[EN] Climate change has occurred in Indonesia, for example, increasing the surface air temperature, including in the Upper Citarum watershed. This phenomenon leads to a lack of water in the dry season, which lowers agriculture production and remains a great obstacle for agricultural activity. Meanwhile, human activity has produced severe LULC changes within the Upper Citarum watershed. This occurs due to the demands of the ever-increasing population growth in the region. As a result, rice field and forested areas have been sacrificed to compensate the urban increment. The general objective of this dissertation is to understand and analyze the impact of climate and LULC changes on the hydrological process and their relationship with historical and future changes by using spatially distributed modeling on the Upper Citarum tropical catchment. The distributed model TETIS has been implemented to obtain the results of past and future scenarios on the water and sediment cycles. Annual historical bathymetries in the reservoir were used to calibrate and validate the sediment sub-model involving Miller's density evolution and trap efficiency of Brune's equation. Climate change has been considered under RCP 45 and RCP 85 trajectories. Meanwhile, to overcome the LULC problem, historical and future LULCs have been studied. LCM model was used to forecast the LULC in 2029. The forecasted results of LCM model show, on one hand, a continuation in the expansion of urban areas at the expense of the contiguous rice fields. The results determined that deforestation and urbanization were the most influential factors for the alteration of the hydrological and sedimentological processes in the Upper Citarum Catchment. Thus, it decreases evapotranspiration, increases water yield by increasing all its components; overland flow, interflow and baseflow. The changes in LULC are currently producing and will produce in the future, a relatively small increment of erosion rates, increasing the area exceeds Tsl erosion. Sediment yield will increase in 2029 as the result of erosion increment. Other LULC scenarios such as conservation, government plan and natural vegetation scenarios are expected to have an increment in total evapotranspiration, the water yield is expected to decrease. Flood regime, erosion and sedimentation are reduced dramatically. Hence, it leads to a massive increment of reservoir and hydropower lifetime signed by a very long period of the lifetime. Climate change alters the magnitude of water balance and can be identified from the shift of infiltration, overland flow, interflow, baseflow and water yield. Those increments finally change the flood regime, catchment erosion. RCP 85 trajectory gives a bigger impact compared to RCP 45 trajectory on hydrological and sediment cycle. . LULC change results a bigger impact on water balance, flood regime, erosion and sedimientation. The combination of climate and LULC change give a bigger impact on the flows of water balance, erosion, flood, sedimentation and will be catastrophic for the hydropower operation of the Saguling Dam. / [ES] El cambio climático ha afectado a Indonesia, por ejemplo, incrementando la temperatura del aire en la superficie, incluso en la cuenca del Upper Citarum. Este fenómeno conduce a la falta de agua en la estación seca, reduciendo la producción agrícola lo que es un gran obstáculo para su actividad. Además, la actividad humana ha producido cambios severos en LULC en la cuenca del Upper Citarum, Indonesia. Esto se debe al elevado crecimiento de la población en la región, por el que se han convertido campos de arroz y áreas boscosas en suelo urbano. De esta forma, el objetivo general de esta tesis es comprender y analizar el impacto de los cambios climáticos y LULC en el proceso hidrológico y su relación con los cambios históricos y futuros mediante el uso de modelos distribuidos espacialmente en la cuenca tropical del Upper Citarum. El modelo distribuido TETIS se ha implementado para obtener los resultados de escenarios pasados y futuros en los ciclos de agua y sedimentos. Se usaron batimetrías históricas anuales en el embalse para calibrar y validar el submodelo de sedimentos que involucra la evolución de la densidad de Miller y la eficiencia de retención de la ecuación de Brune. Con el fin de arrojar más luz sobre estos problemas, el escenario de cambio climático se ha implementado en base al modelo de cambio climático bajo las trayectorias RCP 45 y RCP 85. Además, para intentar resolver el problema LULC, también se ha implementado el LULC histórico y futuro. El modelo LCM se usó para pronosticar el LULC en 2029 y los resultados muestran, por un lado, una continuación en la expansión de las áreas urbanas a expensas de los arrozales contiguos. Los resultados determinaron que la deforestación y la urbanización fueron los factores más influyentes para la alteración de los procesos hidrológicos y sedimentológicos en la cuenca del Upper Citarum. Por lo tanto, disminuye la evapotranspiración, aumenta la producción de agua al aumentar todos sus componentes; escorrentía, interflujo y flujo base. Los cambios en LULC están produciendo y producirán, un incremento relativamente pequeño de las tasas de erosión, aumentando el área excede la erosión de Tsl. La producción de sedimentos aumentará en 2029 como resultado del incremento de la erosión. Se espera que otros escenarios de LULC como la conservación, el plan gubernamental y los escenarios de vegetación natural tengan un incremento en la evapotranspiración total, y se espera que la producción de agua disminuya. El régimen de inundación, la erosión y la sedimentación se reducen drásticamente. Por lo tanto, habrá un incremento de la vida útil del embalse y la energía hidroeléctrica. El cambio climático altera la magnitud del equilibrio hídrico y puede identificarse a partir del cambio de infiltración, escorrentía, interflujo, flujo base y producción de agua. Esos incrementos finalmente cambian el régimen de inundación y erosión de la cuenca. La trayectoria RCP 85 tiene un mayor impacto en comparación con la trayectoria RCP 45 en el ciclo hidrológico y de sedimentos. El cambio de LULC tiene un mayor impacto en el balance hídrico, el régimen de inundación, la erosión y la sedimentación. La combinación del cambio climático y LULC tiene un mayor impacto en los flujos de equilibrio hídrico, erosión, inundación, sedimentación y será catastrófico para la operación hidroeléctrica de la presa Saguling. / [CA] El canvi climàtic ha afectat Indonèsia, per exemple, incrementant la temperatura de l'aire en la superfície, inclús en la conca de l'Upper Citarum. Aquest fenomen conduïx a la falta d'aigua en l'estació seca, reduint la producció agrícola, el que és un gran obstacle per a la seua activitat. A més, l'activitat humana ha produït canvis severs en LULC en la conca de l'Upper Citarum, Indonèsia. Açò es deu a l'elevat creixement de la població en la regió, motiu pel qual s'han anat convertint camps d'arròs i àrees boscoses en sòl urbà. D'aquesta manera, l'objectiu general d'aquesta tesi és comprendre i analitzar l'impacte dels canvis climàtics i LULC en el procés hidrològic i la seua relació amb els canvis històrics i futurs per mitjà de l'ús de models distribuïts espacialment en la conca tropical de l'Upper Citarum. El model distribuït TETIS s'ha implementat per a obtindre els resultats d'escenaris passats i futurs en els cicles de l'aigua i sediments. Es van usar batimetries històriques anuals en l'embassament per a calibrar i validar el submodel de sediments que involucra l'evolució de la densitat de Miller i l'eficiència de retenció de l'equació de Brune. Amb la finalitat de donar més llum a aquests problemes, l'escenari de canvi climàtic s'ha implementat basant-se en el model de canvi climàtic davall les trajectòries RCP 45 i RCP 85. A més, per a intentar resoldre el problema LULC, també s'ha implementat el LULC històric i futur. El model LCM es va usar per a pronosticar el LULC en 2029 i els resultats mostren, d'una banda, una continuació en l'expansió de les àrees urbanes a costa dels arrossars contigus. Els resultats van determinar que la desforestació i la urbanització van ser els factors més influents per a l'alteració dels processos hidrològics i sedimentològics en la conca de l'Upper Citarum. Per tant, disminuïx l'evapotranspiració, augmenta la producció d'aigua en augmentar tots els seus components; escorrentia, interflux i flux base. Els canvis en LULC estan produint i produiran, un increment relativament xicotet de les taxes d'erosió, augmentant l'àrea excedix l'erosió de Tsl. La producció de sediments augmentarà en 2029 com a resultat de l'increment de l'erosió. S'espera que altres escenaris de LULC com la conservació, el pla governamental i els escenaris de vegetació natural tinguen un increment en l'evapotranspiració total, i s'espera que la producció d'aigua disminuïsca. El règim d'inundació, l'erosió i la sedimentació es reduïxen dràsticament. Per tant, hi haurà un increment de la vida útil de l'embassament i l'energia hidroelèctrica. El canvi climàtic altera la magnitud de l'equilibri hídric i pot identificar-se a partir del canvi d'infiltració, escorrentia, interflux, flux base i producció d'aigua. Eixos increments finalment canvien el règim d'inundació i erosió de la conca. La trajectòria RCP 85 té un major impacte en comparació amb la trajectòria RCP 45 en el cicle hidrològic i de sediments. El canvi de LULC té un major impacte en el balanç hídric, el règim d'inundació, l'erosió i la sedimentació. La combinació del canvi climàtic i LULC té un major impacte en els fluxos d'equilibri hídric, erosió, inundació, sedimentació i serà catastròfic per a l'operació hidroelèctrica de la presa Saguling. / thank the Directorate General of Higher Education of Indonesia (DIKTI), for granting me the opportunity to pursue PhD study and adventure in Europe. The authors are also thankful to the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness through the research projects TETISMED (CGL2014-58127-C3-3-R) and TETISCHANGE (RTI2018-093717-B-I00). / Siswanto, SY. (2020). Impact Evaluation of Future Climate and Land Use Scenarios on Water and Sediment Regime using Distributed Hydrological Modelling in a Tropical Rainforest Catchment in West Java (Indonesia) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153152

This dissertation cope with unsteady state flow in a dual porosity aquifer. In our theoretical mainframe, a naturally fractured porous media saturated by a monophasic fluid (i.e. water at normal temperature and pressure conditions) was considered. Therefore, a practical review has been oriented to the following topics: first, geostatistical tools used to simulate aquifer parameters, specially, its double porosity; later, the incorporation of matrix-fracture transfer functions inside the governing system equations for those complex aquifers. Afterwards, a methodology was implemented with the aim to simulate both singular characteristics mentioned before; indeed, the stochastic representation for the always uncertain fracture network and the estimation of the matrix-fracture transfer function coefficients. To check its performance, this new methodology was then applied to a series of synthetic cases available in the literature. Also, it was then tested in a real field project. This last test was carried out in a cretaceous confined aquifer within the limits of a future uranium mine district at Cerro Solo, Province of Chubut, Argentina. Finally, a discussion is included about the comparison of the different outcomes against the registered results examples, the analytical solutions for a simplified double porosity model and the normal pumping test interpretation done for the real case problem. Conclusions mainly emphasize the importance to include the dual porosity equations when the analysis should consider a suspicious aquifer with this nature and suggest going forward with a solute transport model development by analogous methodology. / La modelación del flujo en medios geológicos naturalmente fracturados depende principalmente de la composición estructural de la relación matriz-fractura y de la forma en que se aproxime el intercambio de fluido entre ambas fases. Las dos características mencionadas (composición estructural de la doble porosidad y la función de transferencia de flujo) incorporan el mayor grado de incertidumbre en la modelación de los estados transitorios generados por bombeo. Para poder mejorar la interpretación del ensayo de bombeo y con el objetivo último de obtener parámetros característicos confiables del acuífero (tales como la conductividad y el coeficiente de almacenamiento para ambas fases), la metodología propuesta en esta tesis aprovecha las herramientas que brinda la geoestadística para simular realizaciones de campos de fisuras cuyo ensamble permite a su vez estimar los parámetros de forma de la función de transferencia matriz-fisura (FTMF). En efecto, los métodos clásicos disponibles para interpretar resultados de ensayos de bombeo en acuíferos heterogéneos, en especial aquellos que se presentan naturalmente fracturados y con una compleja relación entre las dos componentes porosas, no contienen una vinculación directa entre la estructura interna de un acuífero con doble porosidad y los parámetros hidrogeológicos que definen el flujo a través de ella. Esto sólo se ha logrado con geometrías muy simples de la estructura matriz-fisura o con modelos estocásticos de la red de fisuras que luego requieren un gran esfuerzo computacional al simularlos con modelos hidrodinámicos. Lo que se presenta en este trabajo de tesis es una metodología sencilla y práctica para lograr mejorar la estimación de los parámetros de un ensayo de bombeo en este tipo de acuíferos confinados naturalmente fracturados, incorporando por primera vez la estructura y la proporción de las familias de fisuras en las ecuaciones de pozo a través de la estimación directa del factor de forma de la función de transferencia, incidiendo principalmente en las etapas tempranas del régimen transitorio del bombeo. Para verificar su funcionamiento, la metodología desarrollada fue puesta a prueba en algunos casos sintéticos orientados a la interpretación de ensayos de bombeo en régimen variable. Además, se aplicó dicha metodología a la interpretación de las características hidrodinámicas de un acuífero cretácico confinado del Distrito uranífero Cerro Solo, en la provincia de Chubut, Argentina. A partir de las aplicaciones mencionadas, se discuten los resultados obtenidos por comparación con los ejemplos tomados de la literatura presentando el contraste con soluciones analíticas desarrolladas para casos particulares de acuíferos con doble porosidad y con la re-interpretación de la evolución temporal de las depresiones observadas en el acuífero ensayado. En las conclusiones se destaca la importancia de la consideración de la doble porosidad en las ecuaciones de flujo, alentando a su aplicación concreta en la práctica de interpretación de los ensayos de bombeo con la metodología presentada en esta tesis y a proseguir su evolución en etapas de desarrollo vinculadas al transporte de solutos en este tipo de acuíferos complejos. / La modelación del flux en mitjans geològics naturalment fracturats depèn principalment de la composició estructural de la relació matriu-fractura i de la forma en què s'aproxime l'intercanvi de fluid entre ambdues fases. Les dues característiques esmentades (composició estructural de la doble porositat i la funció de transferència de flux) incorporen el major grau d'incertesa en la modelación dels estats transitoris generats per bombament. Per a poder millorar la interpretació de l'assaig de bombament i amb l'objectiu últim d'obtenir paràmetres característics confiables de l'aqüífer (tals com la conductivitat i el coeficient d'emmagatzematge per a ambdues fases), la metodologia proposada en aquesta tesi aprofita les eines que brinda la geoestadística per a simular realitzacions de camps de fissures que el seu assemble permet al seu torn estimar els paràmetres de forma de la funció de transferència matriu-fissura (FTMF). En efecte, els mètodes clàssics disponibles per a interpretar resultats d'assajos de bombament en aqüífers heterogenis, especialment aquells que es presenten naturalment fracturats i amb una complexa relació entre les dues components poroses, no contenen una vinculació directa entre l'estructura interna d'un aqüífer amb doble porositat i els paràmetres hidrogeológicos que defineixen el flux a través d'ella. Açò només s'ha aconseguit amb geometries molt simples de l'estructura matriu-fissura o amb models estocàstics de la xarxa de fissures que després requereixen un gran esforç computacional en simular-los amb models hidrodinàmics. El que es presenta en aquest treball de tesi és una metodologia senzilla i pràctica per a aconseguir millorar l'estimació dels paràmetres d'un assaig de bombament en aquest tipus d'aqüífers confinats naturalment fracturats, incorporant per primera vegada l'estructura i la proporció de les famílies de fissures en les equacions de pou a través de l'estimació directa del factor de forma de la funció de transferència, incidint principalment en les etapes primerenques del règim transitori del bombament. Per a verificar el seu funcionament, la metodologia desenvolupada va ser posada a prova en alguns casos sintètics orientats a la interpretació d'assajos de bombament en règim variable. A més, es va aplicar aquesta metodologia a la interpretació de les característiques hidrodinàmiques d'un aqüífer cretàcic confinat del Districte uranífero Cerro Solament, en la província de Chubut, Argentina. A partir de les aplicacions esmentades, es discuteixen els resultats obtinguts per comparació amb els exemples presos de la literatura presentant el contrast amb solucions analítiques desenvolupades per a casos particulars d'aqüífers amb doble porositat i amb la re-interpretació de l'evolució temporal de les depressions observades en l'aqüífer assajat. En les conclusions es destaca la importància de la consideració de la doble porositat en les equacions de flux, encoratjant a la seua aplicació concreta en la pràctica d'interpretació dels assajos de bombament amb la metodologia presentada en aquesta tesi i a prosseguir la seua evolució en etapes de desenvolupament vinculades al transport de soluts en aquest tipus d'aqüífers complexos. / Romanazzi, P. (2017). Modelación geoestadística de medios geológicos naturalmente fracturados [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90580

Over the years, the method of least squares (SLS) has been the method of inference commonly applied in hydrological modeling, although its hypotheses are not respected by the modeling errors. Awareness of the fact that the hydrological modeling process is affected by more, and more important, sources of uncertainty that the purely observational, the only source of error considered by SLS, has contributed to the appearance of publications that suggest the need for applying more appropriate inference methods on hydrological models, and in general, on environmental models. The adequacy of inference methods involves considering all sources of error, or their effects, which influence the modeling process. Only in this way it is possible to obtain reliable parameters, a non-biased prediction and a correct estimation of the uncertainty of both, these being the main objectives of this Doctoral Thesis. To this end, this thesis proposes the joint inference, following the Bayesian inference paradigm, of hydrological parameters and the parameters of a generalized error model, which provides the necessary flexibility to relax all hypotheses (Gaussian errors with null mean, independent and identically distributed), which disable the SLS error model to infer hydrological models. The main contribution of the thesis is the proposition of the methodology to follow, for the correct application of the direct modeling (without previous transformation of the variables) of the variance of the errors. This methodology is based on the need to consider the coupling, during the joint inference, between the variations of the marginal distribution of the errors and the variations of their conditional distributions, which are modeled by the error model. Such coupling is guaranteed by the fulfillment of the Total Laws (TLs) of the expectation and the variance. In order to verify the feasibility of the theoretical aspects deduced in the Thesis, a series of inference experiments is performed in which two lumped and one distributed hydrological models are combined with two classic error models (SLS and WLS) and two generalized error models proposed in this Thesis (GL++ and GL++Bias). The results show, once again, that inferences with SLS and WLS are not applicable to hydrological models, since the generated errors do not fulfill their hypotheses. Likewise, based on the results obtained, this thesis can be considered as the culminated affirmation of the hypothesis in it, that is to say: the non application of the TLs in the direct modeling of the variance and the bias of the errors produces an incorrect estimation of the hydrological parameters, as well as their uncertainty and an erroneous estimation of the predictive distribution. / A lo largo de los años, el método de los mínimos cuadrados (SLS) ha sido el método de inferencia comúnmente aplicado en modelación hidrológica, a pesar de que sus hipótesis no son respetadas por los errores en los resultados de la modelación. La concienciación sobre el hecho de que el proceso de modelación hidrológica es afectado por más, y más importantes, fuentes de incertidumbre que la puramente observacional, única fuente de error considerada por el SLS, ha contribuido a la aparición de publicaciones que sugieren la necesidad de aplicar métodos de inferencia más adecuados para los modelos hidrológicos, y en general, los modelos ambientales. La adecuación de los métodos de inferencia pasa por considerar todas las fuentes de error, o sus efectos, que influyen en el proceso de modelación. Solamente de esa manera es posible la obtención de unos parámetros fiables, una predicción no sesgada y una estimación correcta de la incertidumbre de ambos, siendo estos los objetivos principales de esta Tesis Doctoral. Para ello, esta Tesis plantea la inferencia conjunta, siguiendo el paradigma de los métodos de inferencia Bayesianos, de los parámetros hidrológicos y los parámetros de un modelo de error generalizado, el cual proporciona la flexibilidad necesaria para relajar todas las hipótesis (errores Gaussianos con media nula, independientes e idénticamente distribuidos), que inhabilitan al modelo de error SLS para inferir modelos hidrológicos. La principal aportación de la Tesis es la proposición de la metodología a seguir para la correcta aplicación de la modelación directa (sin previa transformación de las variables) de la varianza de los errores. Dicha metodología se fundamenta en la necesidad de considerar el acoplamiento, durante la inferencia conjunta, entre las variaciones de la distribución marginal de los errores y las variaciones de las distribuciones condicionales, las cuales son modeladas por el modelo de error. Dicho acoplamiento se garantiza mediante el cumplimiento de las Leyes Totales (TLs) de la esperanza y de la varianza. Para la comprobación de la viabilidad de los aspectos teóricos deducidos en la Tesis, se realiza una serie de experimentos de inferencia en los que se combina 2 modelos hidrológicos agregados y uno distribuido, con dos modelos de error clásicos (SLS y WLS) y dos modelos de error generalizados propuestos en esta Tesis (GL++ y GL++Bias). Los resultados muestran, una vez más, que las inferencias con SLS y WLS no son aplicables a modelos hidrológicos, puesto que los errores generados no cumplen con sus hipótesis. Igualmente, en base a los resultados obtenidos, esta Tesis se puede considerar como la afirmación culminada de la hipótesis en ella planteada, esto es: la no aplicación de las TLs en la modelación directa de la varianza y el sesgo de los errores produce una incorrecta estimación de los parámetros hidrológicos, así como de su incertidumbre y una errónea estimación de la distribución predictiva. / Al llarg dels anys, el mètode dels mínims quadrats (SLS) ha sigut el mètode d'inferència comunament aplicat en modelació hidrològica, a pesar que les seues hipòtesis no són respectades pels errors en els resultats de la modelació. La conscienciació sobre el fet de que el procés de modelació hidrològica és afectat per més, i més importants, fonts d'incertesa que la purament observacional, única font d'error considerada pel SLS, ha contribuït a l'aparició de publicacions que suggerixen la necessitat d'aplicar mètodes d'inferència més adequats per als models hidrològics, i en general, els models ambientals. L'adequació dels mètodes d'inferència passa per considerar totes les fonts d'error, o els seus efectes, que influïxen en el procés de modelació. Només d'eixa manera és possible l'obtenció d'uns paràmetres fiables, una predicció no esbiaixada i una estimació correcta de la incertesa d'ambdós, sent estos els objectius principals d'esta Tesi Doctoral. Per a això, esta Tesi planteja la inferència conjunta, seguint el paradigma dels mètodes d'inferència Bayesianos, dels paràmetres hidrològics i els paràmetres d'un model d'error generalitzat, el qual proporciona la flexibilitat necessària per a relaxar totes les hipòtesis (errors Gaussianos amb mitja nul·la, independents i idènticament distribuïts), que inhabiliten el model d'error SLS per a inferir models hidrològics. La principal aportació de la Tesi és la proposició de la metodologia que s'ha de seguir per a la correcta aplicació de la modelació directa (sense prèvia transformació de les variables) de la varianza dels errors. La dita metodologia es fonamenta en la necessitat de considerar l'adaptament, durant la inferència conjunta, entre les variacions de la distribució marginal dels errors i les variacions de les distribucions condicional, les quals són modelades pel model d'error. El dit adaptament es garantix per mitjà del compliment de les Lleis Totals (TLs) de l'esperança i de la variància. Per a la comprovació de la viabilitat dels aspectes teòrics deduïts en la Tesi, es realitza una sèrie d'experiments d'inferència en què es combina 2 models hidrològics agregats i un distribuït, amb dos models d'error clàssics (SLS i WLS) i dos models d'error generalitzats proposats en esta Tesi (GL++ i GL++Bias). Els resultats mostren, una vegada més, que les inferències amb SLS i WLS no són aplicables a models hidrològics, ja que els errors generats no complixen amb les seues hipòtesis. Igualment, basant-se en els resultats obtinguts, esta Tesi es pot considerar com l'afirmació culminada de la hipòtesi en ella plantejada, açò és: la no aplicació de les TLs en la modelació directa de la variància i el biaix dels errors produïx una incorrecta estimació dels paràmetres hidrològics, així com de la seua incertesa i una errònia estimació de la distribució predictiva. / Hernández López, MR. (2017). Inferencia Bayesiana conjunta de modelos hidrológicos y modelos de error generalizados, para la evaluación de las incertidumbres predictiva y de los parámetros [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90652

It is expected that the potential water management conflicts will increase in the coming years due to the population growth, and the uncertainty about the availability of water resources under climate change conditions. For this reason, economic efficiency and equity must be considered in order to manage the available water resources at river basin scale with the aim of reducing the potential water scarcity impacts on society. Hydroeconomic models simultaneously analyse engineering, hydrology and economic aspects of water resources systems; allowing the characterization of real complex systems. So, these models could be useful in order to achieve the goal of reducing water scarcity impacts. Two Decision Support Systems have been developed within the hydroeconomic approach: SIMGAMS and OPTIGAMS. The simulation tool SIMGAMS allocates the available water resources considering priorities and system operating rules, carrying out an economic post-analysis of the water resources management. The optimization tool OPTIGAMS allocates the available water resources considering economic criteria. Both tools obtain either management results (storages, deliveries, etc.) or economic results (water scarcity cost and marginal resource opportunity cost). The economic functions of the users must be obtained to characterize the hydroeconomic models. For that, we have developed a tool within a multicriteria approach based on revealed preferences. This tool has been developed in collaboration with the University of Alcalá de Henares and University of Cordoba. Moreover, a method for get the economic function of irrigation water for citrus within the deficit irrigation approach has been developed and performed. It is needed to assess the economic impacts of the water scarcity conditions in order to design the portfolio of adaptation measures and evaluate their effectiveness. For this goal, a hydroeconomic analysis at river basin scale has been carried out either for the historical inflows or the future inflows under climate change conditions. The future climate change scenarios have been obtained through the precipitation and temperature time series coming from the EURO-CORDEX project, using the aggregate rainfall-runoff Temez model. As the irrigation agriculture is one of the most vulnerable sectors to the water scarcity, we have proposed a method to assess the economic impacts of droughts considering the availability of water resources and the volatility of the crop prices and carry out a risk analysis of the economic impacts on the irrigated agriculture at irrigation district scale. The method has 3 components: econometric models to assess the economic impacts (1), autoregressive inflow models to characterize the stochastic component of the inflows (2) and statistical models to simulate the operation of the system (3). This method allows evaluating the economic impacts of adaptation measures as the drought emergency wells. In this thesis, the potential of the economic instruments as adaptation measures to reduce the economic impacts of droughts has been analysed. In particular, we have designed and simulated the impacts of scarcity-based water pricing policies at river basin scale, dynamic urban tariffs considering the marginal value of water; and water markets. The case study is the Jucar river basin. The results demonstrate the potential and utility of the hydroeconomic models to analyse the management of the system; and the potential of applying economic instruments as adaptation measures to reduce the economic impacts of water scarcity scenarios. / Se prevé que en un futuro se agraven los conflictos en la gestión de los recursos hídricos, debido a que nos encontramos en un contexto de creciente demanda de recursos, motivado principalmente por el crecimiento de la población, y de alta incertidumbre en la disponibilidad futura de los recursos disponibles (fundamentalmente debido al cambio climático). Por ello, es necesario gestionar los recursos hídricos bajo la óptica de la eficiencia económica y equidad, tratando de minimizar los potenciales impactos de la escasez del recurso a la sociedad. En este objetivo los modelos hidroeconómicos pueden ser útiles, ya que analizan simultáneamente la hidrología, la ingeniería y la economía de la gestión del agua a escala de cuenca, permitiendo caracterizar mejor la complejidad de los sistemas de explotación. En esta línea se han desarrollado en esta investigación 2 herramientas bajo el enfoque de modelos hidroeconómicos: SIMGAMS y OPTIGAMS. SIMGAMS desarrolla modelos de simulación que gestionan el recurso basándose en prioridades y/o reglas de operación; realizando un post-análisis económico de la gestión realizada. Por otra parte, OPTIGAMS desarrolla modelos de optimización que gestionan el recurso con criterios económicos. Ambas herramientas permiten obtener tanto resultados de gestión (volúmenes, suministros, etc.) como económicos (costes de escasez y coste marginal de oportunidad del recurso). Para poder desarrollar modelos hidroeconómicos se hace necesario caracterizar económicamente los usos del agua. Para ello, se ha desarrollado una herramienta que permite obtener curvas de demanda con un enfoque multicriterio basado en preferencias reveladas. Este trabajo ha sido realizado en colaboración con la Universidad de Alcalá de Henares y la Universidad de Córdoba. Además, se ha desarrollado una metodología para obtener curvas de demanda para cítricos con la hipótesis de trabajo de riego deficitario. Para diseñar medidas para reducir los impactos económicos de la escasez es necesario evaluar sus impactos económicos. Para ello se ha llevado a cabo un análisis hidroeconómico a escala de cuenca tanto con los escenarios históricos de aportaciones como con escenarios futuros de cambio climático. Los escenarios futuros de cambio climático han sigo generados a partir de proyecciones futuras de precipitación y temperatura del proyecto EURO-CORDEX, usando un modelo lluvia-escorrentía agregado, el modelo de Témez. Para el análisis de los costes de escasez en el regadío (sector más vulnerable frente a la escasez), se propone una metodología de atribución de impactos (incluyendo explícitamente tanto la disponibilidad de recursos como la volatilidad de precios), junto con un análisis del riesgo de impacto económico a escala de comarca agraria en la agricultura de regadío. Esta metodología integra tres componentes: modelos econométricos de impacto económico, modelos autorregresivos (para caracterizar la componente estocástica de las aportaciones) y modelos de simulación del sistema. La metodología desarrollada permite evaluar el impacto económico de medidas que permitan reducir los impactos de los escenarios de escasez, como por ejemplo, pozos de sequías. En este trabajo se explora también el papel potencial de los instrumentos económicos como medida de gestión de la demanda, y su efecto en el impacto económico de las sequías. En concreto, se diseñan y simulan políticas de precios basadas en el valor marginal del agua a escala de cuenca, tarifas dinámicas urbanas que incluyen una componente del valor marginal, y mercados del agua. El caso de estudio es el sistema de explotación del río Júcar. Los resultados muestran la utilidad de los modelos hidroeconómicos desarrollados para analizar la gestión del sistema, y demuestran el potencial de aplicar los instrumentos económicos como medidas para disminuir los impactos económicos de situaciones de escasez del recurso hí / Es preveu que en un futur s'agreugen els conflictes en la gestió dels recursos hídrics, pel fet que ens trobem en un context de creixent demanda de recursos, motivat principalment pel creixement de la població, i d'alta incertesa en la disponibilitat futura dels recursos disponibles (fonamentalment a causa del canvi climàtic). Per això, és necessari gestionar els recursos hídrics baix l'òptica de l'eficiència econòmica i equitat, tractant de minimitzar els potencials impactes de l'escassesa del recurs a la societat. En aquest objectiu els models hidroeconòmics poden ser útils, ja que analitzen simultàniament la hidrologia, l'enginyeria i l'economia de la gestió de l'aigua a escala de conca, permetent caracteritzar millor la complexitat dels sistemes d'explotació. En aquesta línia s'han desenvolupat en aquesta investigació 2 ferramentes baix l'enfocament de models hidroeconòmics: SIMGAMS i OPTIGAMS. SIMGAMS desenvolupa models de simulació que gestionen el recurs basant-se en prioritats i / o regles d'operació; realitzant un post-anàlisi econòmic de la gestió realitzada. D'altra banda, OPTIGAMS desenvolupa models d'optimització que gestionen el recurs amb criteris econòmics exclusivament. Ambdues ferramentes permeten obtindre tant resultats de gestió (volums, subministraments, etc.) com econòmics (costos d'escassesa i cost marginal d'oportunitat del recurs). Per a poder desenvolupar models hidroeconòmics es fa necessari caracteritzar econòmicament els usos de l'aigua. Per a això, s'ha desenvolupat una ferramenta que permet obtindre corbes de demanda amb un enfocament multicriteri basat en preferències revelades. Aquest treball ha sigut realitzat en col·laboració amb la Universitat d'Alcalá d'Henares i la Universitat de Còrdova. A més, s'ha desenvolupat una metodologia per obtindre corbes de demanda per a cítrics amb la hipòtesi de treball de reg deficitari. Per dissenyar mesures per reduir els impactes econòmics de l'escassesa és necessari avaluar els seus impactes econòmics. Per a això s'ha dut a terme una anàlisi hidroeconòmic a escala de conca tant amb els escenaris històrics d'aportacions com amb escenaris futurs de canvi climàtic. Els escenaris futurs de canvi climàtic han sigut generats arran a projeccions futures de precipitació i temperatura del projecte EURO-CORDEX, usant un model pluja-escorrentia agregat, el model de Témez. Per a l'anàlisi dels costos d'escassesa al regadiu (sector més vulnerable davant de l'escassesa), es proposa una metodologia d'atribució d'impactes (incloent explícitament tant la disponibilitat de recursos com la volatilitat de preus), juntament amb una anàlisi del risc d'impacte econòmic a escala de comarca agrària en l'agricultura de regadiu. Aquesta metodologia integra tres components: models economètrics d'impacte econòmic, models autoregressius (per caracteritzar la component estocàstica de les aportacions) i models de simulació del sistema. La metodologia desenvolupada permet avaluar l'impacte econòmic de mesures que permeten reduir els impactes dels escenaris d'escassesa, com per exemple, pous de sequeres. En aquest treball s'explora també el paper potencial dels instruments econòmics com a mesura de gestió de la demanda, i el seu efecte en l'impacte econòmic de les sequeres. En concret, es dissenyen i simulen polítiques de preus basades en el valor marginal de l'aigua a escala de conca, tarifes dinàmiques urbanes que inclouen una component del valor marginal i mercats de l'aigua. El cas d'estudi és el sistema d'explotació del riu Xúquer. Els resultats mostren la utilitat dels models hidroeconòmics desenvolupats per analitzar la gestió del sistema i demostren el potencial d'aplicar els instruments econòmics com a mesures per disminuir els impactes econòmics de situacions d'escassetat del recurs hídric. / López Nicolás, AF. (2017). Métodos y herramientas de evaluación y diseño de instrumentos económicos para gestión de sequías y adaptacion al cambio climático [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/91143

El agua como recurso finito e indispensable para la supervivencia de la humanidad y el desarrollo de las civilizaciones, ha sido, es y será objeto de múltiples estudios. La variabilidad espacial y temporal, así como el incremento constante de su demanda ha provocado el interés de especialistas en ingeniería de recursos hídricos y ramas afines que colaboran de forma conjunta para mejorar el aprovechamiento de este bien a nivel global. Un instrumento fundamental para la gestión integral del recurso hídrico es la planificación hidrológica, donde las reglas de operación o explotación de los sistemas son algunas de las estrategias de las que se sirve el planificador para mejorar el aprovechamiento de dichos recursos. El objetivo de estas reglas es obtener un mejor aprovechamiento de los recursos de una cuenca o sistema de cuencas, tratando de mitigar los efectos adversos de las sequías hidrológicas y de las crecidas que inevitablemente se presentan en tales sistemas, debido a su naturaleza variable a través del tiempo y del espacio. En esta tesis se presenta una metodología para obtener y evaluar políticas de operación en sistemas de recursos hídricos. Estas políticas de operación van dirigidas a la toma de decisiones al inicio de cada campaña agrícola sobre el volumen de demanda que se va a garantizar durante la misma. Para ello se hace énfasis en el análisis de situaciones con poca disponibilidad hídrica, buscando modos de gestión que logren minimizar el déficit anual. Este déficit se establece a priori, en el inicio de la campaña y se distribuye a lo largo del ciclo agrícola, lo cual permite planificar un patrón de cultivos en esa campaña adecuado a la disponibilidad hídrica. De esta manera se evitan situaciones de déficit imprevistos durante el ciclo agrícola, que conducirían a pérdidas económicas importantes. Las políticas de operación así diseñadas permiten a los usuarios tener una garantía muy alta de que el servicio está asegurado durante la próxima campaña / García Beltrán, AN. (2008). Metodología para la generación y evaluación de políticas de operación en sistemas de recursos hídricos. Aplicación a un sistema de México [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1970

La naturaleza interdisciplinar de los problemas relacionados con el uso del agua requiere el desarrollo de metodologías de análisis que integren los aspectos técnicos, económicos, medioambientales, sociales y legales para la definición de estrategias de gestión eficientes y sostenibles. En esta tesis doctoral se ha desarrollado una metodología para la asignación de los costes de los servicios del agua a escala de cuenca basada en el uso de la teoría de juegos cooperativos. La teoría de juegos cooperativos proporciona las herramientas para analizar los problemas de asignación de costes comunes entre los beneficiarios de las inversiones en servicios hidráulicos y definir los incentivos adecuados para la cooperación entre los usuarios del agua. Su fortaleza reside en la capacidad de implementar, a través de formulaciones matemáticas, los principios de eficiencia, equidad y aceptabilidad que guían los procesos de reparto justo de costes bajo un punto de vista estratégico, en el que las decisiones de un jugador pueden afectar el comportamiento de otros jugadores. La metodología propuesta consiste en la definición de un juego de asignación de costes a partir de la modelación de un sistema hídrico y se basa en el concepto de responsabilidad de los usuarios en el uso de los servicios del agua, es decir en la determinación del conjunto mínimo de inversiones que permitan alcanzar los niveles de servicio exigidos por cada usuario del sistema. Se propone el uso combinado de modelos de simulación (SIMGES, Andreu et al. 1996) y de optimización (WARGI, Sechi G.M. y Zuddas P., 2002) de la gestión de los sistemas de recursos hídricos para calcular las configuraciones de infraestructuras hidráulicas óptimas para cada usuario o coaliciones de usuarios. El resultado de la aplicación de la metodología es el cálculo de un insumo de pagos, que corresponden a la contribución de cada uno de los usuarios a los costes de los servicios del agua del sistema en condiciones de eficiencia de l / Deidda, D. (2009). Metodología para la asignación de los costes de los servicios del agua basada en la teoría de juegos cooperativos: aplicación a la cuenca del río Turia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4771

Los depósitos de retención de aguas de tormenta son elementos eficaces para paliar los efectos de los vertidos de escorrentías urbanas en tiempo de lluvia al medio receptor. Su uso está hoy en día extendido; sin embargo, existe una gran dispersión de directrices para la determinación del volumen óptimo de almacenamiento. La caracterización estocástica del régimen de lluvia, fenómeno inicial del proceso, es la que marca sin duda el desarrollo de un determinado método. Consecuentemente, aunque el planteamiento metodológico pueda seguir ciertas pautas generales, el desarrollo del mismo y los resultados obtenidos no son en absoluto generalizables. El análisis pasa, en aras del cumplimiento de las exigencias de la Directiva Marco del Agua 2000/60/CE, por el establecimiento de un objetivo de calidad en el medio receptor, puesto que de ello depende el volumen de depósito. El impacto ambiental sobre los medios receptores que provocan los vertidos desde un tanque de tormentas puede enfocarse de dos formas diferentes, estableciendo los llamados estándares de emisión (Emission Standards, ES) o bien los objetivos de calidad ambiental (Environmental Quality Standards, EQS). El primer nivel en cuanto a objetivos de protección lo constituyen los ES. Con ellos se imponen restricciones a los vertidos, evaluando su frecuencia, volumen, carga contaminante, etc. Existen y se utilizan diferentes formas de fijar un ES. Las más usuales hacen referencia a la frecuencia de los vertidos y a la reducción del volumen de escorrentía o carga contaminante vertidos al medio receptor. El análisis con ES presenta la ventaja de resultar en metodologías fácilmente aplicables, pero adolece de considerar al medio receptor en sí, por lo que no discrimina los impactos que las descargas producen en él. Por este motivo, se plantea el segundo nivel en objetivos de protección con los EQS, que son objetivos que se definen no sobre los propios vertidos sino directamente sobre el medio receptor. / Andrés Doménech, I. (2010). Evaluación probabilística de indicadores de eficiencia para el dimensionamiento volumétrico de tanques de tormenta para el control de la contaminación de escorrentías urbanas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8387

El conocimiento de los procesos hidrológicos es esencial para la gestión de los recursos hídricos tanto desde el punto de vista cuantitativo (crecidas o sequías) como desde el punto de vista cualitativo (contaminación). El funcionamiento hidrológico de las cuencas mediterráneas es aún bastante desconocido a pesar de los diferentes estudios realizados desde hace una veintena de años. Los progresos realizados en la identificación y modelización de los procesos hidrológicos corresponden casi en la totalidad a investigaciones realizadas en clima templado-húmedo (Bonell y Balek, 1993; Buttle, 1994). Esta falta de información, fuerza según Bonell (1993) a la "transferencia de resultados", a pesar de la necesidad evidente de desarrollar aproximaciones diferentes, principalmente en el ámbito de la modelización (Pilgrim et al. 1988). Por lo que se refiere a la modelación hidrológica, los estudios disponibles (Durand et al., 1992; Parkin et al., 1996; Piñol et al., 1997 entre otros) muestran serias dificultades para reproducir las primeras crecidas de otoño, después del periodo estival seco. Para estas cuencas parece difícil modelizar correctamente uno o más años hidrológicos completos con un solo juego de parámetros (Piñol et al., 1997, Bernal et al., 2004). El clima mediterráneo está caracterizado por una dinámica estacional muy marcada del régimen de precipitaciones y de la evapotranspiración, que favorece la alternancia durante el año de periodos secos y húmedos. Esto modifica fuertemente el estado hidrológico de la cuenca, de lo que deriva un comportamiento hidrológico complejo y no-lineal (Piñol et al. 1999). La necesidad de comprender el funcionamiento hidrológico de un sistema responde a dos cuestiones importantes: por un lado es el procedimiento más indicado para proporcionar elementos útiles a la gestión integrada de los recursos hídricos y por otro lado es fundamental para la modelación del comportamiento de nutrientes por ejemplo como el nitrato. / Medici ., C. (2010). Progressive development of a hydrologic and inorganic nitrogen conceptual model to improve the understanding of small Mediterranean catchments behaviour [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8428

El abastecimiento de agua está basado en una compleja infraestructura, que simultáneamente se expande y envejece. Cuando las tuberías sufren roturas, es habitual reparar las tuberías cuando los costes de reparación son claramente superiores a los costes de reemplazo. Los factores que intervienen en la toma de decisiones en un programa de renovación de las tuberías son muy diversos y por ello hay que considerar las variables que intervienen en los fallos de las tuberías. Una vez determinadas las variables de influencia es posible proponer métodos para estructurar un programa de renovación de las tuberías, en función del tipo de datos y de la disponibilidad de los mismos. El objetivo de este trabajo consiste en el desarrollo de un modelo integral para la programación óptima de los trabajos en la priorización de la renovación de las tuberías en las empresas de agua. En este trabajo se propone un modelo integral, constituido por tres sub-modelos (vulnerabilidad, eficiencia e Índice de evaluación de las condiciones físicas, IECF), con el objeto de tener en cuenta los tres aspectos fundamentales en la rehabilitación de tuberías, como son: la vulnerabilidad y la eficiencia de la red y también su comportamiento estructural. Para la estructura y conformación de los modelos que forman parte del modelo integral, se desarrolla la metodología empleada para la asignación de prioridades de renovación de tuberías, mediante el uso del sistema de apoyo a la toma de decisión de las Sumas Ponderadas, así como las herramientas necesarias para ello, detallando las matrices de ponderación de alternativas y valoración de resultados. Una vez desarrollado, se aplica el modelo para la asignación de prioridades de renovación en ocho grupos tuberías de la red de Celaya, Gto. México. En este caso se tiene que hacer la agrupación de puntuaciones parciales de cada tubería respecto a cada uno de los criterios considerados, obteniéndose como resultado la priorización del grupo de tuberías. / Alonso Guzmán, CD. (2010). Modelo híbrido para la toma de decisiones en programas de rehabilitación de tuberías para sistemas de abastecimiento de agua: Aplicación a la ciudad de Celaya, Gto. (México) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8504

Este trabajo tiene dos partes. En primer lugar hemos construido un modelo de funcionamiento del sistema hídrico del Parque Natural de L'Albufera, un humedal situado en el litoral mediterráneo español cuyo elemento más característico es su lago central. Hemos denominado a dicho modelo Cabhal, acrónimo para Calidad de aguas y balance hídrico en L'Albufera. Este modelo incluye una cuantifiación de los aportes hídricos procedentes del ciclo natural y de las alteraciones producidas por el sistema de regadio y la presión urbana; una evaluación de entradas, salidas y variación en el almacenamiento, tanto en el lago, como en el sistema lago-arrozal; un análisis de la distribución espacial de los aportes hídricos; una cuantificación de las cargas contaminantes y un módulo de simulación de los procesos de calidad relacionados con su eutrofización. El modelo consta de seis módulos. Para su construcción hemos aplicado el principio de superposición y hemos considerando por separado el régimen natural (basado en el modelo Simpa del Cedex) y el régimen alterado. El módulo relativo al balance hídrico incluye cinco elementos tipo embalse: cuatro de ellos simulan los arrozales de los sectores de riego existente dentro del parque natural y el quinto el lago. Hemos añadido un módulo de distribución espacial y otro de cálculo de cargas basado en la formulación de concentraciones patrón para los diferentes tipos de aporte. El módulo de calidad de las aguas en el lago ha sido construido con el software de simulación bidimensional Sobek WQ de Deltares. En segundo lugar hemos utilizado el modelo Cabhal para generar series temporales, con paso mensual, de los principales indicadores del sistema, incluyendo volumen total de aportes hídricos, número de renovaciones anuales en su lago central, cargas externas y concentraciones medias de materia orgánica, fósforo y nitrógeno en los aportes hídricos. Hemos prestado especial atención a evaluar los indicadores a principios de los años setenta, época en que el lago pasó bruscamente a un estado de aguas turbias dominado por el fitoplancton, y tras la finalización de las principales infraestructuras de saneamiento y depuración. En esta investigación hemos partido de una hipótesis central: existen aspectos sustantivos de la evolución del estado trófico de L¿Albufera que sólo pueden ser explicados a partir de su relación con las infraestructuras del sistema hídrico. El modelo Cabhal puede ser empleado para el estudio de los requerimientos ambientales de L¿Albufera de València. / Mondría García, M. (2011). Infrastructuras y eutrofización en l'Albufera de València. El modelo Cabhal [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10527