generador revisa si se ha alcanzado el criterio de parada de la generaci on para todas las acciones exteriores. Si dicho criterio no ha sido alcanzado, se efect ua un nuevo reinicio imponiendo un desplazamiento espectral conveniente para mejorar la convergencia modal. Los resultados de muchos experimentos num ericos efectuados han demostrado que el generador racional de Lanczos es muy e ciente, incluso para modelos de ujo subterr aneo de gran tama~no donde el dominio espacial del acu fero ha sido discretizado usando decenas de miles de nodos pertenecientes a una malla de DF. Los generadores propuestos han sido usados para reducir los modelos de ujo subterr aneo para: (i ) acu feros rectangulares homog eneos e is otropos conectados con un r o recto, (ii ) acu feros rectangulares heterog eneo conectados con un r o recto y (iii ) un acu fero altamente heterog eneo con contornos irregulares, conectado con un r o sinuoso e inclinado. Los resultados de las simulaciones muestran que la generaci on iterativa es m as e ciente que calcular el espectro completo del PGAVSD y permite reducir modelos heterog eneos de gran tama~no, a un cuando muchas acciones exteriores est an aplicadas sobre el acu fero. Tambi en se ha propuesto una extensi on del M etodo racional de LANczos (MLAN) para reducir e cientemente las relaciones r o-acu fero en modelos de sistemas de uso conjunto. El MLAN cl asico se usa para generar una base ortogonal de un subespacio de Krylov de reducci on. Adem as, los factores de participaci on acumulados de los vectores de Lanczos se usan como criterio de parada de la generaci on antes mencionada, evaluando si la ecuaci on de conservaci on de masa para el volumen de agua entrando de las acciones exteriores se satisface apropiadamente. El esquema de reducci on se aplica sobre el modelo de ujo subterr aneo con el prop osito de ensamblar una secuencia de sistemas de ecuaciones lineales reducidas, cuyas soluciones representan los estados del acu fero a lo largo del horizonte de simulaci on. Para hacer posible el c alculo de los vol umenes agregados de intercambio entre el r o y el acu fero, se ha propuesto un esquema de integraci on num erica temporal de los estados de Lanczos; tambi en se incluye el concepto de par ametros de control en el MLAN con el n de acelerar los c alculos de las relaciones r o-acu fero y otras variables de estado requeridas. Por ultimo, el MLAN ha sido probado para reducir los modelos de ujo en acu fero rectangulares homog eneos. Los resultados han sido comparados con los obtenidos mediante: (i ) modelos pluricelulares englobados, (ii ) modelos resueltos usando el MAV cl asico y (iii ) modelos resueltos por DF espacio-temporales. Se ha encontrado que el MLAN se comporta mejor que las DF, alcanzando un desempe~no comparable al exhibido por el MAV cl asico con truncamiento conservativo, pero es menos e ciente que los modelos pluricelulares englobados. Un an alisis del impacto de modi car la parametrizaci on de las relaciones r o-acu fero, en funci on de la conductancia de r o, sobre algunos par ametros de control como alturas piezom etricas, vol umenes almacenados y ujos internos, ha demostrado que, al disminuir dicha conductancia, el desempe~no del MLAN mejora por que se necesitan menos vectores de Lanczos para obtener resultados adecuados. El MAV-CSEM, junto con el MLAN, han probado ser poderosas herramientas para reducir modelos de ujo subterr aneo de gran tama~no. Aqu , el MAV-CSEM y el MLAN han sido aplicados para reducir dos acu feros lineales altamente discretizados, complejos y heterog eneos. El primero es un acu fero rectangular, conectado con un r o recto, compuesto por tres bandas con propiedades hidr aulicas uniformes. El segundo es un acu fero altamente heterog eneo y anis otropo, de contornos irregulares, conectado con un r o sinuoso e inclinado. En ambos acu feros, la aplicaci on de cada t ecnica de reducci on ha consistido en un an alisis de sensibilidad de la in uencia de modi car la parametrizaci on de las relaciones r o-acu fero, en funci on de la conductancia del r o y de los par ametros de reducci on (l mite de participaci on modal para MAV-CSEM y tama~no del subespacio de Krylov de reducci on para el MLAN), en la representaci on m as adecuada de algunos par ametros de control seleccionados, como lo son las alturas piezom etricas, los vol umenes almacenados y los ujos internos. Los resultados han mostrado el poder de ambas t ecnicas para reducir e cientemente los modelos de ujo subterr aneo planteados. Sin embargo, las principales diferencias encontradas entre ambos son: (i ) el MAV-CSEM es m as demandante computacionalmente para calcular el subespacio de reducci on de autovectores, pero su ejecuci on del modelo de ujo es m as r apida, (ii ) el MLAN calcula m as adecuadamente las variables distribuidas en el acu fero como alturas piezom etricas, vol umenes almacenados y ujos internos si la parametrizaci on de la iteraci on de Lanczos se realiza apropiadamente y (iii ) el MAV-CSEM obtiene m as e ciente y adecuadamente las relaciones r o-acu fero agregadas a lo largo de toda la red de drenaje. La principal conclusi on de estas aplicaciones es que la selecci on de uno u otro m etodo de reducci on depende del tipo de problema que se est a enfrentando y de los par ametros de control requeridos por este. / Álvarez Villa, ÓD. (2014). Simulación eficiente de las relaciones río-acuífero en sistemas de utilización conjunta mediante técnicas de reducción de modelos lineales invariantes en el tiempo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39336

Tesis por compendio / The ensemble Kalman filter (EnKF) is nowadays recognized as an excellent inverse method for hydraulic conductivity characterization using transient piezometric head data. and it is proved that the EnKF is computationally efficient and capable of handling large fields compared to other inverse methods. However, it is needed a large ensemble size (Chen and Zhang, 2006) to get a high quality estimation, which means a lots of computation time. Parallel computing is an efficient alterative method to reduce the commutation time. Besides, although the EnKF is good accounting for the non linearities of the state equation, it fails when dealing with non-Gaussian distribution fields. Recently, many methods are developed trying to adapt the EnKF to non-Gaussian distributions(detailed in the History and present state chapter). Zhou et al. (2011, 2012) have proposed a Normal-Score Ensemble Kalman Filter (NS-EnKF) to character the non-Gaussian distributed conductivity fields, and already showed that transient piezometric head was enough for hydraulic conductivity characterization if a training image for the hydraulic conductivity was available. Then in this work, we will show that, when without such a training image but with enough transient piezometric head information, the performance of the updated ensemble of realizations in the characterization of the non-Gaussian reference field. In the end, we will introduce a new method for parameterizing geostatistical models coupling with the NS-EnKF in the characterization of a Heterogenous non-Gaussian hydraulic conductivity field. So, this doctor thesis is mainly including three parts, and the name of the parts as below. 1, Parallelized Ensemble Kalman Filter for Hydraulic Conductivity Characterization. 2, The Power of Transient Piezometric Head Data in Inverse Modeling: An Application of the Localized Normal-score EnKF with Covariance Inflation in a Heterogenous Bimodal Hydraulic Conductivity Field. 3, Parameterizing geostatistical models coupling with the NS-EnKF for Heterogenous Bimodal Hydraulic Conductivity characterization. / Xu, T. (2014). Ensemble Kalman filtering for hydraulic conductivity characterization: Parallelization and non-Gaussianity [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/43769 / Compendio

Tesis por compendio / Assessment of forest water-use (WU) is undoubtedly important and necessary, especially in water scarcity areas that are already suffering the main negative impacts of climate change. However, instead of just determining how much water is used by a forest, it is also important to evaluate how forest-WU responds to forest management practices such as thinning, a widely recognized alternative to promote improvements in the hydrologic balance while maintaining or improving forest resilience. Thus, this thesis proposes three integrated studies performed in an area of Aleppo pine subject to experimental thinning in Eastern Spain. The first study was modelling an artificial neural network (ANN) to estimate daily WU independently of forest heterogeneity provided by thinning. Stand WU was accurately estimated using climate data, soil water content and forest cover (correlation coefficient, R: 0.95; Nash-Sutcliffe coefficient, E: 0.90 and rootmean-square error, RMSE: 0.078mm/day). Then the ANN modelled was used for gapfilling when needed and those results were used in the following studies. The secondly study addressed the question of how tree-growth, WU and water balance changed as a consequence of thinning. To this end, the influence of thinning intensity and its effect at short-term (thinned in 2008) and at mid-term (thinned in 1998) on the water-balance components and tree-growth were investigated. The high-intensity thinning treatment showed significant increases in mean annual tree-growth from 4.1 to 17.3 cm2 yr -1 , a rate which was maintained in the mid-term. Mean daily WU ranged from 5 (control) to 18 (high intensity thinning) l tree-1 . However, when expressed on stand basis, daily WU ranged from 0.18 (medium intensity thinning) to 0.30 mm (control plot), meaning that in spite of the higher WU rates in the remaining trees, stand WU was reduced with thinning. Large differences were found in the water balance components between thinning plots and control. These differences might have significant implications to maintain forest resilience, and improve forest management practices. The third study, brings forth two interesting points and their responses to thinning, WU and intrinsic water-use efficiency (WUEi). First, the relationships between growth and climate were studied at mid-term in order to identify if thinning can improve forest resilience. Second, the relationships between WU and WUEi was explored to identify how these factors were affected by thinning at short-term. A substantial limitation of tree-growth imposed by climatic conditions was observed, although thinning changed the tree-growth-precipitation relationships. Significant differences in WUEi were found after thinning at mid-term, however no significant difference was observed at short-term. Despite this, in general WUEi decreased when precipitation increased, with different slopes for each thinning intensity. Different patterns of the relationship between WU and WUEi were found, being positive for thinned plots and negative for control plot at short-term. Finally this thesis suggest that thinning in Aleppo pine plantations is effective in changing the relationships between WU and WUEi, furthermore, this thesis introduces a novel contribution by looking at the inter-related effects on growth, WU, WUEi and water balance in Mediterranean forest subject to thinning. / Gualberto Fernandes, TJ. (2014). Water-oriented management in forest plantations: combining hydrology, dendrochronology and ecophysiology [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48476 / Compendio

[EN] The Albufera of Valencia and its Devesa, form a single unit with both an ecological and social high value; reason that led them to be declared Natural Park in 1986 by the Generalitat Valenciana; being the first park declared in this autonomous community. The Devesa is the spit that separates the Mediterranean Sea from the Albufera lake, and is considered a natural area with high scientific, cultural, scenic and educational values. And although during the 60s underwent a process of urbanization, today is in the throes of regeneration to an era of ecological climax. This regeneration has been possible because of the economics efforts made by various administrations for their conservation and protection. However, these efforts do not prevent Devesa from suffering systematically wildfires that undermine their ability to regenerate and that not only produce significant ecological and economic damage, but when fires reach great dimensions, threaten the life of the people who live there and also the firefighting services This Thesis focuses on the study and optimization of the detection system of wildfires using infrared installed in the Devesa. For doing this, the wildfires produced during ten years and the alarms generated during five years of operation of the system are analyzed, relating these alarms with the weather conditions; in order to reduce false positives; on the other hand a fire risk classification system based on neural networks is developed, using as descriptions parameters those used in the IFW, that is the official system used for the official organization in charge of fire weather index in Spain: AEMET. After the development of the neural network to classify the risk of fire, and analyzed the infrared camera system, both are combined to establish a classification system of the alarms, in order to reduce false positives, and establish a criterion of risk to the user of the fire detection system. / [ES] La Albufera de Valencia y su Devesa, forman un conjunto único con un elevado valor tanto ecológico como social; motivo que les llevó a ser declarados Parque Natural en 1986 por parte de la Generalitat Valenciana; siendo el primer parque declarado en esta comunidad. La Devesa es el cordón litoral que separa el Mar Mediterráneo del lago de la Albufera, y es considerada un área natural con altos valores científicos, culturales, paisajísticos y educativos. Y, pese a que durante la década de los 60 sufrió un proceso de urbanización, en la actualidad se encuentra en plena fase de regeneración hacia una época de clímax ecológico. Esta regeneración ha sido posible gracias a los esfuerzos, tanto administrativos como económicos, que han realizado diferentes administraciones para su conservación y protección. Sin embargo, estos esfuerzos no impiden que sistemáticamente el monte de la Devesa sufra incendios forestales que merman su capacidad de regeneración y que, no solo producen un daño ecológico y económico importante, sino que aquellos que alcanzan grandes dimensiones ponen en riesgo la vida de las personas que allí residen, y de los equipos de extinción que tratan de sofocarlos. La presente Tesis se centra en el estudio y optimización del sistema de detección de incendios forestales mediante infrarrojos instalado en la Devesa. Para ello se analizan los incendios ocurridos durante más de diez años, y las alarmas generadas durante cinco años de funcionamiento del sistema, relacionando estas alarmas con las condiciones meteorológicas, a fin de disminuir los falsos positivos; a su vez se desarrolla un sistema de clasificación de riesgo de incendio a partir de redes neuronales, basado en los parámetros meteorológicos descriptores usados en el IFW, índice oficial establecido por la AEMET para clasificar el riesgo de incendio. Una vez desarrollada la red neuronal para clasificar el riesgo de incendio, y analizado el sistema de cámaras infrarrojas, se combinan ambos a fin de establecer un sistema de clasificación de las alarmas capaz de disminuir los falsos positivos, y de establecer un criterio de riesgo al usuario del sistema de detección de incendios. / [CA] L'Albufera de València i la seva Devesa, formen un conjunt únic amb un elevat valor tant ecològic com social; motiu que els va portar a ser declarats Parc Natural al 1986 per part de la Generalitat Valenciana; sent el primer parc declarat en aquesta Comunidad. La Devesa és el cordó litoral que separa el mar Mediterrani del llac de l'Albufera, i és considerada una àrea natural amb alts valors científics, culturals, paisatgístics i educatius. I tot i que durant la dècada dels 60 va patir un procés d'urbanització, en l'actualitat es troba en plena fase de regeneració cap a una època de clímax ecològic. Aquesta regeneració ha estat possible gràcies als esforços tant administratius, com econòmics, que han realitzat diferents administracions per a la seva conservació i protecció. No obstant això, aquests esforços no impedeixen que sistemàticament la muntanya de la Devesa pateixi incendis forestals que minven la seva capacitat de regeneració i que, no només produeixen un dany ecològic i econòmic important, sinó que aquells que arriben a tindre grans dimensions, posen en risc la vida de les persones que hi viuen, i dels equips d'extinció que tracten de sufocar-los. Aquesta tesi se centra en l'estudi i optimització del sistema de detecció d'incendis forestals mitjançant infrarojos instal · lat a la Devesa. Per a això s'analitzen els incendis ocorreguts durant més de deu anys i les alarmes generades durant cinc anys de funcionament del sistema, relacionant aquestes alarmes amb les condicions meteorològiques; per tal de disminuir els falsos positius; al seu torn es desenvolupa un sistema de classificació de risc d'incendi a partir de xarxes neuronals, basat en els paràmetres meteorològics descriptors usats en el IFW, índex oficial establert per l'AEMET per classificar el risc d'incendi. Un cop desenvolupada la xarxa neuronal per classificar el risc d'incendi, i analitzat el sistema de càmeres infraroges, es combinen tots dos a fi d'establir un sistema de classificació de les alarmes capaç de disminuir els falsos positius, i d'establir un criteri de risc a l¿usuari del sistema de detecció d'incendis.  / Canales Mengod, P. (2015). Termografía Infrarroja aplicada a la detección de incendios en la interfaz urbano-forestal y su optimización mediante redes neuronales artificiales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/49830

[EN] The riparian areas can be understood as those areas adjacent or very close to the river channels that are environmentally influenced by this proximity and, in consequence, that are frequently subjected to periodic flooding. The riverbank is an ecosystem itself that has great ecological value. It acts as a transition zone between land and water areas and as a corridor across different regions. As riparian areas are located beside the river water, their soils are frequently very productive. The vegetation in these areas is very productive and favours a great density and diversity of wild life. It has an important role in the ecosystem's capacity for other different functions as the nutrients balance, the water temperature regulation by shadowing, the banks stabilization, etc. In consequence, the riparian vegetation is necessary for the correct balance in the fluvial ecosystem. As this vegetation conditions the hydrology of the river system, the hydrological regime of the river determines the development, the distribution and the diversity of this vegetation. In fact, the presence and wellbeing of the vegetation in semiarid riparian environments is mainly conditioned to the floods frequency and magnitude, to the water availability in the unsaturated upper soil and to the water table accessibility. The aim of the present thesis is to develop and to implement a new ecohydrological dynamic model that predicts the vegetation on the riparian zones of a river reach by including new processes or by reconsidering the definition of those already included in the models taken as reference. In addition, it is pursued to demonstrate the utility of the new model by analysing the dynamic response of the vegetation under different global change scenarios. A background review has been intensively addressed to obtain the required expert knowledge needed to face the proposal of a new methodology for the analysis of the spatial and temporal distribution of the vegetation in the riparian area. A selection of the most representative models among the currently available and their implementation on different Mediterranean semiarid case studies of the Jucar River Basin District have been performed. After evaluating the advantages and limitations of these reference models, a new improved mathematical model has been proposed. This new tool, the Riparian Vegetation Dynamic Model (RVDM), integrates the knowledge provided by previous tools and represents an upgrade in the way of understanding the relations between the riparian hydrodynamics and the vegetation dynamics. The model has proved to be capable to predict the distribution of the riparian vegetation communities observed in reaches with semiarid characteristics. It has been demonstrated that RVDM represents an upgrade respect to previous tools in the quality and the reliability of the results. Once the advantages of this new tool have been proven, different global change scenarios have been simulated to analyse the dynamic response of the vegetation in the riparian areas. / [ES] Las riberas pueden entenderse como aquellas áreas adyacentes o muy próximas a los cauces fluviales, con inundaciones periódicas, que se ven ambientalmente influidas de forma distintiva por esta proximidad. La ribera es un ecosistema en sí mismo que tiene un gran valor ecológico por constituir una zona de transición entre las zonas terrestre y acuática y un corredor a través de diferentes regiones. Su cercanía al agua, sus suelos tradicionalmente fértiles y su vegetación característica, hacen de estos ecosistemas entornos favorables para una gran densidad y diversidad de vida salvaje. La vegetación de ribera tiene un papel importante en la capacidad del ecosistema para diferentes funciones como son el balance de nutrientes, la regulación de la temperatura de las aguas por efecto del sombreo, la estabilización de las márgenes del río, etc., y por tanto es necesaria para un equilibrio adecuado del ecosistema fluvial. Pero no solo la vegetación de ribera tiene influencia sobre la hidrología del cauce; el desarrollo, la distribución o la diversidad de esta vegetación vienen determinados por el régimen hidrológico del mismo. De hecho, en entornos semiáridos, no solo la frecuencia e intensidad de las avenidas, sino también la cantidad de agua capilar disponible en la zona superficial del suelo, así como la accesibilidad al nivel freático, condicionan tanto la presencia como el bienestar de la vegetación. El objetivo fundamental de esta tesis doctoral es el desarrollo e implementación de un modelo ecohidrológico dinámico, de distribución espacio-temporal de la vegetación de ribera a escala de tramo que, incluyendo nuevos procesos o replanteando la definición de los ya incluidos en los modelos de referencia, mejore los resultados que pueden obtenerse con los modelos actualmente disponibles. Asimismo, se pretende demostrar la utilidad del nuevo modelo mediante el análisis de la respuesta dinámica de la vegetación de ribera a escala de tramo frente a diferentes escenarios de cambio global. Con el fin de adquirir la autonomía y el conocimiento experto necesario para abordar este objetivo, se propone una revisión del estado del arte actual, una selección de los modelos más representativos entre los actualmente disponibles y su aplicación en diferentes casos de estudio dentro del entorno semiárido mediterráneo de la Demarcación Hidrográfica del Júcar. Tras valorar los defectos y posibles mejoras de los modelos de referencia, se ha propuesto un nuevo modelo mejorado que combina el conocimiento existente de los procesos hidrológicos, biológicos y geomorfológicos que se producen en la zona de ribera. Este modelo matemático, Riparian Vegetation Dynamic Model (RVDM), se ha implementado en una herramienta capaz de reproducir la distribución de las comunidades vegetales riparias observadas en tramos con características similares a las de los casos de estudio seleccionados. Se ha comprobado que, efectivamente, RVDM supone una mejora en la calidad y la fiabilidad de los resultados respecto a las herramientas homólogas contemporáneas, es decir, respecto a los modelos de referencia. Demostradas las ventajas de su uso se ha determinado, mediante la aplicación del nuevo modelo RVDM, la respuesta dinámica de la vegetación de ribera a escala de tramo frente a diferentes regímenes de aportaciones, como respuesta a diferentes escenarios de cambio global. / [CA] Les riberes poden entendre's com aquelles àrees adjacents o molt pròximes als llits fluvials, amb inundacions periòdiques, que es veuen ambientalment influïdes de forma distintiva per esta proximitat. La ribera és un ecosistema en si mateix que té un gran valor ecològic per constituir una zona de transició entre les zones terrestre i aquàtica i un corredor a través de diferents regions. La seua proximitat a l'aigua, els seus sòls tradicionalment fèrtils i la seua vegetació característica, fan d'estos ecosistemes entorns favorables per a una gran densitat i diversitat de vida salvatge. La vegetació de ribera té un paper important en la capacitat de l'ecosistema per a diferents funcions com són el balanç de nutrients, la regulació de la temperatura de les aigües per efecte de l'ombrege, l'estabilització dels marges del riu, etc., i per tant és necessària per a un equilibri adequat de l'ecosistema fluvial. Però no sols la vegetació de ribera té influència sobre la hidrologia del llit; el desenvolupament, la distribució o la diversitat d'esta vegetació vénen determinats pel règim hidrològic del mateix. De fet, en entorns semiárids, no sols la freqüència i intensitat de les avingudes, sinó també la quantitat d'aigua capil·lar disponible en la zona superficial del sòl, així com l'accessibilitat al nivell freàtic, condicionen tant la presència com el benestar de la vegetació. L'objectiu fonamental d'esta tesi doctoral és el desenvolupament i implementació d'un model ecohidrológic dinàmic, de distribució espai-temporal de la vegetació de ribera a escala de tram que, incloent nous processos o replantejant la definició dels ja inclosos en els models de referència, millore els resultats que poden obtindre's amb els models actualment disponibles. Així mateix, es pretén demostrar la utilitat del nou model per mitjà de l'anàlisi de la resposta dinàmica de la vegetació de ribera a escala de tram enfront de diferents escenaris de canvi global. A fi d'adquirir l'autonomia i el coneixement expert necessari per a abordar este objectiu, es proposa una revisió de l'estat de l'art actual, una selecció dels models més representatius entre els actualment disponibles i la seua aplicació en diferents casos d'estudi dins de l'entorn semiárid mediterrani de la Demarcació Hidrogràfica del Xúquer. Després de valorar els defectes i possibles millores dels models de referència, s'ha proposat un nou model millorat que combina el coneixement existent dels processos hidrològics, biològics i geomorfològics que es produïxen en la zona de ribera. Este model matemàtic, Riparian Vegetation Dynamic Model (RVDM) , s'ha implementat en una ferramenta capaç de reproduir la distribució de les comunitats vegetals riparies observades en trams amb característiques semblants a les dels casos d'estudi seleccionats. S'ha comprovat que, efectivament, RVDM suposa una millora en la qualitat i la fiabilitat dels resultats respecte a les ferramentes homòlogues contemporànies, és a dir, respecte als models de referència. Demostrats els avantatges del seu ús s'ha determinat, per mitjà de l'aplicació del nou model RVDM, la resposta dinàmica de la vegetació de ribera a escala de tram enfront de diferents règims d'aportacions, com a resposta a diferents escenaris de canvi global. / García Arias, A. (2015). Desarrollo de un modelo ecohidrológico para el análisis de la dinámica de ecosistemas riparios [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53693

[EN] Over time, due to multiple operational and maintenance activities, the networks of water supply systems (WSSs) undergo interventions, modifications or even are closed. In many cases, these activities are not properly registered. Knowledge of the paths and characteristics (status and age, etc.) of the WSS pipes is obviously necessary for efficient and dynamic management of such systems. This problem is greatly augmented by considering the detection and control of leaks. Access to reliable leakage information is a complex task. In many cases, leaks are detected when the damage is already considerable, which brings high social and economic costs. In this sense, non-destructive methods (e.g., ground penetrating radar - GPR) may be a constructive response to these problems, since they allow, as evidenced in this thesis, to ascertain paths of pipes, identify component characteristics, and detect primordial water leaks. Selection of GPR in this work is justified by its characteristics as non-destructive technique that allows studying both metallic and non-metallic objects. Although the capture of information with GPR is usually successful, such aspects as the capture settings, the large volume of generated information, and the use and interpretation of such information require high level of skill and experience. This dissertation may be seen as a step forward towards the development of tools able to tackle the problem of lack of knowledge on the WSS buried assets. The main objective of this doctoral work is thus to generate tools and assess their feasibility of application to the characterization of components of WSSs from GPR images. In this work we have carried out laboratory tests specifically designed to propose, develop and evaluate methods for the characterization of the WSS buried components. Additionally, we have conducted field tests, which have enabled us to determine the feasibility of implementing such methodologies under uncontrolled conditions. The methodologies developed are based on techniques of intelligent data analysis. The basic principle of this work has involved the processing of data obtained through the GPR to look for useful information about WSS components, with special emphasis on the pipes. After performing numerous activities, one can conclude that, using GPR images, it is feasible to obtain more information than the typical identification of hyperbolae currently performed. In addition, this information can be observed directly, e.g. more simply, using the methodologies proposed in this doctoral work. These methodologies also prove that it is feasible to identify patterns (especially with the preprocessing algorithm termed Agent race) that provide fairly good approximation of the location of leaks in WSSs. Also, in the case of pipes, one can obtain such other characteristics as diameter and material. The main outcomes of this thesis consist in a series of tools we have developed to locate, identify and visualize WSS components from GPR images. Most interestingly, the data are synthesized and reduced so that the characteristics of the different components of the images recorded in GPR are preserved. The ultimate goal is that the developed tools facilitate decision-making in the technical management of WSSs, and that such tools can even be operated by personnel with limited experience in handling non-destructive methodologies, specifically GPR. / [ES] Con el paso del tiempo, y debido a múltiples actividades operacionales y de mantenimiento, las redes de los sistemas de abastecimiento de agua (SAAs) sufren intervenciones, modificaciones o incluso, son clausuradas, sin que, en muchos casos, estas actividades sean correctamente registradas. El conocimiento de los trazados y características (estado y edad, entre otros) de las tuberías en los SAAs es obviamente necesario para una gestión eficiente y dinámica de tales sistemas. A esta problemática se suma la detección y el control de las fugas de agua. El acceso a información fiable sobre las fugas es una tarea compleja. En muchos casos, las fugas son detectadas cuando los daños en la red son ya considerables, lo que trae consigo altos costes sociales y económicos. En este sentido, los métodos no destructivos (por ejemplo, ground penetrating radar - GPR), pueden ser una respuesta a estas problemáticas, ya que permiten, como se pone de manifiesto en esta tesis, localizar los trazados de las tuberías, identificar características de los componentes y detectar las fugas de agua cuando aún no son significativas. La selección del GPR, en este trabajo se justifica por sus características como técnica no destructiva, que permite estudiar tanto objetos metálicos como no metálicos. Aunque la captura de información con GPR suele ser exitosa, la configuración de la captura, el gran volumen de información, y el uso y la interpretación de la información requieren de alto nivel de habilidad y experiencia por parte del personal. Esta tesis doctoral se plantea como un avance hacia el desarrollo de herramientas que permitan responder a la problemática del desconocimiento de los activos enterrados de los SAAs. El objetivo principal de este trabajo doctoral es, pues, generar herramientas y evaluar la viabilidad de su aplicación en la caracterización de componentes de un SAA, a partir de imágenes GPR. En este trabajo hemos realizado ensayos de laboratorio específicamente diseñados para plantear, elaborar y evaluar metodologías para la caracterización de los componentes enterrados de los SAAs. Adicionalmente, hemos realizado ensayos de campo, que han permitido determinar la viabilidad de aplicación de tales metodologías bajo condiciones no controladas. Las metodologías elaboradas están basadas en técnicas de análisis inteligentes de datos. El principio básico de este trabajo ha consistido en el tratamiento adecuado de los datos obtenidos mediante el GPR, a fin de buscar información de utilidad para los SAAs respecto a sus componentes, con especial énfasis en las tuberías. Tras la realización de múltiples actividades, se puede concluir que es viable obtener más información de las imágenes de GPR que la que actualmente se obtiene con la típica identificación de hipérbolas. Esta información, además, puede ser observada directamente, de manera más sencilla, mediante las metodologías planteadas en este trabajo doctoral. Con estas metodologías se ha probado que también es viable la identificación de patrones (especialmente el pre-procesado con el algoritmo Agent race) que proporcionan aproximación bastante acertada de la localización de las fugas de agua en los SAAs. También, en el caso de las tuberías, se puede obtener otro tipo de características tales como el diámetro y el material. Como resultado de esta tesis se han desarrollado una serie de herramientas que permiten visualizar, identificar y localizar componentes de los SAAs a partir de imágenes de GPR. El resultado más interesante es que los resultados obtenidos son sintetizados y reducidos de manera que preservan las características de los diferentes componentes registrados en las imágenes de GPR. El objetivo último es que las herramientas desarrolladas faciliten la toma de decisiones en la gestión técnica de los SAAs y que tales herramientas puedan ser operadas incluso por personal con una experiencia limitada en el manejo / [CA] Amb el temps, a causa de les múltiples activitats d'operació i manteniment, les xarxes de sistemes d'abastament d'aigua (SAAs) se sotmeten a intervencions, modificacions o fins i tot estan tancades. En molts casos, aquestes activitats no estan degudament registrats. El coneixement dels camins i característiques (estat i edat, etc.) de les canonades d'aigua i sanejament fa evident la necessitat d'una gestió eficient i dinàmica d'aquests sistemes. Aquest problema es veu augmentat en gran mesura tenint en compte la detecció i control de fuites. L'accés a informació fiable sobre les fuites és una tasca complexa. En molts casos, les fugues es detecten quan el dany ja és considerable, el que porta costos socials i econòmics. En aquest sentit, els mètodes no destructius (per exemple, ground penetrating radar - GPR) poden ser una resposta constructiva a aquests problemes, ja que permeten, com s'evidencia en aquesta tesi, per determinar rutes de canonades, identificar les característiques dels components, i detectar les fuites d'aigua quan encara no són significatives. La selecció del GPR en aquest treball es justifica per les seves característiques com a tècnica no destructiva que permet estudiar tant objectes metàl·lics i no metàl·lics. Tot i que la captura d'informació amb GPR sol ser reeixida, aspectes com ara la configuració de captura, el gran volum d'informació que es genera, i l'ús i la interpretació d'aquesta informació requereix alt nivell d'habilitat i experiència. Aquesta tesi pot ser vista com un pas endavant cap al desenvolupament d'eines capaces d'abordar el problema de la manca de coneixement sobre els actius d'aigua i sanejament enterrat. L'objectiu principal d'aquest treball doctoral és, doncs, generar eines i avaluar la seva factibilitat d'aplicació a la caracterització dels components de los SAAs, a partir d'imatges GPR. En aquest treball s'han dut a terme proves de laboratori específicament dissenyats per proposar, desenvolupar i avaluar mètodes per a la caracterització dels components d'aigua i sanejament soterrat. A més, hem dut a terme proves de camp, que ens han permès determinar la viabilitat de la implementació d'aquestes metodologies en condicions no controlades. Les metodologies desenvolupades es basen en tècniques d'anàlisi intel·ligent de dades. El principi bàsic d'aquest treball ha consistit en el tractament de dades obtingudes a través del GPR per buscar informació útil sobre els components d'SAA, amb especial èmfasi en la canonades. Després de realitzar nombroses activitats, es pot concloure que, amb l'ús d'imatges de GPR, és factible obtenir més informació que la identificació típica d'hipèrboles realitzat actualment. A més, aquesta informació pot ser observada directament, per exemple, més simplement, utilitzant les metodologies proposades en aquest treball doctoral. Aquestes metodologies també demostren que és factible per identificar patrons (especialment el pre-processat amb l'algoritme Agent race) que proporcionen bastant bona aproximació de la localització de fuites en SAAs. També, en el cas de tubs, es pot obtenir altres característiques com ara el diàmetre i el material. Els principals resultats d'aquesta tesi consisteixen en una sèrie d'eines que hem desenvolupat per localitzar, identificar i visualitzar els components dels SAAS a partir d'imatges GPR. El resultat més interessant és que els resultats obtinguts són sintetitzats i reduïts de manera que preserven les característiques dels diferents components registrats en les imatges de GPR. L'objectiu final és que les eines desenvolupades faciliten la presa de decisions en la gestió tècnica de SAA, i que tals eines poden fins i tot ser operades per personal amb poca experiència en el maneig de metodologies no destructives, específicament GPR. / Ayala Cabrera, D. (2015). Characterization of components of water supply systems from GPR images and tools of intelligent data analysis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59235 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

[EN] Computer simulation of water distribution networks by means of mathematical models is nowadays an indispensable tool for the design and exploitation of those networks. Simulation is used not only for the design of new supply systems, or modifications and extensions of existing systems, but also for the normal operation tasks carried out in any network. Two main types of simulation can be differentiated: hydraulic simulation, by means of which the pressures and flows registered in the network are computed, and water quality simulation, the objective of which is to obtain information about chemical substance concentrations. The need for simulation comes often in the context of a wider problem of optimization or reliability analysis, which requires performing a large number of simulations, thus resulting in a process with considerable computational complexity. This fact, added to the growing size and level of detail of network models, as a consequence of the automatic incorporation of data coming from Geographical Information Systems, means that the performance of the simulation solver has a great impact in the overall computing time. In this context, this thesis considers and explores different strategies to improve the performance of water distribution network simulation. The first strategy consists of making some contributions to the hydraulic simulation method known as Looped Newton-Raphson (or more simply the loop method), which is based on the consideration of flow corrections associated to a set of independent loops within the network. Even though the method known as Global Gradient Algorithm (GGA) is more widely used and accepted, the loop method has the potential to be faster, owing to the smaller size of the underlying linear systems. In this thesis some contributions are presented to improve the performance of the loop method for hydraulic simulation. Firstly, efficient algorithms are developed for the selection of a suitable set of independent loops, leading to a highly sparse linear system. Secondly, methods are developed for efficient modeling of hydraulic valves, and especially pressure reducing/sustaining valves. The second strategy explored is the introduction of high performance computing in the hydraulic simulation using distributed memory platforms. In particular, the code of Epanet, a widely accepted water distribution network simulation software, is taken as the starting point for the introduction of parallel simulation algorithms, using the Message Passing Interface (MPI) tool for inter-process communications. As a result of this work, firstly a parallel algorithm is presented for the simulation of flows and pressures by means of the GGA method, making use of multifrontal algorithms for the parallel solution of the underlying linear systems. Secondly, a parallel algorithm for water quality simulation by means of the Discrete Volume Element Method (DVEM) is described, based on partitioning the network by means of multilevel recursive bisection algorithms. Thirdly, a parallel method is presented for leakage minimization by finding the optimal pressure settings for a set of pressure-reducing valves. In distributed memory platforms the overhead due to communication and synchronization can be excessively high, counterbalancing the gain derived from the division of the computation among the processors. This effect is less pronounced in shared memory platforms such as multicore systems, which have gained popularity over the last years. This fact motivates the third strategy explored in this thesis, which is the development of parallel algorithms for simulation of flows and pressures using multicore systems. OpenMP is the tool used for the parallelization, both of the method GGA as implemented in Epanet software and of the loop method with the contributions on it that have been made in the context of this thesis. / [ES] La simulación por computador de las redes de distribución de agua potable, mediante el uso de modelos matemáticos, es hoy en día una herramienta indispensable para el diseño y la explotación de dichas redes. La simulación se utiliza tanto en el diseño de nuevos abastecimientos y en ampliaciones o modificaciones de abastecimientos existentes, como en las tareas de operación normales de cualquier red. Se puede diferenciar entre dos tipos de simulación: la simulación hidráulica, que permite obtener las presiones y caudales que se registran en la red, y la simulación de la calidad del agua, cuyo objetivo es obtener información sobre concentraciones de sustancias químicas. A menudo la necesidad de simulación surge dentro de un problema más amplio de optimización o de análisis de fiabilidad, que requiere llevar a cabo un gran número de simulaciones, con lo que el proceso completo resulta de una complejidad computacional considerable. Esto, añadido al hecho de que el tamaño y nivel de detalle de los modelos de redes crece constantemente, como consecuencia de la incorporación automática de datos contenidos en Sistemas de Información Geográfica, hace que las prestaciones del solver de simulación tengan un gran impacto en el tiempo total de cálculo necesario. En este contexto, esta tesis considera y explora distintas vías para mejorar las prestaciones de la simulación de redes de distribución de agua. La primera de estas vías consiste en realizar algunas aportaciones al método de simulación hidráulica conocido como método de Newton-Raphson de mallas, el cual se basa en la consideración de caudales correctores asociados a un conjunto de mallas independientes definidas sobre la red. Aunque el método conocido como Algoritmo del Gradiente Global (GGA) goza de mayor aceptación, el método de mallas tiene el potencial de ser más rápido, debido al menor tamaño de los sistemas lineales subyacentes. Esta tesis presenta aportaciones para mejorar las prestaciones del método de mallas de simulación hidráulica. En primer lugar, se desarrollan algoritmos eficientes para la selección de un conjunto de mallas adecuado, que conduzca a un sistema altamente disperso. En segundo lugar se desarrollan métodos para la modelización eficiente de válvulas, y especialmente válvulas reductoras/sostenedoras de presión. La segunda vía explorada es la introducción de la computación de altas prestaciones en la simulación hidráulica usando plataformas de memoria distribuida. En particular, se parte del código de Epanet, un software de simulación de redes de amplia aceptación, y se introducen en él algoritmos paralelos de simulación, usando la herramienta Message Passing Interface (MPI) para la comunicación entre procesos. Como resultado de ello, se presenta en primer lugar un algoritmo paralelo para la simulación de caudales y presiones por medio del método GGA, haciendo uso de algoritmos multifrontales para la resolución paralela de los sistemas lineales subyacentes. En segundo lugar, se describe un algoritmo paralelo para la simulación de la calidad del agua mediante el Método de Elementos Discretos de Volumen (DVEM), particionando la red por medio de algoritmos de bisección recursiva multinivel. En tercer lugar, se presenta un método paralelo para la minimización de fugas mediante la determinación de las consignas óptimas de una serie de válvulas reductoras de presión. Finalmente, la tercera vía explorada es el desarrollo de algoritmos paralelos sobre memoria compartida para la simulación de presiones y caudales. Se considera con ello un tipo de plataformas que han ganado popularidad en los últimos años. Se utiliza la herramienta OpenMP para la paralelización, tanto de Epanet y de su implementación del método GGA, como del método de mallas, con las aportaciones al mismo que se han realizado en el contexto de esta tesis. / [CA] La simulació per computador de les xarxes de distribució d'aigua potable, per mitjà de l'ús de models matemàtics, es hui en dia una ferramenta indispensable per al disseny i l'explotació d'abastiments d'aigua. La simulació s'utilitza tant per al disseny de nous abastiments o ampliacions i modificacions d'abastiments existents, com per a les tasques d'operació normals en qualsevol xarxa. Es pot diferenciar entre dos tipus de simulació: la simulació hidràulica, que permet obtindre les pressions i cabals que es produeixen en la xarxa, i la simulació de la qualitat de l'aigua, l'objectiu de la qual és obtindre informació sobre concentracions de substàncies químiques. Sovint la necessitat de simulació sorgeix dins d'un problema més ampli d'optimització o d'anàlisi de fiabilitat, que requereix dur a terme un gran nombre de simulacions, amb la qual cosa el procés complet resulta d'una complexitat computacional considerable. Això, afegit al fet de que la grandària i nivell de detall del models de xarxes creix constantment, com a conseqüència de la incorporació automàtica de dades contingudes en Sistemes d'Informació Geogràfica, fa que les prestacions del solver de simulació tinguen un gran impacte en el temps total de càlcul necessari. En este context, esta tesi considera i explora diferents vies per a millorar les prestacions de la simulació de xarxes de distribució d'aigua. La primera d'estes vies consisteix en realitzar algunes contribucions al mètode de simulació hidràulica conegut com mètode de Newton-Raphson de malles (o simplement mètode de malles), el qual es basa en la consideració de cabals correctors associats a un conjunt de malles independents definides en la xarxa. Encara que el mètode conegut com Algorisme del Gradient Global (GGA) gaudeix de major acceptació, el mètode de malles té el potencial de ser més ràpid, degut a la menor grandària dels sistemes lineals subjacents. En esta tesi es presenten contribucions per a millorar les prestacions del mètode de malles de simulació hidràulica. En concret, en primer lloc es desenvolupen algorismes eficients per a la selecció d'un conjunt de malles adequat, que conduïsca a un sistema lineal altament dispers. En segon lloc es desenvolupen mètodes per a la modelització eficient de vàlvules, i especialment vàlvules reductores/sostenidores de pressió. La segona via explorada és la introducció de la computació d'altes prestacions en la simulació hidràulica utilitzant plataformes de memòria distribuïda. En concret, es parteix del codi d'Epanet, un programari de simulació de xarxes de distribució d'aigua d'amplia acceptació, i s'hi introdueixen algorismes paral·lels de simulació, utilitzant la ferramenta Message Passing Interface (MPI) per a la comunicació entre processos. Com a resultat d'este treball, es presenta en primer lloc un algorisme paral·lel per a la simulació de cabals i pressions per mitjà del mètode GGA, fent ús d'algorismes multifrontals per a la resolució en paral·lel dels sistemes lineals subjacents. En segon lloc, es descriu un algorisme paral·lel per a la simulació de la qualitat d'aigua amb el Mètode d'Elements Discrets de Volum (DVEM), particionant la xarxa per mitjà d'algoritmes de bisecció recursiva multinivell. En tercer lloc es presenta un mètode paral·lel per a la minimització de fugues mitjançant la determinació de les consignes òptimes d'una sèrie de vàlvules reductores de pressió. Finalment, la tercera via explorada és el desenvolupament d'algorismes paral·lels sobre memòria compartida per a la simulació de pressions i cabals. Es considera amb això un tipus de plataformes que han guanyat popularitat en els últims anys. S'utilitza la ferramenta OpenMP per a la paral·lelització, tant del programari Epanet i de la seua implementació del mètode GGA, com del mètode de malles, amb les contribucions al mateix que s'han realitzat en el context d'esta tesi. / Alvarruiz Bermejo, F. (2016). Reducción del Tiempo de Simulación de Redes de Distribución de Agua, mediante el Método de Mallas y la Computación de Altas Prestaciones [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61764