La eutrofización de las lagunas litorales constituye uno de los problemas ambientales que ha despertado mayor interés en la comunidad científica durante los últimos años. Los modelos de eutrofización disponibles en el estado actual del conocimiento han sido desarrollados para ser aplicados a masas de agua de diferente naturaleza pero, en el caso de las lagunas litorales, éstos presentan carencias en cuanto a la simplificación de algunos procesos especialmente importantes en este tipo de medios como la limitación del silicio o del hierro al crecimiento del fitoplancton por ejemplo. En esta tesis, se ha desarrollo un nuevo modelo (EnvHydrEM) capaz de reflejar todos aquellos procesos considerados en los modelos existentes, además de una serie de reacciones propias de este tipo de medios. Dicho modelo ha sido validado en dos lagunas litorales de diferente naturaleza: La marisma de Victoria en Cantabria y la Albufera de Valencia, habiéndose mostrado su capacidad para reproducir las tendencias de la concentración de clorofila-a y otras sustancias en ambos medios acuáticos. / Eutrophication in coastal lagoons is one of the environmental problems that have attracted more interest in the scientific community in recent years. Eutrophication models that exist in the current state of the art have been developed to be applied to various types of water bodies, but in the case of coastal lagoons, they exhibit deficiencies due to the simplification of some important processes such as silica o iron limitation of phytoplankton growth. In this thesis, the development of a new model (EnvHydrEM) has been carried out. This is able to reflect all considered processes in the other existing models and also a series of reactions for this type of water bodies. To validate this model, it has been applied to two coastal lagoons of different nature: Victoria Marsh in the North of Spain and Albufera of Valencia in the Mediterranean Costs, and has shown to be able to reproduce the trends of the chlorophyll-a and other substances concentrations in both media.

El Campo de Cartagena constituye un caso paradigmático en el que se pueden observar importantes modificaciones hidrológicas y ambientales relacionadas con el uso intensivo de aguas subterráneas para regadío en zonas semiáridas del Mediterráneo. En el último siglo, esta zona históricamente desértica se ha convertido en una de las áreas agrícolas más productivas del país. El desarrollo agrícola se ha basado en el uso de las aguas subterráneas, con la perforación de captaciones cada vez más profundas en el acuífero multicapa. El gran número de sondeos ranurados en todos los tramos permeables atravesados, ha permitido la conexión artificial entre los distintos acuíferos. De forma paralela se producía un aumento de la recarga por retorno de riego con la consiguiente subida de los niveles piezométricos en el acuífero superior, lo que ha dado lugar a un caudal permanente en el curso bajo de la red hidrográfica, al que se suman parte del agua de rechazo de desaladoras de agua subterránea, confluyendo todo ello en la laguna del Mar Menor. En este contexto, la comprensión de la compleja evolución del sistema hídrico es un reto científico de primer orden. La investigación realizada se ha centrado en tres aspectos principales. El primero ha supuesto una importante tarea bibliográfica de recopilación de todo tipo de información acerca de la evolución temporal de los acuíferos, que ha podido ser parcialmente reconstituida. Se ha evidenciado la inversión de los gradientes hidráulicos verticales entre los tres primeros tramos acuíferos, con una bajada de los niveles de más de 500 m en el acuífero más profundo. Una revisión del inventario de los sondeos mostró que las asignaciones del acuífero de procedencia de las aguas de cada sondeo en muchos son casos erróneas. Este aspecto ha motivado el desarrollo de una metodología basada en el aprendizaje automático (Random Forest) para identificar el acuífero de origen de muestras de agua subterránea a partir de los análisis disponibles de elementos mayoritarios. El modelo efectuado ha alcanzado una exactitud del 95% y se han clasificado 107 muestras de origen desconocido. El segundo eje de investigación estuvo motivado por la dificultad de actualizar el balance hídrico del sistema acuífero, donde el incierto retorno de riego se suma a la infiltración de la precipitación como fuente de recarga del acuífero superficial. Se emplearon trazadores ambientales (14C, 13C, 2H, 18O, 3H), combinados con perfiles de temperatura de alta resolución en sondeos. Se han evidenciado procesos de mezcla a escala local (interior del sondeo) y regional (dentro de los acuíferos). Se han obtenido tasas de recarga en el denominado periodo de pre-antropización de 17 mm/año en las zonas más elevadas, e inferiores a 10 mm/año en la zona de llanura. Como respuesta al desarrollo de la actividad agrícola en la llanura, la tasa actual de recarga se ha cifrado en 210 mm/año, según los resultados de los trazadores empleados. El tercer eje de investigación ha consistido en la cuantificación de la descarga submarina de agua subterránea (SGD) hacia la laguna del Mar Menor mediante la aplicación de isótopos del radón (222Rn) y radio (223Ra, 224Ra). Estas medidas se han combinado con una modelización hidrodinámica de la laguna para comprender el impacto de las aportaciones de esos trazadores a través de la red de superficie. Han sido localizadas las zonas de influencia de la pluma de radionúclidos de la rambla, las principales zonas de SGD y los rechazos de salmueras. Los balances de masa en dos campañas realizadas en época de verano e invierno han proporcionado flujos de SGD de 7.2 a 15.9 108 m3.año-1 (222Rn), 21.9 a 44.7 108 m3.año-1 (224Ra) y 6.9 108 m3.año-1 (223Ra, en invierno), mientras la descarga de agua subterránea dulce originada por el acuífero ha sido evaluada en un 1% de las SGD totales. Finalmente, cabe destacar que los métodos implementados en esta investigación en el caso del Campo de Cartagena pueden ser extrapolados a otros ámbitos mediterráneos donde la explotación del agua subterránea sigue una evolución comparable, continua y aparentemente inexorable. / The Campo de Cartagena area in the Murcia region (SE Spain) is an emblematic case and an extreme illustration of the hydrological and environmental changes caused by the intensive use of groundwater for agriculture in semiarid Mediterranean areas. This area, historically a desert, it now represents one the most productive agricultural areas of the country. In the absence of surface water, the agricultural development was based on the use of groundwater from the underlying multi-layer aquifer system, leading to the overexploitation of the deeper layers, while irrigation return flow and the subsequent increased recharge rates caused the increase of water table levels in the unconfined aquifer. A large number of boreholes are screened in several aquifers and allow an artificial connection between different groundwater masses. The water table increase in the shallow aquifer, together with the release of brines from private groundwater desalination plants, induced a permanent surface flow of water to the main outlet of the system, the Mar Menor lagoon. In this context, understanding the complex evolution of the whole system and how the hydric balance is affected is a hard task. Three main aspects are treated in this dissertation. The first one represented a wide bibliographic task in order to collect nearly all information on the evolution of the aquifers. The evolution along one century of the multi-layer aquifer system could be partly reconstituted, highlighting the inversion of the vertical hydraulic gradient between the upper aquifers and the decrease of water table levels by more than 500 m in the last century for the deepest aquifer level. An inventory revision of tubewells showed that some previous studies misinterpreted the piezometric and geochemical time-series by mistaking aquifer corresponding to each tubewell. A method was therefore developed based on a supervised classification method, the Random Forest (RF) machine learning technique, to identify the layer from where groundwater samples were extracted. The classification reached accuracy over 95%. 107 groundwater samples of unknown origin and featuring a complete set of variables could be classified. The second research axis was motivated by the difficulty to update the hydric balance of the multi-layer aquifer when irrigation return flow represents an additional source of recharge, added to the limited rainfall infiltration. Environmental tracers (14C, 13C, 2H, 18O, 3H) were combined to high-resolution temperature loggings to investigate the long-term evolution of recharge in the Campo de Cartagena aquifer system once identified in situ the depth of origin of groundwater. Mixing processes were evidenced at local (inside boreholes) and regional scale (inside the aquifers). Both pre-anthropization and post-anthropization samples were identified and mean residence times were calculated. Before the development of agriculture, recharge varied from 17 mm.a-1 in the mountain ranges to 6 mm.a-1 in the plain. In response to the increase of agricultural activity, recharge fluxes to the plain were amplified and nowadays reach up to 210 mm.a-1 The third research axis consisted in quantifying submarine groundwater discharge (SGD) and deciphering the influence of the different water sources on the Mar Menor. A radon (222Rn) and radium (223Ra, 224Ra) survey was combined with the hydrodynamic modeling of the lagoon. The areas of influence of the plume of radionuclides from the river were identified, the main areas of SGD were located and a location for a submarine emissary was proposed. Mass balances in winter and summer seasons provided yearly SGD fluxes of water of 7.2-15.9 108 m3.a-1 (222Rn), 21.9-44.7 108 m3.a-1 (224Ra) and 6.9 108 m3.a-1 (223Ra, measured in winter only) while fresh submarine groundwater discharge from the aquifer was about 1% of total SGD. These results present a wide interest that is not limited to the Murcia region or the Campo de Cartagena aquifer. The methods developed in this thesis might also be used in other Mediterranean sites where groundwater exploitation seems to follow a continuous and inevitable increase.

This thesis aims to develop a predictive control for irrigation canals to improve the management of water resources. Water is necessary for life and it is a scarce good that we need for drinking, in the agriculture, etc. At the same time, it can constitute a serious threat in particular areas due to the difficulty to grow foods by the increasing of prolonged droughts. The agriculture holds an important part of the food chain and the water resources for agriculture are important, the problem is the water transport systems present low efficiencies in practice. The yield agriculture has to be optimized, because the goal of an operational water manager is to deliver the water to the irrigation sites accurately and efficiently. To improve the efficiency of the water transport systems is necessary to invest in automating the operation of irrigation canals. In order to fulfill these objectives, we define an overall control diagrams scheme in chapter 5 which splits the management of the canal control in different blocks. The management of a canal start from setting the demand delivery accurately taking into account the crops necessities during an irrigation cycle and establishing the gate trajectories for controlling the canal in each time step. In an ideal case, the system would be controlled but some factors which could deviated the desired state for the canal from the real canal state, as for instance, a disturbance introduced into the canal. In that circumstances, it would be necessary to introduce in our overall control diagram, other algorithms which could aid the watermaster to restore the desired state of the canal. These algorithms, developed and tested for us, are the CSI and GoRoSoBo algorithms. The first one defines a powerful tool in the management of a canal. The Watermaster establishes the gates positions and fixes the desired water level at checkpoints to fulfill a scheduled demand. In that sense, when someone introduce a disturbance into the canal perturbs the water level at checkpoints, so the scheduled deliveries cannot fulfilled by the watermaster. In such case, the water level measurements at these checkpoints could be sent to the CSI algorithms which calculates the real extracted flow and the current canal state along the canal, that is, the water level and velocity in all cross-sections of the canal. This task is performed by the CSI algorithm which has been designed in this thesis and tested in numerous numerical examples (chapter 7) and experimentally in a laboratory canal of the Technical University of Catalonia (chapter 8). The last one is the essential tool in the management of a canal, that is, a control algorithm operating in real-time. The GoRoSoBo algorithm (Gómez, Rodellar, Soler, Bonet) is a feedback control algorithm which calculates the optimum gates trajectories for a predictive horizon taking into account the current canal state obtained by CSI as well as the scheduled demands and the previous gate trajectories. GoRoSoBo has been designed in this thesis and tested in several numerical examples (chapter 10) as the Test-Case proposed by the ASCE Task Committee on Canal Automation Algorithms (chapter 11). In that sense, we propose a centralized control performance to manage the canal control. In addition to these two main contributions, many other smaller developments, minor results and practical recommendations for irrigation canal automation are presented throughout this thesis. / Aquesta tesi té com a objectiu principal desenvolupar un control predictiu per a canals de reg i d'aquesta manera fer una aportació a la gestió dels recursos hídrics. L'aigua és un bé escàs i necessari per a la vida. És un recurs que fem un ús habitual d'ell, per consum propi, a la industria, com a font d'energia, a la agricultura.... .Un recurs tan preuat en zones amb escassetat per sequeres prologades constitueix un problema important, ja que afecta al desenvolupament de la zona. Concretament al sector de la agricultura pot provocar una davallada dels cultius i la incapacitat de cobrir les necessitats de la zona. L'agricultura és una part important de la cadena alimentària i els recursos hídrics per a l'agricultura són imprescindibles. Un greu problema a la agricultura son els baixos rendiments dels cultius moltes vegades relacionats amb sistemes de transport d'aigua poc eficients. La gestió dels recursos hídrics ha de ser optimitzada per obtenir rendiments competitius, ja que l'objectiu d'un gestor d'aigua és lliurar l'aigua de reg amb precisió i eficiència. Per millorar l'eficiència dels sistemes de transport d'aigua és necessari invertir en l'automatització dels canals de reg. Per complir aquests objectius, es defineix un esquema general de control al capítol 5, que divideix la gestió del control de canal en diferents blocs. La gestió d'un canal de reg s'inicia amb la programació de les demandes hídriques dels agricultors tenint en compte les necessitats dels diferents cultius durant un cicle de reg. Amb aquesta informació el watermaster tindria que establir les trajectòries de comporta o les accions de control per lliurar les demanades hídriques requerides als diferents punts del canal. En un cas ideal, el sistema seria controlat però a la realitat alguns factors externs podrien desviar l'estat desitjat del real, com per exemple extraccions de cabal desconeguts. En aquest cas, caldria introduir en el nostre diagrama general de control, altres algoritmes que podrien ajudar al WaterMaster a restablir l'estat desitjat. Aquests algoritmes, desenvolupats i testejats per nosaltres, són els algoritmes CSI i GoRoSoBo. CSI defineix una poderosa eina en la gestió d'un canal. El Watermaster estableix les posicions de les comportes i fixa el nivell d'aigua desitjat per complir amb les demandes hídriques programades en diferent punts del canal. En aquest sentit, quan algú introdueix una pertorbació altera el nivells de l'aigua al llarg del canal modificant els lliuraments programats inicialment de tal manera que no es podrien complir. En aquest cas, les mesures dels nivells d'aigua en diferents punts de control podrien ser enviats al algoritme CSI que tenint en compte aquest informació, les trajectòries de comporta i les demandes previstes calcularia el caudal real extret per les estructures de control i l'estat hidrodinàmic del canal, és a dir, el nivell de l'aigua i la velocitat en totes les seccions del canal. Aquesta tasca es duu a terme mitjançant l'algorisme CSI que ha estat dissenyat en aquesta tesi i provat en nombrosos exemples numèrics (capítol 7) i experimentalment en un canal de laboratori de la Universitat Politècnica de Catalunya (capítol 8). L'altre algorisme (GoRoSoBo) és l'eina essencial en la gestió d'un canal, és a dir, un algoritme de control que opera en temps real. GoRoSoBo (Gómez, Rodellar, Soler, Bonet) és un algorisme de control de retroalimentació (feedback) que calcula les trajectòries de comporta òptimes per un horitzó de predicció tenint en compte l'estat hidrodinàmic del canal en el moment actual i els caudals reals d'extracció obtinguts per CSI, així com les demandes programades i les trajectòries de comporta anteriors. GoRoSoBo ha estat dissenyat en aquesta tesi i provat en diversos exemples numèrics (capítol 10), així com als casos de prova proposats pel ASCE (Clemmens et a., 1998) (capítol 11) amb resultats excel·lents

Els sistemes de reg localitzat són els que permeten assolir una major eficiència en l'ús de l'aigua. De totes maneres, la tecnologia del reg per si mateixa no garanteix aquest objectiu, a més cal un disseny i un maneig adequats a les característiques del sòl i de la planta.En aquesta tesis es tracta l'aplicació de models de simulació del moviment d'aigua al sòl com a eina per a ajudar en el disseny i maneig dels sistemes de reg localitzat.Una de les tasques que s'ha realitzat al llarg de la tesi es la d'implementar noves funcions en el model de simulació numèric SIMDAS (Ramírez de Cartagena i Sáinz, 1997). Aquest model no permetia considerar l'evaporació en sòl nu, la formació de la bassa en la superfície del sòl, ni la distribució d'aigua al sòl en una línea d'emissió continua. Tots aquests aspectes, que limitaven l'aplicació pràctica del model, han estat incorporats.La distribució dels continguts d'aigua al sòl obtinguts amb el model SIMDAS s'ha comparat amb els d'un altre model de simulació numèric, l'HYDRUS-2D (Simunek et al., 1999) i amb els de la solució analítica, vàlida en règim transitori, desenvolupada per Warrick (1974).Els resultats de SIMDAS han mostrat una alta correlació amb els d'HYDRUS-2D, especialment quan els temps de simulació han estat relativament curts, on el coeficient de determinació (R2) ha estat proper a 0.9. No es pot dir el mateix pel que fa a la solució de Warrick (1974) on els R2 han estat al voltant de 0.5.Els resultats d'aquests tres models també s'han comparat amb els de probes de camp realitzades endiferents tipus de sòl i sense presència de cultiu. Els resultats de la comparació han mostrat que els models SIMDAS i HYDRUS-2D prediuen la distribució d'aigua al sòl de forma similar. L'arrel de l'error quadràtic mig (RMSE), que va ser l'estadístic de comparació utilitzat, va estar comprés entre 0.02 y 0.05cm3/cm3 en ambdós casos. Cal indicar que quan els temps de simulació van ser importants, els errorscomesos amb el model SIMDAS van ser superiors als comesos amb HYDRUS-2D, fet que s'atribueix auna sobreestimació de l'evaporació en el model SIMDAS.Es destaca que les mesures del contingut d'aigua al sòl, preses a camp amb una sonda TDR, no han estat exemptes d'error. En les calibracions realitzades en relació al mètode gravimètric, els valors del RMSE van estar compresos entre 0.03 i 0.05 cm3/cm3.La simulació de la dinàmica de la bassa formada sota els emissors realitzada amb SIMDAS es vacomparar amb observacions experimentals i amb diverses solucions analítiques en règim permanent.L'evolució en el temps simulada pel model s'ajusta molt bé a les observacions realitzades. Pel que fa al radi màxim de la bassa calculat amb les solucions analítiques, aquest presenta importants diferencies amb el determinat amb SIMDAS i amb el que es va observar experimentalment. D'entre les solucions analítiques la de Wooding (1968) és una de les que prediu millor el radi màxim de la bassa. Tot i això aquesta solució, que s'utilitza correntment en el disseny agronòmic dels sistemes de reg per degoteig, ha donat valors del radi màxim inferiors als valors observats i simulats amb SIMDAS, fet que podria comportar un sobre dimensionament de la instal·lació de reg.Finalment també es va utilitzar el model HYDRUS-2D per tal de calibrar els paràmetres de les funcionshidràuliques del sòl a partir de mesures en continu del potencial i contingut d'aigua al sòl preses en una plantació de pomeres al llarg d'una campanya de reg.Aquest mètode invers va permetre ajustar els paràmetres de les funcions hidràuliques del sòlsatisfactòriament quan es va disposar de mesures simultànies del contingut d'aigua i del potencial, però no quan només va disposar de mesures de contingut d'aigua. / Los sistemas de riego localizado son los que permiten alcanzar una mayor eficiencia en el uso del agua.De todas maneras, la tecnología del riego por si misma no garantiza este objetivo, además son necesarios un diseño y un manejo adecuados a las características del suelo y de la planta.En esta tesis se trata la aplicación de los modelos de simulación del movimiento de agua en el suelo como herramienta para ayudar al diseño y manejo de los sistemas de riego localizado.Una de las tareas que se han realizado a lo largo de la tesis es la de implementar nuevas funciones en el modelo SIMDAS (Ramírez de Cartagena y Sáinz, 1997). Este modelo no permitía considerar laevaporación en un suelo sin cobertura vegetal, la formación del charco en la superficie del suelo, ni la distribución de agua en el suelo bajo una línea de emisión continua. Todos estos aspectos, que limitaban la aplicación práctica del modelo, han sido incorporados.La distribución de los contenidos de agua en el suelo obtenidos con el modelo SIMDAS se hancomparado con los de otro modelo de simulación numérico, HYDRUS-2D (Simunek et al., 1999) y conlos de la solución analítica, valida en régimen transitorio, desarrollada por Warrick (1974).Los resultados de SIMDAS han mostrado una alta correlación con los de HYDRUS-2D, especialmentecuando los tiempos de simulación han sido relativamente cortos, en cuyo caso el coeficiente de determinación (R2) fue cercano a 0.9. No puede decirse lo mismo en referencia a la solución de Warrick (1974) dado que los R2 fueron aproximadamente de 0.5.Los resultados de estos tres modelos también se compararon con los de las pruebas de campo realizadas en distintos tipos de suelo y sin presencia de cultivo. Los resultados de la comparación mostraron que los modelos SIMDAS y HYDRUS-2D predicen la distribución de agua en el suelo de forma similar. La raíz del error cuadrático medio (RMSE), que fue el estadístico de comparación utilizado, estuvo comprendidaentre 0.02 y 0.05 cm3/cm3 en ambos casos. Debe indicarse que cuando los tiempos de simulación fueron largos, los errores cometidos con el modelo SIMDAS fueron superiores a los cometidos con HYDRUS-2D, hecho que se atribuye a una sobreestimación de la evaporación en el modelo SIMDAS.Se destaca que las medidas del contenido de agua en el suelo, realizadas en campo con una sonda TDR, no estuvieron exentas de error. En las calibraciones realizadas en relación al método gravimétrico, los valores de la RMSE estuvieron comprendidos entre 0.03 y 0.05 cm3/cm3.La simulación de la dinámica del charco formado bajo los emisores realizada con SIMDAS se comparócon observaciones experimentales y con diversas soluciones analíticas en régimen permanente. Laevolución en el tiempo simulada por el modelo se ajusta muy bien a las observaciones realizadas. En lo que se refiere al valor del radio máximo del charco calculado con la soluciones analíticas, presenta diferencias importantes respecto a los valores calculados con SIMDAS y respecto a las observaciones experimentales. Entre las soluciones analíticas la de Wooding (1968) es la que mejor predice el radio máximo del charco. Aún así esta solución, que se utiliza corrientemente en el diseño agronómico de los sistemas de riego por goteo, dio valores del radio máximo inferiores a los observados y a los simulados con SIMDAS, hecho que podría comportar un sobredimensionamiento de la instalación de riego.Finalmente también se utilizó el modelo HYDRUS-2D para calibrar los parámetros de las funcioneshidráulicas del suelo a partir de medidas en continuo del potencial y del contenido de agua en el suelo tomadas en una plantación de manzanos a lo largo de una campaña de riego.Este método inverso permitió ajustar los parámetros de las funciones hidráulicas del suelosatisfactoriamente cuando se dispuso de medidas simultáneas del contenido de agua y del potencial, pero no cuando sólo se dispuso de medidas del contenido de agua.Una vez calibrado el modelo, este permitió predecir la evolución del estado hídrico del suelo a lo largo de la campaña de riego.Una vegada calibrat el model aquest va permetre predir l'evolució de l'estat hídric del sòl al llarg de la campanya de reg. / Microirrigation systems are those which allow achieving higher efficiency in water use. In any case,irrigation technology by itself doesn't guarantee this goal, besides a design and management according to soil and plant characteristics are required.In this thesis we treat the application of simulation models for soil water movement as a tool to help in the design and management of microirrigation systems.One of the tasks that we realised along the thesis was to implement new functions in the numericalsimulation model SIMDAS (Ramírez de Cartagena and Sáinz, 1997). This model could not take intoaccount evaporation into bare soil, formation of pounded area on soil surface, nor distribution of water beneath a continuous emission line. All these aspects, which limited practical application of the model has been incorporated.Distribution of soil water contents computed with SIMDAS model has been compared with the ones ofanother numerical model, HYDRUS-2D (Simunek et al., 1999) and with the ones of a time-dependentanalytical solution, developed by Warrick (1974).Results of SIMDAS show a high correlation with the results of HYDRUS-2D, especially when simulationtime was relatively short, in which case determination coefficient (R2) has been close to 0.9. The same could not be said in which concern Warrick's (1974) solution, as R2 has been around 0.5.The results of these three models have been also compared with the ones obtained from field experiences in different soil types uncultured.The results of the comparison have showed that SIMDAS and HYDRUS-2D models predict soil waterdistribution in a similar way. Root mean square error (RMSE), which was the statistical of comparison used, was included between 0.02 and 0.05 cm3/cm3 in both cases. We should note that, when simulation time was relatively long, RMSE was higher with SIMDAS that with HYDRUS-2D, this fact was attributed to an overestimation of the evaporation in SIMDAS model.We also should emphasize that the measurement of soil water content, take at field with TDR probe, was not error free. In calibrations realized comparing TDR measurement with gravimetric ones, RMSE values were included between 0.03 and 0.05 cm3/cm3.Simulation of the dynamics of pounded area under the emitter carried out with SIMDAS was comparedwith experimental observations and with different analytical solutions in permanent regime. Theevolution in time simulated by the model fits very well the observed values. In which concerns maximum radius of pounded area computed with the analytical solutions, this differs very much from both, SIMDAS and experimental results. Between analytical solutions, Wooding's (1968) predicts better pounded radius. Nevertheless this solution, which is extensively used in the design of microirrigation systems, gave values of maximum pounded radius under the observed ones and also under the simulated with SIMDAS, this fact could yield an over dimensioning of the irrigation system.Finally we also use HYDRUS-2D model to calibrate parameters of the hydraulic soil functions fromcontinuous measurements of potential and water content into the soil taken in an apple plantation alongthe irrigation campaign.This inverse method allowed fitting the parameters of the soil hydraulic functions satisfactorily when we had simultaneous measurements of soil water content and potential, but not when we only had soil water content measurements.Once the model was calibrated, it allows predicting soil water status along the irrigation campaign.

En el marc actual, l'agricultura continua requerint importants volums d'aigua per tal desatisfer les seves necessitats i assolir els nivells de productivitat exigibles per a la pervivènciaeconòmica del sector. Però la competència exercida pel sector industrial i les zones urbanes,pel recurs escàs i limitat que és l'aigua, implica que cada dia sigui més difícil disposar d'unsubministrament amb garanties. La utilització d'aigües regenerades per a ús agrícola ajuda adisposar de l'aigua necessària i permet, també, alliberar un important volum d'aigua de majorqualitat per a altres usos. No obstant això, l'ús d'aigües regenerades presenta el greuinconvenient de les obturacions als diferents elements dels sistemes de reg localitzat. És peraquest motiu que en la present tesi doctoral s'estudia el comportament d'un sistema de reglocalitzat utilitzant aigües residuals tractades.Es varen realitzar dos assajos de reg amb aigües regenerades procedents de l'EDAR de Celrà(Girona). En el primer assaig, es va utilitzar efluent procedent del tractament secundari i en elsegon assaig, es va utilitzar efluent procedent del tractament terciari. Ambdós assajos vandurar 1000 hores i van emprar quatre sistemes de filtració i sis tipus d'emissors. El primersistema de filtració estava format per dos filtres de sorra de vint polzades, col·locats enparal·lel i omplerts amb 175 kg de sorra silícica disposada en una sola capa i, amb undiàmetre efectiu de 0.47 i 0.27 mm i un coeficient d'uniformitat de 2.41 i 2.89 per a l'assaigamb efluent secundari i terciari, respectivament. El segon sistema de filtració fou un filtre demalla de dues polzades i un nivell de filtració de 120 μm. El tercer sistema de filtració va seruna bateria de filtració consistent en dos filtres d'anelles de dues polzades col·locats enparal·lel i un nivell de filtració de 130 μm i, finalment, el quart sistema de filtració fou formatper la combinació en sèrie d'un filtre de malla i una bateria de filtres d'anelles com elsanteriorment descrits. Els emissors utilitzats foren sis de diferents característiques de disseny id'operació i tots ells disponibles comercialment.Es va observar que el filtre de sorra va ser l'únic que va reduir els sòlids en suspensió i laterbolesa dels dos efluents utilitzats. Amb el sistema de filtració combinat i en l'assaig ambefluent terciari, es va reduir sensiblement l'oxigen dissolt d'abans de filtrar. Pel que fa a laresta de paràmetres analitzats (conductivitat elèctrica, oxigen dissolt, pH, temperatura inombre de partícules) no es van veure afectats significativament al passar pels diferentssistemes de filtració.Els filtres que van presentar uns majors consums d'aigua durant els rentats van ser els desorra, seguit dels d'anelles i malla en ambdós efluents assajats. Tant els filtres de malla comels d'anelles van ser els que van presentar més requeriments de pressió durant els rentats pertal d'assolir rentats eficients. També es va observar que l'obturació dels filtres, mesurada coma l'índex de filtrabilitat de la relació de Boucher, va dependre del tipus de filtre i l'efluentutilitzat.Es va utilitzar l'anàlisi dimensional per tal de relacionar mitjançant expressions matemàtiquesl'obturació dels diferents sistemes de filtració amb les variables mesurades al llarg de l'assaig.Tot i que els ajustos amb una de les expressions desenvolupades en aquesta tesi i lesdesenvolupades en treballs precedents van ser bons, va quedar variabilitat per a explicar,degut potser, a la manca d'intensitat de mostreig en alguna variable o a la no mesura d'algunaaltra variable que hauria estat d'interès.Pel que fa a l'obturació dels laterals de reg, es va observar que el percentatge de cabal emèspels emissors era un bon indicador de l'obturació. No es van observar en cap dels assajosobstruccions físiques als laterals o als emissors, fet que queda avalat per les elevadesuniformitats de pressió aconseguides fins a l'últim moment de l'assaig. La posició al llarg dellateral i el tipus d'emissor utilitzat van ser factors determinants a l'hora de presentar obturacióparcial o complerta. Al final dels laterals, i sobretot amb els emissors UN i TO, va ser on esvan presentar la major part dels emissors completament obturats.Finalment, es va observar que la utilització d'un sistema SCADA va ser de gran ajuda per almonitoratge i control de l'estació de reg, permetent interactuar amb el sistema en continu idetectar fàcilment anomalies en l'operació que, sense aquest sistema, hagués estat molt mésdifícil d'observar. / En la situación actual, la agricultura continúa requiriendo importantes volúmenes de agua parasatisfacer las necesidades y llegar a los niveles de productividad exigibles para la pervivenciaeconómica del sector. Pero la competencia ejercida por el sector industrial y las zonasurbanas, por el recurso escaso y limitado que es el agua, implica que cada día sea más difícildisponer del suministro con garantías. La utilización de aguas regeneradas para uso agrícolaayuda a disponer del agua necesaria y permite también, liberar un importante volumen deagua de mayor calidad para otros usos. No obstante, el uso de aguas regeneradas presenta elgrave inconveniente de las obturaciones en los distintos elementos de los sistemas de riegolocalizado. Es por este motivo que en la presente tesis doctoral se estudia el comportamientode un sistema de riego localizado utilizando aguas residuales tratadas.Se realizaron dos ensayos de riego con aguas regeneradas procedentes de la EDAR de Celrà(Girona). En el primer ensayo se utilizó efluente procedente del tratamiento secundario,mientras que en el segundo ensayo se utilizó efluente procedente del tratamiento terciario. Losdos ensayos duraron 1000 horas y utilizaron cuatro sistemas de filtración y seis tipos deemisores. El primer sistema de filtración estaba formado por dos filtros de arena de veintepulgadas, colocados en paralelo y rellenados con 175 kg de arena silícica dispuesta en unasola capa y, con un diámetro efectivo de 0.47 y 0.27 mm y un coeficiente de uniformidad de2.41 y 2.89 para el ensayo con efluente secundario y terciario, respectivamente. El segundosistema de filtración fue un filtro de malla de dos pulgadas y un nivel de filtración de 120 μm.El tercer sistema de filtración fue una batería de filtración consistente en dos filtros de anillasde dos pulgadas colocados en paralelo y un nivel de filtración de 130 μm y, finalmente, elcuarto sistema de filtración estuvo formado por la combinación en serie de un filtro de malla yuna batería de filtros de anillas como los anteriormente descritos. Los emisores utilizadosfueron seis de distintas características de diseño y de operación y todos ellos disponiblescomercialmente.Se observó que el filtro de arena fue el único que redujo los sólidos en suspensión y laturbidez de los dos efluentes utilizados. Por lo que se refiere a los demás parámetrosanalizados (conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, pH, temperatura y número departículas) no se vieron afectados significativamente al pasar por los distintos sistemas defiltración.Los filtros que presentaron unos mayores consumos de agua durante los lavados fueron los dearena, seguido de los de anillas y malla, con los dos efluentes ensayados. Tanto los filtros demalla como los de anillas fueron los que presentaron más requerimientos de presión durantelos lavados para conseguir lavados eficientes. También se observó que la obturación de losfiltros, medida como el índice de filtrabilidad de la relación de Boucher, dependió del tipo defiltro y el efluente utilizado.Se utilizó el análisis dimensional para relacionar mediante expresiones matemáticas laobturación de los diferentes sistemas de filtración con las variables medidas a lo largo delensayo. Aunque los ajustes con una de las expresiones desarrolladas en esta tesis y lasdesarrolladas en trabajos precedentes fueron buenos, quedó variabilidad por explicar, debidoquizás, a la baja intensidad de muestreo en alguna de las variables o a la falta de medición dealguna otra variable que habría sido de interés.Por lo que se refiere a la obturación de los laterales de riego, se observó que el porcentaje decaudal emitido por los emisores era un buen indicador de la obturación. No se observó enninguno de los ensayos obstrucciones físicas a los laterales o en los emisores, hecho quequeda avalado por las elevadas uniformidades de presión conseguidas hasta el últimomomento del ensayo. La posición a lo largo del lateral y el tipo de emisor utilizado fueronfactores determinantes a la hora de presentar obturación parcial o completa. Al final de loslaterales, y sobretodo con los emisores UN y TO, fue donde se presentó la mayor parte de losemisores completamente obturados.Finalmente, se observó que la utilización de un sistema SCADA fue de gran ayuda para lamonitorización y control de la estación de riego, permitiendo interactuar con el sistema encontinuo y detectar fácilmente anomalías en la operación que, sin este sistema, hubiera sidomucho más difícil de observar. / Agriculture currently requires a large volume of water to satisfy its needs and reach theproductivity levels necessary for the sector to survive economically. Water is a scarce andlimited resource and competition for it from the industrial sector and urban zones makes itmore and more difficult to guarantee the supply. Using regenerated water for agriculturemakes more water available so that high quality water can be used in other areas. However,using regenerated water has the serious disadvantage of clogging different components of themicroirrigation system. For this reason the present doctoral thesis analyses the behaviour of amicroirrigation system that uses treated wastewaters.Two irrigation trials with regenerated waters from the Celrà Wastewater Treatment Plant(Girona) were carried out. The first trial was conducted with secondary treatment effluent andthe second trial with tertiary treatment effluent. Both experiments lasted 1000 hours and usedfour filtration systems and six emitter typesThe first filtration system was formed by two sand filters of twenty inches, placed in paralleland filled with 175 kg of silicic sand in a single layer with an effective diameter of 0.47 and0.27 mm and uniformity coefficients of 2.41 and 2.89 for the trial with the secondary effluentand for the trial with tertiary effluent, respectively. The second filtration system was a screenfilter with a 120 μm filtration level. The third filtration system was a filtration batteryconsisting of two disc filters placed in parallel with a 130 μm filtration level. Finally, thefourth filtration system combined a screen filter and a battery of disc filters as previouslydescribed. Six emitters with different design and operation characteristics were used, all ofwhich are commercially availableThe sand filter was the only one that reduced the suspended solids and turbidity of the twoeffluents used. Using the combined filtration system with the tertiary effluent, the oxygendissolved before filtration was significantly reduced. The other analysed parameters (electricalconductivity, dissolved oxygen, pH, temperature and particle number) were not affectedsignificantly by the different filtration systems.During backwashing, and with the two effluents tested, sand filters consumed the most waterfollowed by disc and screen filters, which had the highest pressure requirements during thebackwashing for efficient filter washing. It was also observed that filter clogging, measured asthe filterability index of the Boucher relation, depended on the type of filter and effluent used.Dimensional analysis was used to relate the clogging of different filtration systems to thevariables measured during the trials by means of mathematical expressions. Although theadjustments with one of the expressions developed in this thesis as well as those developed inpreceding works were good, there was still variability to explain. This could be due to the lackof sampling intensity for some variables. It is also possible that some variables that may havebeen of interest were not measured.The percentage of the water volume emitted by drip emitters was a good indicator of cloggingof the irrigation laterals. Physical obstructions were not observed in any of the trials of theirrigation laterals or in the emitters, which was evidenced by the highly uniform pressurethroughout the trails. The position in the irrigation lateral and the type of emitter used weredetermining factors for partial or complete clogging. Most of the completely clogged emittersappeared at the end of the irrigation lateral, especially with UN and TO drip emitters.Finally, the SCADA system was a helpful tool for monitoring and controlling the irrigationstation. Continuous interaction was possible and operation malfunctions could be detectedmore easily.

La determinació de cabals ecològics en rius regulats s'ha convertit en un dels principals problemes a tenir en compte en l'ordenació i gestió de recursos hídrics als països desenvolupats de l'àmbit mediterrani. Existeixen nombroses metodologies per a la determinació de cabals ecològics, però per a la seva correcta aplicació normalment requereixen d'una extensa base de dades amb registres complets de cabals (moltes vegades inexistents, sobretot en conques no instrumentades) i/o de un treball de camp per aconseguir-los que de vegades pot ser molt exigent en temps i costos associats, especialment en l'ordenació de recursos hídrics de grans conques. En la present memòria es pretén avançar en el coneixement de dos dels principals problemes que envolten el concepte i determinació del cabals ecològics. En primer lloc, la recerca de una metodologia que pugui arribar a ser de general acceptació, a través de l'anàlisi del Mètode del Cabal Bàsic. Així, s'han avaluat els principals aspectes del mètode en termes d'objectivitat, senzillesa, universalitat i fonamentació científica, contrastant els resultats obtinguts des d'un punt de vista hidrològic i hidràulic. En segon lloc, es busca l'aplicació d'aquesta metodologia d'una forma extensiva a la Conca Hidrogràfica de l'Ebre, incloent situacions on no es tinguin estacions d'aforament ni un altre tipus de dades de camp. Per a això, s'ha realitzat primer una regionalització de la conca en zones homogènies, identificant en cada una d'elles les principals variables relacionades amb el Cabal Bàsic i obtenint equacions de predicció del mateix. Finalment, s'han examinat alguns models i/o eines que han donat bons resultats en la predicció i modelització de variables (en concret les xarxes neuronals artificials), per veure la seva possible validesa en l'estimació del Cabal Bàsic. / La determinación de caudales ecológicos en ríos regulados se ha convertido en uno de los principales problemas a tener en cuenta en la ordenación y gestión de recursos hídricos en los países desarrollados del ámbito mediterráneo. Existen numerosas metodologías para la determinación de caudales ecológicos, pero para su correcta aplicación normalmente requieren de una extensa base de datos con registros completos de caudales (muchas veces inexistentes, sobre todo en cuencas no instrumentadas) y/o de un trabajo de campo para conseguirlos que a veces puede ser muy exigente en tiempo y costes asociados, especialmente en la ordenación de recursos hídricos de grandescuencas. En la presente memoria se pretende avanzar en el conocimiento de dos de los principales problemas que rodean el concepto y determinación de los caudales ecológicos. En primer lugar, la búsqueda de una metodología que pueda llegar a ser de general aceptación, a través del análisis del Método del Caudal Básico. Así, se han evaluado los principales aspectos del método en términos de objetividad, sencillez, universalidad y fundamentación científica, contrastando los resultados obtenidos desde un punto de vista hidrológico e hidráulico. En segundo lugar, se busca la aplicación de esta metodología de una forma extensiva a la Cuenca Hidrográfica del Ebro, incluyendo situaciones donde no se tengan estaciones de aforo ni otro tipo de datos de campo. Para ello, se ha realizado primero una regionalización de la cuenca en zonas homogéneas, identificando en cada una de ellas las principales variables relacionadas con el Caudal Básico y obteniendo ecuaciones de predicción del mismo. Por último, se han examinado algunos modelos y/o herramientas que han dado buenos resultados en la predicción y modelización de variables (en concreto las redes neuronales artificiales), para ver su posible validez en la estimación del Caudal Básico. / Environmental flow determination in regulated rivers has become a major issue for watershed management in Mediterranean developed countries. There are many existing methodologies for environmental flows determination, but they usually require accurate hydrological long-term flow records, which sometimes are unavailable (ungauged catchments), and/or extensive field measurement campaigns, which can be very costly especially when managing water resources in large basins. The aim of this memory is to advance in the knowledge of two of the main problems related to the concept and determination of environmental flows. First, the search for a worldwide accepted technique to establish environmental flows, through the analysis of the Basic Flow Methodology. So, the main aspects of this methodology concerning objectivity, simplicity, universality and scientific bases have been evaluated. Results were also tested for hydraulic and hydrological significance. Second, the operational application of this methodology to the Ebro River basin, including river reaches without gauging stations or another type of field data. A previous regionalization of the watershed in homogenous zones was made, identifying the main variables related to the Basic Flow in each zone and obtaining separated equations for environmental flow prediction. Finally, some models and/or tools which have shown good results in the prediction and modelling of variables (in particular the artificial neuronal networks) have been examined, to test their possible application in Basic Flow estimation.

To test the applicability of atmospheric chloride deposition balance and soil water balance in the estimation of aquifer recharge , the chosen area is Vall Baixa de I'Ebre. This is a coastal area of semi-arid climate, which is located to the northeast of the Iberian peninsula, between Tortosa and Morella, where field experimentation has been carried out. The aquifer is hydrodynamically complex. It comprises the Plana de La Galera, between the rivers Ebro and La Senia, and part of Els Ports de Beseit-Tortosa, a high mountainous carbonate mass if. The average annual rainfall is 550 mm.yr-1 in the Plana de La Gal er-a and 1100 m m .yr-1 in the Ports de Beseit-Tortosa . To refine the results obtained us ing these two methods a conceptual model of functioning based on geologicalhydrogeological information has been defined with the support of hydrogeochim ical and isotopic environmental water techniques, consideri ng and eva luating the effect of surface runoff originating in the mountainous area . From the definition of the conceptual hydrogeological mode I and the global study of the hydrological functioning of the Ports de Beseit- Tortosa massif, beyond of the study area (NW slope, Matarrafia River basin), and the SE s lope, Plana de La Galera, it has been possible to estimate the occasional average annual surface runoff, approximately 105 ± 20 mm .yr-1 in the 15 years of data. Multi-annual average recharge in the period of data after the soil water balance in the Plana de La Galera varies between 215 and 240 m m .yr-1, standard deviation varying between 20 and 25 m m .yr-1 , accord ing to the sub-zone, and is 500 ± 60mm .yr-1 on the Ports de Beseit-Tortosa. The balance of atmospheric chloride deposition in the Plana de La Galera provides values of the multi-annual average recharge of130-175 mm.yr-1 with as tandard deviation of35-70 mm.yr-1 and 315-365m m .ayr-1 in the Ports de Beseit- Tortosa with a standard deviation of 150-160 mm .yr-1. The coefficients of variation are around 0.1 for the soil water balance and around 0.35 for the atmospheric chloride deposition balance. With this coefficient of variation the values obtained by the soil water balance are with in the expected range of annual average recharge produced according to the atmospheric chloride deposition balance. The dispersion of the ratio the annual recharge to annual precipitation is typical of semi-arid climates , with an average threshold of rainfall required for recharge to occur between 240-300 mm .yr-1 on the Plana de La Gal era and between 56-108 m m .yr-1 for the Ports de Beseit-Tortosa , indicating a greater capacity for recharge in the Ports in dry years. The annual and monthly distribution of recharge is concentrated in October, December, January and May, with peaks that show that recharge occurs due to extraordinary events of precipitation , being the 1% of the ra ins of greater magnitude which produce 70% of the recharge. The inputs to the system are estimated to be 285 hm3.yr-1. This is the sum of the recharge by precipitation, by surface runoff and as irrigation return flows . The outputs by pumping and groundwater discharges to the Ebro River and the Mediterranean Sea in the coastline of the Plana de ,l\lcanar have been estimated between 120-320 hm3.yr-1.These lasts discharges are very difficult to quantify, but their range comprise the estimated range of recharge. / Para ensayar Ia aplicabilidad del método de balance de Ia deposición atmosférica de ion cloruro y del balance de agua en el suelo con el código Visual Balan para Ia estimación de Ia recarga media multianual se ha elegido el área de Ia Vall Baixa de I'Ebre. Se trata de un área costera de clima mediterráneo semiárido emplazada al noreste de Ia península Ibérica, entre Tortosa y Morella. El sistema acuífero es hidrodinámicamente complejo. Comprende Ia Plana de La Galera, entre los ríos Ebro y La Sénia, y parte de los Ports de Beseit-Tortosa , un elevado macizo montañoso carbonático. La precipitación media anual es de 550 mm .a-1 en Ia Plana de La Gal era y 11 00 mm .a-1 en los Ports de Beseit-Tortosa. Para refinar los resultados obtenidos mediante esos dos métodos se ha definido un modelo conceptual de funcionamiento a partir de Ia información geológica-hidrogeológica y con el apoyo de técnicas hiodrogeoquímicas e isotópicas ambientales del agua, considerando y evaluando el efecto que tiene Ia escorrentía superficial que s e produce en Ia zona montañosa. A partir de Ia definición del modelo hidrogeológico conceptual y del estudio global del funcionamiento hidrológico del macizo de los Ports de Beseit-Tortosa en todo su ámbito geográfico e hidrogeológico , mas alía de Ia zona del estudio (vertiente NW, cuenca del rio Matarraña) y vertiente SE, Plana de La Galera, ha sido posible hacer una estimación de Ia escorrentía superficial ocasional media que se produce obteniendo una magnitud de 105 ± 20 mm .a-1 en un periodo de 15 años de datos. La recarga media anual en el periodo de datos según el balance de agua en el suelo en Ia Plana de La Galera varia entre 215 y 240 mm .a-1, con una desviación estándar entre 20 y 25 mm .a-1, según Ia sub-zona, yes de 500 ± 60 mm .a-1 en los Ports de Beseit-Tortosa. El balance de Ia deposición atmosférica de ion cloruro en Ia Plana de La Galera proporciona valores de Ia recarga media multianual de 130-175mm .a-1 con una desviación estándar de 35-70 mm .a-1 yen los Ports de Beseit-Tortosa de 315-36 mm .a-1 con una desviación estándar de 150-160mm .a-1. Los coeficientes de variación se sitúan en torno al 0,1 para el balance de agua en el suelo yal 0,35 con el balance de Ia deposición atmosférica de ion cloruro. Con este coeficiente de variación los valores obtenidos por el balance de agua en el suelo están dentro del rango esperable de recarga media anual producida según el balance de Ia deposición de cloruros. La relación recarga-pluviometría es típica de climas semiáridos, con un umbral media de pluviometría para que exista recarga de 240-300 mm.a-1 en Ia Plana de La Galera y entre 56-108 mm.a-1 para los Ports de Beseit-Tortosa, lo que muestra una capacidad mayor de recarga en colas altas en años secos. La distribución anual y mensual de Ia recarga se concentra en los meses de octubre, diciembre, enero y mayo con máximos que reflejan que Ia ocurrencia de recarga se produce, en buena parte, debido a eventos de precipitación extraordinarios; el1% de las lluvias diarias de mayor magnitud produce el 70% de Ia recarga. Las entradas al sistema se estiman en unos 285 hm3.a-1 que es Ia suma de Ia recarga por precipitación, Ia recarga por escorrentía superficial y los retornos de riego. Las salidas por bornbeo y las descargas s subterráneas, tanto al margen derecho del rio Ebro como al Mar Mediterráneo en Ia franja literal de Ia Plana de Alcanar, han sido estimadas entre 120-320 hm3.a-1, estas últimas muy difíciles de cuantificar, pero que enmarcan bien Ia evaluación de Ia recarga.

La determinación de tripulaciones mínimas operativas enla c.e. ha tenido que adaptarse a la doble necesidad desu reducción a causa de la crisis del sector y a suadecuación a los adelantos técnicos. la coexistencia debuques estándar con los de ultima generación tecnológicaha producido grandes disfunciones. la caracterización ydeterminación de tripulaciones a través de una ampliamuestra y de su análisis, y la aplicación de modelosfuncionales para la determinación de cargas de trabajocompatibles con la seguridad marítima, y de su contrastecon los factores exógenos incidentes del mundo marítimopermiten ponderar tanto la vigencia normativa como sucuantificación real, y abordar metodológicamente laprognosis para su determinación futura.

L'objectiu d'aquesta tesi ha estat la caracterització de la resposta de les bandes en els números de manera d'alta. Tres experiments separats van ser executats per crear un conjunt de dades de resposta model per a matiners relació de massa realista baixes, i la determinació de les característiques deixant de bandes flexibles sotmesos a vibracions multimode. Es van utilitzar un conjunt de models verticals. Dues bandes llargues 3m van ser fabricats per a aquesta finalitat. Les bandes es classifiquen d'acord a la relació de massa, un model tenia una relació de massa de 2,7, i l'altre tenia relació de massa menor de 1,1. Els models van ser provats en un flux uniforme, amb una velocitat de fins a 2 m / s. Respostes tant en línia i de flux creuat es van mesurar utilitzant calibradors de tensió, i les dades es converteixen en desplaçaments. L'alta relació de pujada massiva indica oscil·lacions fins a quart manera. La resposta de baixa proporció de pujada massiva es va limitar a segon mode de flux creuat. Les contribucions modals es van determinar i es va observar la presència simultània de múltiples maneres en múltiples freqüències. Coeficients de resistència obtinguts van indicar similitud amb l'oscil·lació de flux transversal, amb valors d'arribar a 2,5 per al cilindre de relació de massa baixa. La resposta d'un tub vertical flexible en el deixant d'un cilindre rígid es va determinar utilitzant diferent distància de la cilindros. / El objetivo de esta tesis ha sido la caracterización de la respuesta de las bandas en los números de modo de alta. Tres experimentos separados fueron ejecutados para crear un conjunto de datos de respuesta modelo para madrugadores relación de masa realista bajas, y la determinación de las características estela de bandas flexibles sometidos a vibraciones multimodo. Se utilizaron un conjunto de modelos verticales. Dos bandas largas 3m fueron fabricados. Las bandas se clasifican de acuerdo a la relación de masa, un modelo tenía una relación de masa de 2,7, y el otro tenía relación de masa menor de 1,1. Los modelos fueron probados en un flujo uniforme, con una velocidad de hasta 2 m / s. Respuestas tanto en línea y de flujo cruzado se midieron usando calibradores de tensión, y los datos se convierten en desplazamientos. La alta relación de subida masiva indica oscilaciones hasta cuarto modo. La respuesta de baja proporción de subida masiva se limitó a segundo modo de flujo cruzado. Las contribuciones modales se determinaron y se observó la presencia simultánea de múltiples modos en múltiples frecuencias. Coeficientes de resistencia obtenidos indicaron similitud con la oscilación de flujo transversal, con valores de llegar a 2,5 para el cilindro de relación de masa baja. La respuesta de un tubo vertical flexible en la estela de un cilindro rígido se determinó usando diferente distancias. / The objective of this thesis was the characterization of the response of risers at high mode numbers. Three separate experiments were executed to create a set of model response data for realistically low mass ratio risers, and the determination of wake characteristics of flexible risers undergoing multi-mode vibrations. A set of riser models were used. Two 3m long risers were fabricated for this purpose. The risers were categorized according to the mass ratio, one model had a mass ratio of 2.7, and the other had lower mass ratio of 1.1. The models were tested in a uniform flow, with speeds up to 2m/s. Both in-line and cross-flow responses were measured using strain gages, and data was converted to displacements. The high mass ratio riser indicated oscillations up to 4th mode. The low mass ratio riser response was limited to 2nd mode in cross-flow. The modal contributions were determined and simultaneous presence of multiple modes at multiple frequencies were observed. Drag coefficients obtained indicated similarity with the cross-flow oscillation, with values reaching 2.5 for the low mass ratio cylinder. The response of a flexible riser in the wake of a rigid cylinder was determined using different separation distance from the leading cylinder. Significant similarities to those of an isolated flexible cylinder were observed, in form of response regimes at each structural mode of oscillation, with contribution from adjacent modes.

En aquesta tesi doctoral es desenvolupa un model de simulació de la dinàmica de l'aigua en el sòl amb la finalitat de servir de base al disseny de sistemes de reg localitzat d'alta freqüència i ajudar a la presa de decisions en el maneig d'aquests sistemes de reg. Es proposa també una metodologia per al disseny agronòmic. El conjunt model-diseny s'implementa en una sèrie de programes informàtics de fàcil utilització per a l'usuari.Per al desenvolupament del procediment numèric s'utilitza la teoria de fluix d'aigua en condicions de no saturació i sense contemplar l'efecte histéretic. Es resol l'equació de fluix axisimètric sense i amb extracció d'aigua per la planta. Aquesta equació no lineal es resol a partir de la definició d'un cilindre de sòl i el seu discretització. Mitjançant l'aplicació del principi de conservació de masses i de la llei de Darcy en els elements definits en el cilindre es determinen els continguts d'aigua en el sòl per a un determinat temps, a partir d'uns continguts d'aigua del sòl inicials. Es van considerar els distints horitzons del sòl, amb propietats físiques i hidràuliques distintes, i per a la simulació del terme extracció d'aigua pel conreu es va utilitzar una aproximació macroscòpica. Per a la realització dels càlculs es necessita la corba característica d'aigua del sòl i la funció conductivitat hidràulica. Per a l'obtenció d'aquestes 2 funcions, igual que per a altres paràmetres que són necessaris per a l'execució del model, es possibilita l'elecció de distints mètodes. La transpiració de la planta es va estimar mitjançant factors climàtics i determinades característiques de la planta. La verificació del model es va realitzar a partir de la comparança dels resultats de diverses simulacions amb els resultats de proves de camp dissenyades a aquest efecte. Es va concloure que els resultats de la simulació van ser satisfactoris en l'execució del model sense conreu però no en el model amb planta. Es posa de manifest la dificultat de verificació en camp d'aquest tipus de models per les deficiències que inevitablement tenen lloc en la realització de les proves experimentals. Per altra banda, el model es va mostrar sensible a la conductivitat hidràulica del sòl, al contingut inicial d'aigua del sòl, al cabal d'emissió i quan es contempla l'extracció d'aigua per la planta a les dimensions del sistema radicular.Finalment, es presenta una aplicació al disseny de sistemes rlaf, on les variables del disseny agronòmic es determinen per a unes determinades condicions de clima, sòl i planta. Igualment es determinen l'aigua acumulada en profunditat i lateralment, a distints temps de l'inici del reg, el front humit o zona d'influència del degotador i les corbes de isocontingut d'aigua del sòl. Aquest conjunt d'aplicacions es presenten informatitzades per al seu fàcil i ràpida execució. / En esta tesis doctoral se desarrolla un modelo de simulación de la dinámica del agua en el suelo con la finalidad de servir de base al diseño de sistemas de riego localizado de alta frecuencia y ayudar a la toma de decisiones en el manejo de estos sistemas de riego. Sepropone también una metodología para el diseño agronómico. El conjunto modelo-diseño se implementa en una serie de programas informáticos de fácil utilización para el usuario.Para el desarrollo del procedimiento numérico se utiliza la teoría de flujo de agua en condiciones de no saturación y sin contemplar el efecto histéretico. Se resuelve la ecuación de flujo axisimétrico sin y con extracción de agua por la planta. Esta ecuación no lineal se resuelve a partir de la definición de un cilindro de suelo y su discretización. Mediante la aplicación del principio de conservación de masas y de la ley de Darcy en los elementos definidos en el cilindro se determinan los contenidos de agua en el suelo para un determinado tiempo, a partir de unos contenidos de agua del suelo iniciales. Se consideraron los distintos horizontes del suelo, con propiedades físicas e hidráulicas distintas, y para la simulación del término extracción de agua por el cultivo se utilizó una aproximación macroscópica. Para la realización de los cálculos se necesita la curva característica de agua del suelo y la función conductividad hidráulica. Para la obtención de estas 2 funciones, al igual que para otros parámetros que son necesarios para la ejecución del modelo, se posibilita la elección de distintos métodos. La transpiración de la planta se estimó mediante factores climáticos y determinadas características de la planta.La verificación del modelo se realizó a partir de la comparación de los resultados de diversas simulaciones con los resultados de pruebas de campo diseñadas al efecto. Se concluyó que los resultados de la simulación fueron satisfactorios en la ejecución del modelo sin cultivo pero no en el modelo con planta. Se pone de manifiesto la dificultad de verificación en campo de este tipo de modelos por las deficiencias que inevitablemente tienen lugar en la realización de las pruebas experimentales. Por otra parte, el modelo se mostró sensible a la conductividad hidráulica del suelo, al contenido inicial de agua del suelo, al caudal de emisión y cuando se contempla la extracción de agua por la planta a las dimensiones del sistema radicular.Finalmente, se presenta una aplicación al diseño de sistemas rlaf, donde las variables del diseño agronómico se determinan para unas determinadas condiciones de clima, suelo y planta. Igualmente se determinan el agua acumulada en profundidad y lateralmente, a distintos tiempos del inicio del riego, el frente húmedo o zona de influencia del gotero y las curvas de isocontenido de agua del suelo. Este conjunto de aplicaciones se presentan informatizadas para su fácil y rápida ejecución.