Cette thèse constitue une étude de référence sur la qualité des ressources hydriques du bassin versant du fleuve Ibrahim au Liban, notamment avant la construction d’un grand barrage (Jannah). Pour ce faire, 7 stations (NI7 à NI1) ont été sélectionnées de l’amont vers l’aval sur l’Ibrahim et ses sources karstiques. L’ensemble des sept sous bassins a été caractérisé d’un point de vue hydroclimatologie et états de surface (sols, végétation, cultures, géologie, relief). Les débits mesurés à l’amont (2 stations) et à l’aval (1 station) nous ont permis de reconstituer les débits des autres stations intermédiaires grâce à des relations débits-surfaces spécifiques. À partir de prélèvements et d’analyses chimiques de la composition des eaux tout au long d’un cycle hydrologique et avec une fréquence mensuelle, les flux de matières exportées en solution par l’Ibrahim ont été estimés à 122 372 t/an. 80% de ce tonnage est exporté durant la période des hautes eaux. À partir de ce tonnage, on a pu estimer que l’altération chimique des roches carbonatées sur l’ensemble du bassin s’effectue à la vitesse de 81 cm/10000 ans. Cette altération consomme un flux élevé de CO2 typique des régions carbonatées soumises à un drainage intense (1500 mm/an), soit 2,23 x106 moles/km2/an de CO2. L’analyse de la concentration en éléments traces dans les sédiments de fond des cours d’eau, intégrateurs des transports solides, en hautes eaux et en basses eaux, montre des concentrations élevées pour le Sc, V, Cr, Co, Ni, Ga et Cu en passant de NI5 jusqu’à NI2. L’évaluation du degré de cette contamination et de sa variation spatio-temporelle a été effectuée grâce au facteur d’enrichissement en normalisant par rapport à l’aluminium et en prenant les sédiments de la station amont NI7 (source karstique) considérés comme peu ou pas contaminés en ET, comme fond géochimique naturel. Des teneurs élevées en Zn, Pb, Cu et d’autres éléments traces montrent que dans cette région où les activités industrielles, agricoles, et urbaines sont développées, il existe un apport anthropique non négligeable en éléments métalliques. Mais cette contamination reste modérée / Throughout the study framework conducted on the quality of the water resources in the Ibrahim River watershed in Lebanon (notably before the construction of a large dam, Jannah), 7 stations (NI7 to NI1) were selected, from upstream to downstream, including its karst springs. Hydroclimatological and specific catchment characteristics (such as land cover use, geology, hydrology, soil and topography) where characterized for the whole seven sub-basins respectively. Discharge data from the sources (2 stations) and the basin outlet (1 station) enhanced our study to determine and further calculate the discharge of other stations. Sampling and analyzing the chemical composition of water collected monthly during one hydrological cycle allowed us to determine the amount of dissolved material carried by the Ibrahim River. The river flux of dissolved material was estimated at 122 372 tons / year of which 80% of is exported during high flow season. Therefore this flux allowed us to estimate the rate of chemical weathering of carbonate rocks across the basin at 81 cm / 10000 years. This alteration consumes a high flux of CO2 (around 2,23x106 moles/km2/year of CO2) typical for carbonate regions subject to intense drainage (1500 mm). The analysis for the concentration of trace elements in fluvial sediments for the Ibrahim River for the low and high flow periods shows high concentrations of Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu and Ga in the from NI5 station up to NI2. The assessment of the extent of the contamination and its spatio-temporal variation was conducted using the enrichment factor by normalizing to aluminium concentration and using the element concentrations in the sediments of station NI7 (karstic sspring) considered as the natural geochemical background for this catchment. High levels of Zn, Pb, Cu and other traces of noticeable elements show that in this region where industrial, agricultural and urban activities are developed, there is a significant anthropogenic contribution for some metallic elements; thus the trace element contamination remains moderate.

The Mara River Basin (MRB) is endowed with pristine biodiversity, socio-cultural heritage and natural resources. The purpose of my study is to develop and apply an integrated water resource allocation framework for the MRB based on the hydrological processes, water demand and economic factors. The basin was partitioned into twelve sub-basins and the rainfall runoff processes was modeled using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) after satisfactory Nash-Sutcliff efficiency of 0.68 for calibration and 0.43 for validation at Mara Mines station. The impact and uncertainty of climate change on the hydrology of the MRB was assessed using SWAT and three scenarios of statistically downscaled outputs from twenty Global Circulation Models. Results predicted the wet season getting more wet and the dry season getting drier, with a general increasing trend of annual rainfall through 2050. Three blocks of water demand (environmental, normal and flood) were estimated from consumptive water use by human, wildlife, livestock, tourism, irrigation and industry. Water demand projections suggest human consumption is expected to surpass irrigation as the highest water demand sector by 2030. Monthly volume of water was estimated in three blocks of current minimum reliability, reserve (>95%), normal (80–95%) and flood (40%) for more than 5 months in a year. The assessment of water price and marginal productivity showed that current water use hardly responds to a change in price or productivity of water. Finally, a water allocation model was developed and applied to investigate the optimum monthly allocation among sectors and sub-basins by maximizing the use value and hydrological reliability of water. Model results demonstrated that the status on reserve and normal volumes can be improved to ‘low’ or ‘moderate’ by updating the existing reliability to meet prevailing demand. Flow volumes and rates for four scenarios of reliability were presented. Results showed that the water allocation framework can be used as comprehensive tool in the management of MRB, and possibly be extended similar watersheds.

Anthropogenic activities including urbanization, rapid industrialization, deforestation and burning of fossil fuels are broadly agreed on as primary causes for ongoing climate change. Scientists agree that climate change over the next century will continue to impact water resources with serious implications including storm surge flooding and a sea level rise projected for North America. To date, the majority of climate change studies conducted across the globe have been for large-sized watersheds; more attention is required to assess the impact of climate change on smaller watersheds, which can help to better frame sustainable water management strategies. In the first of three studies described in this dissertation, trends in annual precipitation and air-temperature across the Commonwealth of Kentucky were evaluated using the non-parametric Mann-Kendall test considering meteorological time series data from 84 weather stations. Results indicated that while annual precipitation and mean annual temperature have been stable for most of Kentucky over the period 1950-2010, there is evidence of increases (averages of 4.1 mm/year increase in annual precipitation and 0.01 °C/year in mean annual temperature) along the borders of the Kentucky. Considered in its totality, available information indicates that climate change will occur – indeed, it is occurring – and while much of the state might not clearly indicate it at present, Kentucky will almost certainly not be exempt from its effects. Spatial analysis of the trend results indicated that eastern part of the state, which is characterized by relatively high elevations, has been experiencing decreasing trends in precipitation. In the second study, trends and variability of seven extreme precipitation indices (total precipitation on wet days, PRCPTOT; maximum length of dry and wet periods, CDD and CWD, respectively; number of days with precipitation depth ≥20 mm, R20mm; maximum five-day precipitation depth, RX5day; simple daily precipitation intensity, SDII; and standardized precipitation index, SPI were analyzed for the Kentucky River Basin for both baseline period of 1986-2015 and the late-century time frame of 2070-2099. For the baseline period, the majority of the indices demonstrated increasing trends; however, statistically significant trends were found for only ~11% of station-index combinations of the 16 weather stations considered. Projected magnitudes for PRCPTOT, CDD, CWD, RX5day and SPI, indices associated with the macroweather regime, demonstrated general consistency with trends previously identified and indicated modest increases in PRCPTOT and CWD, slight decreases in CDD, mixed results for RX5day, and increased non-drought years in the late century relative to the baseline period. The study’s findings indicate that future conditions might be characterized by more rainy days but fewer large rainfall events; this might lead to a scenario of increased average annual rainfall but, at the same time, increased water scarcity during times of maximum demand. In the third and final study, the potential impact of climate change on hydrologic processes and droughts over the Kentucky River basin was studied using the watershed model Soil and Water Assessment Tool (SWAT). The SWAT model was successfully calibrated and validated and then forced with forecasted precipitation and temperature outputs from a suite of CMIP5 global climate model (GCMs) corresponding to two different representative concentration pathways (RCP 4.5 and 8.5) for two time periods: 2036-2065 and 2070-2099, referred to as mid-century and late-century, respectively. Climate projections indicate that there will be modest increases in average annual precipitation and temperature in the future compared to the baseline (1976-2005) period. Monthly variations of water yield and surface runoff demonstrated an increasing trend in spring and autumn, while winter months are projected as having decreasing trends. In general, maximum drought length is expected to increase, while drought intensity might decrease under future climatic conditions. Hydrological droughts (reflective of water availability), however, are predicted to be less intense but more persistent than meteorological droughts (which are more reflective of only meteorological variables). Results of this study could be helpful for preparing any climate change adaptation plan to ensure sustainable water resources in the Kentucky River Basin.

Orientador: André Munhoz de Argollo Ferrão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-22T10:06:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 D'Alessandro_RobertoJose_M.pdf: 12204871 bytes, checksum: a18995a117077a3bb7e9f5d6d629775a (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Jaguariúna [SP], por sua localização privilegiada às margens do rio Jaguari integra o conjunto das cidades classificadas como estâncias hidrominerais do interior do estado conhecido como o "Circuito das Águas Paulistas". A ocupação de seu território data de cerca de 9.000 a.C., conforme registros arqueológicos e mais recentemente, por bandeirantes colonizadores de acordo com registros do século XVIII. Da formação inicial por sesmarias, originaram-se fazendas, situadas às margens dos rios Jaguari e Camanducaia, produtoras de cana-de-açúcar e depois café, entre os séculos XIX e início do século XX. Tais fazendas desempenharam papel relevante no processo de formação e ordenação do território, onde hoje se encontra o município, cujo auge se dá com a implantação da Companhia Mogiana de Estradas de Ferro. Portanto, os rios, as fazendas e a ferrovia, constituem os vetores de ordenação territorial de Jaguariúna no último quartel do século XIX. As marcas deste processo ainda permanecem desempenhando importante papel de ordenação do território, e constituem o patrimônio - hídrico, rural, ferroviário - de Jaguariúna. A pesquisa procura demonstrar como se da à integração deste processo / Abstract: Jaguariúna [SP], located on the edge of river Jaguari, integrates the set of cities classified as hydro-mineral spas known as the "Circuito das Águas Paulistas". The occupation of its territory dates from about 9,000 BC, according to archaeological records and pioneers settlers of 18th century. This research aims to demonstrate the process of Jaguariúna territorial management. From the sesmarias, farms were established on the watersheds of Jaguari and Camanducaia rivers, producing sugarcane and after coffee, between nineteenth and twentieth century. Such farms played a relevant role in occupation and territorial management of Jaguariúna city, whose peak occurs with the implementation of the "Companhia Mogiana de Estradas de Ferro". Therefore, rivers, coffee farms and railroads are the vectors of territorial management in Jaguariúna in the last quarter of the 19th century. The results of this process are still playing an important role in regional planning, constituting the hydrical, rural and railway Jaguariúna's heritage / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

Los corredores riparios en ambientes semiáridos mediterráneos son ecosistemas de gran biodiversidad y complejidad. En ellos confluyen una gran variedad de perturbaciones naturales capaces de crear un mosaico espacial y temporal con pocos paralelos en otros ecosistemas. Sin embargo, a pesar de su valor, los ecosistemas riparios están amenazados debido a los altos niveles de intervención humana. La construcción de presas (y la consecuente manipulación del caudal) está considerada como la perturbación humana más importante que se cierne sobre ellos. Esta tesis ha tenido como objetivo analizar el ecosistema ripario, abarcando diferentes escalas espaciales y temporales, y centrándose en los factores que influyen en la distribución, estructura, composición, calidad y dinámica de su vegetación, tanto en tramos naturales como hidrológicamente alterados de ríos mediterráneos, concretamente de la Demarcación Hidrográfica del Júcar (Este de España). Para lograr este objetivo, se han hecho los siguientes aportes a la investigación: A) Determinar los patrones de distribución de especies leñosas riparias en el gradiente transversal de la ribera y definir grupos de especies con respuesta similar a las condiciones físicas del hábitat; B) Comparar la respuesta de dichas especies en tramos naturales y alterados hidrológicamente; C) Definir curvas de respuesta y gremios hidrológicos de especies en tramos con régimen natural; D) Establecer los principales factores que determinan la calidad del hábitat ripario y fluvial y los patrones longitudinales de la composición florística, así como de las características del hábitat fluvial en un segmento hidrológicamente alterado; E) Describir los cambios espacio-temporales en la estructura y complejidad de la vegetación, y los cambios temporales en el régimen de caudales del corredor ripario de un tramo hidrológicamente alterado. Los objetivos anteriores fueron abordados con diferentes metodologías que implicaron la combinación de diversas fuentes de información y un esfuerzo importante en la toma de datos en varios lugares de estudio de los ríos Cabriel, Mijares y Serpis. Para cumplir con los objetivos A y B, se llevaron a cabo un muestreo de suelos y un muestreo georreferenciado de vegetación a través de transectos transversales al cauce en dos tramos naturales y tres regulados. Los datos fueron analizados con estadística robusta y multivariante. Para cumplir el objetivo C, el muestreo georreferenciado anterior (junto con un muestreo dendrocronológico) fue acoplado con un modelo hidráulico en los dos tramos naturales, con el fin de obtener la serie temporal de cotas del agua a la que habían estado expuestas cada una de las plantas durante su vida. La respuesta de las especies y su posible agregación en gremios hidrológicos fue comparada mediante estadística robusta en relación a la duración de la inundación, duración de la inundación durante el período de crecimiento, duración continua de la inundación, frecuencia de inundación y elevación de la planta respecto al caudal base. Para lograr el objetivo D, toda la sección regulada del río Serpis (desde la presa Beniarrés - hasta la desembocadura; 40 km) se dividió en segmentos. En cada uno de ellos se llevó a cabo un inventario de flora y se aplicaron índices hidromorfológicos. Los segmentos fueron agrupados de acuerdo a su composición florística y características del hábitat fluvial utilizando diferentes técnicas de estadística multivariante. Finalmente se discutieron los factores principales que controlan los patrones espaciales de la composición florística, las características del hábitat fluvial, la calidad del hábitat ribereño y la heterogeneidad del hábitat fluvial. Para alcanzar el objetivo E, se combinaron series históricas de caudales y su manipulación humana con imágenes aéreas históricas (reveladoras de cambios en la cubierta vegetal) y observaciones de campo de la distribución de edades de la vegetación y morfología del corredor ripario del río Mijares en los últimos 60 años. De esta información, se extrajeron métricas del paisaje e índices hidrológicos para identificar y resumir los cambios espacio-temporales en la estructura de la ribera y en el régimen de caudales. El estudio a escala transversal nos ayudó a comprender en cada uno de los tramos la zonación de las especies leñosas riparias en función de la morfología y características del suelo, revelando que la alteración del caudal puede influir en la modificación de los patrones posicionales de las especies. Se definieron tres gremios hidrológicos: ¿altamente tolerante a la inundación¿, ¿tolerante intermedio¿ y ¿de transición entre ripario y terrestre¿. El estudio a escala longitudinal sugirió que la respuesta de la vegetación a un cambio hidrológico es altamente dependiente de la geomorfología local. Se constató que los factores principales que determinan los patrones hidromorfológicos y florísticos son un régimen de caudales artificial y altamente variable (identificado en los segmentos con peor calidad del hábitat ripario y fluvial), la presencia de estructuras laterales en el cauce y las características geomorfológicas. Como efectos importantes de la regulación del caudal a largo plazo, el estudio a escala espacio-temporal reveló un aumento en la cobertura y densidad de la vegetación leñosa, una deriva en la composición de especies y una disminución en las áreas de sedimento desnudo (esencial para el reclutamiento de las especies riparias pioneras), junto con una reducción sincrónica en la complejidad de la ribera. Estos cambios estarían relacionados con la disminución de la magnitud y variabilidad de los caudales en las últimas seis décadas. Solo una mejor comprensión de los procesos ecohidrológicos y de las implicaciones de la alteración hidrológica sobre los ecosistemas riparios mediterráneos podrá apoyar la integración eficaz de estos sistemas en las decisiones de gestión del agua. / Garófano Gómez, V. (2013). Riparian vegetation patterns according to hydrogeomorphological factors at different spatial and temporal scales in Mediterranean rivers [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/29395 / TESIS

Modelle werden eingesetzt, um Menge und Herkunft der Stoffeinträge auf Flussgebietsebene zu analysieren. Aus den Ergebnissen der Modellierung lassen sich Handlungsempfehlungen zur Verbesserung der Gewässergüte ableiten. Für die Interpretation der Modellergebnisse sind Kenntnisse über die Genauigkeit und Aussagekraft der Ergebnisse notwendig. Das Modell MONERIS als konzeptionelles Modell für die Anwendung auf Flussgebietsebene wurde innerhalb der vorliegenden Arbeit in 5 europäischen Flusseinzugsgebieten angewandt. Sowohl mit verschiedenen Ansätzen aufbereitete Abflusswerte als auch unterschiedlich hoch aufgelöste Eingangsdaten führten bei der Modellierung zu Änderungen der berechneten Einträge und Frachten. Gezeigt wird, dass mit MONERIS sowohl mittlere Eintrags- und Frachtwerte für eine Periode von mehreren Jahren, als auch Werte für Einzeljahre berechnet werden können. Der Vergleich mit aus Konzentrations- und Abflussmessungen im Gewässer abgeleiteten Frachten wies Abweichungen von <30% auf. Bei der Modellierung von Einzeljahren konnten insbesondere die Jahre mit mittleren Niederschlagsbedingungen gut abgebildet werden. In Jahren mit hohen oder geringen Niederschlägen oder einer außergewöhnlichen Niederschlagsverteilung traten dagegen, bedingt durch die Kalibrierung der meisten Modellkoeffizienten für mittlere Abflussbedingungen von Perioden, Unter- oder Überschätzungen der gemessenen Frachten auf. Monatliche Einträge und Frachten wurden ebenfalls modelliert. Der Vergleich mit Messwerten zeigte hohe Abweichungen, sodass MONERIS für eine monatliche Berechnung noch weiterentwickelt werden muss. Dies betrifft vor allem die Genauigkeit der als Eingangsdaten verwendeten Abflüsse und der Abflusskomponenten sowie den in den Modellversionen vor 2008 verwendeten Retentionsansatz. Auch die räumliche Modellauflösung wurde untersucht und festgestellt, dass eine Modellierung mit MONERIS bis zu einer Auflösung von 1km² problemlos möglich ist. Die Schnittpunkte von Stoffeintragsmodellen mit Modellen aus der Siedlungswasserwirtschaft wurden durch einen Vergleich von MONERIS mit dem Modell STORM in einem stark urban geprägten Einzugsgebiet ermittelt. Obwohl die Unterschiede in den Modellansätzen deutlich wurden, konnte gezeigt werden, dass eine Ergänzung der beiden Modelltypen wünschenswert wäre. Abschließend wird ein neuer Ansatz für die Frachtberechnung aus Abfluss- und Konzentrationsmessungen vorgestellt, durch den die Genauigkeit der berechneten Jahresfrachten bei geringer Anzahl von Messwerten gegenüber etablierten Ansätzen erhöht werden kann. Da die aus Messwerten berechneten Frachten für die Modellkalibrierung und Validierung benötigt werden, kann so auch die Stoffeintragsmodellierung positiv beeinflusst werden. / Different models were used to analyse and calculate the amount and origin of the nutrient inputs into riverbasins. Recommended follow-up action can be derived from the model results to improve the river water quality. The interpretation of the modelling results requires the knowledge of the accurateness and the significance of the results. For the investigations, the MONERIS model as a conceptual model was applied in five European river catchments. Different approaches for data preparation as well as a different input data were resulting in a large variation of the calculated nutrient inputs and loads. It was shown, that the MONERIS model is applicable to calculate inputs and loads for periods of several years as well as for one year. In comparison with measured loads mean deviations less than 30% were found. Looking at a yearly timestep, the nutrient inputs and loads in years with mean precipitation conditions were well reproduced. Years with high or low precipitation tends to result in overor underestimation of the nutrient inputs and loads, caused by the calibration of the model coefficients for mean runoff conditions. Monthly inputs and loads were calculated with MONERIS for the first time. The comparison with measured loads shows high deviations. Model improvements have to bee made regarding runoff input values (and runoff components) and retention approach (in the model version before 2008). Furthermore the spatial model resolution was investigated. It could be shown, that the MONERIS model is applicable until a resolution of 1sq.km. In a further application, MONERIS was compared with the urban stormwater management model STORM. Even though there were differences in model approaches, it could be shown a relation between the models for a comprehensive consideration of the calculation of nutrient contamination. Subsequent, a new runoff reduced approach for load calculation based on measurements of runoff and concentrations is presented. This approach allows the calculation of yearly loads with higher precision compared with well-established approaches, if only a low number of concentration measurement is available. The loads calculated from runoff and concentration measurements were important for calibration and validation of nutrient input models and can help to improve there results.

[EN] Adaptation to the multiple facets of global change challenges the conventional means of sustainably planning and managing water resources at the river basin scale. Numerous demand or supply management options are available, from which adaptation measures need to be selected in a context of high uncertainty of future conditions. Given the interdependency of water users, agreements need to be found at the local level to implement the most effective adaptation measures. Therefore, this thesis develops an approach combining economics and water resources engineering to select a cost-effective programme of adaptation measures in the context of climate change uncertainty, and to define an equitable allocation of the cost of the adaptation plan between the stakeholders involved. A framework is developed to integrate inputs from the two main approaches commonly used to plan for adaptation. The first, referred to as "top-down", consists of a modelling chain going from global greenhouse gases emission scenarios to local hydrological models used to assess the impact of climate change on water resources. Conversely, the second approach, called "bottom-up", starts from assessing vulnerability at the local level to then identify adaptation measures used to face an uncertain future. Outcomes from these two approaches are integrated to select a cost-effective combination of adaptation measures through a least-cost optimization model developed at the river basin scale. The model is then used to investigate the trade-offs between different planning objectives defined in terms of environmental flow requirements, irrigated agriculture development, and the cost of the programme of measures. The performances of a programme of measures are finally assessed under different climate projections to identify robust and least-regret adaptation measures. The issue of allocating the cost of the adaptation plan is considered through two complementary perspectives. The outcome of a negotiation process between the stakeholders is modelled through the implementation of cooperative game theory to define cost allocation scenarios. These results are compared with cost allocation rules based on social justice principles to provide contrasted insights into a negotiation process. This innovative framework has been applied in a Mediterranean case study in the Orb River basin (France). Mid-term climate projections, downscaled from 9 General Climate Models, are used to assess the uncertainty associated with climate projections. Demand evolution scenarios have been developed to project agricultural and urban water demands on the 2030 time horizon. The least-cost river basin optimization model developed in GAMS allows the cost-effective selection of a programme of measures from a catalogue of 462 supply and demand management measures. Nine cost allocation scenarios based on different social justice principles have been discussed through face-to-face semi-structured interviews with 15 key informants and compared with solution concepts from cooperative game theory for a 3-player game defined at the river basin scale. The interdisciplinary framework developed in this thesis combines economics and water resources engineering methods, establishing a promising means of bridging the gap between bottom-up and top-down approaches and supporting the creation of cost-effective and equitable adaptation plans at the local level. / [ES] La adaptación a los múltiples aspectos del cambio global supone un reto para los enfoques convencionales de planificación y gestión sostenible de los recursos hídricos a escala de cuenca. Numerosas opciones de gestión de la demanda o de la oferta están disponibles, de entre las cuales es necesario seleccionar medidas de adaptación en un contexto de elevada incertidumbre sobre las condiciones futuras. Dadas las interdependencias existentes entre los usuarios del agua a nivel local, hace falta buscar acuerdos a escala de cuenca para implementar las medidas de adaptación más eficaces. Por este motivo, esta tesis desarrolla una metodología que, combinando economía e ingeniería de los recursos hídricos, busca seleccionar un programa de medidas coste-eficaz frente a las incertidumbres del cambio climático, y asimismo definir un reparto justo del coste de la adaptación entre los actores implicados. El marco metodológico ha sido desarrollado para integrar contribuciones de los dos principales enfoques utilizados para la planificación de la adaptación. El primero, denominado descendente ("top-down"), consiste en una cadena de modelación que va desde los escenarios de emisiones de gases efecto invernadero a nivel global hasta los modelos hidrológicos utilizados a nivel local para evaluar así el impacto del cambio climático sobre los recursos hídricos. Por el contrario, el segundo enfoque denominado ascendente ("bottom-up") empieza por evaluar la vulnerabilidad del sistema a nivel local para después identificar medidas de adaptación frente a un futuro incierto. Los resultados de los métodos mencionados previamente se han integrado con el fin de seleccionar una combinación coste-eficaz de medidas de adaptación a través de un modelo de optimización a menor coste a escala de cuenca. El modelo se utiliza para investigar las soluciones de compromiso ("trade-offs") entre diversos objetivos de planificación como son los caudales ecológicos necesarios, el desarrollo del regadío y el coste del programa de medidas. Seguidamente, se han evaluado los programas de adaptación frente a varias condiciones climáticas para definir así un programa de medidas robusto y de arrepentimiento mínimo frente al cambio climático. En la última parte se aborda el problema del reparto justo de los costes del plan de adaptación, entendiendo que esto es una manera de favorecer su implementación. Para ello, se han modelado los resultados de un proceso de negociación entre los diferentes actores mediante escenarios de reparto basados en la teoría de juegos cooperativos. Posteriormente, se han comparado estos resultados con otras reglas de reparto de costes basadas en principios de justicia social, proporcionando así un punto de vista diferente al proceso de negociación. Este novedoso enfoque ha sido aplicado a una cuenca mediterránea, la cuenca del rio Orb (Francia). Para ello, se han empleado proyecciones climáticas a medio-plazo de datos reescalados de 9 Modelos de Circulación Global. Además, se han desarrollado escenarios de evolución de la demanda en los sectores urbano y agrícola para el horizonte de planificación de 2030. El modelo de optimización a menor coste a escala de cuenca desarrollado en GAMS permite seleccionar un programa de medidas, de entre las 462 medidas de gestión de la oferta o de la demanda. Nueve escenarios de reparto de costes basados en diferentes principios de justicia social han sido debatidos con informantes clave mediante entrevistas y comparados con conceptos de solución de la teoría de juegos cooperativos, considerando un juego de 3 jugadores a escala de cuenca. El marco interdisciplinario desarrollado durante esta tesis combina métodos de economía y de ingeniería de los recursos hídricos de manera prometedora y permite integrar los enfoques "top-down" y "bottom-up", contribuyendo a definir un plan de adaptación coste-eficaz y justo a nivel local. / [CA] L'adaptació als múltiples aspectes del canvi global implica un repte per als enfocaments convencionals de planificació i gestió sostenible dels recursos hídrics a escala de conca. Existeixen nombroses opcions de gestió de la demanda y de la oferta. De entre elles, cal seleccionar mesures d'adaptació en un context d'incertesa elevada sobre les condicions futures. Donades les interaccions entre els usuaris de l'aigua a nivell local, és necessari buscar acords a escala de conca per tal d'implementar les mesures d'adaptació més eficaces. Per aquest motiu, la tesi desenvolupa una metodologia que, mitjançant la combinació d'economia i enginyeria dels recursos hídrics, siga adient per seleccionar un programa de mesures cost-eficaç per a fer front a les incerteses del canvi climàtic i, a més a més, definir un repartiment just del cost d'adaptació entre els actors implicats. El marc metodològic ha estat desenvolupat amb el fi de permetre integrar contribucions del principals enfocaments que s'utilitzen per a la planificació de l'adaptació. El primer, que es denomina descendent ("top-down"), consisteix a una cadena de modelació que va des dels escenaris d'emissions de gas d'efecte hivernacle a nivell global fins als models hidrològics a nivell local per avaluar l'impacte del canvi climàtic sobre els recursos hídrics. Per contra, el segon enfocament, que es denomina ascendent ("bottom-up"), comença per avaluar la vulnerabilitat del sistema a nivell local per a tot seguit identificar mesures d'adaptació de cara a un futur incert. Els resultats del mètodes esmentats prèviament, s'han integrat per a seleccionar una combinació de mesures d'adaptació cost-eficaç mitjançant un model d'optimització a menor cost a escala de conca. El model s'utilitza per investigar les solucions de compromís ("trade-offs") entre els diversos objectius de planificació, com són els cabals ecològics necessaris, el desenvolupament del regadiu i el cost del programa de mesures. A continuació, s'avaluen els programes d'adaptació per a varies condicions climàtiques amb el fi de definir un programa de mesures robust i de penediment mínim per a fer front al canvi climàtic. En la darrera part, s'escomet el problema del repartiment just dels costs del pla d'adaptació, considerant que això és una manera de facilitar la implementació del pla. En conseqüència, els resultats d'un procés de negociació entre els diferents actors han estat modelats mitjançant escenaris de repartiment basats en la teoria de jocs cooperatius. Tot seguit, els resultats s'han comparat amb altres regles de repartiment de costos basades en principis de justícia social. Això ha proporcionat un punt de vista diferent al procés de negociació. Aquest enfocament innovador s'ha aplicat a una conca mediterrània, la conca del riu Orb (França). Amb aquesta finalitat s'han utilitzat projeccions climàtiques a mig termini de dades reescalades de 9 Models de Circulació Global (MCG). A més a més, s'han desenvolupat escenaris d'evolució de la demanada en els sectors agrícola i urbà per a l'horitzó de planificació de 2030. El model d'optimització a menor cost a escala de conca desenvolupat en GAMS permet seleccionar un programa de mesures, de entre les 462 mesures de gestió de la oferta o de la demanda. Els nou escenaris de repartiment de costs han estat debatuts amb informants clau, mitjançant entrevistes, i comparats amb conceptes de solució de la teoria de jocs cooperatius, considerant un joc de 3 jugadors a escala de conca. El marc interdisciplinari desenvolupat al llarg de la tesi combina mètodes d'economia i d'enginyeria dels recursos hídrics de manera prometedora i permet la integració d'enfocaments "top-down" i "bottom-up", fet que contribueix a definir un pla d'adaptació cost-eficaç i just a escala local. / Girard, CDP. (2015). Integrating top-down and bottom-up approaches to design a cost-effective and equitable programme of measures for adaptation of a river basin to global change [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59461 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

Availability of high-quality data is a major problem for climate and hydrological studies, especially in basins with complex topography where gauge network is typically limited and unevenly distributed. This study investigates the performance of 14 precipitation products – seven satellite-based (SPPs), two gauge-based (GPPs) and five reanalysis products (RPPs) – against ground observations (1998–2007) in the transboundary Jhelum River basin (33 397 km2). Among the seven SPPs (bias corrected), five demonstrate a significantly high correlation coefficient (CC > 0.7) with observed rainfall. However, most of the products tend to underestimate the seasonal precipitation amount, particularly in winter and spring. Likewise, Asian Precipitation – Highly Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of water resources APHRODITE (GPPs) and Japanese 55-year Reanalysis JRA-55 (RPPs) are the best-performing products in daily streamflow predictions, with Nash-Sutcliffe efficiency values of 0.68 and 0.62, whilst MSWEP (Multi-Source Weighted-Ensemble Precipitation), AgMERRA (Climate Forcing Dataset for Agricultural Modeling) and CHIRPS (Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station data) have also good potential in flow prediction. Generally, our results indicate that APHRODITE and JRA-55 could be used as alternative sources of precipitation data in the Himalayas region.

The aim of the work is to design anti-erosion and flood protection in the area of interest KÚ Lukavec to the current state and responding to climate change. At the same time, it is necessary to assess the degree of erosion threat to the soil and analyze runoff conditions in critical areas. The introductory part summarizes information about the studied area and methods for calculation. The erosion analysis is processed in the design part and suitable anti-erosion and anti-flood measures will be proposed. DesQ-MaxQ software was used to calculate the runoff conditions, graphical outputs and analysis of erosion conditions were created in the ArcGIS environment.

<p> The hydrological cycle is affected by land use variability. Land use spatial and temporal variability has the power to alter watershed runoff, water resource quantity and quality, ecosystems, and environmental sustainability. In recent decades, agriculture lands, pastures, plantations, and urban areas have increased, resulting in significant increases in energy, water, and fertilizer usage, as well as significant biodiversity losses. </p>