La contaminación difusa por nitratos de las aguas subterráneas, la cual es principalmente originada por la agricultura, es una creciente preocupación en casi cualquier parte del mundo. Esto ha provocado el desarrollado de normativas; en Europa, en 1991 se estableció la Directiva de Nitratos y el año 2000 la Directiva Europea Marco del Agua (DMA). La DMA establece que las masas de agua deben alcanzar el buen estado en el año 2015, además reconoce el rol que la economía puede tener en alcanzar los objetivos ecológicos y ambientales. En este trabajo se presenta un modelo hidro-económico que sugiere la gestión óptima de fertilizantes para controlar la contaminación por nitratos de las agua subterráneas. El modelo holístico de optimización determina la distribución espacio-temporal de la tasa de aplicación de fertilizantes que maximiza los beneficios netos en la agricultura, limitada por los requerimientos de calidad en el agua subterránea en diferentes puntos de control. El modelo relaciona la aplicación de fertilizantes con las concentraciones de nitratos en el agua subterránea mediante el uso de modelos agronómicos, de simulación del flujo y transporte en el agua subterránea, con los cuales se generan soluciones unitarias que son integradas en matrices de respuesta (RM). Las RM dentro del modelo de gestión permiten simular la evolución de la concentración de nitratos en el agua subterránea mediante superposición en diferentes puntos de control a largo del tiempo, debido a la emisión de contaminantes en diferentes zonas distribuidas en el espacio y variables en el tiempo. Los beneficios de la agricultura se determinan a través de funciones de producción y el precio de los cultivos. El modelo desarrollado se aplicó a un acuífero sintético. Se obtuvo la aplicación óptima de fertilizantes para problemas con diferentes condiciones iniciales, horizontes de planeación y tiempos de recuperación. / Peña Haro, S. (2010). A hydro-economic modeling framework for optimal management of groundwater nitrate pollution from agriculture [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7483

Ante un escenario donde el recurso agua es limitado y con una sociedad que la demanda cada vez con más garantías, la ingeniería es exigida a desarrollar técnicas y metodologías eficientes para asegurar que el vital líquido sea entregado en óptimas condiciones de calidad y cantidad a los usuarios domésticos, comerciales e industriales que conforman el conjunto de abonados de una ciudad. Cada tipo de usuario demanda el agua en diferentes escalas temporales y de cantidad, pero el conjunto de ellos consumiendo agua a la vez generan la demanda global de una ciudad. Los operadores de los sistemas de abastecimiento y distribución de agua potable están obligados a gestionar sus operaciones de tal manera que el conjunto de abonados cuente con el servicio en el momento que lo demanden. La experiencia que acumula el personal de operación se vuelve fundamental para que este objetivo se cumpla ya que son capaces de predecir con gran precisión las demandas futuras. En la búsqueda de predicciones con un fundamento matemático y estadístico sólido, hemos desarrollado este trabajo en el cual se han revisado las metodologías más destacadas que se han utilizado a lo largo de las últimas décadas par modelar y predecir la demanda de agua urbana en áreas densamente pobladas, encontrando que los modelos estocásticos del tipo ARIMA son la base de las principales metodologías. Sin embargo, encontramos también que los modelos existentes están desarrollados y pensados para ciudades en la cuales la demanda presenta un patrón con poca variabilidad derivada de patrones sociológicos y donde las componentes climáticas son poco relevantes. Esta variabilidad es generada por eventos puntuales que perturban el proceso de demanda y que cuando ocurren alteran los patrones repetitivos esperados. El presente trabajo de tesis tiene como principal objetivo proponer, analizar y comparar el desempeño con otras técnicas, de un modelo estocástico para la estimación a corto plazo de la demanda global de agua potable en sistemas de abastecimiento y distribución. / Espinoza Rodríguez, CA. (2010). Predicción a corto plazo de la demanda de agua urbana en áreas densamente pobladas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8421

La modelación numérica del flujo de agua subterránea y del transporte de masa se está convirtiendo en un criterio de referencia en la actualidad para la evaluación de recursos hídricos y la protección del medio ambiente. Para que las predicciones de los modelos sean fiables, estos deben de estar lo más próximo a la realidad que sea posible. Esta proximidad se adquiere con los métodos inversos, que persiguen la integración de los parámetros medidos y de los estados del sistema observados en la caracterización del acuífero. Se han propuesto varios métodos para resolver el problema inverso en las últimas décadas que se discuten en la tesis. El punto principal de esta tesis es proponer dos métodos inversos estocásticos para la estimación de los parámetros del modelo, cuando estos no se puede describir con una distribución gausiana, por ejemplo, las conductividades hidráulicas mediante la integración de observaciones del estado del sistema, que, en general, tendrán una relación no lineal con los parámetros, por ejemplo, las alturas piezométricas. El primer método es el filtro de Kalman de conjuntos con transformación normal (NS-EnKF) construido sobre la base del filtro de Kalman de conjuntos estándar (EnKF). El EnKF es muy utilizado como una técnica de asimilación de datos en tiempo real debido a sus ventajas, como son la eficiencia y la capacidad de cómputo para evaluar la incertidumbre del modelo. Sin embargo, se sabe que este filtro sólo trabaja de manera óptima cuándo los parámetros del modelo y las variables de estado siguen distribuciones multigausianas. Para ampliar la aplicación del EnKF a vectores de estado no gausianos, tales como los de los acuíferos en formaciones fluvio-deltaicas, el NSEnKF propone aplicar una transformación gausiana univariada. El vector de estado aumentado formado por los parámetros del modelo y las variables de estado se transforman en variables con una distribución marginal gausiana. / Zhou ., H. (2011). Stochastic Inverse Methods to Identify non-Gaussian Model Parameters in Heterogeneous Aquifers [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/12267

Según fichero complementario. / Tavera, M. (2013). Metodología para la gestión y planificación de un sistema de agua potable con suministro intermitente: Aplicacion a la ciudad de Tegucigalpa (Honduras) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/21067

Durante la última década, diversos grupos de investigación se han enfocado en el desarrollo de la tecnología de sensores de satélites y su explotación con el fin de obtener en tiempo real una estimación de la lluvia a escala global. Y es clara la utilidad de estas mediciones, tanto para los modelos de circulación global como para la modelización hidrológica en escalas menores, como sería el caso de cuencas poco o nada instrumentalizadas y con ello, fortalecer la capacidad de gestión de los recursos hídricos, mejorar la predicción del clima y desastres naturales y ofrecer rigor científico que ayude a tomar decisiones informadas. Actualmente, la lluvia estimada por satélite está sujeta a diversos errores debido a problemas instrumentales, naturaleza del sistema de medición, simplificaciones teóricas y relaciones complejas entre las variables observadas y la lluvia, entre otras razones (Nikolopoulos et al., 2010; Semire et al., 2012); esto podría limitar su uso en aplicaciones hidrológicas, por lo que la reducción de este error es clave para su aplicación hidrológica. El objetivo de la tesis es evaluar la utilidad de dos productos de lluvia estimada de satélite, a través de un modelo hidrológico distribuido en una cuenca mediterránea extratropical, como una alternativa de estimación de la precipitación en aquellas regiones donde los pluviómetros convencionales son escasos o inexistentes. La zona de estudio es la cuenca del río Júcar que está localizada al este de la península Ibérica (Valencia, España) con un área drenada de 21,500 km2 , caudal medio de 43 m3 /s, lluvia media de 500 mm y temperatura media de 14º C. El relieve está formado por cadenas de montañas del sistema Ibérico, una meseta continental y una llanura costera; con altitudes máximas de 1770 msnm. Los productos de satélite tienen una resolución temporal diaria y resolución espacial de 0.25º (PERSIANN) y 0.04º (PERSIANN-CCS). Estos productos estiman la lluvia a partir de información de múltiples satélites geosincrónicos (GOES, GMS, MeteoSat) que se actualizan con información de satélites con sensores de microondas pasivos (TRMM, NOAA, DMSP). La información hidrometeorológica con base en tierra (lluvia, caudal, temperatura e información de embalses) ha sido proporcionada por la Agencia Española de Meteorología (AEMET) y el Sistema Automatizado de Información Hidrológica de la Confederación Hidrográfica del río Júcar (SAIH-CHJ) para un período de tiempo del 01 de Enero del 2003 y el 31 de Octubre del 2009. Para caracterizar el error de la lluvia estimada de satélite, se comparó con la lluvia de referencia con base en tierra, a través de herramientas estadísticas que permiten sintetizar el análisis y tener una visión más detallada del error. Así, para cuantificar el grado de dependencia se usó el análisis de correlación con test estadístico de Pearson y Kendall. Además, se obtuvieron: índice de eficiencia de Nash¿Sutcliffe (E), ratio de la raíz del error cuadrático medio y la desviación estándar de las observaciones (RSR), error en volumen (Ev), estadísticos de detección, curva doble masa y técnicas gráficas. Respecto al desempeño del modelo hidrológico, se evaluó a través de índices de eficiencia y técnicas gráficas, en calibración, validación y propagación del error. Los resultados, específicos para la zona de estudio, indican que las correlaciones espaciales entre la lluvia estimada a partir de satélite y la lluvia de referencia, es aceptable a escala anual, menos aceptable a escala mensual, pero pobre a escala diaria. En invierno la correlación diaria es más débil, debido a que las lluvias se concentran más en las zonas montañosas y tal vez, este efecto orográfico no está bien detectado por los satélites. Por el contrario, en verano se observa el patrón opuesto, con correlación positiva significativa, posiblemente por la mayor presencia de días sin lluvia (valor cero). Esto se ve reflejado en valores más altos con el coeficiente de Pearson en verano, ya que la presencia de ceros favorece una mayor correlación; en cambio el coeficiente de Kendall representa mejor estos casos, ya que resiste el efecto de valores extremos (valores mínimos en este caso). También se obtienen errores altos con lluvias máximas y con frecuencia sobrestimación de lluvias ligeras. En general, la lluvia PERSIANN-CCS sobrevalora, mientras que PERSIANN subestima a diferentes escalas de agregación de cuenca. Además, PERSIANN tiene mayor probabilidad de detección de lluvia, pero también de falsas alarmas. La detección de lluvia es menor en la subcuenca del río Albaida (zona costera con lluvias torrenciales y probables SCM en otoño) que en la subcuenca de Pajaroncillo (zona montañosa con lluvias orográficas). Es decir, estas diferencias en la detección por los dos productos de satélite, están siendo influenciadas por las características climáticas y fisiográficas de la zona, que coincide con lo reportado por Hossain y Huffman (2008). El error en volumen (Ev) de la lluvia, para todas las escalas de agregación de cuenca, subestima con PERSIANN y sobrestima con PERSIANN-CCS. Este error tendrá consecuencias en la modelación hidrológica; sin embargo, desde el punto de vista de la modelación, el error se corrige mejor con la sobrestimación que con la subestimación de la lluvia. La cuenca Albaida (1301 km2 ) tienen mejor rendimiento en términos del índice de eficiencia de Nash-Sutcliffe (E) en la estimación de la lluvia con los dos productos de satélite posiblemente por la mayor presencia de lluvias convectivas que el satélite identifica mejor, y que coincide con lo reportado por Ebert et al (2007). En cambio la cuenca más pequeña Pajaroncillo (861 km2 ) tiene mejor rendimiento en Ev pero solo con el producto PERSIANN-CCS. Al respecto, la lluvia orográfica en Pajaroncillo (altitud de 1009 a 1726 msnm) no está siendo bien detectada por el satélite debido a que las montañas emiten una radiación muy variable que dificultan la detección de los satélites con sensores de microondas pasivos, reportado por Levizzani (2008); sin embargo este efecto pareciera que disminuye con una mejor resolución de satélite. La calibración de los parámetros del modelo hidrológico TETIS ha permitido elevar el rendimiento en la modelación. También, diversos autores realizaron una calibración de su modelo hidrológico para mejorar el rendimiento con los productos de lluvia estimada de satélite (Stisen y Sandholt, 2010; Bitew y Gebremichael, 2011b; Bitew et al., 2011; Jiang et al., 2012; Moreno et al., 2012). Es así que, en la modelación hidrológica, se obtienen rendimientos ¿insatisfactorios¿ con PERSIANN, mientras que con PERSIANN-CCS los rendimientos pasan a ser ¿satisfactorios¿. Los resultados son alentadores con lluvia PERSIANN-CCS y tal parece que una mejor resolución de los datos raster de la lluvia, una menor FBIAS y un error de sobrestimación en el volumen de la lluvia, ocasionan que este producto de satélite se adapte mejor en la modelación hidrológica. Similares resultados respecto a productos de satélite con mejor resolución espacial, son reportados por Nikolopoulos et al. (2010) con el producto KIDD (4 km) de mejor resolución espacial, respecto de los productos TRMM-3B42 (0.25º) y KIDD (25 km). Por el contario, en la modelación con lluvia PERSIANN, una resolución espacial grosera de los datos raster de la lluvia y el error de la subestimación en el volumen de la lluvia están afectando negativamente a la modelación, ya que hay insuficiente lluvia que alimente el Ciclo Hidrológico, pero esto posiblemente se esté amortiguando con la mayor probabilidad de detección de la lluvia PERSIANN. Como el modelo hidrológico trata de mantener un comportamiento similar al caudal observado (ya que la estrategia de calibración es una función de este caudal y no de algún componente del balance hídrico), se obtiene que el factor corrector de evapotranspiración se reduce un 71% con PERSIANN e incrementa un 32% con PERSIANN-CCS para finalmente obtener una evapotranspiración que se reduce con PERSIANN e incrementa con PERSIANN-CCS. Un comportamiento similar es reportado en el componente de evapotranspiración con subestimación de lluvia PERSIANN, por Bitew y Gebremichael (2011b) y Moreno et al. (2012). En lo que respecta a la propagación del error de la estimación de la lluvia a la simulación hidrológica, el error en volumen de la lluvia se amortigua a través del proceso de transformación lluvia-escorrentía. Al contrario del error de la lluvia en términos de E y RSR, que empeoran con la modelación hidrológica, excepto en las cuencas más pequeñas como Pajaroncillo (861 km2 ) y Albaida (1,301 km2 ). De cara a mejorar las posibilidades de uso práctico de la lluvia de satélite, se implementó un modelo Bayesiano para combinar información de pluviómetros con lluvia PERSIANN-CCS con diferentes densidades de pluviómetros en la subcuenca montañosa de Pajaroncillo. Los resultados, específicos para la zona de estudio, indican que el valor medio de la lluvia estimada con PERSIANN-CCS mejora a partir de densidades menores a 100 km2 /pluviómetro. Por el contrario, para densidades mayores de 100 km2 /pluviómetro, el valor medio empeora en un rango del 20 al 200%, según aumente la densidad de la red de pluviómetros. Se encontró un comportamiento similar con el resto de estadísticos. Así, es clara una mejora significativa en los estadísticos para una densidad menor a 100 km2 /pluviómetro, con incremento de POD, CSI, PC y HSS, y reducción de FAR. Además, se observa una mejora notable del FBIAS en todas las densidades de pluviómetros, con la excepción de la densidad de 45 km2 /pluviómetro. Los índices de eficiencia de lluvia E, RSR y Ev, se estabilizan a una densidad menor a 100 km2 /pluviómetro. En lo que respecta a la modelación hidrológica utilizando el modelo Bayesiano de combinación de lluvia, se obtienen rendimientos ¿buenos¿ a ¿muy buenos¿ con densidades menores a 100 km2 /pluviómetro, obteniendo el mejor rendimiento para una densidad de 72 km2 /pluviómetro en el que su hidrograma reproduce adecuadamente el flujo base y la forma de la curva de recesión, detecta la mayoría de caudales máximos y días en que ocurren, pero subestima su valor máximo en un 37%. No se debe descartar que esta subestimación podría deberse a que en regiones montañosas, como Pajaroncillo, las estaciones pluviométricas tienden a estar en los valles y con ello subestimar la lluvia orográfica (Ebert et al., 2007; Álvarez, 2011). Respecto a la propagación del error de la lluvia, resulta que el error en volumen de la lluvia se amortigua en todas las densidades de pluviómetro (a excepción con una densidad de 431 km2 /pluviómetro), pero empeora en términos de E y RSR, excepto para densidades menores a 172 km2 /pluviómetro. Como conclusión final se puede decir que el nuevo producto de estimación de lluvia PERSIANN-CCS, además de incrementar su resolución espacial, también mejora en cuanto a su fiabilidad de uso en la modelación hidrológica, especialmente si se combina con datos de pluviómetro, convirtiéndose en el punto de partida de futuras investigaciones. / Ramos Fernández, L. (2013). Estudio de la utilidad de la lluvia estimada de satélite en la modelación hidrológica distribuida [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27548

La presente tesis doctoral tiene como objetivo investigar los efectos de la variabilidad de los factores de fusión que utiliza el método grado-día, en la modelación de la fusión de nieve y su repercusión en la modelación hidrológica en cuencas de alta montaña. Lo anterior, con la finalidad de proporcionar una alternativa parsimoniosa a la simulación de la fusión de nieve en la modelación hidrológica de este tipo de cuencas, cuya problemática principal es no contar con la información suficiente para aplicar otros modelos de fusión conceptualmente más completos, como los de balance de energía. Para llevar a cabo lo anterior, en esta tesis se han planteado tres conceptualizaciones matemáticas de modelos híbridos de fusión de nieve que se basan en el método clásico grado-día, pero que a diferencia de éste, consideran la variabilidad de los factores de fusión. Estas conceptualizaciones se han implementado en el modelo hidrológico distribuido conceptual con parámetros físicamente basados TETIS, para la modelación de los procesos del ciclo hidrológico. La variabilidad de los factores de fusión se introduce en los modelos híbridos a escala de celda mediante mapas de índices de radiación, los cuales son construidos tomando en cuenta la radiación global de onda corta con cielo despejado, las características morfológicas de la cuenca, la sombra de relieve y la época del año. Asimismo, se utilizan los mapas de factores de fusión determinados a partir de los aportes de energía para la fusión de nieve en función de la ocupación del suelo, obtenidos a partir de trabajos previos encontrados en la literatura científica. Por otro lado, se ha implementado la calibración automática de los parámetros usados por las conceptualizaciones matemáticas propuestas, utilizando el algoritmo de optimización Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) desarrollado por la Universidad de Arizona, EE.UU. En la evaluación de los modelos híbridos de fusión implementados, se ha propuesto utilizar tres casos de estudio que son, las subcuencas de los ríos Carson y American de Sierra Nevada, EE. UU., y la cuenca pirenaica-mediterránea de Contraix ubicada en el interior del Parque Nacional de Aigüestortes en los pirineos catalanes España. Estas son cuencas geográficamente cerradas y presentan un régimen hidrológico completamente diferente, debido a su ubicación y a su elevación media. La evaluación ha consistido en analizar tanto los resultados obtenidos con variabilidad de los factores de fusión, a través de los modelos híbridos propuestos, como los obtenidos empleando factores de fusión homogéneos con la conceptualización clásica del método grado-día. En el caso de la modelación de caudales en los puntos de control ubicados en la desembocadura y en el interior de las subcuencas de Sierra Nevada, se ha observado que el efecto que introduce la variabilidad es mínimo. Así como también lo han demostrado las altas eficiencias conseguidas con todos los modelos analizados. Sin embargo, estas eficiencias conseguidas en la modelación de los caudales, no implica la correcta modelación de la nieve, específicamente de los procesos de acumulación y fusión por parte de los modelos implementados. En vista de lo anterior, se ha evaluado el efecto de la variabilidad de los factores de fusión en la modelación de la nieve, a través de la validación puntual y espacial de los resultados obtenidos en la modelación de las subcuencas de Sierra Nevada. Para esto, se utiliza información de las estaciones meteorológicas SNOTEL, de pértigas y de imágenes de satélite. En este caso, los modelos analizados mostraron un comportamiento totalmente diferente en la modelación de la nieve. Asimismo, se observa que el modelo híbrido que introduce la variabilidad, usando los mapas de índices de radiación, es el que mejores resultados proporciona en las validaciones realizadas. La evaluación de los modelos implementados también se ha realizado comparando los resultados analizados anteriormente con los obtenidos para estas mismas subcuencas por otros modelos hidrológicos que han participado en el Distributed Hydrologic Model Intercomparison Project-Phase 2 (DMIP2). Algunos de estos modelos emplean el balance de energía en la modelación de la nieve. En general, los resultados de esta comparación mostraron eficiencias de los modelos propuestos en esta tesis, muy similares a las conseguidas por los modelos del DMIP2 e incluso, en el caso de la modelación de la nieve, se superan las eficiencias de algunos de los modelos del DMIP2. En la última parte de esta tesis se evalúan dos de los modelos implementados utilizando la cuenca de Contraix, con una escala espacial de mayor precisión y una escala temporal de media hora. Estos modelos se han seleccionado en función de los resultados obtenidos en las subcuencas de Sierra Nevada y se han evaluado siguiendo el mismo procedimiento anterior. Lo anterior, con la finalidad de detectar inconsistencias en las conceptualizaciones analizadas producto del cambio de escala y validar los resultados conseguidos en las subcuencas de Sierra Nevada. Los resultados mostraron un comportamiento muy parecido con eficiencias en la modelación de los caudales nuevamente muy similares entre los modelos y con resultados en la modelación de la nieve influenciados por la variabilidad de los factores de fusión. Al igual que para las subcuencas anteriores, los mejores resultados en la cuenca de Contraix se han obtenido con el modelo híbrido que utiliza los mapas de índices de radiación. Finalmente, en esta tesis se demuestra que los resultados en la modelación de los procesos de acumulación y fusión de la nieve en cuencas de alta montaña, pueden mejorarse de manera significativa cuando se utiliza una conceptualización parsimoniosa que considere la variabilidad de los factores de fusión. Asimismo, la influencia de la variabilidad en la modelación de los caudales en la desembocadura de una cuenca, no aporta mayores ventajas que la conceptualización clásica del modelo grado-día. Es por todo ello, que en la selección del modelo a utilizar en estas zonas dependerá de la información disponible, así como el objetivo del modelo y de los resultados que se desee conseguir. / Orozco Medina, I. (2014). Modelación parsimoniosa y espacialmente distribuida de los procesos de acumulación y fusión de la nieve [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/36035

[EN] This Thesis studies the stress-strain behavior of floodable rockfills, using data obtained from quality control of materials, control of construction and instrumentation records. As a case o f study, a rockfill part o f the final works for a new Madrid-Valencia motorway, located at Contreras Reservoir is used. Data were collected during construction (December 1997-August 1998) and are extended to July o f 2000. After reviewing the State of art on properties of usual materials, models o f behaviour, numencal tools and experiences dealing with studies based in combined analysis and field measurements, several works have been developed. Namely the synthesis o f all available data, study of construction procedures, implementation o f an analysis methodology and its application to the study of the stress-strain behavior during and añer construction. FLAC 2D (Itasca, 1994), an explicit fínite difference code, has been selected as numerical tool to perform the analysis, and results have been compared with measurements registered by total pressure and settlement cells. In order to improve the quality of analysis and to make use o f all collected records to calíbrate the models (taken on a weekly basis), the real constructive sequency has been simulated. Numerical calculadon based in linear elastic, non linear elastic, elastoplastic and viscoelastic models have been performed. Newly developed routines have permited to accomplish the upgrading of tangent parameters involved in non-linear hvperbolic formulation, calculadon of creep deformation and settlements due to reservoir filling. As a result o f the works, the stress-strain behavior o f the structure has been characterized, the importance of creep deformation from fírst stages o f construction has been identified, and capability o f usually assumed models in reproducing observed behavior has been evaluated. / [ES] La Presente Tesis aborda el estudio tenso-deformacional de pedraplenes inundables utilizando como caso de estudio los datos de ensayos sobre materiales, control de ejecución y registros de la instrumentación de control correspondientes a parte de las obras de la Nacional 01 a su paso por el Embalse de Contreras, extendiéndose dichos datos desde el comienzo de las obras (Diciembre de 1997) hasta veinte meses con posterioridad a la finalización de las mismas (Julio de 2000). Tras un análisis del estado del arte en lo referente a los materiales propios de pedraplenes, modelos de comportamiento de los mismos, herramientas de cálculo numérico así como experiencias de estudios basados en la auscultación y modelación numérica de grandes presas de escollera y pedraplenes de carreteras, se llevan a cabo las tareas de ordenación de la información de partida, estudio de la metodología de puesta en obra, estudio del comportamiento tenso-deformacional constructivo y postconstructivo, y una predicción del comportamiento a diez años vista La herramienta básica de análisis ha sido un programa de cálculo basado en la técnica de las diferencias finitas (FLAC, Itasca 1994) cuyos resultados han sido contrastados con los registros de presiones y asientos procedentes de la instrumentación de control. Para un completo aprovechamiento de los mismos, tomados a escala semanal, se ha simulado la secuencia constructiva real, lo cual permite contrastar los resultados del análisis con más de doscientas medidas registradas. En particular, se han llevado a cabo análisis numéricos basados en modelos de naturaleza elástica y lineal, elástica no lineal, elastoplástica, visco-elástica asi como reproducido fenómenos de reblandecimiento por humectación. Destacan por su originalidad algunas de las rutinas redactadas para su uso en los modelos elásticos no lineales, así como la metodología de simulación de las deformaciones de fluencia y humectación en el entorno de las diferencias finitas. El conjunto de los trabajos desarrollados ha permitido caracterizar y poner de manifiesto la importancia en orden de magnitud de las deformaciones de naturaleza viscosa desde el comienzo de la construcción de los grandes rellenos de escollera, así como las capacidades y deficiencias de los modelos habituales de cálculo en cuanto a la reproducción del comportamiento observado. / Escuder Bueno, I. (2001). Estudio del comportamiento tenso-deformacional de pedraplenes inundables mediante simulaciones numéricas formuladas en diferencias finitas y calibradas con lecturas de instrumentación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/57270

[ES] En esta tesis doctoral se presenta BIOLEACH, un nuevo modelo de soporte a la decisión para la gestión a tiempo real de vertederos de residuos sólidos urbanos que permite la simulación conjunta de la producción de lixiviados y biogás como procesos acoplados. La estimación de la producción de lixiviados se realiza utilizando una adaptación de la ecuación de balance hídrico que considera, además de todas las componentes hidrológicas, las cantidades de agua consumidas por la degradación en fase anaerobia de la materia orgánica presente en los residuos durante el proceso de generación del biogás. El modelo considera también los volúmenes de lixiviado recirculados desde la balsa de almacenamiento hacia la superficie o el interior del vertedero, en el caso de realizar una gestión del mismo como biorreactor. La producción de biogás se estima considerando que este proceso es un proceso acoplado con el de la producción de lixiviados. BIOLEACH ha sido programado para calcular la producción de lixiviados a escala mensual, utilizando datos reales de los parámetros meteorológicos y de la producción y características de los residuos realmente depositados en el vertedero. La producción de biogás se obtiene simultáneamente, considerando el contenido en humedad realmente disponible para ajustar las reacciones estequiométricas de biodegradación de la materia orgánica. BIOLEACH es una valiosa herramienta de gestión de vertederos biorreactor y permite calcular los volúmenes de lixiviado a recircular que garantizan condiciones de humedad en el interior de la masa de residuos que maximizan la producción de biogás. Como ejemplo ilustrativo de aplicación, BIOLEACH se ha utilizado para simular el comportamiento de un vertedero real bajo diferentes escenarios de gestión. Los resultados muestran los beneficios económicos y medioambientales derivados de la recirculación de lixiviados bajo estrategias de gestión como vertedero biorreactor. / [CA] En aquesta tesi doctoral es presenta BIOLEACH, un nou model de suport a la decisió per a la gestió a temps real d'abocadors de residus sòlids urbans que permet la simulació conjunta de la producció de lixiviats i biogàs com a processos aco-blats. L'estimació de la producció de lixiviats es realitza utilitzant una adaptació de l'equació de balanç hídric que considera, a més de totes les components hidrològiques, les quantitats d'aigua consumides per la degradació en fase anaeròbia de la matèria orgànica present en els residus durant el procés de generació del biogàs. El model considera també els volums de lixiviat recirculats des de la bassa cap a la superfície o l'interior de l'abocador, en el cas de realitzar una gestió del mateix com bioreactor. La producció de biogàs s'estima considerant que aquest procés és un procés acoblat amb el procés de producció de lixiviats. BIOLEACH ha estat programat per calcular la producció de lixiviats a escala mensual, utilitzant dades reals dels paràmetres meteorològics i de la producció i característiques dels residus realment dipositats a l'abocador. La producció de biogàs s'obté simultàniament, considerant el contingut en humitat realment dis-ponible per ajustar les reaccions estequiométriques de biodegradació de la matèria orgànica. BIOLEACH és una valuosa eina de gestió d'abocadors bioreactor i permet calcular els volums de lixiviat a recircular que garanteixen condicions d'humitat a l'interior de la massa de residus que maximitzen la producció de biogàs. Com a exemple il·lustratiu d'aplicació, BIOLEACH s'ha utilitzat per simular el comportament d'un abocador real sota diferents escenaris de gestió. Els resultats mostren els beneficis econòmics i mediambientals derivats de la recirculació de lixiviats sota estratègies de gestió com a bioreactor. / [EN] This doctoral thesis introduces BIOLEACH, a new decision support model for the real-time management of municipal solid waste bioreactor land¿lls that allows estimating the leachate and biogas production. Leachate production is estimated using an adaptation of the water balance equation which considers every hydrological component and the water consumed by anaerobic organic matter degradation to create biogas and the leachate recirculation ¿ows pumped from the land¿ll pond under a bioreactor management scheme. Land¿ll gas production is estimated considering the leachate formation process as a coupled e¿ect through the production or consumption of water. BIOLEACH uses waste production and climate data at monthly scale and com-putes leachate production accounting for the actual conditions inside the waste mass. Biogas production is computed simultaneously, considering the available water to adjust the chemical organic matter biodegradation. BIOLEACH is a valuable bioreactor managing tool as it allows calculating the recirculation volume of leachate that ensures optimal moisture conditions inside the waste mass and therefore maximizing biogas production. As an illustrative example of a BIOLEACH application, the model has been applied to simulate the performance of a real land¿ll under different management scenarios. Results show the economic and environmental bene¿ts derived from leachate recirculation under bioreactor management schemes. / Rodrigo Clavero, ME. (2020). Evaluación conjunta de la producción de lixiviados y biogás en vertederos de residuos sólidos urbanos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/148716

[ES] La evaluación de los recursos hídricos es una pieza clave para la solución sostenible de problemas que la sociedad enfrenta día con día relacionados con la disponibilidad del agua. Para distribuir los recursos disponibles en una región y gestionarlos correctamente, dada su distribución tanto espacial como temporalmente errática, es necesario primero cuantificarlos y posteriormente definir planes de actuación. Es así, que la evaluación de recursos hídricos es considerada como el punto de partida para la planificación y la gestión del agua, y la base para el análisis del impacto de fenómenos como las sequías y el cambio climático. Por todo lo anterior, la evaluación de recursos hídricos debe ser un instrumento confiable que dé fortaleza en la toma de decisiones; ya que, si la base no es lo suficientemente robusta, las decisiones tomadas a partir de ella tampoco serán fiables. El principal instrumento utilizado para la evaluación de recursos hídricos son los modelos hidrológicos, ya que permiten el análisis del ciclo del agua a escala de cuenca a través de expresiones matemáticas. La modelación hidrológica ha sido utilizada con otros propósitos además de la evaluación de recursos hídricos, el más recurrido: la predicción y control de crecidas, cuya metodología y estudios de casos son muy extensos en la literatura. No obstante, ante el problema de la evaluación de recursos hídricos, las referencias en la literatura suelen ser escasas y más aún, cuando los sistemas son complejos y han sufrido alteraciones de origen antrópico que modifican su estado natural invalidando la aplicación directa de los modelos hidrológicos para este fin. En esta investigación se analizan y proponen metodologías específicas para las diferentes casuísticas presentes en la evaluación de recursos hídricos: en sistemas naturales, sistemas regulados con altos índices de explotación y sistemas que presenten una fuerte influencia de la componente subterránea. La propuesta demanda el uso acoplado de modelos precipitación-escorrentía (MPE); por un lado, con un modelo de simulación de la gestión (MSG), y por el otro, con un modelo distribuido para la simulación de acuíferos. Este planteamiento permite cuantificar los recursos disponibles en la cuenca tomando en cuenta las interacciones que suceden entre los elementos del sistema, permitiendo que procesos como el de la restitución de caudales a régimen natural no sean estrictamente necesarios. Para su análisis fueron seleccionados tres casos de estudio representativos, uno por cada tipo de problema. Los sistemas no regulados están representados por nueve cuencas de cabecera distribuidas en el sistema de explotación del Duero y el Júcar, seleccionadas cuidadosamente en función sus características hidrológicas y la calidad de la información disponible. La propuesta desarrollada para los sistemas regulados se aplicó al sistema de explotación del Júcar caracterizado por presentar una gran capacidad de regulación y altos índices de explotación. Finalmente, uno de los casos más complejos donde la componente subterránea juega un papel fundamental en la evaluación de los recursos hídricos es la cabecera del Guadiana, donde hasta la actualidad se siguen sufriendo las consecuencias de una mala gestión y un total desconocimiento de las interacciones que suceden en el sistema. Como una de las aportaciones destacadas de esta investigación, se presenta el desarrollo de una aplicación informática para la calibración de MPE, compatible con las herramientas utilizadas en la evaluación de recursos hídricos en cualquiera de los casos presentados. En síntesis, esta tesis doctoral recoge una propuesta científico-técnica completa para enfrentar el problema de la evaluación de recursos hídricos a través de la modelación hidrológica, abordando todo el abanico de posibles problemáticas presentes en los sistemas de recursos hídricos. Además, propone un uso concatenado de técnicas informáticas que permiten aplicar las metodologías propuestas y los modelos de simulación implementados, todo esto incluido dentro de un Sistema Soporte a la Decisión (AQUATOOL). / [EN] Water resources assessment is a key to the sustainable solution of problems that society faces everyday related to water availability. In order to distribute the available resources in a region and manage them properly, given their erratic spatial and temporal distribution, it is necessary first to quantify them and then to define action plans. Hence, water resources assessment is considered as the starting point for water planning and management, and the basis for the analysis of the impact of phenomena such as droughts and climate change. For all these reasons, water resources assessment must be a reliable instrument that provides strength in decision-making. If the basis is not sufficiently robust, the decisions taken based on it will not be reliable either. The main approach to water resources assessment is through hydrological models, since they allow the analysis of the water cycle on a basin scale with mathematical expressions. Hydrological modeling has been used for other purposes besides water resources assessment, being the most commonly used forecasting and flood control, whose methodology and case studies are very extensive in the literature. Nevertheless, faced with the problem of water resources assessment, the literature references are often scarce and even more so when the systems are complex and have suffered alterations of anthropic origin that modify their natural state, invalidating the direct application of hydrological models for this purpose. This research analyses and proposes specific methodologies for the different case studies in water resources assessment: natural systems, regulated systems with high exploitation rates and systems with strong groundwater component influence. The proposal requests the coupled use of rainfall-runoff models (RRM). On one side, with a management simulation model, and on the other side with a distributed model for the simulation of aquifers. This approach allows quantifying the available resources in the basin by taking into account the interactions that occur between the elements of the system, allowing processes as that of the restitution of flows to natural regime are not strictly necessary. Three representative case studies were selected for analysis, one for each type of problem. The non-regulated systems are represented by nine headwater basins distributed in the Duero and Jucar exploitation system, carefully selected according to their hydrological characteristics and the quality of the available information. The proposal developed for the regulated systems was applied to the Júcar exploitation water system, which is characterized by a great capacity for regulation and high exploitation rates. Finally, one of the most complex cases where the groundwater component plays a key role in the evaluation of water resources is the headwaters of the Guadiana basin, where to this day the consequences of poor management and a total lack of knowledge of the interactions that occur in the system persist. a computer application for the calibration of RRM, compatible with the tools used in the water resources assessment in any of the cases presented. In summary, this PhD thesis includes a complete scientific-technical proposal to face the problem of water resources assessment through hydrological modelling, addressing the whole range of possible problems present in water resources systems. Furthermore, it proposes a combined use of computer techniques that allow the application of the proposed methodologies and the implemented simulation models, all this included within a Decision Support System (AQUATOOL). / [CA] L'avaluació dels recursos hídrics és una peça clau per a la solució sostenible de problemes que la societat afronta dia amb dia relacionats amb la disponibilitat de l'aigua. Per a distribuir els recursos disponibles en una regió i gestionar-los correctament, donada la seua distribució tant espacial com temporalment erràtica, és necessari primer quantificar-los i posteriorment definir plans d'actuació. És així, que l'avaluació de recursos hídrics és considerada com el punt de partida per a la planificació i la gestió de l'aigua, i la base per a l'anàlisi de l'impacte de fenòmens com les sequeres i el canvi climàtic. Per tot l'anterior, l'avaluació de recursos hídrics ha de ser un instrument confiable que done fortalesa en la presa de decisions; ja que, si la base no és prou robusta, les decisions preses a partir d'ella tampoc seran fiables. El principal instrument utilitzat per a l'avaluació de recursos hídrics són els models hidrològics, ja que permeten l'anàlisi del cicle de l'aigua a escala de conca a través d'expressions matemàtiques. La modelació hidrològica ha sigut utilitzada amb altres propòsits a més de l'avaluació de recursos hídrics, el més recorregut: la predicció i control de crescudes, la metodologia i estudis de casos de la qual són molt extensos en la literatura. No obstant això, davant del problema de l'avaluació de recursos hídrics, les referències en la literatura solen ser escasses i més encara, quan els sistemes són complexos i han patit alteracions d'origen antròpic que modifiquen el seu estat natural invalidant l'aplicació directa dels models hidrològics per a este fi. En esta investigació s'analitzen i proposen metodologies específiques per a les diferents casuístiques presents en l'avaluació de recursos hídrics: en sistemes naturals, en sistemes regulats amb alts índexs d'explotació i sistemes que presenten una forta influència de la component subterrània. La proposta demanda l'ús acoblat de models precipitació-escolament (MPE) ; d'una banda, amb un model de simulació de la gestió, i per l'altre, amb un model distribuït per a la simulació d'aqüífers. Este plantejament permet quantificar els recursos disponibles en la conca tenint en compte les interaccions que hi ha entre els elements del sistema, permetent que processos com el de la restitució de cabals a règim natural no siguen estrictament necessaris. Per a la seua anàlisi van ser seleccionats tres casos d'estudi representatius, u per cada tipus de problema. Els sistemes no regulats estan representats per nou conques de capçalera distribuïdes en el sistema d'explotació del Duero i el Xúquer, seleccionades cuidadosament en funció les seues característiques hidrològiques i la qualitat de la informació disponible. La proposta desenvolupada per als sistemes regulats es va aplicar al sistema d'explotació del Xúquer caracteritzat per presentar una gran capacitat de regulació i alts índexs d'explotació. Finalment, un dels casos més complexos on la component subterrània juga un paper fonamental en l'avaluació dels recursos hídrics és la capçalera del Guadiana, on fins a l'actualitat es continuen patint conseqüències degut a una mala gestió i un total desconeixement de les interaccions que es donen en el sistema. Com una de les aportacions destacades d'esta investigació, es presenta el desenvolupament d'una aplicació informàtica per a la calibració de MPE, compatible amb les ferramentes emprades en l'avaluació de recursos hídrics en qualsevol dels casos presentats. En síntesi, esta tesi doctoral arreplega una proposta cientificotècnica completa per a afrontar el problema de l'avaluació de recursos hídrics a través de la modelació hidrològica, abordant totes les possibles problemàtiques presents en els sistemes de recursos hídrics. A més, proposa un ús concatenat de tècniques informàtiques que permeten aplicar les metodologies proposades i els models de simulació implementats, tot açò inclòs dins d'un Sistema de Suport a la Decisió (AQUATOOL). / Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACyT) y a la Secretaría de Innovación, Ciencia y Desarrollo Tecnológico del Estado de Michoacán (SICDET) por el financiamiento otorgado para la realización de mis estudios de doctorado. / García Romero, L. (2020). Propuesta y análisis de metodologías para la evaluación de recursos hídricos mediante modelos precipitación-escorrentía [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153150

[ES] Las sequías provocan graves daños sociales, económicos y ambientales en extensas superficies debido a la disminución de los caudales que discurren por los cauces y a la reducción de los volúmenes embalsados. Se han realizado muchos esfuerzos para poder minimizar los impactos de estos fenómenos naturales y sin lugar a dudas, las medidas anticipadas son, o debieran ser, la mejor herramienta para retrasar o evitar la aparición de sequías hidrológicas en fases más severas y disminuir sus efectos. En las últimas dos décadas, los modelos climáticos estacionales han tenido una evolución importante, generando un gran volumen de información a escala global. A raíz del surgimiento de estos modelos y de su rápido crecimiento, se han realizado investigaciones en las que se evalúan las posibilidades de emplear sus pronósticos en diversos campos como en la gestión de los recursos hídricos. En esta investigación se ha abordado el uso de dichos pronósticos en la gestión de cuencas o sistemas de recursos hídricos. Como resultado, se propone una metodología para corregir el sesgo sistemático de los pronósticos climáticos estacionales de precipitación y temperatura. Por otra parte, se plantea una metodología para evaluar la capacidad predictiva de eventos de sequías meteorológicas e hidrológicas de modelos climáticos. La metodología propuesta se basa en la generación de un índice agregado único para evaluar los pronósticos a escala de cuenca, haciendo con ello que la decisión sobre la utilidad del modelo climático sea simple. Los resultados obtenidos demuestran que los modelos climáticos a escala estacional pueden tener una gran aplicación en la previsión de sequías tanto meteorológicas como hidrológicas. Al poder emplear los modelos climáticos para pronosticar estos eventos, se puede tener la capacidad de tomar medidas de mitigación de forma anticipada. Los pronósticos climáticos se evaluaron en la cuenca del río Júcar, donde mostraron tener mejor desempeño que las series condicionadas obtenidas con un modelo estocástico clásico. / [CA] Les sequeres provoquen greus danys socials, econòmics i ambientals en extenses superfícies a causa de la disminució dels cabals que discorren pels llits dels seus rius i a la reducció dels volums embassats. S'han realitzat molts esforços per a poder minimitzar els impactes d'estos fenòmens naturals i sense cap dubte, les mesures anticipades són, o deurien ser, la millor ferramenta per a retardar o evitar l'aparició de sequeres hidrològiques en fases més severes i disminuir els seus impactes. En les últimes dos dècades, els models climàtics estacionals han tingut una evolució important, generant un gran volum d'informació a escala global. Arran del sorgiment d'estos models i del seu ràpid creixement, s'han realitzat investigacions en les quals s'avaluen les possibilitats d'emprar els seus pronòstics en diversos marcs, com en la gestió dels recursos hídrics. En esta investigació s'ha abordat l'ús d'estos pronòstics en la gestió de conques o sistemes de recursos hídrics. Com a resultat, es proposa una metodologia per a corregir el biaix sistemàtic dels pronòstics climàtics estacionals de precipitació i temperatura. D'altra banda, es planteja una metodologia per a avaluar la capacitat predictiva d'esdeveniments de sequeres meteorològiques i hidrològiques de models climàtics. La metodologia proposada es basa en la generació d'un índex agregat únic per a avaluar els pronòstics a escala de conca, fent amb això que la decisió sobre la utilitat del model climàtic siga simple. Els resultats obtinguts demostren que els models climàtics a escala estacional poden tindre una gran aplicació en la previsió de sequeres tant meteorològiques com hidrològiques. Emprant els models climàtics per a pronosticar aquests esdeveniments, es pot tindre la capacitat de prendre mesures de mitigació de forma anticipada. Els pronòstics climàtics es van avaluar en la conca del riu Xúquer, on van mostrar tindre millor rendiment que les sèries condicionades obtingudes amb un model estocàstic clàssic. / [EN] Droughts produce severe social, economic and environmental damages over extensive areas due to water flow decrease in rivers and water volume reductions in reservoirs. Many efforts have been made to minimize the impacts of these natural phenomena and without doubt, early measures are, or should be, the best tool to delay or prevent the appearance of hydrological droughts in more severe phases and reduce their effects. In the last two decades, seasonal climate models have developed significantly, generating a large amount of information on a global scale. As a result of the emergence of these models and their rapid growth, a lot of researches have been conducted to assess their potential use of their forecasts in various fields such as water resources management. This research is focused on the use of such forecasts in basins management or water resource systems. As a result, a methodology is proposed to correct the systematic bias of seasonal climate forecasts of precipitation and temperature. Furthermore, a methodology is proposed to evaluate the predictive capacity of climate models for meteorological and hydrological drought events. The proposed methodology is based on the generation of a single aggregate index to evaluate forecasts at the basin scale, thus making the decision on the usefulness of the climate model simple. The results obtained show that climate models on a seasonal scale can have a great application in the forecast of both meteorological and hydrological droughts. The capacity to use climate models to predict these events can provide the ability to take mitigation measures in advance. The climate forecasts were evaluated in the Jucar River basin, where they showed better performance than the conditioned series obtained with a classical stochastic model. / Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACYT) y a la Secretaría de Innovación, Ciencia y Desarrollo Tecnológico del Estado de Michoacán (SICDET), por el apoyo económico otorgado para la realización de mis estudios de doctorado. / Madrigal Barrera, JJ. (2020). Análisis de pronósticos climáticos para la previsión de sequías meteorológicas e hidrológicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153151