Reliability of water supply in the urban setting has become essential for communities to function and thrive. It is needed for more than mere human consumption and well-being. Although modern cities have water treatment and distribution systems, pressures from urbanization, population growth and the anticipated pressures of climate change are affecting the quality of water supply and the reliability of treatment and distribution systems. There is therefore an urgent need to take appropriate measures to improve the resilience of water supply systems before the impacts are irreversible. Improving the resilience of water supply systems can be a challenge. In the United States, there is increased awareness of aging, overtaxed and under designed water infrastructure. To date, resilience planning has been principally focused on improving preparedness and the restoration of critical services in communities following extreme events, such as hurricanes, earthquakes or terrorism, and less so on the slow-moving consequences of climate change, perceived as a less urgent threat. All these issues – increased pressure of urbanization and population growth, deteriorating infrastructure, together with the consequences the impacts of climate change may have on water systems and the apathetic view of the need for action – are what make the development of a solution difficult. This research proposes Integrated Urban Water Management as a new water management paradigm as one that can withstand contemporary issues as well as future climate threats, while increasing water supply resilience for communities. This research (1) focuses on analyzing the urban water cycle for potential vulnerabilities, (2) seeks to understand the benefits and challenges of integrating water infrastructure, (3) tests the level of sustainability in an IUWM system, (4) identifies critical thresholds ‘slow-moving’ climate change on water supply infrastructure, (5) performs a system-wide water and salt balance and (6) tests the system for resilience to salt water intrusion. Since coastal communities are subject to higher population densities, demands on resources, and exposed to greater threats than inland communities, this project utilizes a coastal community with integrated water infrastructure as a basis to better understand the benefits as well as the potential challenges of the proposed future paradigm (IUWM). The results of this research show that IUWM offers many options for sustainable practices as well as adaptability, a key aspect of resilience. The conclusions drawn from the scoping study, case study and modeling of water and salt flows within the urban water cycle offer relevant and transferable lessons for water management in coastal cities while they approach uncertain and alternative climate futures.

In the last 50 years, the population growth of urban areas has increased significantly in Latin America. While this growth is mainly concentrated in coastal cities, places that were less populated before and even misperceived as uninhabited, as the Amazonia, also present an urban population increase. The cities of Lamas and Santa Maria de Nieva belong to the network of Peruvian northern cities: they are located in a transverse axis connecting the coast (Piura, Chiclayo) with the lower Amazonia (Iquitos). Taking into account the characteristics of land occupation, using cartographic sources (maps and satellite images) and gathering data from field research conducted during the month of August 2015, a first analysis of the urban water cycle was performed. It is based on the idea that this cycle is not only carry out in urban areas but rather has a close relationship with the territory (and resources) surrounding both locations. The results show that both cities have a significant impact (negative and positive) in the water sources and wastewater discharges of the territory. It has also been found that inside the urban space, water is an element that configures or sets sub-zones. / En los últimos 50 años, el crecimiento de la población que vive en zonas urbanas se ha incrementado de manera notable en Latinoamérica. Si bien este crecimiento se concentra principalmente en las ciudades costeras, espacios antes menos poblados e incluso percibidos erróneamente como deshabitados, como la Amazonía, también presentan un incremento poblacional urbano. Las ciudades de Lamas y Santa María de Nieva pertenecen a la red de ciudades del norte del Perú: están situadas en un eje transversal que conecta la costa (Piura, Chiclayo) con la baja Amazonía (Iquitos). Teniendo en cuenta las características de ocupación del territorio y a través de un levantamiento de información de campo realizado durante el mes de agosto del 2015, sumado a la utilización de fuentes cartográficas (mapas e imágenes satelitales) se realizó un primer análisis del ciclo urbano del agua, basado en la idea de que este ciclo no sólo se realiza de manera íntegra en el ámbito urbano y que evidentemente presenta una relación estrecha con el territorio (y sus recursos) que rodea a ambas localidades. Los resultados obtenidos muestran que a nivel fuentes de agua y retorno de las aguas utilizadas, ambas localidades tienen un gran impacto (negativo y positivo) en el territorio; además, se pudo identificar que dentro del espacio urbano el agua también es un elemento que configura o delimita sub-zonas.

Tesis por compendio / [ES] El manejo sostenible del agua se ha convertido en una prioridad en todo el mundo, particularmente en aquellos territorios que sufren escasez. En el litoral mediterráneo, la proliferación del turismo y el desarrollo urbanístico, junto al resto de actividades económicas han contribuido a la sobreexplotación de los recursos hídricos naturales. Las Islas Baleares no están exentas de esta problemática. El incremento de la población flotante ha ocasionado que la máxima demanda se produzca en la época estival, coincidente con el periodo de menor recarga natural. Frente a este escenario es básico fijar acciones directas que favorezcan la recuperación y la conservación del agua. Más aún, en el actual contexto de cambio climático. La investigación aborda puntos fundamentales de la gobernanza del agua analizando el marco normativo, económico y social. Su objetivo principal es establecer el diagnóstico actual de los recursos hídricos en las Islas Baleares y, aportar medidas para avanzar hacia un buen estado ecológico, químico y cuantitativo de las masas de agua. Para ello, la tesis da respuesta a los siguientes objetivos específicos: -Analizar los mecanismos de la legislación vigente y la viabilidad de los objetivos planteados de inicio en la Directiva Marco del Agua. En segundo lugar, reflexionar sobre sus logros y carencias y, por último, determinar los retos futuros a los que se enfrenta. -Valorar el manejo y el estado de las masas de agua en la Demarcación Hidrográfica de las Islas Baleares. -Evaluar los resultados de la implementación de una acción concreta de gestión de la demanda. Los resultados obtenidos muestran que las aspiraciones iniciales de la Directiva Marco del Agua no se han cumplido y su progreso ha sido lento. No obstante, se han producido grandes esfuerzos entre ciclos de planificación y la calidad de las masas de agua ha mejorado desde su puesta en vigor. En segundo lugar, se concluye que, el uso de indicadores causa-efecto se erige como un instrumento válido de ayuda a la planificación y la administración del agua. Los resultados del trabajo manifiestan que, en las estaciones desaladoras de agua marina de Palma e Ibiza se reduce la producción de desaladas en los años con una mayor recarga natural de los acuíferos. Dicha gestión del recurso no convencional obstaculiza la recuperación de las masas de agua naturales del entorno. Finalmente, en la investigación se evalúa la implementación de una medida directa de la gestión de la demanda. Se analiza la puesta en marcha de sistemas descentralizados de aprovechamiento de aguas pluviales y de reutilización de aguas grises tratadas, para usos no potables, en edificios a escala municipal. Los resultados confirman distintos valores de disminución de la demanda de agua potable en función del uso y de la tipología del edificio. En conclusión, la Directiva Marco del Agua debe adaptarse a la especificidad hídrica de cada territorio y, por otro lado, es importante dar continuidad a la senda inversionista iniciada asegurando el balance adecuado entre las políticas de la oferta y la demanda. Además, el sector del agua debe apostar por la mejora del conocimiento, el fomento de las nuevas tecnologías y la inserción de los recursos digitales disponibles. En definitiva, en las Islas Baleares a pesar de registrarse periodos de escasez, hasta la fecha se ha garantizado la seguridad hídrica. Ahora bien, es necesario que tanto la planificación territorial como el crecimiento económico se ajusten a la cantidad de recurso disponible. El manejo del agua ha de ser capaz de optimizar el nivel de extracción de las reservas hídricas naturales, priorizando el uso complementario con recurso no convencional, anticipándose a la sobreexplotación y procurando lograr un buen estado en las masas de agua. La tesis integra tres artículos científicos publicados. En cada publicación se analizan cuestiones particulares con el fin de dar respuesta al objetivo principal de la investigación. / [CA] El maneig sostenible de l'aigua ha esdevingut una prioritat a tot el món, particularment en aquells territoris que pateixen escassetat. Al litoral mediterrani, la proliferació del turisme i el desenvolupament urbanístic, juntament amb la resta d'activitats econòmiques han contribuït a la sobreexplotació dels recursos hídrics naturals. Les Illes Balears no estan exemptes d'aquesta problemàtica. L'increment de la població flotant ha ocasionat que la màxima demanda es produïsca a l'època estival, coincident amb el període de menor recàrrega natural. Davant d'aquest escenari és bàsic fixar accions directes que afavorisquen la recuperació i la conservació de l'aigua. Encara més, a l'actual context de canvi climàtic. La investigació aborda punts fonamentals de la governança de l'aigua analitzant el marc normatiu, econòmic i social. El seu objectiu principal és establir el diagnòstic actual dels recursos hídrics a les Illes Balears i aportar mesures per avançar cap a un bon estat ecològic, químic i quantitatiu de les masses d'aigua. Per això, la tesi dona resposta als següents objectius específics: -Analitzar els mecanismes de la legislació vigent i la viabilitat dels objectius plantejats d'inici a la Directiva Marc de l'Aigua. En segon lloc, reflexionar sobre els seus èxits i mancances i, finalment, determinar els reptes futurs als quals s'enfronta. -Valorar el maneig i l'estat de les masses d'aigua a la Demarcació Hidrogràfica de les Illes Balears. -Avaluar els resultats de la implementació d'una acció concreta de gestió de la demanda. Els resultats obtinguts mostren que les aspiracions inicials de la Directiva Marc de l'Aigua no s'han complert i el seu progrés ha estat lent. Tot i això, s'han produït grans esforços entre cicles de planificació i la qualitat de les masses d'aigua ha millorat des de la seua posada en vigor. En segon lloc, es conclou que l'ús d'indicadors causa-efecte s'erigeix com un instrument vàlid d'ajuda a la planificació i l'administració de l'aigua. Els resultats del treball manifesten que, a les estacions dessalinitzadores d'aigua marina de Palma i Eivissa es redueix la producció de dessalades als anys amb una major recàrrega natural dels aqüífers. Aquesta gestió del recurs no convencional obstaculitza la recuperació de les masses d'aigua naturals de l'entorn. Finalment, a la investigació s'avalua la implementació d'una mesura directa de la gestió de la demanda. S'analitza la posada en marxa de sistemes descentralitzats d'aprofitament d'aigües pluvials i de reutilització d'aigües grises tractades per a usos no potables, en edificis a escala municipal. Els resultats confirmen diferents valors de disminució de la demanda d'aigua potable en funció de l'ús i de la tipologia de l'edifici. En conclusió, la Directiva Marc de l'Aigua s'ha d'adaptar a l'especificitat hídrica de cada territori i, per altra banda, és important donar continuïtat al camí inversor iniciat assegurant el balanç adequat entre les polítiques de l'oferta i la demanda. A més, el sector de l'aigua ha d'apostar per la millora del coneixement, el foment de les noves tecnologies i la inserció dels recursos digitals disponibles. En definitiva, a les Illes Balears tot i registrar-se períodes d'escassetat, fins ara s'ha garantit la seguretat hídrica. Ara bé, cal que tant la planificació territorial com el creixement econòmic s'ajusten a la quantitat de recurs disponible. El maneig de l'aigua ha de ser capaç d'optimitzar el nivell d'extracció de les reserves hídriques naturals, prioritzant l'ús complementari amb recurs no convencional, anticipant-se a la sobreexplotació i procurant aconseguir un bon estat a les masses d'aigua. La tesi integra tres articles científics publicats. A cada publicació s'analitzen qüestions particulars per tal de donar resposta a l'objectiu principal de la investigació. / [EN] The sustainable management of water has become a priority throughout the world, particularly in those territories that suffer from scarcity. On the Mediterranean coast, the proliferation of tourism and urban development, along with other economic activities have contributed to the overexploitation of natural water resources. The Balearic Islands are not exempt from this problem. The increase in the floating population has caused the maximum demand to occur in the summer season, coinciding with the period of least natural recharge. Faced with this scenario, it is essential to establish direct actions that favor the recovery and conservation of water. Even more so, in the current context of climate change. The research addresses fundamental points of water governance by analyzing the regulatory, economic and social framework. Its main objective is to establish the current diagnosis of water resources in the Balearic Islands and provide measures to move towards a good ecological, chemical and quantitative status of the water bodies. To do this, this thesis responds to the following specific objectives: -Analyze the mechanisms of current legislation and the feasibility of the objectives set forth in the Water Framework Directive. Secondly, reflect on its achievements and shortcomings and, finally, determine the future challenges faces. -Assess the management and status of the water bodies in the Hydrographic Demarcation of the Balearic Islands. -Evaluate the results of the implementation of a specific action to manage the demand. The results obtained show that the initial aspirations of the Water Framework Directive have not been fulfilled and its progress has been slow. However, there have been great efforts between planning cycles and the quality of the water bodies has improved since their implementation. Secondly, it is concluded that the use of cause-effect indicators stands as a valid tool to help planning and water management. The results of the work show that, in the seawater desalination plants of Palma and Ibiza, there is a reduction in the production of desalinated water in the years with a greater natural recharge of the aquifers. Said non-conventional resource management hinders the recovery of the natural water bodies of the environment. Finally, the research evaluates the implementation of a direct measure of demand management. The implementation of decentralized systems for the use of rainwater and the reuse of treated gray water, for non-potable uses, in buildings at the municipal level is analysed. The results confirm different values of decrease in the demand for drinking water depending on the use and the type of building. In conclusion, the Water Framework Directive must be adapted to the water specificity of each territory and, on the other hand, it is important to continue the investor path started, ensuring the proper balance between supply and demand policies. In addition, the water sector must commit to improving knowledge, promoting new technologies and inserting the digital resources available. In short, in the Balearic Islands, despite registering periods of scarcity, to date water security has been guaranteed. However, it is necessary that both territorial planning and economic growth adjust to the amount of available resources. Water management must be capable of optimizing the level of extraction from natural water reserves, prioritizing complementary use with unconventional resources, anticipating overexploitation and trying to achieve a good status in the water bodies. The thesis integrates three published scientific articles. In each publication, particular issues are analyzed in order to answer the main objective of the research. / Navarro Sousa, S. (2024). Mecanismos de las políticas públicas para la gestión sostenible del agua: hacia un modelo eficiente en las Islas Baleares [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203170 / Compendio

‘Net Positive Water’ explores the capability of domestic architecture to combat the developing urban water problem. Urban intensification is contributing to the volatility of urban waters and the breakdown of the urban water cycle. Inhabitant water misuse and overconsumption is overwhelming aging municipal utilities, resulting in the decay of urban water quality. LEEDTM and The Living Building Challenge are recognized Green Building Guidelines prescribing sustainable site and building water standards. Case Studies of domestic Green Building projects will showcase water conservation to enable domestic water renewal. Net Zero Water Guidelines based on the Green Building Guidelines outline Potable and Non-Potable water use to achieve a sustainable volume of water demand at 70 litres per capita per day. Sustainable water practices are encouraged by utilizing domestic building systems to increase water value and water awareness. Time-of-Use and Choice-of-Use exposure for household water related tasks establish water savings through the use of best-performing water fixtures and appliances. Net Positive Water Guidelines will establish On-site and Building standards for sustainable harvesting and storage of water resources. Clean and Dirty water management will prescribe Passive design and Active mechanical processes to maintain best-available water quality in the urban domestic environment. Net Positive Water building typology will integrate urban inhabitation as a functional component of the urban water cycle to use, reuse, and renew water resources. The method will be tested using a Mid-rise Pilot project to deploy the necessary Passive and Active mechanisms to generate Net Positive Water quality through Net Zero Water sustainable water use. The pilot project is situated in Waterfront Toronto - The Lower Don Lands development to harness regional interests for water renewal and environmental revitalization.

‘Net Positive Water’ explores the capability of domestic architecture to combat the developing urban water problem. Urban intensification is contributing to the volatility of urban waters and the breakdown of the urban water cycle. Inhabitant water misuse and overconsumption is overwhelming aging municipal utilities, resulting in the decay of urban water quality. LEEDTM and The Living Building Challenge are recognized Green Building Guidelines prescribing sustainable site and building water standards. Case Studies of domestic Green Building projects will showcase water conservation to enable domestic water renewal. Net Zero Water Guidelines based on the Green Building Guidelines outline Potable and Non-Potable water use to achieve a sustainable volume of water demand at 70 litres per capita per day. Sustainable water practices are encouraged by utilizing domestic building systems to increase water value and water awareness. Time-of-Use and Choice-of-Use exposure for household water related tasks establish water savings through the use of best-performing water fixtures and appliances. Net Positive Water Guidelines will establish On-site and Building standards for sustainable harvesting and storage of water resources. Clean and Dirty water management will prescribe Passive design and Active mechanical processes to maintain best-available water quality in the urban domestic environment. Net Positive Water building typology will integrate urban inhabitation as a functional component of the urban water cycle to use, reuse, and renew water resources. The method will be tested using a Mid-rise Pilot project to deploy the necessary Passive and Active mechanisms to generate Net Positive Water quality through Net Zero Water sustainable water use. The pilot project is situated in Waterfront Toronto - The Lower Don Lands development to harness regional interests for water renewal and environmental revitalization.