La Formación Vaca Muerta constituye una unidad estrtigráfica compuesta por sedimentitas marinas de grano fino acumuladas durante el lapso Jurásico Tardío-Cretácico Temprano en la Cuenca Neuquina, Argentina. En esta Tesis se presenta un estudio sedimentológico y estratigráfico de la Formación Vaca Muerta surgido de la integración de estudios de afloramiento a escala regional y de detalle, y estudios de subsuelo. Los estudios de afloramiento comprendieron, por un lado, la descripción de 7 secciones estratigráficas del intervalo Tithoniano Temprano-Valanginiano Temprano distribuidas entre el centro-oeste de la provincia de Neuquén y el sur de Mendoza, a partir de las cuales se realizó un análisis estratigráfico secuencial y se elaboró un panel de correlación regional N-S que cubre un área de 340 km. Se reconocieron cinco grupos de secuencias depositacionales (GS1-GS5), las cuales comprenden la evolución de un complejo sistema de plataforma-rampa mixta con quiebre de pendiente que abarca desde facies de interior de cuenca/talud (zona central) hasta depósitos de rampa (zona norte), facies de plataforma mixta y depósitos continentales (zona sur). Las secuencias depositacionales se componen de hemiciclos transgresivos de espesor acotado representados por depósitos fangolíticos con abundante contenido de materia orgánica, compuestos de depósitos carbonáticos y mixtos (silicoclásticos-carbonáticos). Por otro lado, con el objetivo de analizar los procesos de transporte y acumulación de parte de las fangolitas bituminosas que integran la Formación Vaca Muerta, se muestrearon intervalos parcialmente cementados en concreciones carbonáticas presentes en la sección condensada basal en afloramientos ubicados en zonas internas. El estudio detallado de las concreciones (escala mm-um) en cortes macroscópicos pulidos, secciones delgadas y muestras de microscopía electrónica de barrido, permitió documentar procesos de transporte y acumulación a partir de flujos de fango, posiblemente desencadenados en zonas de alta pendiente ubicadas en el margen occidental de la cuenca. El transporte por tracción y en suspensión turbulenta habría dado lugar a la acumulación de capas grabadas con laminación ondulítica. Las evidencias petrográficas indican que los flujos de fango habrían sido efectivos en el retrabajo del fondo marino y la redistribución de sedimentos en zonas internas de la Cuenca Neuquina, y asimismo habrían sido importantes mecanismos para la concentración de materia orgánica en depósitos de fangolitas bituminosas (hasta ≈ 6% COT). Los estudios de subsuelo comprendieron el análisis sedimentológico de 387 m de testigos corona correspondientes a 7 pozos exploratorios de la Formación Vaca Muerta. El análisis descriptivo de facies a escala centimétrica permitió documentar la presencia de un sistema de rampa mixta distalmente profundizada, en donde el transporte de sedimentos hacia zonas internas habría ocurrido principalmente a partir de flujos de fango de distinta naturaleza, los cuales habrían interactuado con procesos de decantación desde plumas hemipelágicas y producción biológica en la columna de agua. El patrón de apilamiento de los depósitos muestra arreglos en parasecuencias de ≈ 0,5 a 3 m de espesor, las cuales se agrupan en sets de parasecuencias progradantes/retrogradantes que definen ciclos de alta frecuencia (10-20 m). / The Vaca Muerta Formation is a fine-grained marine stratigraphic unit accumulated during the late Jurassic-Early Cretaceous in the Neuquén Basin, Argentina. This contribution presents a sedimentological and stratigraphic analysis of Vaca Muerta's shales emerged from the integration of regional and detailed outcro research and subsurface data gathered from the study of different well cores. The fieldwork comprised, on the one hand, the description of 7 stratigraphic sections of the Early Tithonian-Early Valanginian interval widely distributed across the western region of the Neuquén province and southem Mendoza province. The sedimentological and sequence-stratigraphic analysis of the different stratigraphic sections allowed integrating them into a regional N-S oriented correlation panel covering an area of 340 km. Five composite depositional sequences were recognized (GS1-GS5). They represent the evolutionof a complex mixed shelf/ramp depositional system comprising from basinal/slope facies (central area) to ramp (northem area) and mixed-shelf to continental deposits (southern area). Depositional sequences are represented by thin, organic-rich (up tu 10 % TOC), mudstone dominated transgressive cycle, whereas regressive cycles are commonly thicker and mainly composed of organic-lean, carbonate and mixed (carbonate/siliciclastic) facies. On the other hand, aiming at studying the transport and accumulation processes of Vaca Muerta's organic-rich shales hand specimen samples of early-diagenetic carbonate concretions were collected from the organic-rich basal condensed section deposited in basinal settings. Concretion samples were thoroughly examined (mm-um scale) integrating the observation of macroscopic polished samples, thin sections and scanning-electron microscope anlyses. The evidence found inside concretions suggest an origin related to muddy underflows, possibly triggered by slope failures on the western margin of the basin. The bedload and suspended-load transport of mud within these muddy underflows would have resulted in the accumulation of graded event mudstone beds exhibiting ripple lamination. Petrographic analysis demonstrates that muddy underflows would have been important mechanisms for reworking the seafloor and redistributing mud in basinal settings. Furthermore, muddy underflows would have been effective processes for organic matter concentration in organic-rich mudstone strata (up to ≈ 6 % TOC). The subsurface studies comprised the sedimentological analysis of seven well cores of the Vaca Muerta Formation, representing a total core data of 387 m. The descriptive facies analysis at centimeter scale allowed the recognition of a distallly steepened mixed ramp system. Sediment delivery to basinal settings was mainly controlled by muddy underflows triggered by different mechanisms. Deposition from muddy underflows would have interacted with fallour processes from buoyant plumes and marine snow from the water column. The stacking pattern of the studied core deposits shows ≈ 0.5 to 3 m-thick parasequences building up progading/retrograding parasequence sets of high-order depositional (10-20 m thick). / TEXTO PARCIAL en período de teletrabajo

La presente tesis doctoral aborda el estudio de la gestión de los recursos hídricos, su institucionalidad y gobernanza de la cuenca del río Vinces que forma parte de la gran cuenca del río Guayas aplicado a los cambios del uso del suelo y los usos del agua para riego agrícola. El área específica de estudio se localiza mayormente en la provincia de Los Ríos y otra parte en las provincias de Santo Domingo de los Tsáchilas y Cotopaxi ubicadas en el sector centro - este del Ecuador. Se estudiaron las características físico - naturales y topográficas de la cuenca del río Guayas y del río Vinces. Se centró en la evolución del manejo histórico de la cuenca del río Guayas, el mapa de actores públicos y privados, así como la normativa vigente para la gestión integrada del manejo de cuencas hidrográficas en el Ecuador. Se analizó los proyectos de riego establecidos en la cuenca del río Guayas y los usos del suelo agrícola de la zona alta, media y baja de la cuenca del río Vinces complementados con el análisis de la demanda de agua para riego agrícola en la cuenca del río Vinces. De la misma manera se realizó un análisis de las limitaciones que presenta el actual sistema de administración estatal de la cuenca del río Guayas y el río Vinces. Se realizaron mapas básicos y temáticos a escalas global, regional y local de la cuenca del río Guayas, cuenca del río Vinces y zonas alta, media y baja de la cuenca del río Vinces respectivamente. Se generó una geodatabase que incluye la cartografía digital en un entorno de Sistemas de Información Geográfica con toda la información presentada en la presente tesis correspondiente a varias fuentes cartográficas oficiales del país y a la elaboración propia del autor de modo de constituirse para los usuarios particulares en una fuente de información con capacidad de ser desplegada, integrada, editada y analizada mediante el uso de herramientas básicas de los SIG. El estudio de la gestión integrada de recursos hídricos – territoriales y gobernanza de la cuenca del río Vinces demostró que existe una alta demanda de agua para riego agrícola de importantes monocultivos cuya mayor tasa de productividad coincide con los ocho meses de duración del verano del país, por lo que la presión sobre los cursos hídricos superficiales es muy importante poniendo en un escenario de déficit critico en un futuro cercano. Se pudo evidenciar además falencias en la actual gestión de las cuencas hidrográficas del Ecuador, siendo necesario aplicar modelos de gobernanza integrados para lograr un manejo sostenible de las cuencas hidrográficas. / This doctoral thesis addresses the study of the management of water resources, its institutionality and governance of the Vinces river basin that is part of the great Guayas river basin applied to changes in land use and the uses of water for irrigation agricultural. The specific study area is located mainly in the province of Los Ríos and another part in the provinces of Santo Domingo de los Tsáchilas and Cotopaxi located in the central-eastern sector of Ecuador. The physical-natural and topographic characteristics of the Guayas River and Vinces River basins were studied. It focused on the evolution of the historical management of the Guayas river basin, the map of public and private actors, as well as the current regulations for the integrated management of hydrographic basin management in Ecuador. The irrigation projects established in the Guayas river basin and the agricultural land uses of the upper, middle and lower zone of the Vinces river basin were analyzed, complemented with the analysis of the demand for water for agricultural irrigation in the river basin. Vinces. In the same way, an analysis of the limitations presented by the current state administration system of the Guayas River and Vinces River basin was carried out. Basic and thematic maps were made at global, regional and local scales of the Guayas river basin, Vinces river basin and upper, middle and lower areas of the Vinces river basin respectively. A geodatabase was generated that includes digital cartography in a Geographic Information Systems environment with all the information presented in this thesis corresponding to several official cartographic sources of the country and the author's own elaboration in order to constitute a source of information with the capacity to be displayed, integrated, edited and analyzed through the use of basic GIS tools. The study of the integrated management of water resources - territorial and governance of the Vinces river basin showed that there is a high demand for water for agricultural irrigation of important monocultures whose higher productivity rate coincides with the eight months of the country's summer, therefore, the pressure on surface water courses is very important, setting a critical deficit scenario in the near future. It was also possible to show shortcomings in the current management of the hydrographic basins of Ecuador, being necessary to apply integrated governance models to achieve a sustainable management of the hydrographic basins.

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

Given the high degree of development of hydraulic infrastructure in the developed countries, and with the increasing opposition to constructing new facilities in developing countries, the focus of water resource system analysis has turned into defining adequate operation strategies. Better management is necessary to cope with the challenge of supplying increasing demands and conflicts on water allocation while facing climate change impacts. To do so, a large set of mathematical simulation and optimization tools have been developed. However, the real application of these techniques is still limited. One of the main lines of research to fix this issue regards to the involvement of experts' knowledge in the definition of mathematical algorithms. To define operating rules in a way in which system operators could rely, their expert knowledge should be fully accounted and merged with the results from mathematical algorithms. This thesis develops a methodological framework and the required tools to improve the operation of large-scale water resource systems. In such systems, decision-making processes are complex and supported, at least partially, by the expert knowledge of decision-makers. This importance of expert judgment in the operation strategies requires mathematical tools able to embed and combine it with optimization algorithms. The methods and tools developed in this thesis rely on stochastic programming, fuzzy logic and the involvement of system operators during the whole rule-defining process. An extended stochastic programming algorithm, able to be used in large-scale water resource systems including stream-aquifer interactions, has been developed (the CSG-SDDP). The methodological framework proposed uses fuzzy logic to capture the expert knowledge in the definition of optimal operating rules. Once the current decision-making process is fairly reproduced using fuzzy logic and expert knowledge, stochastic programming results are introduced and thus the performance of the rules is improved. The framework proposed in this thesis has been applied to the Jucar river system (Eastern Spain), in which scarce resources are allocated following complex decision-making processes. We present two applications. In the first one, the CSG-SDDP algorithm has been used to define economically-optimal conjunctive use strategies for a joint operation of reservoirs andaquifers. In the second one, we implement a collaborative framework to couple historical records with expert knowledge and criteria to define a decision support system (DSS) for the seasonal operation of the reservoirs of the Jucar River system. The co-developed DSS tool explicitly reproduces the decision-making processes and criteria considered by the system operators. Two fuzzy logic systems have been developed and linked with this purpose, as well as with fuzzy regressions to preview future inflows. The DSS developed was validated against historical records. The developed framework offers managers a simple way to define a priori suitable decisions, as well as to explore the consequences of any of them. The resulting representation has been then combined with the CSG-SDDP algorithm in order to improve the rules following the current decision-making process. Results show that reducing pumping from the Mancha Oriental aquifer would lead to higher systemwide benefits due to increased flows by stream-aquifer interaction. The operating rules developed successfully combined fuzzy logic, expert judgment and stochastic programming, increasing water allocations to the demands by changing the way in which Alarcon, Contreras and Tous are balanced. These rules follow the same decision-making processes currently done in the system, so system operators would feel familiar with them. In addition, they can be contrasted with the current operating rules to determine what operation options can be coherent with the current management and, at the same time, achieve an optimal operation / Dado el alto número de infraestructuras construidas en los países desarrollados, y con una oposición creciente a la construcción de nuevas infraestructuras en los países en vías de desarrollo, la atención del análisis de sistemas de recursos hídricos ha pasado a la definición de reglas de operación adecuadas. Una gestión más eficiente del recurso hídrico es necesaria para poder afrontar los impactos del cambio climático y de la creciente demanda de agua. Para lograrlo, un amplio abanico de herramientas y modelos matemáticos de optimización se han desarrollado. Sin embargo, su aplicación práctica en la gestión hídrica sigue siendo limitada. Una de las más importantes líneas de investigación para solucionarlo busca la involucración de los expertos en la definición de dichos modelos matemáticos. Para definir reglas de operación en las cuales los gestores confíen, es necesario tener en cuenta su criterio experto y combinarlo con algoritmos de optimización. La presente tesis desarrolla una metodología, y las herramientas necesarias para aplicarla, con el fin de mejorar la operación de sistemas complejos de recursos hídricos. En éstos, los procesos de toma de decisiones son complicados y se sustentan, al menos en parte, en el juicio experto de los gestores. Esta importancia del criterio de experto en las reglas de operación requiere herramientas matemáticas capaces de incorporarlo en su estructura y de unirlo con algoritmos de optimización. Las herramientas y métodos desarrollados se basan en la optimización estocástica, en la lógica difusa y en la involucración de los expertos durante todo el proceso. Un algoritmo estocástico extendido, capaz de ser usado en sistemas complejos con interacciones río-acuífero se ha desarrollado (el CSG-SDDP). La metodología definida usa lógica difusa para capturar el criterio de experto en la definición de reglas óptimas. En primer lugar se reproducen los procesos de toma de decisiones actuales y, tras ello, el algoritmo de optimización estocástica se emplea para mejorar las reglas previamente obtenidas. La metodología propuesta en esta tesis se ha aplicado al sistema Júcar (Este de España), en el que los recursos hídricos son gestionados de acuerdo a complejos procesos de toma de decisiones. La aplicación se ha realizado de dos formas. En la primera, el algoritmo CSG-SDDP se ha utilizado para definir una estrategia óptima para el uso conjunto de embalses y acuíferos. En la segunda, la metodología se ha usado para reproducir las reglas de operación actuales en base a criterio de expertos. La herramienta desarrollada reproduce de forma explícita los procesos de toma de decisiones seguidos por los operadores del sistema. Dos sistemas lógicos difusos se han empleado e interconectado con este fin, así como regresiones difusas para predecir aportaciones. El Sistema de Ayuda a la Decisión (SAD) creado se ha validado comparándolo con los datos históricos. La metodología desarrollada ofrece a los gestores una forma sencilla de definir decisiones a priori adecuadas, así como explorar las consecuencias de una decisión concreta. La representación matemática resultante se ha combinado entonces con el CSG-SDDP para definir reglas óptimas que respetan los procesos actuales. Los resultados obtenidos indican que reducir el bombeo del acuífero de la Mancha Oriental conlleva una mejora en los beneficios del sistema debido al incremento de caudal por relación río-acuífero. Las reglas de operación han sido adecuadamente desarrolladas combinando lógica difusa, juicio experto y optimización estocástica, aumentando los suministros a las demandas mediante modificaciones el balance de Alarcón, Contreras y Tous. Estas reglas siguen los procesos de toma de decisiones actuales en el Júcar, por lo que pueden resultar familiares a los gestores. Además, pueden compararse con las reglas de operación actuales para establecer qué decisiones entre / Donat l'alt nombre d'infraestructures construïdes en els països desenrotllats, i amb una oposició creixent a la construcció de noves infraestructures en els països en vies de desenrotllament, l'atenció de l'anàlisi de sistemes de recursos hídrics ha passat a la definició de regles d'operació adequades. Una gestió més eficient del recurs hídric és necessària per a poder afrontar els impactes del canvi climàtic i de la creixent demanda d'aigua. Per a aconseguir-ho, una amplia selecció de ferramentes i models matemàtics d'optimització s'han desenrotllat. No obstant això, la seua aplicació pràctica en la gestió hídrica continua sent limitada. Una de les més importants línies d'investigació per a solucionar-ho busca la col·laboració activa dels experts en la definició dels models matemàtics. Per a definir regles d'operació en les quals els gestors confien, és necessari tindre en compte el seu criteri expert i combinar-ho amb algoritmes d'optimització. La present tesi desenrotlla una metodologia, i les ferramentes necessàries per a aplicar-la, amb la finalitat de millorar l'operació de sistemes complexos de recursos hídrics. En estos, els processos de presa de decisions són complicats i se sustenten, almenys en part, en el juí expert dels gestors. Esta importància del criteri d'expert en les regles d'operació requereix ferramentes matemàtiques capaces d'incorporar-lo en la seua estructura i d'unir-lo amb algoritmes d'optimització. Les ferramentes i mètodes desenrotllats es basen en l'optimització estocàstica, en la lògica difusa i en la col·laboració activa dels experts durant tot el procés. Un algoritme estocàstic avançat, capaç de ser usat en sistemes complexos amb interaccions riu-aqüífer, s'ha desenrotllat (el CSG-SDDP) . La metodologia definida utilitza lògica difusa per a capturar el criteri d'expert en la definició de regles òptimes. En primer lloc es reprodueixen els processos de presa de decisions actuals i, després d'això, l'algoritme d'optimització estocàstica s'empra per a millorar les regles prèviament obtingudes. La metodologia proposada en esta tesi s'ha aplicat al sistema Xúquer (Est d'Espanya), en el que els recursos hídrics són gestionats d'acord amb complexos processos de presa de decisions. L'aplicació s'ha realitzat de dos formes. En la primera, l'algoritme CSG-SDDP s'ha utilitzat per a definir una estratègia òptima per a l'ús conjunt d'embassaments i aqüífers. En la segona, la metodologia s'ha usat per a reproduir les regles d'operació actuals basant-se en criteri d'experts. La ferramenta desenvolupada reprodueix de forma explícita els processos de presa de decisions seguits pels operadors del sistema. Dos sistemes lògics difusos s'han empleat i interconnectat amb este fi, al igual què regressions difuses per preveure cabdals. El Sistema d'Ajuda a la Decisió (SAD) creat s'ha validat comparant-lo amb les dades històriques. La metodologia desenvolupada ofereix als gestors una manera senzilla de definir decisions a priori adequades, així com per explorar les conseqüències d'una decisió concreta. La representació matemàtica resultant s'ha combinat amb el CSG-SDDP per a definir regles òptimes que respecten els processos actuals. Els resultats obtinguts indiquen que reduir el bombament de l'aqüífer de la Mancha Oriental comporta una millora en els beneficis del sistema a causa de l'increment de l'aigua per relació riu-aqüífer. Les regles d'operació han sigut adequadament desenrotllades combinant lògica difusa, juí expert i optimització estocàstica, augmentant els subministres a les demandes per mitjà de modificacions del balanç d'Alarcón, Contreras i Tous. Estes regles segueixen els processos de presa de decisions actuals en el Xúquer, per la qual cosa poden resultar familiars als gestors. A més, poden comparar-se amb les regles d'operació actuals per a establir quines decisions entre les possibles serien coherents / Macián Sorribes, H. (2017). Design of optimal reservoir operating rules in large water resources systems combining stochastic programming, fuzzy logic and expert criteria [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/82554

Ingeniero Civil / Este trabajo consiste en el análisis del comportamiento hidráulico del Puente Llacolén, ubicado sobre el río Biobío, en la ciudad de Concepción, durante la crecida máxima registrada por la estación fluviométrica río Biobío en desembocadura, considerando los requerimientos mínimos de diseño presentes en la normativa vigente. En primer lugar se identifica la crecida máxima registrada por la estación fluviométrica río Biobío en desembocadura y se construye el hidrograma que describe dicha crecida. En segundo lugar se realiza un análisis hidráulico para determinar si la marea máxima en la desembocadura del río, afecta el eje hidráulico de este, en el sector de ubicación del puente Llacolén. A continuación se elaboran modelos del comportamiento hidráulico del río durante la crecida, utilizando los softwares HEC-RAS y RiverFLO-2D. Luego se hace una comparación y análisis de los resultados. Posteriormente se procede al cálculo de las socavaciones del lecho del río en el sector de ubicación del puente, y finalmente, contando con la socavación y altura máxima de aguas, se verifica si el diseño hidráulico del puente es apto, considerando los criterios de la normativa vigente, para un evento como el de la crecida máxima registrada. Inicialmente se comprueba que, según los datos registrados por la estación fluviométrica, la crecida máxima registrada corresponde a la ocurrida entre los días 9 y 16 de julio de 2006, además, después de realizar el análisis estadístico de dichos datos, se concluye que esta crecida cuenta con un periodo de retorno de 41 años. A continuación, mediante la confección de modelos hidráulicos, se demuestra que cuando el río presenta su caudal base, la influencia de la variación de la cota de marea llega aproximadamente hasta 7 km aguas arriba desde la desembocadura del río, por lo que se determina que no alcanza a influir en el nivel máximo del agua en el sector de ubicación del puente Llacolén. Del análisis de los resultados y la comparación entre los modelos HEC-RAS y RiverFLO-2D, se concluye que ambos modelos dan resultados similares, sin apreciarse diferencias significativas entre ellos ni con los antecedentes de terreno disponibles. Por lo que ambos modelos son considerados una buena aproximación al comportamiento real del río durante la crecida de julio de 2006, según los antecedentes de que se dispone. Finalmente, como resultado de la modelación hidráulica, se obtiene una revancha durante la crecida máxima registrada, que varía entre 1.18 m y 0.8 m dependiendo del modelo, siendo 1 m la revancha mínima exigida por la normativa vigente, por lo que se concluye que el puente Llacolén, en la situación más desfavorable, no cumple con la revancha mínima necesaria como para ser considerado seguro desde el punto de vista hidráulico. Lo que se debe a que el puente fue diseñado y construido antes de que se produjera la crecida de julio de 2006, cuyo registro aumentó los caudales para todos los periodos de retorno.

La presente tesis tiene como objetivo la generación de hidrogramas de la subcuenca Chosica que pertenece a la cuenca del Rímac utilizando la plataforma de modelamiento RS Minerve (Routing System Minerve). Para ello, se hizo una recopilación de bibliografía para tener definido los conceptos hidrológicos y modelos matemáticos para la elaboración de la tesis. Luego, se procedió a delimitar y caracterizar la zona de estudio con el software ArcGIS, lo que permitió conocer la zona de la cual se recolectarían los datos de precipitación, temperatura y caudales utilizados por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI). La información meteorológica fue analizada mediante el uso de la curva masa y diagramas de caja, así también, fue completada por el método de la transformada de Wavelet, el método de proporciones y promedio simple. Después, se hizo una selección de 11 estaciones de las 18 completadas debido a la lejanía con la zona de estudio. Con la información meteorológica de las 11 estaciones seleccionadas y la información geográfica, se modeló la subcuenca utilizando el modelo GR4J y siguiendo dos metodologías distintas, una sectorizando la subcuenca a nivel de microcuencas y el segundo sectorizando a nivel de bandas altitudinales. Para la calibración de los parámetros y su validación se emplearon como indicadores estadísticos el coeficiente de Nash, el coeficiente de Nash-Ln, el error cuadrático medio de la raíz relativa (RRMSE) y el volumen relativo Bias (RVB). Luego, se realizó un comparativo de los caudales simulados obtenidos por las dos metodologías de modelación con el caudal de referencia utilizado, con lo que se obtuvieron resultados similares. Finalmente, se realizó otra comparación de los caudales obtenidos dentro de la subcuenca por las dos metodologías. / Tesis

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La vigilancia ciudadana de los cuerpos de agua, con macroinvertebrados bentónicos, puede generar alertas tempranas de contaminación y acciones pertinentes de conservación. La cuenca del río Jequetepeque está amenazada por la contaminación minera y esta es una de las principales causas de los conflictos socioambientales que se presentan en el área. Atendiendo a esta importancia, se desarrolla y evalúa la efectividad de una herramienta de vigilancia ambiental ciudadana de la calidad del agua en cuencas con riesgo de contaminación minera. La metodología se inició realizando una caracterización socioambiental de la zona mediante visitas de campo, una colecta piloto y la obtención, a través de revisión bibliográfica, de una lista de taxones para la zona que sirvió de base para elaborar una Guía de Vigilancia Ambiental con Macroinvertebrados bentónicos (GVAM), la misma que en su versión impresa se denomina: “Guía de vigilancia ambiental con macroinvertebrados bentónicos en Cajamarca ‘El agua es vida’”. La guía fue validada en un río con riesgo de impacto minero (San Pablo, San Pablo, Cajamarca) en un taller con ciudadanos/as de 16 organizaciones vinculadas a la gestión del agua. Asimismo, se comparó los resultados de la evaluación ciudadana con una evaluación profesional realizada por un especialista. Finalmente, se realizó una guía de facilitación de procesos de vigilancia ambiental con macroinvertebrados bentónicos (MIB) (GFCM) mediante revisión bibliográfica y validación en un taller participativo en Cajamarca. Para la cuenca se obtuvo una lista de 37 familias (o sub clases) en 11 órdenes, la mayor parte con características adecuadas para su reconocimiento en campo. Luego, las evaluaciones ciudadana y profesional obtuvieron los mismos cuatro órdenes de Insecta y similar cantidad de familias: 11 y 14, respectivamente; así también, calificaciones similares respecto a calidad de agua: “Buena” y “Aceptable” en los índices ABI y BMWP/Col. Las familias más fácilmente identificadas por los ciudadanos fueron las de mayor tamaño (Leptophlebiidae), abundancia (Chironomidae) y de características particulares (Elmidae). Por su parte, la Guía de Fortalecimiento y Capacitación en vigilancia ambiental Ciudadana del agua con Macroinvertebrados bentónicos (GFCM), anexa a la GVAM, detalla sesiones y pautas de organización social en 10 sesiones y 15 presentaciones. Finalmente, se concluye que la GVAM es pertinente por las características de los MIB de la zona, la capacidad pedagógica de la propuesta y la voluntad de la ciudadanía de aplicarla. / Tesis

La zona de estudio ocupa una superficie de 5.521 km<SUP>2</SUP>, comprendiendo al sector meridional de la cuenca de la laguna Mar Chiquita. Si bien en este ambiente resulta destacable la alta densidad de cuerpos de agua en un ámbito de drenaje impedido, la dinámica del agua subterránea adquiere un rol destacado. Ésta determina la disponibilidad de agua para los procesos geológicos externos. La laguna Mar Chiquita es un elemento de interesante dinámica costera y, a la vez, un humedal de alto valor ambiental para la sostenibilidad de la biodiversidad y conservación de sus regiones ecológicas. En abril de 1996, la UNESCO, a través de su programa “Man and the Biosphere (MAB)”, declara a la misma, junto con sus alrededores, como una de sus Reservas MAB mundiales, denominada “Parque Atlántico Mar Chiquito”. Además de las implicancias del agua subterránea como agente geológico, su conocimiento en el área alcanza un importante interés aplicado. El predominio de aguas salobres y la distribución aparentemente errática de aguas de mejor calidad constituyen una fuerte limitante al desarrollo agropecuario en la mayor parte de la región. La evolución hidrogeoquímica desde la zona de piedemonte, en donde las aguas son de buena calidad, hacia la zona de llanura, en donde se hacen progresivamente más salinas, requiere también una profundización de su caracterización y el reconocimiento de sistemas de flujo locales y regionales. El objetivo general de esta tesis es: determinar la existencia y extensión de flujos regionales y locales de agua subterránea en el sector meridional de la cuenca de la laguna Mar Chiquita, mediante técnicas hidrogeoquímicas, isotópicas y de datación de aguas. Para lograrlo, se realizaron las siguientes tareas: 1) recopilación bibliográfica de características climáticas, geológicas, geomorfológicas, edáficas, hidrológicas e hidrogeológicas; 2) utilización de la herramienta de Sistemas de Información Geográfica ArcGis 10.1. para la delimitación del área de estudio, la construcción del Modelo Digital del Terreno y la confección de la totalidad de los mapas; 3) muestreo hidrogeoquímico y de isótopos estables sobre muestras de agua de lluvia, agua subterránea y superficial, y determinaciones analíticas de iones mayoritarios, minoritarios e isótopos estables; 4) elaboración de modelos hidrogeoquímicos mediante el software PHREEQC para la evolución hidrogeoquímica de las aguas subterráneas y el balance de carbono en la zona de estudio; y 5) toma de muestras para la estimación de los tiempos de residencia del agua subterránea mediante la determinación de clorofluorocarbones (CFCs) y tritio (3H). Las aguas subterráneas y de arroyos son principalmente de tipo bicarbonatadas sódicas, mientras que la composición química de la laguna Mar Chiquita evidencia una evolución hacia la composición del agua de mar, desde su zona norte hacia su canal de entrada, situado al sur. El modelo de evolución hidrogeoquímica planteado para el sector meridional de la cuenca de la laguna Mar Chiquita, el cual toma al agua de lluvia como punto de partida, permite explicar la evolución en el contenido iónico del agua subterránea, teniendo como procesos determinantes al equilibrio con calcita en un sistema abierto y al intercambio catiónico. Asimismo, existe una relación entre las facies hidrogeoquímicas presentes en la zona de estudio y los ambientes geomorfológicos que la caracterizan. El ambiente de Franja Eólica Periserrana, al O y SO, constituye la zona de recarga, determinando la huella isotópica y el origen en la evolución hidrogeoquímica. En cuanto a la caracterización en isótopos estables del área de estudio, las composiciones promedio del agua subterránea (-24,9‰ para δ2H y -4,65‰ para δ18O) y de la precipitación de la región (-29,7‰ para δ2H y -5,49‰ para δ18O) son similares, confirmando el origen de la recarga al acuífero a partir de la infiltración del agua de lluvia. La composición isotópica del agua de los arroyos es cercana a la del agua subterránea, lo que demuestra un importante dominio del flujo base en su caudal, como lo confirman las isopiezas del sector estudiado. Por otro lado, las muestras de la laguna Mar Chiquita evidencian un progresivo enriquecimiento en δ2H y δ18O, desde su sector N hacia el canal de que lo comunica con el mar, al S, y como consecuencia del incremento en las proporciones de agua marina. El balance local de carbono para el área estudiada fue realizado a partir del análisis de los modelos hidrogeoquímicos inversos. Se pudo concluir que del 100% del carbono que ingresa anualmente en el ciclo hidrológico a través del ambiente terrestre de la zona en estudio, alrededor del 8,6% es liberado a la atmósfera como CO2 y el 4,9% es almacenado en los sedimentos. El 86,5% de carbono restante es retenido en equilibrio dentro del sistema o descargado dentro de la laguna y/o directamente al océano por medio de flujos profundos de agua subterránea. El paisaje extremadamente plano del sector bajo estudio minimiza el escurrimiento superficial a aproximadamente un valor promedio de sólo el 6,7% de la precipitación total, incrementando la importancia de los flujos de agua subterránea. Esto reduce la descarga de agua de los arroyos en la laguna y, en consecuencia, la transferencia de masa a la atmósfera y el almacenamiento en los sedimentos. En referencia al balance hidrológico llevado a cabo en la laguna costera Mar Chiquita, tres componentes principales fueron reconocidos como miembros extremos probables en un diagrama de dispersión de conductividad eléctrica (CE) vs. δ18O: 1) El agua de mar, de tipo clorurada sódica, caracterizada por una alta salinidad (CE de aproximadamente 50.000 µS/cm) y una composición isotópica definida (0,0); 2) Los arroyos, cuya composición química se debe a la descarga del agua subterránea principalmente en las áreas de recarga y tránsito, presentando una baja salinidad (CE por debajo de los 2.600 µS/cm) y una composición en isótopos estables más enriquecida; y 3) El agua subterránea en la zona de descarga, la cual posee contenidos de δ2H y δ18O similares a los del agua de lluvia que recarga al acuífero, pero siendo un poco más salina como consecuencia de la evolución geoquímica normal (valor promedio de CE de 4.113 µS/cm). Los estudios realizados con la finalidad de estimar los tiempos de residencia en el agua subterránea se han basado en la interpretación conjunta de las concentraciones de los trazadores ambientales CFCs y 3H. Las edades aparentes obtenidas para el agua subterránea del sector estudiado varían entre los 35 y 49 años. Estos tiempos de residencia se pueden interpretar, en general, como mezclas binarias de aguas submodernas (más de 50 años) y aguas recargadas en los últimos 30 años. Lo expuesto indica el muy lento desplazamiento del agua subterránea en función de los bajos gradientes. En consecuencia, los valores de CE medidos en la zona de descarga para el agua subterránea permiten minimizar su contribución directa, considerando entonces sólo dos miembros extremos dominantes: el agua de mar y el agua de los arroyos. La mezcla de edades diferentes indica que en el sector estudiado existen diferentes sistemas de flujo. Los locales descargan en los arroyos y en baja proporción en la laguna, como consecuencia de la baja velocidad de flujo, expresada en los altos tiempos de residencia y en la clara existencia de aguas de alrededor de 50 años aún a profundidades no mayores a 30 m. Estas edades ratifican los modelos conceptuales que sustentan una baja movilidad de las aguas, pero a la vez cuestionan a aquellos que asumen una recarga uniformemente distribuida. En principio, hacia las zonas de descarga los potenciales hidráulicos impiden la recarga del acuífero, por lo que las aguas de infiltración se expresan en ascensos de niveles freáticos sin incorporarse a los sistemas de flujo. La gran cantidad de información hidrogeoquímica y de isótopos estables generada e interpretada conjuntamente, y la consideración de la datación de aguas subterráneas con trazadores ambientales, ha permitido generar un modelo de funcionamiento del sistema hidrológico y de aporte de aguas a la laguna Mar Chiquita, estableciendo las bases para el estudio integral de la dinámica de la misma. Las conclusiones alcanzadas se han extendido a la mayoría de las geósferas, incluyendo el balance de carbono del sector meridional de la cuenca de la laguna Mar Chiquita.

Floods are a natural phenomenona that normally occur during Summer of every year and sometimes extraordinarily at any time in Huancané, damaging enormous areas near the lake due to lake transgressions and the overflowing of de Ramis and Huancané rivers. This origins uncountable losses to peasants’ patrimony, such as cultigens, cattle, housing, etcétera. As it is expected, this brings the assistance of both public and private institutions, to assure the surviving of the people damnified.The most serious floods took place in 1986 and 2003 that interrupted all means of comunication to the city of Huancané. As usual, the government attention to these terrible problems, consisted in short time actions to cap the moment, without any understanding of the real causes of these phenomenona, which are the filled beds of the fluvial beds and the shallowness of Lake Titicaca in the outflet of the Ramis river that collects the water from the chain of mountains at the N and NW of the Peruvian Altiplano. / Las inundaciones como fenómenos naturales se presentan anualmente en cada verano y extraordinariamente cada cierto tiempo en Huancané, afectando enormes áreas de planicies contiguas al lago. Son el resultado de la transgresión lacustre y desbordamientos de los ríos Ramis y Huancané; y causan cuantiosas pérdidas patrimoniales de los campesinos: cultivos, ganado, viviendas, etcétera. Como es de esperarse, esto pone en acción el apoyo de instituciones privadas y públicas para asegurar la sobrevivencia de la población damnificada.Las dos inundaciones más graves fueron en 1984-1986 y 2003 que interrumpieron las carreteras de conexión a la ciudad de Huancané. Los esfuerzos del gobierno incidieron en respuestas momentáneas, sin comprender que la verdadera causa de estos fenómenos se encuentra en la colmatación de los lechos fluviales y del fondo del lago Titicaca, en la desembocadura del río Ramis que recibe las aguas pluviales desde las cordilleras de la parte N y NO del altiplano peruano.