[ES] El enfoque tradicional en la calibración de modelos hidrológicos se basa únicamente en los caudales observados en alguna estación de aforos de la cuenca de estudio. Sin embargo, la evaluación de los caudales de manera puntual para una cuenca hidrográfica proporciona una respuesta agregada y limitada del comportamiento del sistema. Es por esto, que los datos obtenidos por teledetección se han convertido en una alternativa clave para hacer frente esta situación, aumentando significativamente el uso de este tipo de información en las últimas décadas para variables de estado utilizadas en Ecohidrología. De hecho, los datos obtenidos por teledetección proporcionan no solo información temporal, sino también información valiosa sobre la dinámica espacial, lo que puede facilitar una calibración del modelo teniendo en cuenta los patrones espaciales y la dinámica temporal, lo que a su vez aumenta la robustez del modelado. Actualmente existe una gran disponibilidad de datos de satélite, por citar entre otros: índice de área foliar, humedad del suelo superficial, evapotranspiración. Estos datos se encuentran disponibles casi en tiempo real, con resoluciones espacio-temporales suficientes para la Ecohidrología [30m-25km] en la mayoría de los casos y con una distribución espacial cubriendo toda la tierra. Para este trabajo se ha escogido la humedad del suelo superficial como variable de estado, y el índice de área foliar como variable de validación. Justificado en la importancia y el papel fundamental desempeñado por la humedad del suelo en el ciclo hidrológico, se ha decidido incluirla como variable de estado en esta investigación. A pesar de su importancia, las mediciones in-situ son todavía escasas en tiempo y espacio, si tenemos en cuenta su alta variabilidad espacial y temporal, lo que unido a los costos asociados a su funcionamiento y mantenimiento nos lleva a la realidad que generar la cantidad necesaria de datos observacionales in-situ es económicamente inviable, salvo en cuencas pequeñas experimentales o parcelas. Por todo ello, los datos de la mencionada variable obtenidos por teledetección se presentan como una buena alternativa para ser incorporados durante el modelado del ciclo hidrológico. Y es aquí donde se enmarca esta investigación. Primeramente, testear la posibilidad de calibrar una cuenca utilizando información satelital, desde un enfoque multiobjetivo en combinación con la serie de caudales, y desde un enfoque mono-objetivo considerando a la humedad del suelo como única variable de estado, es decir, en este caso se ha considerado a la cuenca como no aforada. En segundo lugar, también debe hacerse frente a un objetivo operacional que implica resolver cómo manejar este tipo de información para implementar y calibrar modelos ecohidrológicos. Para llevar a cabo la propuesta se ha seleccionado como área de estudio una cuenca mediterránea semiárida con un régimen efímero (la Rambla de la Viuda) y un modelo distribuido espacialmente (TETIS) para poder explotar mejor la información espacial proveniente de la teledetección. Los resultados obtenidos muestran principalmente que: a) considerando información espacio-temporal en el proceso de calibración multiobjetivo (en combinación con la serie de caudales) incrementa la robustez del modelo, debido a que el desempeño del mismo no presenta demasiada degradación en el paso del periodo de calibración al periodo de validación, y b) considerando a la cuenca como no aforada, es posible realizar una estimación coherente de la hidrología utilizando solamente la información de satélite como única variable de estado, manteniendo resultados aceptables también el periodo de validación. / [CA] L'enfocament tradicional al calibratge de models hidrològics es fonamenta únicament en els cabals observats en alguna estació d'aforament de la conca d'estudi. No obstant això, l'avaluació dels cabals de manera puntual per a una conca hidrogràfica proporciona una resposta agregada i limitada del comportament del sistema. Per a fer front a aquesta situació, les dades obtingudes per teledetecció s'han convertit en una alternativa clau, augmentant significativament l'ús d'aquest tipus d'informació en les últimes dècades per a variables d'estat utilitzades en ecohidrología. De fet, les dades obtingudes per teledetecció no només proporcionen informació temporal, sinó també informació valuosa de la dinàmica espacial, el que pot facilitar un calibratge del model tenint en compte els patrons espacials i la dinàmica temporal. Actualment existeix una gran disponibilitat de dades de satèl·lit, quasi en temps real, amb resolucions espai temporals suficients per a la ecohidrología en la majoria dels casos i amb una distribució espacial cobrint tota la terra. Per a aquest treball s'ha triat la humitat del sòl superficial com a variable d'estat, i l'índex d'àrea foliar com a variable de validació. La humitat del sòl exerceix un paper fonamental al cicle hidrològic, a causa de la seua influència en molts processos que afecten directa o indirectament el balanç hídric, com poden ser el creixement de la vegetació, les propietats hidràuliques del sòl, la evapotranspiració, la generació d'escolament i processos d'infiltració i la percolació profunda. Malgrat la seua importància, els mesuraments in-situ són encara escassos en temps i espai, si tenim en compte la seua alta variabilitat espacial i temporal, la qual cosa unida als costos associats al seu funcionament i manteniment ens du a la realitat que generar la quantitat necessària de dades observacionals in-situ és econòmicament inviable, excepte en conques xicotetes experimentals o parcel·les. Per tot això, les dades de l'esmentada variable obtingudes per teledetecció es presenten com a una bona alternativa per a ser incorporades durant el modelatge del cicle hidrològic. I és ací on s'emmarca aquesta investigació. En primer lloc, testejar la possibilitat de calibrar una conca utilitzant informació satelital, des d'un punt de visa multiobjectiu en combinació amb la sèrie de cabals, i des d'un enfocament monoobjectiu considerant la humitat del sòl com a única variable d'estat, és a dir, en aquest cas s'ha considerat a la conca com a no aforada. En segon lloc, també ha de fer-se front a un objectiu operacional que implica resoldre com gestionar aquest tipus d'informació per a implementar i calibrar models hidrològics. Com a cas d'estudi s'ha seleccionat una conca mediterrània semiàrida amb un règim efímer (la Rambla de la Vídua) i un model distribuït espacialment (TETIS) per a poder explotar millor la informació espacial provinent de la teledetecció. / [EN] The traditional approach to hydrological model calibration is based only on observed discharges at gauging stations of the studied basin. However, assessing the discharges of a watershed in this way provides an aggregated and limited answer about the behaviour of the system. In order to deal with this, remote sensing satellite data have become a key alternative and their use has significantly increased in recent decades to estimate ecohydrological state variables. Remote sensing data not only provide temporal information but also valuable information on spatial dynamics, facilitating model calibration. Currently, satellite data are available almost in real time, generally with sufficient spatio-temporal resolution for ecohydrology studies and with a spatial distribution covering the entire earth. There are many sources of satellite information than can be used in ecohydrology, but in this research we chose near-surface soil moisture as state variable and leaf area index for validation. Soil moisture plays a key role in the hydrological cycle due to its influence on many processes that directly or indirectly affect the water balance, such as vegetation growth, hydraulic properties of the ground, evapotranspiration, runoff generation and the processes of infiltration and deep percolation. Despite their importance, soil moisture in-situ measurements are still uncommon in time and space; their high spatial and temporal variability, together with the associated costs of operation and maintenance, make generating the necessary amount of observational data in-situ economically unviable, except in small experimental basins or plots. Therefore, soil moisture data obtained by remote sensing represent a good alternative for hydrological modelling. The main goal of this study is to test the possibility of calibrating a watershed using only satellite information of soil moisture To do this, we also address a secondary objective that involves solving how to process this type of information in order to implement and calibrate hydrological models. As a case study, a semi-arid Mediterranean catchment area was selected with an ephemeral regime (the Rambla de la Viuda) and a spatially distributed model was used (TETIS). / Al gobierno de Paraguay, que a través de su programa de becas en el exterior Carlos Antonio López (BECAL) ha depositado su confianza en mi persona y me han asistido deferentemente para esta formación. / Echeverria Martínez, CA. (2020). USO DE LA HUMEDAD DEL SUELO SUPERFICIAL OBTENIDA POR SATÉLITE PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN MODELO ECOHIDROLÓGICO DISTRIBUIDO. CASO DE ESTUDIO: CUENCA DE LA RAMBLA DE LA VIUDA (ESPAÑA) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/139521

[ES] Se espera que el cambio climático aumente las precipitaciones y la temperatura en las zonas tropicales de la costa ecuatoriana. El aumento de la temperatura también aumentará la evapotranspiración, por lo tanto, el futuro balance hídrico en la costa ecuatoriana tendrá una ligera variación. Los cambios en los patrones de precipitación y la evapotranspiración producirán un aumento significativo en los requerimientos de agua para los cultivos actuales, por lo que se espera un desequilibrio en los sistemas de recursos hídricos entre los recursos naturales y las demandas de agua lo que compromete la seguridad alimentaria. Esta investigación presenta los cambios futuros en los requerimientos de agua de los principales cultivos de la Demarcación Hidrográfica de Manabí mediante la identificación del impacto del cambio climático en los recursos hídricos y establece medidas de adaptación mediante un modelo gestión de recursos hídricos para garantizar la disponibilidad de agua y por ende la producción agrícola. El efecto del cambio climático en los recursos hídricos de la Demarcación Hidrográfica de Manabí, en la región costera del Ecuador, se evaluó en las cuencas de los ríos Chone y Portoviejo en el período 1964 - 2012 mediante el Modelo Hidrológico Agregado de Témez y el uso de doce proyecciones climáticas con corrección de sesgo, a partir de dos modelos de circulación general AR5, dos escenarios RCP 4.5-8.5 y tres períodos, a corto (2010-2039), a mediano (2040- 2069) y a largo plazo (2070-2099). Los modelos CCSM4 y ECHAM6 indican una intensificación progresiva de la temperatura a corto, mediano y largo plazo en todos los escenarios, siendo el RCP4.5 más ligero y el RCP8.5 más severo. En las cuencas de estudio, se observan aumentos de lluvia de menos del 5%, de acuerdo con el modelo climático CCSM4 en el escenario RCP4.5, mientras que en los escenarios RCP8.5 hay un aumento de hasta 29% a largo plazo. Según el modelo ECHAM6, se proyectan aumentos en la precipitación de hasta 36% a largo plazo. Ambos modelos coinciden con el aumento de las variables en la estación seca, mientras que en la estación húmeda se proyecta una ligera disminución con el modelo CCSM4 y un aumento con el modelo ECHAM6. Los cálculos de ETP de los métodos Thornthwaite (ETP Th) y Penman Monteith (ETP P-M) muestran resultados similares en el clima actual. Sin embargo, bajo el cambio climático, el método Thornthwaite da resultados significativamente más altos con respecto al método Penman Monteith. Basado en ETP Th, el modelo CCSM4 muestra una reducción en la aportación de -8%, mientras que el modelo ECHAM6 indica un aumento hasta un 16%. Los resultados basados en ETP P-M indican un aumento en la aportación de 25% y 30% acorde a los modelos CCSM4 y ECHAM6 respectivamente. Esta investigación muestra que, en las regiones tropicales, los sistemas de recursos hídricos actualmente viables podrían volverse insostenibles en escenarios de cambio climático. Para garantizar el suministro de agua en el futuro se requieren medidas adicionales como las reglas de operación del embalse y la mejora de la eficiencia del riego del sistema de 0,43 a 0,65; lo que implica mejorar el sistema de distribución y aplicación. / [CA] S'espera que el canvi climàtic augmenta les precipitacions i la temperatura a les zones tropicals de la costa equatoriana. L'augment de la temperatura també augmentarà l'evapotranspiració, per tant, el futur balanç hídric a la costa equatoriana tindrà una lleugera variació. Els canvis en els patrons de precipitació i l'evapotranspiració produiran un augment significatiu en els requeriments d'aigua per als cultius actuals, per la qual cosa s'espera un desequilibri en els sistemes de recursos hídrics entre els recursos naturals i les demandes d'aigua el que compromet la seguretat alimentària. Aquesta investigació presenta els canvis futurs en els requeriments d'aigua dels principals cultius de la Demarcació Hidrogràfica de Manabí mitjançant la identificació de l'impacte de l'canvi climàtic en els recursos hídrics i estableix mesures d'adaptació mitjançant un model gestió de recursos hídrics per a garantir la disponibilitat de aigua i per tant la producció agrícola. L'efecte de l'canvi climàtic en els recursos hídrics de la Demarcació Hidrogràfica de Manabí, a la regió costanera de l'Equador, es va avaluar en les conques dels rius Chone i Portoviejo en el període 1964-2012 mitjançant el model hidrològic agregat de Témez i l'ús de dotze projeccions climàtiques amb correcció de biaix, a partir de dos models de circulació general AR5, dos escenaris RCP 4.5-8.5 i tres períodes, a curt termini (2010-2039), a mitjà termini (2040- 2069) ia llarg termini (2070-2099). Els models CCSM4 i ECHAM6 indiquen una intensificació progressiva de la temperatura a curt, mitjà i llarg termini en tots els escenaris, sent el RCP4.5 més lleuger i el RCP8.5 més sever. A les conques d'estudi, s'observen augments de pluja de menys de el 5%, d'acord amb el model climàtic CCSM4 a l'escenari RCP4.5, mentre que en els escenaris RCP8.5 hi ha un augment de fins el 29% a llarg termini. Segons el model ECHAM6, es projecten augments en la precipitació de fins el 36% a llarg termini. Segons el model ECHAM6, es projecten augments en la precipitació de fins el 36% a llarg termini. Tots dos models coincideixen amb l'augment de les variables en l'estació seca, mentre que a l'estació humida es projecta una lleugera disminució amb el model CCSM4 i un augment amb el model ECHAM6. Els càlculs de ETP dels mètodes Penman Monteith i Thornthwaite mostren resultats similars en el clima actual. No obstant això, sota el canvi climàtic, el mètode Thornthwaite dóna resultats significativament més alts pel que fa a l'mètode Penman Monteith. Aquest estudi mostra que, en conques tropicals, l'ús de Thornthwaite pot donar resultats excessius. Basat en ETP Th, el model CCSM4 mostra una reducció en l'aportació de -8%, mentre que el model ECHAM6 indica un augment fins a un 16%. Els resultats basats en ETP P-M indiquen un augment en l'aportació de 25% i 30% d'acord amb els models CCSM4 i ECHAM6 respectivament. Aquesta investigació mostra que, en les regions tropicals, els sistemes de recursos hídrics actualment viables podrien tornar insostenibles en escenaris de canvi climàtic. Per garantir el subministrament d'aigua en el futur es requereixen mesures addicionals com les regles d'operació de l'embassament i la millora de l'eficiència de l'reg de el sistema de 0,43-0,65; el que implica millorar el sistema de distribució i aplicació. / [EN] Climate change is expected to increase rainfall and temperature in the tropical areas of the Ecuadorian coast. The increase in temperature will also increase evapotranspiration therefore, future water balance on Ecuadorian coast will have a slight variation. Changes in precipitation patterns and evapotranspiration will produce an increase in the water requirements for current crops, so an imbalance in the water resources systems between natural resources and water demands is expected. This study present water resources management as an adaptation measure to climate change for reducing vulnerability in tropical areas. This research presents the future changes in the water requirements of the main crops of the Manabí River Basin District by identifying the impact of climate change on water resources and establishes adaptation measures through a water resources management model for the availability of water and therefore agricultural production. The effect of climate change on water resources was evaluated in the Chone and Portoviejo river basins in the period 1964 - 2012 by Lumped Témez Hydrological Model. and twelve bias-corrected climate projections from two AR5 General Circulation Models, two Representative Concentration Pathways, 4.5-8.5 scenarios, and three periods, short (2010-2039), medium (2040-2069) and long-term (2070-2099). The models CCSM4 and ECHAM6 indicate a progressive intensification of temperature in the short, medium and long-term term in all scenarios, being the lightest RCP4.5 and the most severe RCP8.5. In the study basins rainfall increases of less than 5% are observed, according to the CCSM4 climate model under RCP4.5 scenario, while in the RCP8.5 scenario there is an increase of up to 29% in the long term. According to the ECHAM6 model, increases in the resolution of up to 36% are projected in the long term. Both models coincide with the increase of the precipitation in the dry season, while in the wet season a slight decrease is projected with the CCSM4 model and an increase with the ECHAM6 model. The ETP calculations by Penman Monteith and Thornthwaite methods show similar results under the current climate. However, under climate change, Thornthwaite method gives results significantly higher regarding to Penman Monteith method. This study shows that, in tropical basins the use of Thornthwaite can give results excessive. Based on ETP Th, the CCSM4 model shows a reduction in streamflow in -8%, while the ECHAM6 model indicates an increase until 16%. The results based on ETP P-M indicate increase in streamflow in 25% and 30% according to CCSM4 and ECHAM6 models respectively. This research shows that, in tropical regions, currently viable water resources systems could become unsustainable under climate change scenarios. To guarantee the water supply in the future additional measures are required as reservoir operation rules and irrigation efficiency improvement of system from 0,43 to 0,65; which it involves improving the distribution and application system / Rivadeneira Vera, JF. (2020). Impacto del cambio climático en la seguridad alimentaria de climas tropicales. Aplicación a la Demarcación Hidrográfica de Manabí - Ecuador [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149375

Tesis por compendio / [EN] The present Doctoral Thesis is framed around the three axes of the efficient irrigation: water distribution system selection, determination of irrigation water needs and plant water status assessment. The experiment detailed in Chapter II is focused on the selection of the drip irrigation system better adapted to the peculiarities of citrus crops. The possible advantages of subsurface drip irrigation and the installation of irrigation laterals with higher density of emitters per plant were evaluated. Specifically, in the study was assessed the performance of the mandarin (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') under a surface (SI) and subsurface drip irrigation (SSI) with 7 (SI7, SSI7) or 14 emitters (SI14, SSI14) per plant, as well as a third SS treatment (SSIA), identical to SSI7 but equipped with an additional drip line buried between the tree rows. Treatments were assessed in terms of yield, fruit composition, water productivity (WP) and water savings. Results showed that, on average, water savings were 23.0% in the SSI treatment compared to the SI treatment without significant differences in either yield or fruit composition. SSIA was the treatment with the lowest irrigation volumes and the highest yield. Chapter III proposes a methodology for estimating irrigation water needs for mandarins based on the use of capacitance water content probes (e.f. FDR). The calculation procedure is defined in three sequential parts: i) soil water content thresholds determination adapted to plants requirements for different phenological stages; ii) standardizing measurements from capacitance probes by using a hydrological simulation software to minimize equipment uncertainty; and finally iii) an extrapolation procedure for adapting critical soil water content thresholds to different soil conditions. Validating this strategy in a citrus orchard (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') a water saving of 26% was reached without significant differences in yield and increasing the WP by 33%. In the experiments described in the Chapter IV a leaf turgor pressure sensor (Yara ZIM-probe) was evaluated as plant water status indicator in order to further asses the possibility to implement water status determinations in a more holistic irrigation scheduling approach. This technology, through a patch of an intact leaf and a pressure transductor, provides a signal (Pp) which is inversely correlated with the turgor pressure. The first experiment was made in Persimmon trees (Diospyros kaki L.f.). The turgor pressure sensor was assessed in an experimental plot with different irrigation doses and rootstocks with different drought tolerance [Diospyros lotus (L) and Diospyros virginiana (V)]. The information provided by the sensor was compared with concomitant measurements of midday stem water potential (¿stem) and trunk diameter variations. Three states of leaf turgor associated with specific plant water status were established from the study of the Pp signal evolution together with the ¿stem. Persimmon trees exhibited the inversed Pp curve phenomena under water stress (maximum values at night). Using the information from the sensors, it was possible to differentiate plant water status between rootstocks, pointing L as the most sensitive to the water deficit. The second experiment was made in mandarin (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina'). Similarly, Pp values were compared with ¿stem measurements. In this case, the curves practically did not suffer inversions when the plant water status was inadequate, but an increase in the minimum and maximum Pp values was recorded at night and at noon, respectively. There was a good correlation between the concomitant hourly spot measurements of ¿stem and Pp that were taken at midday during two drought periods (coefficient of determination, r2 = 0.40 - 0.74). The analysed strategies and technologies have demonstrated that water use efficiency can be optimized at the plot level. Consumptive water use can be reduced using subsurface irrigation systems, achieving net savings in water consumption. By estimating the irrigation dose by means of capacitance soil water content probes, the efficiency in the application of the irrigation is improved and the water losses due to deep percolation are reduced, minimizing the leaching of nutrients and with it, the risk of aquifer contamination. In any case, it would be advisable to study the viability of these proposals in the global and integral context of water resources management at watershed and irrigation district level. / [ES] La presente Tesis Doctoral se enmarca en torno a los tres ejes que requiere cualquier riego para considerarse eficiente: 1) selección del sistema de distribución de agua, 2) determinación de las necesidades de riego y 3) control del estado hídrico de la planta. El ensayo detallado en el Capítulo II se centró en la selección del sistema de riego por goteo que mejor se adaptara a las particularidades del cultivo de los cítricos. Se estudió la respuesta productiva de mandarino (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') en función de diversos sistemas de riego superficial (SI) y subterráneo (SSI) con 7 (SI7, SSI7) y 14 emisores (SI14, SSI14) por planta dispuestos en doble línea, así como un tercer tratamiento subterráneo (SSIA), idéntico a SSI7, pero equipado con una línea adicional subterránea situada entre filas de árboles. Los resultados mostraron que el ahorro de agua empleando el sistema SSI, en comparación con SI, puede llegar a ser del 23% sin mermas en la producción ni en la calidad de la fruta, incrementando por lo tanto la WP. El sistema SSIA fue el tratamiento que empleó menor volumen de agua de riego y obtuvo mayor rendimiento productivo. En el Capítulo III se propone una metodología de cálculo de las necesidades de riego para mandarinos basada en el uso de sondas de humedad de tipo capacitivo (e.f. FDR). El procedimiento de cálculo se define en tres fases secuenciales: i) determinación de umbrales de humedad de suelo adaptados a los requerimientos de las plantas en distintas fases fenológicas; ii) estandarización de las lecturas de las sondas capacitivas mediante un programa de simulación hidrológica que permita reducir los efectos de la variabilidad intrínseca de los equipos; y, por último, iii) un procedimiento para extrapolar los umbrales de humedad definidos en el trabajo a cualquier parcela con distintas características edáficas. La validación de esta estrategia en una parcela de cítricos (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') supuso un ahorro de agua del 26% sin reducciones significativas en la producción, mejorando la WP un 33%. En los ensayos descritos en el Capítulo IV se realiza la evaluación de los sensores de turgencia de hojas (Yara ZIM-probe) como indicadores del estado hídrico de la planta. Un primer experimento se realizó en caqui (Diospyros kaki L.f.), evaluando los sensores de turgencia en un ensayo de campo con distintas dosis de riego y portainjertos con diferente tolerancia a la sequía [Diospyros lotus (L) y Diospyros virginiana (V)]. La información que proporcionaba el sensor se comparó con medidas de potencial hídrico de tallo al mediodía solar (¿stem) y variaciones del diámetro del tronco. La evolución del Pp junto con los valores de ¿stem, permitió establecer tres estados de turgencia asociados a estados hídricos concretos. Los árboles insuficientemente regados con ¿stem por debajo de los -0.8 MPa, mostraron curvas Pp con signos de inversión (valores máximos durante la noche). Así mismo, con la información procedente de los sensores, fue posible diferenciar el estado hídrico entre patrones, señalando a L como el portainjerto más sensible al déficit hídrico. El segundo experimento se realizó en mandarino (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina'). Del mismo modo, los valores de Pp se compararon con las medidas de ¿stem. En este caso, las curvas prácticamente no sufrieron inversiones cuando el estado hídrico de la planta era inadecuado, pero sí se determinó un aumento de los valores de Pp mínimos y máximos registrados por la noche y al mediodía, respectivamente. Así mismo, se realizaron dos ciclos de medidas horarias que mostraron que existe una buena correlación entre Pp y ¿stem (coeficiente de determinación, r2 = 0.40 - 0.74). Las estrategias y tecnologías investigadas han demostrado que es posible optimizar la eficiencia del uso del agua en parcela. Con la implementación de sistemas de riego subterráneo se puede reducir el uso consuntivo de agua, obteniendo ahorros netos en el consumo hídrico. Mediante la estimación de la dosis de riego a través de sensores de humedad, se mejora la eficiencia en la aplicación del riego y se reducen así las pérdidas por percolación profunda, minimizando el lavado de nutrientes y, con ello, el riesgo de contaminación de los acuíferos. En todo caso, sería recomendable estudiar la viabilidad de estas propuestas en el contexto global e integral de la gestión de los recursos hídricos a nivel de un distrito de riego y cuenca hidrográfica. / [CA] La present Tesi Doctoral s'emmarca al voltant de tres eixos que requerix qualsevol reg per a considerar-se eficient: 1) selecció del sistema de distribució d'aigua, 2) determinació de les necessitats de reg i, 3) control de l'estat hídric de la planta. L'assaig detallat al Capítol II es centrà en la selecció del sistema de reg per degoteig que millor s'adaptara a les particularitats del cultiu dels cítrics. S'estudià la resposta productiva del mandarí (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') en funció dels diversos sistemes de reg superficial (SI) i subterrani (SSI) amb 7 (SI7, SSI7) i 14 emissors (SI14, SSI14) per planta disposats en doble línia, així com un tercer tractament subterrani (SSIA), idèntic a SSI7, però equipat amb una línia addicional subterrània col·locada entre fileres d'arbres. L'efecte dels tractaments s'avaluà en xifres de producció, qualitat de la fruita, productivitat de l'aigua (WP) i estalvi d'aigua. Els resultats mostraren que l'estalvi d'aigua amb el sistema SSI poden arribar a ser del 23% en comparació amb SI, sense minves en la producció ni en la qualitat de la fruita, incrementant per tant la WP. El sistema SSIA fou el tractament que emprà menys volum d'aigua de reg i obtingué un major rendiment productiu. Al Capítol III es proposa una metodologia de càlcul de les necessitats de reg per a mandarins basada en l'ús de sondes d'humitat de tipus capacitiu (e.f. FDR). El procediment de càlcul es definix en tres fases seqüencials: i) determinació de límits d'humitat de sòl adaptats als requeriments de les plantes en diverses fases fenològiques; ii) estandardització de les lectures de les sondes capacitives mitjançant un programa de simulació hidrològica que permet reduir els efectes de la variabilitat intrínseca dels equips; i, per últim, iii) un procediment per a extrapolar els límits d'humitat definits al treball a qualsevol parcel·la amb diferents característiques edàfiques. La validació d'aquesta estratègia en una parcel·la de cítrics (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina') suposà un estalvi d'aigua del 26% sense reduccions significatives en la producció, millorant la WP un 33%. Als assajos descrits al Capítol IV es realitza l'avaluació dels sensors de turgència de fulles (Yara ZIM-probe) com a indicadors de l'estat hídric de la planta. Un primer experiment es realitzà en caqui (Diospyros kaki L.f.), avaluant els sensors de turgència en un assaig de camp amb diverses dosis de reg i portaempelts amb diferent tolerància a la sequera [Diospyros lotus (L) i Diospyros virginiana (V)]. La informació que proporcionava el sensor es comparà amb mesures de potencial hídric de tija al migdia solar (¿stem) i variacions del diàmetre de tronc. L'estudi determinà que l'anàlisi visual de les corbes dels valors diaris de Pp és un bon indicador de l'estat hídric de la planta. L'evolució de Pp juntament amb els valors de ¿stem, permeté establir tres estats de turgència associats a estats hídrics concrets. Els arbres insuficientment regats amb ¿stem per baix dels -0.8 MPa, mostraren corbes Pp amb signes d'inversió (valors màxims durant la nit). Així mateix, amb la informació procedent dels sensors fou possible diferenciar l'estat hídric entre patrons, assenyalant a L com el portaempelt més sensible al dèficit hídric. El segon experiment es realitzà en mandarí (Citrus clementina, Hort. Ex Tan. 'Arrufatina'). Els valors de Pp es compararen amb les mesures de ¿stem. En aquest cas, les corbes pràcticament no sofriren inversions quan l'estat hídric era inadequat, però sí es determinà un augment dels valors de Pp mínims i màxims registrats a la nit i al migdia, respectivament. Així mateix, es realitzaren dos cicles de mesures horàries que mostraren que existix una bona correlació entre Pp i ¿stem (coeficient de determinació, r2 = 0.40 -0.74 ). Les estratègies i tecnologies investigades han demostrat que és possible optimitzar l’eficiència de l’ús de l’aigua en parcel·la. Amb la implementació de sistemes de reg subterrani es pot reduir l’ús consumptiu d’aigua, obtenint estalvis nets en el consum hídric. Amb l’estimació de la dosi de reg mitjançant sensors d’humitat, es millora l’eficiència en l’aplicació del reg i es reduix així les pèrdues per percolació profunda, minimitzant el llavat de nutrients, i amb això, el risc de contaminació dels aqüífers. En tot cas, seria recomanable estudiar la viabilitat d’aquestes propostes al context global i integral de la gestió dels recursos hídrics a nivell de districte de reg i conca hidrogràfica. / Martínez Gimeno, MA. (2020). Riego de precisión para la eficiencia hídrica en la agricultura Mediterránea [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149394 / Compendio

[ES] Las sequías han incrementado significativamente en las últimas décadas, y se espera que el cambio climático contribuya a esta tendencia creciente, lo que plantea mayores riesgos para aquellos sectores que dependen de la precipitación y los recursos hídricos. Por ello es necesario la detección temprana de la sequía para implementar estrategias y medidas de mitigación antes de que ocurra el evento. En esta investigación se caracterizan las sequías de la Demarcación Hidrográfica de Manabí (DHM) para entender el inicio, desarrollo y el fin del evento. Se realiza un análisis de las sequías para identificar el impacto económico que tiene el evento en la demarcación. Se ha desarrollado un sistema de predicción de sequía basado en Oscilación del Sur-El Niño (ENSO) e índices de sequías, y se han establecido medidas de gestión de sequías que permitan a los tomadores de decisiones prepararse al evento. La caracterización de las sequías en la demarcación, parte del análisis de las series históricas de precipitación y temperatura en el período octubre/1964 - septiembre/2012; para obtener la serie histórica de índices de sequía. Los índices aplicados son el Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) y el Índice de Severidad de Sequía de Palmer (PDSI). Los resultados de los índices se validaron con los comunicados de prensa históricos disponibles en el Sistema de Inventario de Desastres. Los resultados indican que en la DHM las sequías son estacionales y anuales. En la Zona Norte y Centro el evento es de corta duración, y puede durar entre 3 y 9 meses y con frecuencia son incipientes y leves. En la Zona Sur, las sequías pueden durar más de un año, llegando a ser extremas. Para el desarrollo del sistema de predicción de sequías se correlacionó el Índice de Oscilación del Sur (SOI), el Índice de Niño Oceánico (ONI), la Temperatura de la Superficie del Mar (SST) en las regiones Niño 4.3, 3.4 y 1+2; y los índices de sequía aplicados, SPI y PDSI, para estimar la relación entre los eventos ENSO y la ocurrencia de sequía en la demarcación. El análisis de las correlaciones permite establecer un sistema de detección temprana de sequía basado en anomalías SST región Niño 1+2 (lag -7), SST región Niño 3 (lag -9) y SST región Niño 3.4 (lag -9) y en ambos índices de sequía. El sistema propuesto debe aplicarse en diciembre para detectar la sequía estacional y en mayo para detectar la sequía anual. Las medidas de mitigación de sequías se dividen en estratégicas, tácticas y de emergencia. Para establecer las etapas, los indicadores y los umbrales de la sequía, se toma como referencia los estándares internacionales y los Lineamientos publicados por la Comisión Nacional del Agua - México. / [CA] Les sequeres s'han incrementat significativament en les últimes dècades, i s'espera que el canvi climàtic contribueixi a aquesta tendència creixent, el que planteja més riscos per a aquells sectors que depenen de la precipitació i els recursos hídrics. Per això cal la detecció primerenca de la sequera per implementar estratègies i mesures de mitigació abans que passi l'esdeveniment. En aquesta investigació es caracteritzat les sequeres de la demarcació hidrogràfica de Manabí per entendre l'inici, desenvolupament i la fi de l'esdeveniment. S'ha realitzat una anàlisi de les sequeres per identificar l'impacte econòmic que té l'esdeveniment a la demarcació. Finalment s'ha desenvolupat un sistema de predicció de sequera basat en El Nen Oscil·lació de l'Sud (ENSO) i índexs de sequeres, i han establert mesures de gestió de sequeres que permetin als prenedors de decisions preparar-se a l'esdeveniment. La caracterització de les sequeres a la demarcació, part de l'anàlisi de les sèries històriques de precipitació i temperatura en el període octubre / 1964 - setembre / 2012; per obtenir la sèrie històrica d'índexs de sequera. Els índexs aplicats són l'Índex de Precipitació Estandarditzat (SPI) i l'Índex de Severitat de Sequera de Palmer (PDSI). Els resultats dels índexs es van validar amb els comunicats de premsa històrics disponibles en el Sistema d'Inventari de Desastres. Els resultats indiquen que a la DHM les sequeres són estacionals i anuals. A la Zona Nord i Centre l'esdeveniment és de curta durada, i pot durar entre 3 i 9 mesos i amb freqüència són incipients i lleus. A la Zona Sud, les sequeres poden durar més d'un any, arribant a ser extremes. Per al desenvolupament de sistema de predicció de sequeres es va correlacionar l'Índex de Oscil·lació de l'Sud (SOI), l'Índex de Nen Oceànic (ONI), la Temperatura de la Superfície de la Mar (SST) en les regions Nen 4.3, 3.4 i 1+2; i els índexs de sequera aplicats, SPI i PDSI, per estimar la relació entre els esdeveniments ENSO i l'ocurrència de sequera a la demarcació. L'anàlisi de les correlacions permet establir un sistema de detecció primerenca de sequera basat en anomalies SST regió Nen 1+2 (lag -7), SST regió Nen 3 (lag -9) i SST regió Nen 3.4 (lag -9) i en tots dos índexs de sequera. El sistema proposat s'ha d'aplicar al desembre per detectar la sequera estacional i al maig per detectar la sequera anual. Les mesures de mitigació de sequeres es divideixen en estratègiques, tàctiques i d'emergència. Per establir les etapes, els indicadors i els llindars de la sequera, es pren com a referència els específics internacionals i els Directrius publicats per la Comissió Nacional de l'Aigua - Mèxic. / [EN] Droughts have increased significantly in recent decades, and climate change is expected to contribute to this growing trend, which poses greater risks for those sectors that depend on precipitation and water resources. Therefore, early detection of drought is necessary to implement mitigation strategies and measures before the event occurs. In this research the droughts of Manabí River Basin District (MRBD) are characterized to understand the beginning, development and end of the event. An analysis of droughts is carried out to identify the economic impact that the event has on the River Basin District. A drought prediction system based on El Niño Southern Oscillation (ENSO) and drought indices has been developed, and drought management measures have been established that allow decision makers to prepare for the event. The characterization of droughts in the River Basin District, start of the analysis of the historical series of precipitation and temperature in the period October/1964 - September/2012 to obtain the historical series of drought indices. The indices applied are the Standardized Precipitation Index (SPI) and the Palmer Drought Severity Index (PDSI). Index results were validated with the historical press releases available in the Disaster Inventory System. The results indicate that in the DHM the droughts are seasonal and annual. In the North and Central Zone the event is of short duration, and can last between 3 and 9 months and are often incipient and mild. In the South Zone, droughts can last more than a year, becoming extreme. For the development of the drought prediction system, the Southern Oscillation Index (SOI), the Ocean Niño Index (ONI), the Sea Surface Temperature (SST) in the Niño 4.3, 3.4 and 1+2 regions; and the applied drought indices, SPI and PDSI, were correlated to estimate the relationship between ENSO events and the occurrence of drought in the River Basin District. The correlation analysis allows establishing an early drought detection system based on anomalies SST Niño 1+2 region (lag -7), SST Niño 3 region (lag -9) and SST Niño 3.4 region (lag -9) and in both drought indices. The proposed system should be applied in December to detect seasonal drought and in May to detect annual drought. Drought mitigation measures are divided into strategic, tactical and emergency. In order to establish the stages, the indicators and the thresholds of the drought, the international specific ones and the Guidelines published by the National Water Commission - Mexico are taken as reference. / A la Secretaría de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación del Ecuador (SENESCYT) por financiar esta investigación en el programa de becas: "Convocatoria Abierta 2012, Segunda Fase" (contrato 323 -2012). / Zambrano Mera, YE. (2020). Determinación de medidas de gestión de sequías en climas tropicales. Aplicación a la Demarcación Hidrográfica de Manabí - Ecuador [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149400

[ES] El resalto hidráulico constituye uno de los fenómenos más complejos con aplicación en el campo de la ingeniería hidráulica. Por un lado, las propias características del resalto, entre las que se encuentran las grandes fluctuaciones turbulentas, la intensa entrada de aire y una disipación de energía muy significativa, contribuyen a su complejidad situando el conocimiento actual del fenómeno lejos de una comprensión total del mismo. Por otro lado, es precisamente la naturaleza disipadora de energía del resalto la que da lugar a su principal aplicación práctica. Así pues, la investigación que aquí se presenta trata de contribuir al conocimiento general del resalto hidráulico y su aplicación para disipar energía en cuencos amortiguadores de grandes presas. Para ello, se abordaron las bases del fenómeno mediante la caracterización de un resalto hidráulico clásico (RHC). La investigación se llevó a cabo bajo una doble perspectiva de modelación numérica y física. Se emplearon técnicas de Dinámica de Fluidos Computacional (DFC) para la realización de simulaciones de este resalto hidráulico, a la vez que se llevó a cabo una campaña experimental en un modelo físico específicamente diseñado para tratar el caso. De este modo, se abordaron los aspectos más relevantes del resalto hidráulico, incluyendo el ratio de calados conjugados, la eficiencia del resalto, la longitud de la zona de recirculación, el perfil de la lámina libre, las distribuciones de velocidad y presión, la longitud del resalto y el análisis de frecuencias. Los resultados de los modelos físico y numérico fueron comparados, no solo entre ellos, sino también con información de otros autores procedente de una extensa revisión bibliográfica. Ambos modelos mostraron su capacidad para representar con precisión el fenómeno estudiado. En base a este análisis se observa que la metodología empleada resulta adecuada para la investigación del fenómeno a estudiar. Una vez llevada a cabo la caracterización del RHC, se procedió a analizar un cuenco amortiguador para disipación de energía. En particular, se estudió un caso general y representativo de cuenco amortiguador tipificado USBR II, a partir de la doble perspectiva de modelación física y numérica. Asimismo, los resultados se compararon con datos y expresiones bibliográficas. Esta comparación pretendía evaluar los rasgos particulares del resalto hidráulico en cuencos amortiguadores de grandes presas, así como la influencia de los elementos disipadores de energía en el flujo. Todos los resultados mostraron estar en la línea de las investigaciones de otros autores, más allá de ciertas diferencias relativamente pequeñas. En consecuencia, la metodología desarrollada muestra su utilidad para abordar el estudio del flujo en cuencos amortiguadores. En concreto, los resultados presentados contribuyen a expandir el conocimiento sobre el RHC y el flujo en un cuenco amortiguador tipificado USBR II. Así pues, los resultados pueden emplearse para mejorar el diseño de estructuras de disipación de energía en grandes presas. Durante los últimos años, la adaptación de cuencos amortiguadores a caudales superiores a los empleados para su diseño ha ganado gran relevancia. Esta adaptación resulta clave por los efectos del cambio climáticos y las crecientes exigencias de la sociedad en materia de seguridad y protección frente a avenidas. De este modo, toda contribución a la modelación de resaltos hidráulicos, como la que aquí se presenta, resulta crucial para afrontar el reto de la adaptación de las estructuras hidráulicas para disipación de energía. / [EN] The hydraulic jump constitutes one of the most complex phenomena with application in hydraulic engineering. On the one hand, a series of features bound to the hydraulic jump nature, such as the large turbulent fluctuations, the intense air entrainment and the significant energy dissipation, contribute to build its complexity, which places the current knowledge far from a full understanding of the phenomenon. On the other hand, it is precisely this energy dissipating nature that justifies its use in large-dam stilling basins, which constitutes its main practical application. Hence, the research here presented aimed to contribute to the general knowledge of the hydraulic jump phenomenon and its application for energy dissipation purposes in large-dam stilling basins. To this end, the bases of the phenomenon were addressed by characterising a classical hydraulic jump (CHJ). The research was conducted under a double numerical and physical modelling approach. Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques were employed to simulate the hydraulic jump, whereas an experimental campaign in a physical model designed for the purpose was carried out too. The most relevant hydraulic jump characteristics were investigated, including sequent depths ratio, hydraulic jump efficiency, roller length, free surface profile, distributions of velocity and pressure, hydraulic jump length and fluctuating variables. The results from the physical and the numerical models were compared not only between them, but also with bibliographic information coming from an extensive literature review. It was found that both modelling approaches were able to accurately represent the phenomenon under study. Once the characterisation of the CHJ was carried out, the analysis of an energy dissipation stilling basin was developed. In particular, a general and representative case study consisting in a typified USBR II stilling basin was analysed through a physical and numerical modelling approach. In addition, the modelled results were compared with data and expressions coming from a bibliographic review. This comparison was intended to assess the particular characteristics of the hydraulic jump in a large-dam stilling basin, as well as the affection of the energy dissipation devices to the flow. The results revealed not only similarities to the CHJ, but also the influence of the energy dissipation devices existing in the stilling basin, all in good agreement with bibliographic information, despite some slight differences. Consequently, the presented modelling approach showed to be a useful tool to address free surface flows occurring in stilling basins. In particular, the results reported contribute to the enhancement of the knowledge concerning the CHJ and the flow in a typified USBR II stilling basin. These results can be used to improve the design of large-dam energy dissipation structures. This is a key issue in hydraulic engineering, especially in the recent years. Thus, there is an increasing urgency for the adaptation of existing stilling basins, which must cope with higher discharges than those considered in their original design. The adaptation of these structures becomes even more important due to climate change effects and increasing society demands regarding security and flood protection. In these terms, contributions to hydraulic jump modelling, as the ones presented in this research, are crucial to face the challenge of energy dissipation structures adaptation. / [CA] El ressalt hidràulic constitueix un dels fenòmens de major complexitat amb aplicació en el camp de l'enginyeria hidràulica. D'una banda, les característiques del propi ressalt, com poden ser les grans fluctuacions turbulentes, la intensa entrada d'aire i una dissipació d'energia molt significativa, contribueixen a la seua complexitat, de manera que el coneixement actual del ressalt està lluny d'una comprensió total del mateix. D'altra banda, és precisament la gran dissipació d'energia associada al ressalt la que motiva la seua principal aplicació pràctica. La investigació que ací es presenta tracta de contribuir al coneixement general del ressalt hidràulic i la seua aplicació per dissipar energia al vas esmorteïdor de grans preses. En primer lloc, s'abordaren les bases del fenomen mitjançant la caracterització d'un ressalt hidràulic clàssic (RHC). La investigació es va dur a terme sota una doble perspectiva de modelització física i numèrica. El ressalt hidràulic es va simular emprant tècniques de Dinàmica de Fluids Computacional (DFC), mentre paral·lelament es desenvolupava una campanya experimental amb un model físic específicament dissenyat per tractar aquest cas. D'aquesta manera, es van abordar els aspectes més rellevants del ressalt, incloent el ràtio de calats conjugats, l'eficiència, la llargària de la regió de recirculació, el perfil de la superfície lliure, les distribucions de velocitat i pressió, la llargària del ressalt i l'anàlisi de freqüències. Els resultats dels models físic i numèric es compararen, no solament entre ells, sinó també amb informació procedent d'una extensa revisió bibliogràfica. Ambdós models van mostrar la seua capacitat per reproduir amb precisió el fenomen estudiat. Prenent aquest anàlisi, s'observa que la metodologia desenvolupada resulta apropiada per investigar fenòmens com el ressalt hidràulic. Caracteritzat el RHC, s'analitzà un vas esmorteïdor amb funció dissipadora d'energia. Concretament, s'estudià un cas general i representatiu de vas esmorteïdor tipificat USBR II, partint de la doble perspectiva de modelització física i numèrica. Així mateix, els resultats es van comparar amb dades i expressions bibliogràfiques. Aquesta comparació pretenia avaluar les particularitats del ressalt hidràulic al vas esmorteïdor de grans preses, així com la influència al flux dels elements dissipadors d'energia. D'aquesta manera, els resultats es situaren en la línia d'investigacions d'altes autors, més enllà de les lleugeres diferències reportades. En conseqüència, la metodologia desenvolupada mostra la seua utilitat per abordar l'estudi del flux en estructures de dissipació d'energia. En particular, els resultats contribueixen a expandir el coneixement relatiu al RHC i al flux en un vas esmorteïdor tipificat USBR II. Així, aquests resultats poden ser utilitzats per millorar el disseny de les estructures de dissipació d'energia de grans preses. Durant els últims anys, l'adaptació de vasos esmorteïdors a cabals superiors als considerats en la seua fase de disseny ha guanyat especial rellevància. Aquesta adaptació resulta crucial pels efectes del canvi climàtic i les creixents demandes de la societat en matèria de seguretat i protecció front a inundacions. En definitiva, tota contribució a la modelització de ressalts hidràulics, com la que ací es presenta, és de gran importància per afrontar el repte de l'adaptació d'estructures hidràuliques dissipadores d'energia. / The research here presented was funded by ‘Generalitat Valenciana predoctoral grants (Grant number [2015/7521])’, in collaboration with the European Social Funds and by the research project ‘La aireación del flujo y su implementación en prototipo para la mejora de la disipación de energía de la lámina vertiente por resalto hidráulico en distintos tipos de presas’ (BIA2017-85412-C2-1-R), funded by the Spanish Ministry of Economy in cooperation with European FEDER funds. / Macián Pérez, JF. (2020). Numerical and physical modelling approaches to the study of the hydraulic jump and its application in large-dam stilling basins [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149565

[EN] One of the main challenges of drinking water utilities is to ensure high quality supply, in particular, in chemical and microbiological terms. However, biofilms invariably develop in all drinking water distribution systems (DWDSs), despite the presence of residual disinfectant. As a result, water utilities are not able to ensure total bacteriological control. Currently biofilms represent a real paradigm in water quality management for all DWDSs. Biofilms are complex communities of microorganisms bound by an extracellular polymer that provides them with structure, protection from toxics and helps retain food. Besides the health risk that biofilms involve, due to their role as a pathogen shelter, a number of additional problems associated with biofilm development in DWDSs can be identified. Among others, aesthetic deterioration of water, biocorrosion and disinfectant decay are universally recognized. A large amount of research has been conducted on this field since the earliest 80's. However, due to the complex environment and the community studied most of the studies have been developed under certain simplifications. We resort to this already done work and acquired knowledge on biofilm growth in DWDSs to change the common approaches of these studies. Our proposal is based on arduous preprocessing and posterior analysis by Machine Learning approaches. A multi-disciplinary procedure is undertaken, helping as a practical approach to develop a decision-making tool to help DWDS management to maintain, as much as possible, biofilm at the lowest level, and mitigating its negative effects on the service. A methodology to detect the more susceptible areas to biofilm development in DWDSs is proposed. Knowing the location of these hot-spots of the network, mitigation actions could be focused more specifically, thus saving resources and money. Also, prevention programs could be developed, acting before the consequences of biofilm are noticed by the consumers. In this way, the economic cost would be reduced and the service quality would improve, eventually increasing consumers' satisfaction. / [ES] Uno de los principales objetivos de las empresas encargadas de la gestión de los sistemas de distribución de agua potable (DWDSs, del inglés Drinking Water Distribution Systems) es asegurar una alta calidad del agua en su abastecimiento, tanto química como microbiológica. Sin embargo, la existencia de biofilms en todos ellos, a pesar de la presencia de desinfectante residual, hace que no se pueda asegurar un control bacteriológico total, por lo que, hoy en día, los biofilms representan un paradigma en la gestión de la calidad del agua en los DWDSs. Los biofilms son comunidades complejas de microorganismos recubiertas de un polímero extracelular que les da estructura y les ayuda a retener el alimento y a protegerse de agentes tóxicos. Además del riesgo sanitario que suponen por su papel como refugio de patógenos, existen muchos otros problemas asociados al desarrollo de biofilms en los DWDSs, como deterioro estético del agua, biocorrosión y consumo de desinfectante, entre otros. Una gran cantidad de investigaciones se han realizado en este campo desde los primeros años 80. Sin embargo, debido a la complejidad del entorno y la comunidad estudiada la mayoría de estos estudios se han llevado a cabo bajo ciertas simplificaciones. En nuestro caso, recurrimos a estos trabajos ya realizados y al conocimiento adquirido sobre el desarrollo del biofilm en los DWDSs para cambiar el enfoque en el que normalmente se enmarcan estos estudios. Nuestra propuesta se basa en un intenso pre-proceso y posterior análisis con técnicas de aprendizaje automático. Se implementa un proceso multidisciplinar que ayuda a la realización de un enfoque práctico para el desarrollo de una herramienta de ayuda a la toma de decisiones que ayude a la gestión de los DWDSs, manteniendo, en lo posible, el biofilm en los niveles más bajos, y mitigando sus efectos negativos sobre el servicio de agua. Se propone una metodología para detectar las áreas más susceptibles al desarrollo del biofilm en los DWDSs. Conocer la ubicación de estos puntos calientes de biofilm en la red permitiría llevar a cabo acciones de mitigación de manera localizada, ahorrando recursos y dinero, y asimismo, podrían desarrollarse programas de prevención, actuando antes de que las consecuencias derivadas del desarrollo de biofilm sean percibidas por los consumidores. De esta manera, el coste económico se vería reducido y la calidad del servicio mejoraría, aumentando, finalmente, la satisfacción de los usuarios. / [CA] Un dels principals reptes dels serveis d'aigua potable és garantir el subministrament d'alta qualitat, en particular, en termes químics i microbiològics. No obstant això, els biofilms desenvolupen invariablement en tots els sistemes de distribució d'aigua potable (DWDSs, de l'anglès, Drinking Water Distribution Systems), tot i la presència de desinfectant residual. Com a resultat, les empreses d'aigua no són capaces de garantir un control bacteriològic total. Actualment el biofilms representen un veritable paradigma en la gestió de la qualitat de l'aigua per a tots les DWDSs. Els biofilms són comunitats complexes de microorganismes vinculats per un polímer extracel·lular que els proporciona estructura, protecció contra els tòxics i ajuda a retenir els aliments. A més del risc de salut que impliquen els biofilms, com a causa del seu paper com a refugi de patògens, una sèrie de problemes addicionals associats amb el desenvolupament del biofilm en els DWDSs pot ser identificat. Entre altres, deteriorament estètic d'aigua, biocorrosión i decadència de desinfectant són universalment reconeguts. Una gran quantitat d'investigació s'ha realitzat en aquest camp des dels primers anys de la dècada del 80. No obstant això, a causa de la complexitat de l'entorn i la comunitat estudiada, la major part dels estudis s'han desenvolupat sota certes simplificacions. Recorrem a aquest treball ja realitzat i a aquest coneixement adquirit en el creixement de biofilms en els DWDSs per canviar el punt de vista clàssic del biofilm en estudis en els DWDSs. La nostra proposta es basa en l'ardu processament previ i posterior anàlisi mitjançant enfocaments d'aprenentatge automàtic. Es va dur a terme un procediment multidisciplinari, ajudant com un enfocament pràctic per desenvolupar una eina de presa de decisions per ajudar a la gestió dels DWDS a mantenir, en la mesura possible, els biofilm en els nivells més baixos, i la mitigació dels seus efectes negatius sobre el servei. Es proposa una metodologia per detectar les àrees més susceptibles al desenvolupament de biofilms en els DWDSs. En conèixer la ubicació d'aquests punts calents de la xarxa, les accions de mitigació podrien centrar-se més específicament, estalviant recursos i diners. A més, els programes de prevenció es podrien desenvolupar, actuant abans que les conseqüències del biofilm es noten pels consumidors. D'aquesta manera, el cost econòmic seria reduït i la qualitat del servei podria millorar, finalment augmentant la satisfacció dels consumidors. / Ramos Martínez, E. (2016). Assessing biofilm development in drinking water distribution systems by Machine Learning methods [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63257

[EN] Summary Water is a determining factor in all aspects of human life and the balance and integrity of the natural environment. Water is a vital natural resource and it is imperative to deepen research that allow us to understand what factors could affect its availability on the planet. In particular, we considered through this thesis, identify the direct relationship between the effects of a volcanic eruption process and behavior of rainfall in a watershed and, from these data, construct a stochastic time series methodology precipitation to incorporate the variable effects of the volcanic eruption. Historical references and specialized studies raise preliminary findings on the effects of large volcanic eruptions and even global impacts at regional level as a result of the expulsion of large ash plumes on the atmosphere that achieve change not only the temperature but also cause variations in the precipitation patterns. Locally, however, there are few studies that suggest the relationship between these two natural phenomena. Cordillera of the Andes has a great influence of Ecuador's climate and geographic diversity, as well as the the availability of the water resources. Within the Andes, several volcanoes that exist and have constant activity, has been affecting people lives health and causing significant effects on the environment and weather conditions of the territory. As a specific case, Tungurahua volcano restarted its volcanic activity in 1993 after 80 years of rest. This natural phenomenon marks a milestone in the field of volcanology and geology in Ecuador for the information and discoveries achieved that have been used for evacuation alerts of the citizens living near the regions. The continuous process of eruption of Tungurahua volcano reflects a good case-scenario for this research to assess the relationship between precipitation and the effects of volcanic activity levels. The constant activity allowed the ability to monitor Tungurahua over more than fifteen years, and also to provide enough data to perform statistical analysis of both rainfall series and sulfur dioxide SO2 concentration levels series. This research consists of six chapters describing the two natural phenomena, precipitation and volcanic eruption. A method is proposed to assess a relationship between variable volcanic eruption stochastic models from a precipitation time series. / [ES] Resumen El agua es un factor determinante en todos los aspectos de la vida del ser humano y en el equilibrio e integridad del entorno natural. El agua es un recurso natural vital y resulta imperativo profundizar en investigaciones que nos permitan comprender qué factores pueden afectar su disponibilidad en el planeta. Particularmente, nos planteamos a través de la presente tesis doctoral, identificar la relación directa entre los efectos del proceso eruptivo de un volcán y el comportamiento de las precipitaciones en una cuenca hidrográfica y, a partir de estos datos, construir una metodología estocástica de series temporales de precipitación que incorpore la variable de efectos de la erupción volcánica. Referencias históricas y estudios especializados plantean conclusiones preliminares sobre los efectos de grandes erupciones volcánicas a nivel global e incluso impactos a nivel regional como resultado de la expulsión de extensas plumas de ceniza sobre la atmósfera que logran modificar no solo su temperatura sino que provocan variaciones en los patrones de precipitación. A nivel local, sin embargo, existen pocos estudios que plantean la relación entre estos dos fenómenos naturales. En el Ecuador, su diversidad climática, geográfica y disponibilidad de recursos hídricos recibe una influencia directa de la Cordillera de los Andes que constituye un factor determinante en su topografía y el clima en las tres regiones. En la cordillera coexisten varios volcanes que han presentado actividad eventual o continua afectando no solo la vida de la población, sino provocando efectos importantes para el entorno y para las condiciones meteorológicas del territorio. En el caso concreto del volcán Tungurahua, su actividad se reinicia en 1993, luego de 80 años de reposo. Este fenómeno natural marca un hito histórico en el campo de la vulcanología y la geología ecuatoriana, por la información y resultados técnicos alcanzados y que son utilizados para precautelar vidas humanas a través de las respectivas alertas de evacuación. El proceso continuo de erupción del Tungurahua se convierte en el escenario ideal para la aplicación de una investigación sobre la relación entre precipitación y efectos de actividad volcánica, pues permite contar con abundantes registros de monitoreo generados a lo largo de más de quince años de actividad permanente, lo que proporciona validez al análisis estadístico, tanto de las series pluviométricas como las series de concentración de SO2. La presente investigación se desarrolla en seis capítulos que describen los dos fenómenos naturales y plantea una metodología para identificar una relación a través de un modelo estocástico de series de precipitación que incorpore la variable del efecto de erupción volcánica. / [CA] Resum L'aigua és un factor determinant en tots els aspectes de la vida del ser humà i en l'equilibri i integritat de l'entorn natural. L'aigua és un recurs natural vital i resulta imperatiu aprofundir en investigacions que ens permeten comprendre quins factors poden afectar la seua disponibilitat en el planeta. Particularment, ens plantegem a través de la present tesi doctoral, identificar la relació directa entre els efectes del procés eruptiu d'un volcà i el comportament de les precipitacions en una conca hidrogràfica i, a partir d'estes dades, construir una metodologia estocástica de sèries temporals de precipitació que incorpore la variable d'efectes de l'erupció volcánica. Referències històriques i estudis especialitzats plantegen conclusions preliminars sobre els efectes de grans erupcions volcàniques a nivell global i inclús impactes a nivell regional com resultat de l'expulsió d'extenses plomes de cendra sobre l'atmosfera que aconseguixen modificar no sols la seua temperatura sinó que provoquen variacions en els patrons de precipitació. A nivell local, no obstant això, hi ha pocs estudis que plantegen la relació entre estos dos fenòmens naturals. En l'Equador, la seua diversitat climàtica, geogràfica i disponibilitat de recursos hídrics rep una influència directa de la Serralada dels Andes que constituïx un factor determinant en la seua topografia i el clima en les tres regions. En la serralada coexistixen uns quants volcans que han presentat activitat eventual o contínua afectant no sols la vida de la població, sinó provocant efectes importants per a l'entorn i per a les condicions meteorològiques del territori. En el cas concret del volcà Tungurahua, la seua activitat es reinicia en 1993, després de 80 anys de repòs. Este fenomen natural marca una fita històrica en el camp de la vulcanologia i la geologia equatoriana, per la informació i resultats tècnics aconseguits i que són utilitzats per a precaucionar vides humanes a través de les respectives alertes d'evacuació. El procés continu d'erupció del Tungurahua es convertix en l'escenari ideal per a l'aplicació d'una investigació sobre la relació entre precipitació i efectes d'activitat volcànica, perquè permet comptar amb abundants registres de monitoreo generats al llarg de més de quinze anys d'activitat permanent, la qual cosa proporciona validesa a l'anàlisi estadística, tant de les sèries pluviomètriques com les sèries de concentració de SO2. La present investigació es desenrotlla en sis capítols que descriuen els dos fenòmens naturals i planteja una metodologia per a identificar una relació a través d'un model estocástico de sèries de precipitació que incorpore la variable de l'efecte d'erupció volcànica. / Rios Garcia, I. (2016). Incorporación de los efectos de erupciones volcánicas en modelos estocásticos de precipitación en cuencas hidrográficas. Caso del volcán Tungurahua en la microcuenca del río Ambato [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/64064

[EN] In Spain the safety of dams is currently regulated by classical deterministic methods based on the verification of safety factors, or at most, pseudo-probabilistic methods when loads have some random component. For the application of the classic methodology dam information is obtained from various sources and collected throughout the life of the dam, from conception to the time when the security is evaluated. However much of this information may be subject to uncertainty that may have epistemic or random character. The first is associated with lack of knowledge (lack of information, insufficient reliability, unrepresentative mathematical models of reality, etc.) and, the second, to the inherent variabiliity of information (flows, precipitation, etc.) The deterministic method has emerged as primary and essential in the verification of any structure but, nevertheless, it could be considered incomplete for not taking into account the uncertainty of the information since it is not involved in the final result, at least, in an explicit and / or traceable way. An attempt to improve the deterministic method is proposed in this thesis by systematizing the evaluation of the quality and quantity of the information used so that the uncertainty is incorporated into dam safety verifications, providing that the quantity and quality information is directly linked to its uncertainty. The approach assumes that there must be some parity or equivalence between the deterministic and the probabilistic method used by the discipline of Risk Analysis, by which the results obtained by both methods applied to the same dam should be similar qualitatively speaking, that is, to high safety coefficients correspond very small probabilities of failure and vice versa. The proposed model has as a reference the safety factor against sliding required by good practices or recommendations on the application of Technical Regulation of Dams and Reservoirs, which is based on the percentage of contribution between strength parameters of cohesion and friction. From this factor and depending on the quality and quantity of information available, so that the more accurate and abundant is, the required coefficient is reduced and vice versa, the more vague and little the required safety of factor increases. The increase or decrease is also linked to the strength parameters adopted, so that the higher these are (less conservative position of the evaluator) greater increase and vice versa. The procedure is qualitative because on one hand, while it is based on certain probabilistic basis much of the methodology is supported on intuition and engineering judgment, and partly because most of the information used is subjective, does not allow statistical analysis and comes from the critical judgment of the evaluator. However the procedure concludes with a quantitative result. / [ES] En España la seguridad de presas se regula, hoy por hoy, por métodos determinísticos clásicos basados en la verificación de coeficientes de seguridad o a lo sumo por métodos pseudo-probabilísticos cuando las solicitaciones presentan cierta componente aleatoria. Para la aplicación de esta metodología clásica se utiliza información sobre la presa extraída de diversas fuentes y recopilada a lo largo de toda la vida de la presa, desde su concepción hasta el momento en que se evalúe la seguridad. Sin embargo mucha de esta información puede estar sujeta a incertidumbre que puede tener carácter epistémico o aleatorio. El primero está asociado a la falta de conocimiento (carencia de información, insuficiente fiabilidad, modelos matemáticos poco representativos de la realidad, etc.) y, el segundo, a la variabilidad inherente de la información (caudales, precipitaciones, etc.) El procedimiento determinista se ha erigido como primordial e imprescindible en la comprobación de toda estructura pero, sin embargo, puede considerarse incompleto por no tener en cuenta la incertidumbre de la información, pues ésta no interviene en el resultado final al menos de forma explícita y/o trazable. Se propone en este trabajo un intento de perfeccionar el procedimiento determinista sistematizando la evaluación de la calidad y cantidad de la información utilizada de manera que se incorpore la incertidumbre en las comprobaciones de seguridad de presas, dando por buena la premisa de que la cantidad y calidad de la información está directamente vinculada a su incertidumbre. El planteamiento presume que debe existir cierta paridad o equivalencia entre el procedimiento determinista y el probabilista utilizado por la disciplina del Análisis de Riesgos, por la cual los resultados obtenidos por ambas metodologías en una misma presa deben ser parejos cualitativamente hablando, es decir, a coeficientes de seguridad elevados le corresponden probabilidades de rotura muy reducidas y viceversa. El modelo propuesto tiene como referente el coeficiente de seguridad contra al deslizamiento exigible por las buenas prácticas o recomendaciones en la aplicación del Reglamento Técnico de Presas y Embalses, que es función del porcentaje de contribución entre los parámetros resistentes de la cohesión y el rozamiento. A partir de éste y en función de la calidad y cantidad de la información disponible se modifica el coeficiente de seguridad exigible, de manera que a mayor precisión y abundancia experimenta una reducción y viceversa, según sea más vaga y escasa se incrementa.. El aumento o disminución también se vincula a los parámetros resistentes adoptados, de forma que cuanto más altos sean éstos (posición menos conservadora del evaluador) mayor aumento y viceversa. El procedimiento planteado tiene carácter cualitativo porque por un lado, si bien se fundamenta en cierta base probabilista buena parte de la metodología se apoya en la intuición y juicio ingenieril, y por otro porque la mayor parte de la información que utiliza es subjetiva, no permite un análisis estadístico y proviene del juicio crítico del evaluador. No obstante el procedimiento concluye en una estimación cuantitativa. / [CA] En l'estat espanyol, la seguretat de preses es regula, ara com ara, per mètodes deterministes clàssics basats en la verificació de coeficients de seguretat o, a tot estirar, per mètodes pseudoprobabilístics quan les sol¿licitacions presenten un cert component aleatori. Per a l'aplicació d'aquesta metodologia clàssica, s'empra informació sobre la presa extreta de diverses fonts, i recopilada al llarg de tota la vida de la presa, des de la seua concepció fins al moment en què se n'avalue la seguretat. Tanmateix, molta d'aquesta informació pot estar subjecta a incertesa, que pot tenir caràcter epistèmic o aleatori. El primer està associat a la manca de coneixement (mancança d'informació, fiabilitat insuficient, models matemàtics poc representatius de la realitat, etc.) i, el segon, a la variabilitat inherent de la informació (cabals, precipitacions, etc.). El procediment determinista s'ha erigit com a primordial i imprescindible en la comprovació de tota estructura; això no obstant, pot considerar-se incomplet per no tenir en compte la incertesa de la informació, ja que aquesta no n'intervé en el resultat final, si més no de manera explícita i/o traçable. Es proposa, en aquest treball, un intent de perfeccionar el procediment determinista sistematitzant l'avaluació de la qualitat i quantitat de la informació utilitzada, de manera que s'incorpore la incertesa en les comprovacions de seguretat de preses, tot donant per bona la premissa que la quantitat i qualitat de la informació estan directament vinculades a la seua incertesa. El plantejament pressuposa que ha d'existir una certa paritat o equivalència entre el procediment determinista i el probabilista emprat per la disciplina de l'Anàlisi de Riscos, per la qual els resultats obtinguts per ambdues metodologies en una mateixa presa han de ser semblants qualitativament parlant; això és, a coeficients de seguretat elevats, els corresponen probabilitats de ruptura molt reduïdes, i viceversa. El model proposat té com a referent el coeficient de seguretat contra l'esmunyiment exigible per les bones pràctiques o recomanacions en l'aplicació del Reglament Tècnic de Preses i Embassaments, que és funció del percentatge de contribució entre els paràmetres resistents de la cohesió i el fregament. A partir d'aquest i en funció de la qualitat i quantitat de la informació disponible, se'n modifica el coeficient de seguretat exigible, de manera que, com més precisió i abundància, n'experimenta una reducció, i viceversa, segons siga més vague i escassa, se n'incrementa. L'augment o disminució també es vincula als paràmetres resistents adoptats, de manera que com més alts en siguen (posició menys conservadora de la persona avaluadora) més augment, i viceversa. El procediment plantejat té caràcter qualitatiu perquè, d'una banda, si bé es fonamenta en una certa base probabilista, bona part de la metodologia recolza en la intuïció i seny enginyer, i d'altra, perquè la major part de la informació que utilitza és subjectiva, no permet una anàlisi estadística i prové del judici crític de la persona avaluadora. Tanmateix, el procediment conclou amb una estimació quantitativa. / Fullana Montoro, J. (2016). Una contrtibución al establecimiento del margen de seguridad contra el deslizamiento de presas de gravedad en explotación en funcion de la información disponible [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/66968

[EN] Increasing water demand due to population growth, reduction of available water resources due to pollution and climate change effects, which, in turn, increase the severity of external events, and poor management of water supply systems threaten the continuity of drinkable water supply. When a scenario under these conditions is set, water supply companies opt for intermittent supply and thus deliver water to users for just few hours during the day. However, intermittent water supply must be the last resort under water scarcity conditions mainly due to: damage caused to the system infrastructure, health risks, and supply equity impairment. Nevertheless, it is a fact that intermittent supply still remains a manner of water supply for millions of people around the world, mainly in developing countries. One third of Africa and Latin America population and more than a half of Asia's have intermittent water supply. In the literature, there are two approaches to face intermittent supply related problems. The first one looks for continuous supply by improving the infrastructure and by increasing the amount of water at the supply sources. The second one, based on the recognition of the intermittent supply as a reality, tries to improve management of intermittent supply systems. The first point of view, which focus upon reaching continuous supply, can, in turn, be subdivided into two: a direct way, which may be possible when enough resources are available to improve the infrastructure and increase water sources capacity within the short term; and, alternatively, a gradual transition, which considers the economic scarcity of the operator to reach continuous supply in a planned way in the medium term. Operators in systems with economic scarcity can hardly afford a direct transition due to economic limitations. Thus, other more feasible strategies must be considered and studied. In this thesis, we propose a transition from intermittent to continuous supply based on complementary conditions of both points of view mentioned before, and by incorporating the term gradual transition, under the following considerations: First, we look for improving the equity supply. Therefore, technical management, sectorization, system capacity analysis, and supply schedule management measures are set up strongly regarding intermittent supply conditions and, consequently, recognizing intermittent supply as a reality. Later, measures must be focused on the gradual transition itself. Consequently, intermittent supply sectors are selected to become continuous. Sector selection considers several criteria preserving equity in current intermittent sectors. By using this procedure, we show that a planned and agreed transition that considers the operator's economic limitations is possible. Incidentally, the development of these tools enables us to trace back and evaluate the origin of an intermittent water supply system. Although this thesis mainly focuses on systems with economic scarcity and poor management, our proposals can also be useful for better management of systems with water scarcity. / [ES] El aumento de la demanda de agua por el incremento de la población; la reducción en la disponibilidad de recursos hídricos debido a la contaminación y efectos del cambio climático, que aumenta la severidad de los eventos extremos; y las deficiencias en la gestión de los sistemas de abastecimiento de agua ponen en riesgo la continuidad del suministro de agua potable. Estas condiciones, imponen un escenario propicio para que las empresas de agua opten por tener un suministro intermitente, proporcionando agua a la población únicamente por algunas horas al día. Aunque el suministro intermitente debe ser la última medida a tomar en condiciones de escasez de agua, principalmente debido a: los daños que causa a la infraestructura del sistema, el riesgo a la salud que conlleva y los problemas de equidad en el suministro de agua; aún continua siendo la forma de acceso al agua para millones de personas alrededor del mundo, principalmente en países en vías de desarrollo. Una tercera parte de África y Latinoamérica y más de la mitad de la población de Asia tienen suministro intermitente. Dentro la bibliografía, existen dos enfoques para afrontar los problemas relacionados con el suministro intermitente: el primero busca llegar a un suministro de 24 horas mejorando la infraestructura e incrementando la cantidad de agua en las fuentes de suministro; el segundo enfoque considera al sistema intermitente como una realidad, de esta forma las soluciones planteadas buscan la mejora de la gestión del sistema trabajando como intermitente. A su vez, el primer enfoque puede ser dividido en dos: llegar al suministro continuo de forma directa, situación que puede darse cuando existen los recursos suficientes para mejorar la infraestructura y ampliar la capacidad de las fuentes de suministro a corto plazo; y alternativamente se tiene una transición gradual, que considera la escasez económica del operador, de tal forma que se logre un suministro por 24 horas de forma planificada a mediano plazo. Un operador de un sistema de agua con escasez económica, difícilmente puede optar por una transición directa, precisamente por las limitaciones económicas, por lo que deben buscarse y analizarse otro tipo de estrategias más rentables. En el presente trabajo se propone una transición de suministro intermitente a continuo, en base a la complementación de los dos enfoques mencionados anteriormente, incorporando el término de transición gradual, con las siguientes consideraciones: En primera instancia, se busca mejorar la equidad del suministro, por lo que se plantean medidas de gestión técnica, sectorización, análisis de la capacidad del sistema y gestión de horarios de suministro; enfocados a las condiciones que se dan en un suministro intermitente, esto implica su aceptación como una realidad. Posteriormente, las acciones deben ir dirigidas a realizar la transición gradual en sí; por lo que se seleccionarán las zonas o sectores que tendrán suministro por 24 horas, la selección debe considerar varios criterios que permitan mantener la equidad entre los sectores todavía intermitentes. Este procedimiento permitirá elaborar una transición planificada y ajustada a las limitaciones económicas del operador. El desarrollo de estas herramientas, también permite evaluar el origen de los sistemas con suministro intermitente. Aunque, el presente trabajo se centra en sistemas con escasez económica y con mala gestión, las propuestas planteadas también pueden ser útiles para una mejor gestión de los sistemas con escasez física de agua. / [CA] L'augment de la demanda d'aigua per l'increment de la població; la reducció en la disponibilitat de recursos hídrics a causa de la contaminació i efectes del canvi climàtic, que augmenta la severitat dels esdeveniments extrems; i les deficiències en la gestió dels sistemes d'abastament d'aigua posen en risc la continuïtat del subministrament d'aigua potable. Aquestes condicions, imposen un escenari propici perquè les empreses d'aigua opten per tenir un subministrament intermitent, proporcionant aigua a la població únicament per algunes hores al dia. Encara que el subministrament intermitent ha de ser l'última mesura a prendre en condicions d'escassetat d'aigua, principalment a causa de: els danys que causa a la infraestructura del sistema, el risc a la salut que comporta i els problemes d'equitat en el subministrament d'aigua; encara contínua sent la forma d'accés a l'aigua per a milions de persones al voltant del món, principalment en països en vies de desenvolupament. Una tercera part d'Àfrica i Llatinoamèrica i més de la meitat de la població d'Àsia tenen subministrament intermitent. Dins les referències bibliogràfiques, existeixen dos enfocaments per a afrontar els problemes relacionats amb el subministrament intermitent: el primer cerca arribar a un subministrament de 24 hores millorant la infraestructura i incrementant la quantitat d'aigua en les fonts de subministrament; el segon enfocament considera al sistema intermitent com una realitat, d'aquesta forma les solucions plantejades cerquen la millora de la gestió del sistema treballant com a intermitent. Al seu torn, el primer enfocament pot ser dividit en dos: arribar al subministrament continu de forma directa, situació que pot donar-se quan existeixen els recursos suficients per a millorar la infraestructura i ampliar la capacitat de les fonts de subministrament a curt termini; i alternativament es té una transició gradual, que considera l'escassetat econòmica de l'operador, de tal forma que s'aconsegueix un subministrament per 24 hores de forma planificada a mig termini. Un operador d'un sistema d'aigua amb escassetat econòmica, difícilment pot optar per una transició directa, precisament per les limitacions econòmiques, per la qual cosa han de cercar-se i analitzar-se un altre tipus d'estratègies més rendibles. En el present treball es proposa una transició de subministrament intermitent a continu, sobre la base de la complementació dels dos enfocaments esmentats anteriorment, incorporant el terme de transició gradual, amb les següents consideracions: En primera instància, se cerca millorar l'equitat del subministrament, per la qual cosa es plantegen mesures de gestió tècnica, sectorització, anàlisi de la capacitat del sistema i gestió d'horaris de subministrament; enfocats a les condicions que es donen en un subministrament intermitent, açò implica la seua acceptació com una realitat. Posteriorment, les accions han d'anar dirigides a realitzar la transició gradual en si; pel que se seleccionaran les zones o sectors que tindran subministrament per 24 hores, la selecció ha de considerar diversos criteris que permeten mantenir l'equitat entre els sectors encara intermitents. Aquest procediment permetrà elaborar una transició planificada i ajustada a les limitacions econòmiques de l'operador. El desenvolupament d'aquestes eines, també permet avaluar l'origen dels sistemes amb subministrament intermitent. Encara que, el present treball se centra en sistemes amb escassetat econòmica i amb mala gestió, les propostes plantejades també poden ser útils per a una millor gestió dels sistemes amb escassetat física d'aigua. / Ilaya Ayza, AE. (2016). PROPUESTA PARA LA TRANSICIÓN DE UN SISTEMA CON SUMINISTRO DE AGUA INTERMITENTE A SUMINISTRO CONTINUO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/67931

[EN] Water is the foundation for all biological life on Earth and one of the basic links between the biosphere and atmosphere. It is equally fundamental for humans and nature (Tolba, 1982). In an environment of growing scarcity and competition for water, increasing the understanding of all fluxes of the water cycle lies at the heart of the scientific community's goals. Traditionally, water and vegetation have been considered as different systems. However, it is necessary to take a holistic approach which considers the question of the water cycle in an integrated manner by taking into account both: blue water and green water (Birot et al., 2011). Around this idea, the new discipline Ecohydrology emerged in the early 20th century and, from then; it has grown steadily as shown by the increasing number of research lines and scientific papers related to this new field. However, most of the current hydrological models includes the vegetation as static parameter and not as state variable. There are some exceptions taking explicitly the vegetation as state variable but in those cases, the models' complexity and parametrical requirements increase substantially. In practice, we have to deal against the 'data scarcity - high parametrical requirements' issue really often. To reduce that issue, two strategies can be applied: (1) simplification of the models' conceptual scheme and (2) increase of data availability by incorporating new sources of information. In this thesis, we explored the use of a distributed parsimonious ecohydrological modelling (with low parametrical requirements) calibrated and validated exclusively with remote sensing data. First, we used the parsimonious ecohydrological model proposed by Pasquato et al. (2015) in an experimental plot located in a semi-arid Mediterranean forest. The results in this previous stage suggested that the model was able to adequately reproduce the dynamics of vegetation as well as the soil moisture variations. In other words, it has been shown that a parsimonious model with simple equations can achieve good results in general terms. But, as long as we applied the model at plot scale, the challenging task to reproduce the spatial variation of the vegetation and water cycle remained. To explore the spatio-temporal variation of the vegetation and the water cycle, the distributed version of the parsimonious ecohydrological model used previously was applied in a basin located in Kenya, concretely in the Upper Ewaso Ngiro River basin. In order to explore the potential applicability of the satellite data, we calibrated the model using exclusively the NDVI provided by NASA. First of all, we had to deal with the fact that we were not calibrating the model with only one temporal series such as historical streamflow as usual. In fact, satellite data is composed by one temporal series per pixel. We had to identify how to use spatio-temporal (and not only temporal) data during models' calibration and validation. In that sense, unfortunately, there is still a deep lack in literature. A methodology based on the use of Empirical Orthogonal Function analysis was proposed and successfully applied. This experience provided amazing and promising results. The obtained results demonstrated that: (1) satellite data of vegetation dynamics contains an extraordinary amount of information that can be used to implement ecohydrological models in scarce data regions; (2) the proposed semi-automatic calibration methodology works satisfactorily and it allows to incorporate spatio-temporal data in the model parameterization and (3) the model calibrated only using satellite data is able to reproduce both the spatio-temporal vegetation dynamics and the observed discharge at the outlet point. It is important to highlight the positive consequences of this last result particularly in ungauged basins where the use of satellite data could be an alternative in order to obtain a proxy of the streamflow at outlet point. / [ES] El agua es la base de toda vida biológica en la Tierra y uno de los enlaces básicos entre la biosfera y la atmósfera. Es igualmente fundamental para los seres humanos y la naturaleza (Tolba, 1982). Tradicionalmente, el agua y la vegetación se han considerado como sistemas diferentes pero es claramente necesario tomar un enfoque holístico que considere la cuestión del ciclo del agua de una manera integrada, teniendo en cuenta tanto el agua azul como el agua verde (Birot et al., 2011). Alrededor de esta idea surgió la nueva disciplina llamada Ecohidrología a principios del siglo XX y desde entonces, no ha dejado de crecer tal y como demuestran el creciente aumento de líneas de investigación y publicaciones científicas relacionadas con este nuevo campo. Sin embargo, la mayoría de los modelos hidrológicos actuales incluye la vegetación como un parámetro estático y no como una variable de estado. Hay algunas excepciones que toman explícitamente la vegetación como variable de estado, pero en esos casos, la complejidad y el número de parámetros a determinar de los modelos aumentan sustancialmente. En la práctica, tenemos que hacer frente a la temible combinación de "escasez de datos - alto número de parámetros a determinar" con mucha frecuencia. Para reducir este problema, se pueden aplicar dos estrategias: (1) simplificar la complejidad conceptual de los modelos y así reducir el número de parámetros a calibrar, y/o (2) aumentar la disponibilidad de datos mediante la incorporación de nuevas fuentes de información. En esta tesis, hemos explorado el uso de un modelo ecohidrológico distribuido y parsimonioso (con pocos parámetros a determinar) que ha sido completamente calibrado y validado exclusivamente con datos de teledetección. En primer lugar, se utilizó el modelo ecohidrológico parsimonioso propuesto por Pasquato et al. (2015) en una parcela experimental situada en un bosque mediterráneo semiárido. Los resultados obtenidos en esta primera etapa de la tesis sugirieron que el modelo era capaz de reproducir adecuadamente la dinámica de la vegetación, así como las variaciones de humedad del suelo. En otras palabras, se pudo demostrar que un modelo parsimonioso con ecuaciones simples puede lograr buenos resultados en términos generales. Pero, como el modelo había sido aplicado a escala de parcela, todavía quedaba como tarea pendiente reproducir la variación espacial de la vegetación y del ciclo hidrológico. Para explorar la variación espacio-temporal de la vegetación y del ciclo del agua, se aplicó la versión distribuida del modelo ecohidrológico y parsimonioso utilizado previamente en una cuenca situada en Kenia. Con el fin de explorar la posible aplicabilidad de los datos de satélite, calibramos el modelo utilizando exclusivamente el NDVI proporcionada por la NASA. Se aplicó con éxito una metodología basada en el uso de la identificación de las funciones ortogonales empíricas (EOF por sus siglas en inglés). Esta última prueba proporcionó resultados prometedores: (1) los datos de satélite contienen una cantidad extraordinaria de información que puede ser usado para implementar modelos ecohidrológicos en regiones donde no se dispone de tal cantidad de información; (2) la metodología de calibración propuesta funciona satisfactoriamente y permite incorporar datos espacio-temporales en el proceso de parametrización del modelo, y (3) el modelo calibrado sólo con datos de satélite es capaz de reproducir tanto la dinámica espacio-temporal de la vegetación así como el caudal observado en el punto de desagüe de la cuenca. Es importante destacar las consecuencias positivas de este último resultado sobre todo en cuencas no aforadas, donde el uso de datos de satélite podría ser una alternativa para obtener una aproximación del recurso en el punto de desagüe. / [CA] L'aigua és la base de tota vida biològica a la Terra i un dels enllaços bàsics entre la biosfera i l'atmosfera. És igualment fonamental per als éssers humans i la naturalesa (Tolba, 1982). Tradicionalment, l'aigua i la vegetació s'han considerat com a sistemes diferents però és clarament necessari prendre un enfocament holístic que considere la qüestió del cicle de l'aigua d'una manera integrada, tenint en compte tant l'aigua blava com l'aigua verda (Birot et al., 2011). Al voltant d'aquesta idea va sorgir la nova disciplina anomenada Ecohidrología a principis del segle XX i des de llavors, no ha deixat de créixer tal com demostren el creixent augment de línies de recerca i publicacions científiques relacionades amb aquest nou camp. No obstant això, la majoria dels models hidrològics actuals inclou la vegetació com un paràmetre estàtic i no com una variable d'estat. Hi ha algunes excepcions que prenen explícitament la vegetació com a variable d'estat, però en aquests casos, la complexitat i el nombre de paràmetres a determinar dels models augmenten substancialment. En la pràctica, hem de fer front a la temible combinació de "escassetat de dades - alt nombre de paràmetres a determinar" amb molta freqüència. Per reduir aquest problema, es poden aplicar dues estratègies: (1) simplificar la complexitat conceptual dels models i així reduir el nombre de paràmetres a calibrar, i/o (2) augmentar la disponibilitat de dades mitjançant la incorporació de noves fonts d'informació. En aquesta tesi, hem explorat l'ús d'un model ecohidrològic distribuït i parsimoniòs (amb pocs paràmetres a determinar) que ha estat completament calibrat i validat exclusivament amb dades de teledetecció. En primer lloc, es va utilitzar el model ecohidrològic i parsimoniòs proposat per Pasquato et al. (2015) en una parcel·la experimental situada en un bosc mediterrani semi-àrid. Els resultats obtinguts en aquesta primera etapa de la tesi van suggerir que el model era capaç de reproduir adequadament la dinàmica de la vegetació, així com les variacions d'humitat del sòl. En altres paraules, es va poder demostrar que un model parsimoniòs amb equacions simples pot aconseguir bons resultats en termes generals. Però, com el model havia estat aplicat a escala de parcel·la, encara quedava com a tasca pendent reproduir la variació espacial de la vegetació i del cicle hidrològic. Per explorar la variació espai-temporal de la vegetació i del cicle de l'aigua, es va aplicar la versió distribuïda del model ecohidrològic i parsimoniòs utilitzat prèviament en una conca situada a Kenya. Al mateix temps, amb la finalitat d'explorar la possible aplicabilitat de les dades de satèl·lit, calibrem el model utilitzant exclusivament el NDVI proporcionat per la NASA. Es va aplicar amb èxit una metodologia basada en l'ús de la identificació de les funcions ortogonals empíriques (EOF per les seues sigles en anglès). Aquesta última prova va proporcionar resultats sorprenents i prometedors. De fet, els resultats obtinguts van demostrar que: (1) les dades de satèl·lit contenen una quantitat extraordinària d'informació que pot ser usada per implementar models ecohidrològics en regions on no es disposa de tal quantitat d'informació; (2) la metodologia de calibratge proposat funciona satisfactòriament i permet incorporar dades espai-temporals en el procés de parametrització del model, i (3) el model calibrat només amb dades de satèl·lit és capaç de reproduir tant la dinàmica espai-temporal de la vegetació així com el cabal observat en el punt de desguàs de la conca. És important destacar les conseqüències positives d'aquest últim resultat sobretot en conques no aforades, on l'ús de dades de satèl·lit podria ser una alternativa per obtenir una aproximació del recurs en el punt de desguàs. / Ruiz Pérez, G. (2016). On the use of satellite data to calibrate a parsimonious ecohydrological model in ungauged basins [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/72639