The presence of a reservoir and its construction generate a direct impact in the rivers and in the surrounding landscape. The effects of the existing reservoirs, plus the combination of these with power plants (that use river water for cooling) or with the effects of the Climate Change, can cause significant changes in the thermal behavior of the river and, consequently, in the inhabiting communities. Water temperature is one of the most important variables of limnology studies: changes in the vertical temperature profile of a system modify the density of water and hence the stratification patterns. Most of the physical, chemical and biological processes that take place in a reservoir are controlled by the hydrodynamic and thermal evolution. The water temperature is the protagonist of this thesis because it is the key factor in most of the physical, chemical and biological processes occurring in aquatic ecosystems. The hydrodynamic model of a reservoir has to provide information about its complexity, for example, water stratification, mixing processes and water velocities. The initial knowledge of the system hydrodynamics is also necessary to carry out studies of water quality. The hydrodynamic performance is critical in terms of suspended sediment transport, dissolved contaminants or biological processes. In summary, the study of the hydrodynamic evolution of a reservoir is useful to know the quality of the stored water. This thesis has also furthered the knowledge of the hydrodynamic and thermal behavior of reservoirs. First of all a field data has been gathered, showing the hydrodynamic and thermal behavior of two catalonian reservoirs: Ribarroja Reservoir (Ebro River) and Sau Reservoir (Ter River). Both reservoirs are similar but differ in morphology, hidrology, water level, management criteria, sediment transport or in the presence of invasive species. Besides experimentally studying Ribarroja and Sau reservoirs by taking field data, in both cases the study has been supported by 2D and 3D numerical modeling. Numerical models of reservoirs are a useful tool for studying the behavior of the reservoirs as well as for predicting water quality and for managing the dam. After studying the thermal and hydrodynamic behavior of the reservoirs, numerical models have been applied to determine the thermal evolution in the length and depth of the studied reservoirs. For doing this CE-QUAL-W2 (Cole & Wells, 2008) model has been used, presenting good data fit to the data field campaigns. Noting that the 2D simulation using CE-QUAL-W2 was not capturing the complex 3D hydrodynamicas of the Ebro-Segre Rivers confluence in the tail of Ribarroja reservoir, it has been studied using a 3D model. FreeFlow (Cea et al., 2008) is the 3D hydrodynamic model used in which, in the context of this thesis, a surface heat module has been added in order to compute the surface heat balance based on meteorological data. / Además de tener un gran impacto social, la presencia y la construcción de embalses genera un impacto directo en los ríos y sobre el paisaje sobre el cual fluyen. Los efectos de la presencia de embalses, además de la combinación de éstos con las centrales térmicas que utilizan el agua del río para refrigeración o los efectos del Cambio Climático pueden provocar cambios importantes en el comportamiento térmico del río y consecuentemente en las comunidades que de él dependen. La temperatura del agua es una de las variables más importantes desde el punto de vista de la limnología: los cambios en el perfil vertical de temperatura de un sistema modifican la densidad del agua y por lo tanto, los patrones de estratificación. La mayor parte de los procesos físicos, químicos y biológicos que tienen lugar en un embalse vienen controlados por la hidrodinámica y la evolución térmica. La temperatura del agua es la protagonista de la presente tesis por ser el factor clave en la mayoría de los procesos físicos, químicos y biológicos que tienen lugar en los ecosistemas acuáticos. El modelo hidrodinámico de un embalse debe proporcionar información acerca de esta complejidad, por ejemplo: la estratificación del agua, mezcla y velocidades. El conocimiento inicial de la hidrodinámica del sistema es necesario también para llevar a cabo estudios de la calidad del agua. El funcionamiento hidrodinámico es crítico en términos de transporte de sedimentos en suspensión, contaminantes disueltos o procesos biológicos. En resumen, el estudio de la evolución hidrodinámica de un embalse es útil para conocer la calidad del agua almacenada. En esta tesis doctoral se ha avanzado en el conocimiento de comportamiento hidrodinámico y térmico de los embalses. Para ello se ha realizado una primera campaña de obtención de datos de campo que muestra el comportamiento de dos embalses catalanes: el embalse de Ribarroja (en el río Ebro) y el embalse de Sau (en el río Ter). Ambos embalses son similares pero difieren en características morfológicas, hidrológicas, variación de nivel, criterios de gestión, aporte de sedimentos o presencia de especies invasoras. Además de estudiar los embalses de Ribarroja y Sau experimentalmente mediante la toma de datos de campo, en ambos casos el estudio se ha apoyado en la modelización numérica 2D y 3D. Los modelos numéricos orientados a la hidrodinámica de embalses son una herramienta útil tanto para el estudio del comportamiento de los embalses como para las predicciones y la gestión sostenible de los mismos. Después de estudiar el comportamiento térmico e hidrodinámico de los embalses, se han aplicado modelos numéricos para conocer la evolución térmica en la longitud y la profundidad de los embalses de estudio. Para ello se ha utilizado el modelo CE-QUAL-W2 (Cole & Wells, 2008) presentado un buen ajuste a los datos de las campañas de campo. Al notar que la simulación 2D mediante CE-QUAL-W2 resultaba demasiado simplificada para representar algunos de los fenómenos que tienen lugar en un embalse, como es el caso de la hidrodinámica de la cola del embalse de Ribarroja de Ebro (confluencia entre los ríos Segre y Ebro), se ha estudiado la zona mediante un modelo 3D. El modelo hidrodinámico 3D utilizado es el FreeFlow (Cea et al., 2008), al que en el contexto de esta tesis se le añadido un módulo que realiza el balance térmico superficial en función de los datos meteorológicos. / A més a més de tenir un gran impacte social, la presència i la construcció d'embassaments genera un impacte directe en els rius i sobre el paisatge sobre el qual flueixen. Els efectes de la presència d'embassaments, a més a més de la combinació d'aquests amb les centrals tèrmiques que utilitzen l'aigua del riu per a refrigeració o els efectes del Canvi Climàtic poden provocar canvis importants en el comportament tèrmic del riu i conseqüentment en les comunitats que d'ell depenen. La temperatura de l'aigua és una de les variables més importants des del punt de vista de la limnologia: els canvis en el perfil vertical de temperatura d'un sistema modifiquen la densitat de l'aigua i per tant, els patrons d'estratificació. La major part dels processos físics, químics i biològics que tenen lloc en un embassament vénen controlats per la hidrodinàmica i l'evolució tèrmica. La temperatura de l'aigua és la protagonista de la present tesi per ser el factor clau en la majoria dels processos físics, químics i biològics que tenen lloc en els ecosistemes aquàtics. El model hidrodinàmic d'un embassament ha de proporcionar informació sobre aquesta complexitat, per exemple: l'estratificació de l'aigua, mescla i velocitats. El coneixement de la hidrodinàmica inicial del sistema és necessari també per dur a terme estudis de la qualitat de l'aigua. El funcionament hidrodinàmic és crític en termes de transport de sediments en suspensió, contaminants dissolts o processos biològics. En resum, l'estudi de l'evolució hidrodinàmica d'un embassament és útil per conèixer la qualitat de l'aigua emmagatzemada. En aquesta tesi doctoral s'ha avançat en el coneixement del comportament hidrodinàmic i tèrmic dels embassaments. Per a això s'ha realitzat una primera campanya d'obtenció de dades de camp que mostra el comportament de dos embassaments catalans: l'embassament de Riba-roja (al riu Ebre) i l'embassament de Sau (al riu Ter). Tots dos embassaments són similars però difereixen en característiques morfològiques, hidrològiques, variació de nivell, criteris de gestió, aportació de sediments o presència d'espècies invasores. A més d'estudiar els embassaments de Riba-roja i Sau experimentalment mitjançant la presa de dades de camp, en ambdós casos l'estudi s'ha recolzat en la modelització numèrica 2D i 3D. Els models numèrics orientats a la hidrodinàmica d'embassaments són una eina útil tant per a l'estudi del comportament dels embassaments com per a les prediccions i la gestió sostenible dels mateixos. Després d'estudiar el comportament tèrmic i hidrodinàmic dels embassaments, s'han aplicat models numèrics per conèixer l'evolució tèrmica al llarg de la longitud i la profunditat dels embassaments d'estudi. Per a això s'ha utilitzat el model CE-QUAL-W2 (Cole & Wells, 2008) presentat un bon ajust a les dades de les campanyes de camp. En notar que la simulació 2D mitjançant CE-QUAL-W2 resultava massa simplificada per representar alguns dels fenòmens que tenen lloc en un embassament, com és el cas de la hidrodinàmica de la cua de l'embassament de Riba-roja d'Ebre (confluència entre els rius Segre i Ebre), s'ha estudiat la zona mitjançant un model 3D. El model hidrodinàmic 3D utilitzat és el FreeFlow (Cea et al., 2008), al qual en el context d'aquesta tesi se li afegit un mòdul que realitza el balanç tèrmic superficial en funció de les dades meteorològiques.

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En los últimos años, el continuo crecimiento de las áreas urbanas ha incrementado los problemas ocasionados por inundaciones, especialmente en las grandes ciudades. Estos problemas aparecen debido a: la disminución del área permeable; el aumento tanto del coeficiente como del volumen de escorrentía; y la reducción de la rugosidad de la superficie y del tiempo de punta del hidrograma. Todo lo cual ocasiona un desmesurado crecimiento de los caudales punta.Muchas ciudades tienen un sistema de drenaje pluvial superficial consistente en canales y en las propias calles de la ciudad. Otras tienen un sistema de drenaje urbano subterráneo. En ambos casos, la escorrentía en las calles es un hecho común y puede ser de interés determinar los niveles de agua y velocidades máximos que pueden alcanzarse con relación a un determinado período de retorno.El objetivo principal de esta tesis es el desarrollo de un modelo numérico que permita conocer las características del flujo (velocidad, calado) a lo largo de un conjunto de calles cuando éstas actúan como red de drenaje pluvial. Para ello, es crucial conocer la distribución de los caudales en los cruces. Se ha puesto a punto un modelo que simula el comportamiento hidráulico (flujo no permanente unidimensional) en las propias calles.Este trabajo se centró exclusivamente en el análisis del comportamiento hidráulico de cruces de calles en los que los flujos, tanto de entrada como de salida, son supercríticos. Para ello se realizaron experimentos en un modelo de cruce de calles en el laboratorio. Analizando distintas relaciones entre las variables involucradas, se encontró que tanto el reparto de caudales de salida como las condiciones de contorno del flujo en las calles de aproximación al cruce pueden ser determinados satisfactoriamente conociendo ciertas magnitudes físicas de los flujos de entrada al cruce, como por ejemplo la potencia del flujo. Una vez conocidas las relaciones que determinan el reparto de caudales y las características del flujo en el cruce, fue posible desarrollar un modelo numérico unidimensional para resolver el flujo en toda la red de calles.Para demostrar la utilidad del modelo numérico propuesto, fue aplicado al estudio de la escorrentía pluvial en una cuenca urbana de la ciudad de Mendoza, Argentina, con pendientes medias del 1 al 2% lo que propició la ocurrencia de flujo supercrítico en la sección de salida de casi todos los cruces. Como resultado se obtuvieron, para cada periodo de retorno, los calados y velocidades del flujo en cada una de las calles, los cuales fueron analizados mediante la aplicación de ciertos criterios para evaluar la peligrosidad asociada a la escorrentía en las calles. Estos criterios se basan en calados y velocidades máximas admisibles, así como combinaciones entre ellos. Además, se propone un nuevo criterio de peligrosidad basado en la estabilidad de una persona al deslizamiento por el arrastre del agua. Se identificaron las calles donde se producen situaciones de flujo peligroso en función de los criterios adoptados y pudo determinarse también la duración de estas situaciones. Como ejemplo de aplicación, los resultados finales se presentan en forma de mapas de peligrosidad de la escorrentía en las calles asociados a periodos de retorno de 5, 10 y 25 años. / Surface waters running in the streets are a common feature in cities which have a superficial storm drainage system as well as in cities that have not. The surface storm drainage system consists of open channels and the streets. In developed zones which have a sewer system, rainwater must go from the surfaces where it has fallen towards the inlets and this process often takes place over the street. In many cases, the slope of the streets can be steep enough to accelerate the flow to velocities or combinations of velocities and the depth can be risky for the users of the streets, both pedestrians and drivers. For the assessment of the risk associated to this flows it is necessary to know the maximum depths and velocities that we might expect in the streets for a specific return period and the maximum discharges that will take place in them.The main aim was the development of a numerical model to compute the flow characteristics (velocity, depth) in streets forming a network. The knowledge of the flow distribution in the crossing is the key question in the modelling of flow in the street network. The model must be able to simulate 1-D unsteady flow in the street network.A scale model of a street crossing has been built and a series of tests has been conducted for studying the flow pattern in the crossing when the flow in the streets is supercritical. In light of the experiments it has been found that the inflow power ratio can be used as a non-dimensional parameter for predicting flow distribution as well as the flow pattern. On the basis of those relationships a one-dimensional formulation can be developed in order to predict the dividing flow in crossings and networks of steep streets.A review of the existing criteria to evaluate the risk associated to the urban runoff on streets is made. Two new criteria based on theoretical analysis of the water's force acting on a static pedestrian are presented, no slipping criterion and stability to tilt criterion. According to these criteria, either a maximum depth, a maximum velocity or some relations between depths and velocities should be fulfilled in order to guarantee the pedestrian's and driver's security in the case of medium to hard storms.The proposed numerical model was used to solve the storm runoff in an urban watershed of the city of Mendoza (Argentina), which has streets steep enough to produce supercritical flows. The results are evaluated bearing in mind four risk's criteria. As a conclusion, the numerical model is shown to be a useful tool in relation to the application of the risk's criteria. As an example, urban runoff risk maps of the network street belonging to return periods of 5, 10 and 25 years are presented.

Geochemical and reactive transport modelling are essential tools in hydrogeology. They help to identify and assess geochemical processes occurring in applications such as groundwater contamination, water-rock interactions and geologic carbon sequestration. In this thesis we present methods for mixing and speciation calculations to be used for both interpretation of hydrochemical data and numerical modelling. The first method presented allows solving geochemical speciation using redundant information, while acknowledging errors in data. Traditional speciation algorithms use a fixed number of data and equilibrium assumptions to calculate the concentration of the species present in a chemical system. We demonstrate that using redundant data (i.e., data or assumptions that exceed the minimum required and therefore are not strictly necessary) can improve speciation results by reducing estimation errors. In fact, we show that speciation errors decrease when increasing the number of redundant data. The second method presented allows calculating mixing proportions of a number of end-members in a water sample from uncertain chemical data. Traditional methods for evaluating mixing ratios require the use of conservative tracers, which severely limits their applicability. The novelty of the method lies on the possibility of imposing equilibrium conditions on the mixture, while acknowledging kinetic reactions, which naturally leads to quantification of reactions. We applied the method to a freshwater-saltwater mixing problem in a set of samples collected by Sanz (2007), where we also characterized carbonate dissolution/precipitation and the production/consumption of CO2. These methods have been implemented in an Object-Oriented library called "CHEPROO++". This library can be used for hydrogeochemical calculations such as mixing waters linked to mass balance programs, which allows extending conservative transport simulators to solve reactive transport. One peculiarity of CHEPROO++ is the possibility of defining components decoupling constant activity species (CAS) such as, for example, pure equilibrium minerals or water (if the solution is sufficiently diluted). CHEPROO++ treats CAS as primary species. Decoupling CAS can be useful for speciation calculations because it allows reducing the system to be solved iteratively. To check if decoupling CAS is advantageous, we applied the speciation algorithm that decouples CAS to a reactive transport application. In particular we used this speciation algorithm for the chemical step of the Sequential Iteration Approach for reactive transport modelling. We compared the proposed algorithm with the traditional method, which does not decouple CAS, on a onedimensional domain where calcite is dissolving in equilibrium. Results show that decoupling CAS can decrease the number of iterations necessary for transport and chemistry calculations in case of equilibrium dissolution. / El transporte reactivo y la modelación geoquímica son herramientas necesarias en hidrogeología, porque ayudan a identificar y cuantificar procesos geoquímicos que ocurren en diferentes aplicaciones como contaminación de aguas subterráneas, interacción agua-roca y secuestro geológico de CO2. En estas tesis presentamos métodos para cálculos de mezcla y especiación para interpretación de datos hidrogeoquímicos y modelación numérica. El primer método que presentamos permite resolver la especiación geoquímica con información redundante, y permite definir errores en los datos. Los algoritmos tradicionales de especiación utilizan un número fijo de datos y condiciones de equilibrio para calcular las concentraciones de las especies de un sistema químico. Con este método, demostramos que el uso de datos redundantes (p.ej. datos o hipótesis que exceden el mínimo requerido, y por tanto no son estrictamente necesarios) puede mejorar los resultados de la especiación reduciendo los errores de estimación. De hecho, mostramos como los errores de especiación disminuyen aumentando el número de datos redundantes. El segundo método que presentamos permite calcular proporciones de mezcla de miembros extremo en una muestra a partir de datos químicos inciertos. Los métodos de mezcla tradicionales utilizan trazadores conservativos, y esto limita mucho sus aplicabilidad. La novedad de este método está en la posibilidad de imponer condiciones de equilibrio y considerar reacciones cinéticas, que naturalmente permiten cuantificar reacciones. Hemos aplicado el método a unas muestras representativas de mezcla entre agua dulce y agua salada tomadas por Sanz (2007), en las que también hemos caracterizado disolución/precipitación de carbonatos y producción/consumo de CO2. Estos métodos han sido implementados en una librería ("CHEPROO++") usando el paradigma de programación orientada a objetos. Este módulo se puede utilizar para cálculos hidrogeoquímicos como mezclas de agua si se acopla a programas de balance de masa, y también puede extender programas de transporte conservativo para resolver transporte reactivo. Una peculiaridad de CHEPROO++ es la posibilidad de definir componentes desacoplando las especies de actividad constante (CAS) como, por ejemplo, minerales puros en equilibrio o agua (si la solución está suficientemente diluida). CHEPROO++ considera CAS como especies primarias. El desacople de CAS puede ser útil para la especiación porque permite reducir el tamaño del sistema que se tiene que resolver iterativamente. Para comprobar que desacoplar CAS es una ventaja, hemos aplicado el algoritmo de especiación que desacopla CAS a una aplicación de transporte reactivo. En particular, lo hemos utilizado para el paso químico del Sequential Iteration Approach, uno de los algoritmos para transporte reactivo. Hemos comparado el algoritmo propuesto con el tradicional, que no desacopla CAS, en un dominio unidimensional donde la calcita está disolviendo en equilibrio. Los resultados muestran que desacoplar CAS puede ayudar a reducir el número de iteraciones necesarias para el transporte y para la química en el caso de disolución en equilibrio / El transport reactiu i la modelació geoquímica són eines necessàries en hidrogeologia, perquè ajuden a identificar i quantificar processos geoquímics que es donen en diferents aplicacions com contaminació d’aigües subterrànies, interacció aigua-roca i segrest geològic de CO2. En aquesta tesi presentem mètodes per a càlculs de mescla i especiació per interpretació de dades hidrogeoquímiques i modelació numèrica. El primer mètode que presentem permet resoldre la especiació geoquímica amb informació redundant, i permet definir errors en les dades. Els algoritmes tradicionals d’especiació utilitzen un nombre fix de dades i condicions d’equilibri per calcular les concentracions de les espècies d’un sistema químic. Amb aquest mètode, demostrem que l’ús de dades redundants (p. e. dades o hipòtesis que excedeixen el mínim requerit, i per tant no són estrictament necessàries) pot millorar els resultats de l’especiació reduint els errors d’estimació. De fet, ensenyem com els errors d’especiació disminueixen augmentant el nombre de dades redundants. El segon mètode que presentem permet calcular proporcions de mescla de membres extrem en una mostra a partir de dades químiques incertes. Els mètodes de mescla tradicionals utilitzen traçadors conservatius, i això limita molt la seva aplicabilitat. La novetat d’aquest mètode està en la possibilitat d’imposar condicions d’equilibri i considerar reaccions cinètiques, que naturalment permeten quantificar reaccions. Hem aplicat el mètode a unes mostres representatives de mescla entre aigua dolça i aigua salada preses per Sanz (2007), en què també hem caracteritzat dissolució / precipitació de carbonats i producció/consum de CO2. Aquests mètodes han estat implementats en una llibreria ("CHEPROO ++") utilitzant el paradigma de programació orientada a objectes. Aquest mòdul es pot utilitzar per càlculs hidrogeoquímics com mescles d’aigua si s’acobla a programes de balanç de massa, i també pot estendre programes de transport conservatiu per resoldre transport reactiu. Una peculiaritat de CHEPROO ++ és la possibilitat de definir components desacoblant les espècies d’activitat constant (CAS) com, per exemple, minerals purs en equilibri o aigua (si la solució és prou diluïda). CHEPROO ++ considera CAS com a espècies primàries. El desacoblament de CAS pot ser útil per a la especiació perquè permet reduir la mida del sistema que s’ha de resoldre iterativament. Per comprovar si desacoblar CAS és un avantatge, hem aplicat l’algoritme d’especiació que desacobla CAS a una aplicació de transport reactiu. En particular, l’hem utilitzat per al pas químic del Sequential Iteration Approach, un dels algoritmes per a transport reactiu. Hem comparat l’algoritme proposat amb el tradicional, que no desacobla CAS, en un domini unidimensional on la calcita està dissolent en equilibri. Els resultats mostren que desacoblar CAS pot ajudar a reduir el nombre d’iteracions necessàries per al transport i per a la química en el cas de dissolució en equilibri

The velocity fields inferred from the trajectories of Argo floats have proven to be a valuable tool for observing the major ocean currents. The velocity fields can be used to examine statistical properties at regional and global scales, and to describe regional and global circulation patterns at temporal scales that range from months to years. The first application has been the statistical study of ocean velocities, in particular the analysis of the Gaussian character of the velocity PDFs. The Argo-inferred velocities show to be adequate for this analysis as the inferred PDFs are comparable to previous results in the literature. We observe a deviation of the PDFs from Gaussianity, but yet we find no conclusive arguments to state that these PDFs are not Gaussian at a local scale. Our results emphasize the dependence of the resulting PDFs on the selection of both temporal and spatial sampling intervals which likely depend on the regional dynamics. In order to integrate relatively large temporal and spatial regions, a proper local normalization is previously required. This is a delicate process which, if incorrectly done, may lead to residual lateral and temporal inhomogeneities. We end up developing a simple model that shows to be quite useful at reproducing the velocity PDFs. The second application is an exhaustive study of the circulation of the equatorial Atlantic Ocean at several depths. It shows the great potential of the methodology, both to obtain the annual-mean ocean currents at several depths and to unveil the seasonal variations at the sea surface and 1000 dbar. In particular, we calculate monthly velocity fields which are quite different from the annual averaged fields. We have examined the intricate coupling of the surface winds and the surface currents. The intensity of the surface easterlies is associated to the annual latitudinal displacement of the ITCZ, in most of the Atlantic taking place between about 2ºN and 10ºN. A harmonic analysis also helps to understand the seasonal cycles both at surface and depth. The way the NECC grows in intensity across the Atlantic, from east to west, and the novel view of the NBC retroflection as the westernmost path for the recirculating nSEC, are two remarkable outputs. The five jets that appear in the annual-mean velocity field at 1000 dbar are the result of the composition of three alternating jets that reverse through the year while changing their latitudinal position. Two extra-equatorial jets, the NIEC and the SIEC, develop on both sides and flow opposite to the EIC. We show that some of these inversions are likely the result of westward propagating waves. The third, and final, application dealt with the surface and intermediate currents around Australia. The velocity data is complemented with the CTD data contained in the profiles and a novel method is developed to estimate the water transport in the intermediate layer. Our results confirm the existence of westward transport south of Tasmania and along the Great Australian Bight, from the Pacific Ocean to the Indian Ocean, through the Tasman Leakage. We obtain the first actual measurements of water transport, in rough agreement with previous model estimates: 3.8 ± 1.3 Sv with 39% contribution through eddy transport. We also show the existence of substantial mesoscale variability. This represents a confirmation of the existence of the Southern Ocean Supergyre, previously suggested by models and hypothesized from oceanographic cruise data. The dissertation is complemented with several appendices. In appendix A we propose that ocean velocities have a Gaussian distribution, which maximizes entropy. Appendix B presents some thoughts on the scientific method, which arose during the investigation process. Appendix C presents the basics of the harmonic analysis used in chapter 4. Finally, appendix D is found in a complementary CD, which contains a version of the basic scripts used during the research. / Els camps de velocitat inferits a partir de les trajectòries dels derivadors Argo poden ser emprats per examinar les propietats estadístiques a escala regional i global, i per descriure els patrons globals i regionals de circulació oceànica a escales temporals que van dels mesos als anys. La primera aplicació de les velocitats inferides és l’estudi estadístic de la distribució de les velocitats oceàniques, fent particular atenció al caràcter Gaussià de les Funcions de Densitat de Probabilitat (PDF). Malgrat s’observa una desviació respecte a la Gaussianitat en les PDF generades amb Argo, no trobem arguments conclusius per afirmar que les PDF no son Gaussianes. Els resultats presentats mostren la dependència en l’ajust de les PDF respecte de la integració espacio-temporal de les dades en el procés de normalització. Aquest és un procés delicat, que pot portar a la integració d’inhomogeneïtats temporals o espacials. Per acabar, desenvolupem un model senzill que, partint de la hipòtesi d’una distribució local Gaussiana permet, modificant les distribucions de les mitges i les desviacions estàndards locals, reproduir la PDF empírica obtinguda amb Argo. La segona aplicació és un estudi exhaustiu de la circulació de l’Oceà Atlàntic equatorial a diferents profunditats. Es mostra en particular la diferència en profunditat entre el que mostren els camps mitjos i el comportament estacional. Hem abordat l’intricat acoblament entre els vents superficials i les corrents de superfície. La intensitat dels vents de l’est està associada al desplaçament latitudinal de la ITCZ al llarg de l’any, que té lloc aproximadament entre 2ºS i 10ºN. L’anàlisi harmònica ajuda a comprendre el cicle estacional, tant a superfície com a 1000 dbar. També l’estudi del desenvolupament cap a l’oest de la NECC, així com la innovadora perspectiva sobre la NBC com el final de la recirculació de la nSEC són dos resultats remarcables. Els cinc jets que apareixen en el camp mig anual de velocitat zonal a 1000 dbar són en realitat el resultat de la composició de tres jets que canvien de direcció al llarg de l’any, canviant també lleugerament la seva ubicació latitudinal. Dos jets extra-equatorials, la NIEC i la SIEC, es desenvolupen a ambdós costats i flueixen en direcció oposada a la EIC. També hem mostrat, d’acord amb la literatura, com algunes d’aquestes inversions son probablement provocades per la propagació d’ones planetàries. La tercera i darrera aplicació versa sobre les velocitats superficials i a 1000 dbar al voltant d’Austràlia. Les dades de velocitat es complementen amb les dades de CTD contingudes als perfils per desenvolupar un mètode d’estimació de transporten les aigües intermèdies.. Els resultats mostren l’existència d’un transport cap a l’oest a 1000 dbar al sud de Tasmània, i a través de la Great Australian Bight, des de l’Oceà Pacífic fins a l’Oceà Índic, a través de l’anomenat Tasman Leakage. Els resultats representen les primeres mesures directes de transport d’aquesta transferència d’aigua, i es mostren d’acord amb les estimacions prèvies obtingudes de models, i suggereixen 3.8 ± 1.3 Sv. Es mostra també l’existència d’una variabilitat estacional considerable. Aquest estudi confirma l’existència del Southern Ocean Supergyre, que havia sigut prèviament hipotetitzat a partir de models i dades hidrogràfiques.’ La dissertació es complementa amb diversos apèndix. A l’apèndix A explorem el vincle entre les distribucions Gaussianes de de les velocitats oceàniques i la variació d’entropia. L’apèndix B presenta algunes reflexions sorgides durant el procés d’investigació, que transcendeixen la recerca i versen sobre la metodologia, intentant comprendre com les grans bases de dades afecten el mètode científic, allunyant-lo del mètode hipotètico-deductiu. L'apèndix C mostra els fonaments de l'anàlisi harmònica aplicada al capítol 4. Finalment, l’apèndix D, en forma de CD, conté una versió dels programes bàsics emprats en aquesta recerca.

Els sistemes de reg per degoteig es consideren com un mètode apropiat per a la reutilització d’aigües regenerades, ja que disminueixen els riscos sanitaris. No obstant això, el problema més important en l’aplicació dels efluents en els sistemes de reg localitzat és l’obturació dels filtres i degoters, el que disminueix la uniformitat de distribució del aigua. L’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral va ser comparar el comportament hidràulic d’un sistema de reg per degoteig superficial (DI) i un d’enterrat (SDI) aplicant un efluent terciari amb tres freqüències de rentat dels laterals (sense rentat, un rentat al final de cada temporada de reg i un rentat mensual) amb dos tipus d’emissors (autocompensant i no autocompensant). Altres objectius han estat investigar la influència de la qualitat de l’efluent en el procés de filtració i calcular la pèrdua de càrrega i la durada dels cicles de filtració en el filtre de sorra mitjançant l’anàlisi dimensional. Els resultats van demostrar que la durada del cicle de filtració va dependre principalment de la qualitat de l’efluent aplicat i del diàmetre efectiu de la sorra utilitzada. També es va constatar que l’eficàcia del procés de filtració va ser deguda al diàmetre efectiu de la sorra del filtre i que quan menor va ser el diàmetre efectiu de la sorra utilitzada, més eficaç va ser la filtració. L’anàlisi dimensional va ajudar a desenvolupar un model matemàtic per a descriure la pèrdua de càrrega en el filtre amb un alt coeficient de determinació ajustat i una bona distribució del residus. A més, es va trobar que el cabal del lateral va dependre significativament del tipus de degoter, sistema de reg, la temporada de reg i la freqüència de neteja. En el sistema de DI, el cabal de l’emissor no autocompensant es va incrementar significativament durant l’experiment a causa d’un desgast de l’emissor i es va disminuir significativament en el sistema de SDI degut a l’obturació del degoters. El cabal del degoter autocompensant va augmentar durant l’experiment en els sistemes de DI i SDI. També es va observar que la causa principal de l’obturació de l’emissor en el sistema de DI va ser el desenvolupament de biofilm, mentre que en el SDI es va correspondre a una combinació de factors biològics i físics. Finalment, es va trobar que rentar els laterals una sola vegada al final de cada temporada de reg va ser la millor opció de maneig per assolir la major eficiència de distribució de l’aigua després de 1620 h de reg, tant en DI com SDI. / Los sistemas de riego por goteo se consideran como un método apropiado para la reutilización de aguas regeneradas, ya que disminuyen los riesgos sanitarios. Sin embargo, el problema más importante en la aplicación de los efluentes en sistemas de riego localizado es la obturación tanto de filtros como de goteros, lo que disminuye la uniformidad de distribución del agua. El objetivo principal de esta tesis doctoral es comparar el comportamiento de un sistema de riego por goteo superficial (DI) y otro enterrado (SDI) aplicando un efluente terciario con tres frecuencias de lavado de los laterales (sin lavado, un lavado al final de cada temporada de riego y otro mensual) con dos tipos de emisores (autocompensante y no autocompensante). Otros objetivos fueron investigar la influencia de la calidad del efluente en el proceso de filtración y calcular la pérdida de carga y la duración de los ciclos de filtración en filtro de arena mediante el análisis dimensional. Los resultados demostraron que la duración del ciclo de filtración dependió principalmente de la calidad del efluente aplicado y del diámetro efectivo de la arena utilizada. También se constató que la eficacia del proceso de filtración fue debida al diámetro efectivo de la arena del filtro, pues cuanto menor era el diámetro efectivo de la arena utilizada, más eficaz fue la filtración. El análisis dimensional ayudó a desarrollar un modelo matemático para describir la pérdida de carga en el filtro con un alto coeficiente de determinación ajustado y una buena distribución de los residuos. Además, se encontró que el caudal del lateral dependió significativamente del tipo del gotero, sistema de riego, temporada de riego y la frecuencia del lavado. En el sistema de DI, el caudal del emisor no autocompensante se incrementó significativamente durante el experimento debido a un deterioro del gotero y se disminuyó significativamente por culpa de la elevada porcentaje de los emisores obturados. El caudal del gotero autocompensante aumentó durante el experimento en los sistemas de DI y SDI. También se observó que la causa principal de la obturación del emisor en el sistema de DI fue el desarrollo de un biofilm, mientras que el de SDI se correspondió a una combinación de factores biológicos y físicos. Sin embargo, se encontró que lavar los laterales una sola vez al final de cada temporada de riego fue la mejor opción de manejo para lograr la mayor eficiencia de distribución del agua después de 1620 h de riego tanto en el sistema de riego por goteo superficial como en el enterrado. / Microirrigation is considered as an appropriate method for reclaimed wastewater reuse because it diminishes the health risks. However, the most important problem when applying reclaimed effluents in microirrigation systems is emitter and filter clogging, which lead to low system distribution uniformity. The main target of this PhD dissertation is to compare the performance of a surface (DI) and a subsurface (SDI) drip irrigation systems when applying a tertiary treated effluent under three flushing frequency (no flushing, seasonal flushing and monthly flushing) using two emitter types (pressure and non-pressure compensating). In addition, the study aimed to investigate the influence of effluent quality on the sand filtration process. Another purpose was to compute head loss across the sand media filter and time between backwashing in a sand filter media through dimensional analysis. The results revealed that sand filtration cycle duration depended mainly on the applied effluent quality and sand filter effective diameter. It was also found that the effectiveness of filtration process was significantly due to sand effective diameter, being the smaller the effective diameter the more effective the filtration process. The dimensional analysis helped to develop a mathematical model to calculate head loss across sand filter with a high adjusted coefficient of determination and a good distribution of residuals. Besides, it was found that lateral flow rates depended significantly on emitter type, irrigation system, irrigation season and flushing frequency. In DI system, lateral flow of the non-pressure compensating emitter was significantly increased throughout the experimental time due to emitter failure and significantly decreased in SDI one due to the elevated percentage of clogged emitters. The pressure compensating emitter lateral flow was increased during the experiment for DI and SDI systems. The study, as well, showed that emitter clogging in DI system was primarily due to biological factors and in the SDI one was due to a combination of biological and physical factors. However, it was found that the seasonal flushing frequency was the best management practice for achieving the highest system distribution uniformity after 1620 h of irrigation for both DI and SDI systems.

El origen y desarrollo de algunas de las culturas preindustriales más importantes del mundo se basó en la aplicación de estrategias sostenibles para la gestión de los recursos hidráulicos. La investigación en el siglo XX describió estas culturas bajo el epígrafe común de “sociedades hidráulicas”, olvidando en ocasiones la enorme diversidad de soluciones técnicas que aplicó cada cultura en su relación con el medio natural. Esta Tesis Doctoral pretende retomar el estudio de estas “sociedades” en los territorios americanos a partir del caso de Cusco, capital del Estado inca. Agua y forma urbana en la América precolombina: el caso del Cusco como centro del poder Inca busca poner en el contexto americano las determinantes y las actuaciones que hicieron de esta ciudad un hecho planeado, un caso que entronca con la larga tradición andina de trasformación del territorio vinculada a las sociedades agrarias extensivas, primero en la costa y luego en la sierra. La fundación del Cusco implicó la reorganización completa del medio natural en el valle del río Watanay. El conjunto de estrategias aplicadas en la gestión del agua marcaron la definición formal no solo de su Centro Representativo sino del gran aglomerado urbano que constituyó la capital del Tawantinsuyu. El sinnúmero de obras ejecutadas, si bien transformaron el valle, no pusieron en riesgo su equilibrio natural. Las labores de saneamiento de tierras, canalización de torrentes, y construcción de terrazas y asentamientos garantizaron de manera equilibrada con los recursos hídricos del valle, el sostenimiento del aparato de la capital del Estado inca. Sabemos que el caso del Cusco es ejemplo de un proceso cultural milenario. Para comprender las raíces de este fenómeno es necesario hacer un recorrido en la historia a través de los cambios naturales del valle del Cusco, sus primeros habitantes, las sociedades que lo habitaron antes de los incas y la aparición y expansión de éstos del nivel regional al continental. Profundizaremos en la reconstrucción del Centro Representativo del Cusco como ejemplo de sacralización a gran escala de un espacio, y como hecho vertebrador de la estrategia del agua a nivel de toda la cuenca. El diseño de dicho Centro creó un marco específico, ligado a lo sagrado, para los eventos naturales como expresiones de seres inmortalizados en la naturaleza. Manantes, rocas, ríos y montañas condicionaron las relaciones espaciales a todos los niveles; eran referentes, secuencias ceremoniales, límites y memoria. El caso del Cusco inca ilustra una forma de pensamiento que entendía el medio natural no solo como el contexto para el desarrollo de una actividad, sino como el propiciador en sí mismo de las actividades humanas: un ser con el se establecía comunicación a través de las expresiones físicas de la intervención humana, premisa bajo la que se estructuraría la vida a todos los niveles. El estudio sobre la gestión del agua en la América precolombina ha girado entorno al nivel tecnológico alcanzado por las sociedades preindustriales. Pero el éxito de esta empresa no radicó simplemente en una premisa tecnológica. A lo largo de este trabajo veremos cómo dicho avance fue fruto de un milenario contexto cultural; su cosmovisión permitió incorporar, a todos los niveles, patrones de comportamiento y organización basados en el entendimiento del medio como expresión de su propio ser. Sin esta “empatía” con el contexto natural, hubiera sido muy difícil que estos pueblos generaran respuestas que hoy podemos calificar de ingeniosas, responsables y respetuosas con el medio. El caso del Cusco es solo uno entre los muchos que pueden ser estudiados en el contexto Americano. Por esta razón, y a manera de reflexión final incorporamos a la discusión un breve repaso por diferentes culturas que, cada una en su propio y particular medio natural, supieron generar una verdadera simbiosis (hombre-obra-medio) y dieron respuesta a los retos de la naturaleza de manera ingeniosa y sofisticada / Origin and development of some of the world's most important pre-industrial cultures was based on the application of sustainable strategies for the management of water resources. Research in the 20th century described these cultures under the common heading of "hydraulic societies", occasionally forgetting the enormous diversity of technical solutions applied by every culture in its relationship with the natural environment. This dissertation aims to return to the study of these "societies" in American from the case of Cusco, capital of the Inca State. Agua y forma urbana en la América precolombina: el caso del Cusco como centro del poder Inca (Water and urban form in pre-Columbian America: the case of Cuzco as Center of Inca power) seeks to put in the American context determinants and actions that made this city a planned event, a case that connects with the long Andean tradition of transformation of the territory linked to extensive agrarian societies, first on the coast and then in the sierra. The foundation of Cusco involved the complete reorganization of the natural environment in the Valley of the river Watanay. The group of strategies applied for water management marked the formal definition not only of its Representative Center but also the great urban aggregate that constituted the capital of Tawantinsuyu. The number of executed works although transformed the Valley do not put at risk its natural balance. The work of land drainage, torrents channelling and construction of terraces and settlements guaranteed in a balanced way with the water resources of the Valley, the maintenance of the apparatus of the capital of the Inca State. We know that the case of Cusco is an example of a millennial cultural process. To understand the roots of this phenomenon it is necessary to make a journey in history through the natural changes of the Valley of Cusco, its first inhabitants, the societies that lived before the Incas and their emergence and expansion from regional to continental. We will go in depth in the reconstruction of the Representative Center of Cusco as an example of sacralisation of a space, and as a unifying fact of the strategy of water at the entire basin level. The design of the center created a specific framework, linked to the sacred, to natural events such as expressions of beings immortalized in nature. Springs, rocks, rivers and mountains influenced the spatial relationships at all levels; they were references, ceremonial sequences, limits, and memory. The case of Inca Cusco illustrates a way of thinking, understanding the natural environment not only as the context for the development of an activity, but as the facilitator in itself of human activities: a being with who it was possible to established communication through physical expressions of human intervention premise under which life at all levels would be structured. Study on water management of in pre-Columbian America has turned around to the technological level reached by pre-industrial societies. But the success of this enterprise did not simply rely on a technological premise. Throughout this dissertation, we will see how this progress was the result of a millennial cultural context; their world view allowed them to incorporate, at all levels, patterns of behaviour and organization based on the understanding of the environment as an expression of their own being. Without this "empathy" with the natural context, it would have been very difficult for these peoples to generate answers that today could be described as clever, responsible and respectful with the environment. The case of Cusco is only one among the many that can be studied in the American context. For this reason, a final reflection add to the discussion a brief review of different cultures which, each in its own particular natural environment, were able to generate a true symbiosis (human-work-environment) and responded to the challenges of nature of ingenious and sophisticated way.

This thesis deals with the further development of an existing underwater vehicle for autonomous navigation. The vehicle was conceived to navigate over the sea surface and, at certain fixed points, to dive vertically in order to obtain a profile of a water column. The main objectives of the thesis are the improvement of the hardware and software of the vehicle in order to make it fully operational, and the design and implementation of control techniques for autonomous navigation. The problem of autonomous navigation is addressed first with the calculation of an hydrodynamic model in 3DoF. An extensive study about the selection of the coefficients is performed, using a linearized model. The calculation of the coefficients is done using two approaches: a geometric one and another one based on least squares techniques applied to experimental data obtained during sea trials. The least squares method gives satisfactory results and the simulations fits the experimental data. The resulting hydrodynamic model is completed with the physical constraints of the actuators of the vehicle. Solving the autonomous navigation problem requires the design of controllers for both the inner loop (dynamic) and the outer loop (kinematic). Several solutions based on type-1 TSK fuzzy control are presented for velocity control, yaw control, pure pursuit navigation, and path following. The fuzzy controller is used to manage different linear controllers designed for specific conditions. The hydrodynamic model plays an important role in the design of the controller for the inner loop. In addition, a gain scheduled controller is designed to validate a particular case of the fuzzy controller in the inner loop. Regarding the finishing of the vehicle to be fully operational, the improvements begin with a new driver for the lateral thrusters because they lacked backwards movement capability. Additionally, upgrades in the handling of the vehicle had to devised. In this respect, a wireless on/off system is presented to power the vehicle, and a WiFi connection is adapted to manipulate the software of the vehicle remotely. Furthermore, a study of the currents and power of the immersion system in order to reduce the power consumption is performed, and the hardware is improved with the inclusion of some commercial devices, like an IMU, CTD, and acoustic localization system. The software is improved in several aspects. First, some problems derived from previous works are debugged. The system is then restructured with a multithread development, which provides robustness and modularity. As the system needed an extension of the protocol communication for easy handling, a robust protocol communication is implemented with the possibility to execute scripts. Finally, the existing graphical user interface is simplified in order to provide only the information required by the operator. In order to improve the buoyancy of the vehicle, several foams are designed, adjusted to the geometry of the vehicle, and a ballast system is also included for fine adjustment. Finally, several tests in the laboratory, a swimming pool, a channel, and at sea are performed in order to check the performance of the vehicle. Results show a correct behavior of hardware and software, and also validate the performance of the controllers designed for autonomous navigation. / Esta tesis aborda el desarrollo de un vehículo submarino existente para la navegación autónoma. El vehículo fue concebido para navegar sobre la superficie del mar siguiendo ciertos puntos preestablecidos, y hacer inmersiones verticales con el fin de obtener un perfil de una columna de agua. Los objetivos principales de la tesis son la mejora del hardware y el software del vehículo con el fin de que sea plenamente operativo, y el diseño e implementación de técnicas de control para la navegación autónoma. El problema de la navegación autónoma se aborda primero con el cálculo de un modelo hidrodinámico en 3 grados de libertad. Un extenso estudio sobre la selección de los coeficientes se realizó usando un modelo linealizado. El cálculo de los coeficientes se obtuvo utilizando dos enfoques: primero un enfoque geométrico, y luego un enfoque basado en técnicas de mínimos cuadrados aplicados a los datos experimentales obtenidos durante las pruebas de mar. El método de mínimos cuadrados da resultados satisfactorios y las simulaciones se ajustan a los datos experimentales. El modelo hidrodinámico resultante se completa con las limitaciones físicas de los actuadores del vehículo. Resolver el problema de navegación autónoma requiere el diseño de controladores tanto para el lazo interno (dinámico) como el lazo exterior (cinemático). En este sentido se presentan varias soluciones basadas en controladores difusos TSK tipo 1 para el control de velocidad, control de guiñada, navegación "pure pursuit", y "path following". El controlador difuso se utiliza para gestionar diferentes controladores lineales diseñados para condiciones específicas, y el modelo hidrodinámico juega un papel importante en el diseño del controlador del lazo interno. Además, se diseñó un controlador tipo "gain scheduling" para validar un caso particular del controlador difuso. En cuanto a poner el vehículo completamente operativo, las mejoras comienzan con un nuevo controlador para los propulsores laterales pues éstos carecían del movimiento en reversa. Adicionalmente se realizaron varias mejoras respecto a la fácil manipulación del vehículo. En este sentido se implementó un sistema inalámbrico para el encendido y apagado del vehículo, y se adaptó una conexión WiFi para poder manipular el software remotamente. Luego, se realizó estudio de las corrientes y voltajes implicados en el sistema de inmersión con el fin de reducir el consumo de energía, y finalmente el hardware se mejora con la inclusión de algunos dispositivos comerciales como un IMU, CTD, y sistema de localización acústica. El software se mejora en varios aspectos. En primer lugar, algunos de los problemas derivados de desarrollos anteriores se depuran. A continuación, el sistema se reestructura con un desarrollo multi-hilo que proporciona robustez y modularidad. Debido a que el sistema necesitaba la extensión del protocolo de comunicación para un fácil manejo, se implementó un protocolo de comunicación robusto con la posibilidad de ejecutar scripts. Por último, se simplifica la interfaz gráfica de usuario existente con el fin de proporcionar solamente la información necesaria para el operador. Con el fin de mejorar la flotabilidad del vehículo, se diseñan varias espumas ajustadas a la geometría del vehículo, y también se incluye un sistema de lastre para un ajuste fino. Por último, se hicieron varias pruebas en laboratorio, piscina, un canal, y en el mar con el fin de comprobar el rendimiento del vehículo. Los resultados muestran un comportamiento correcto de hardware y software, y también validan el funcionamiento de los controladores diseñados para la navegación autónoma.

Los sistemas de humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal (HCFSS) constituyen una tecnología válida para la depuración de aguas residuales urbanas. Uno de los principales objetivos de estos sistemas es eliminar la materia orgánica, los sólidos y los nutrientes presentes en el agua residual decantada. La materia orgánica mineral contenida en el agua residual se compone de una mezcla compleja de sustancias de diferentes tamaño y composición química. En sistemas de tratamiento convencionales se ha demostrado que la istribución de tamaños de partículas del agua residual afluente puede afectar la eficiencia del tratamiento. Sin embargo, muy pocos estudios han sido llevados a cabo en HCFSS para determinar si los factores como la distribución de tamaño o características de la materia orgánica afectan la eficiencia del tratamiento. Por lo tanto, la hipótesis inicial de este trabajo está basada en la suposición de que en HCFSS, las características de la materia orgánica disuelta y particulada pueden afectar la eficiencia de eliminación de materia orgánica (DQO) y amonio. Los estudios realizados para probar esta hipótesis, fueron desarrollados utilizando pequeños contenedores experimentales poco profundos (0.27-0.3 m) con un área superficial de 0.54-0.77 m2. Estos sistemas fueron plantados con Phragmites australis y en la mayoría de los experimentos fueron alimentados de forma intermitente. El agua residual utilizada fue de dos tipos, sintética y agua residual urbana decantada. El agua residual sintética fue preparada con agua de grifo y compuesta de glucosa (materia orgánica fácilmente biodegradable), almidón (materia orgánica lentamente biodegradable) y nutrientes. En los capítulos 2 y 3 se hace una descripción sobre la eficiencia de los HCFSS experimentales. Estos sistemas tuvieron excelente eliminación de DQO con eficiencias entre 70 y 94% independiente del tipo de sustrato (glucosa o almidón) y de la carga orgánica superficial suministrada (5-6 g DQO/m2.d y 20-22 g DQO/m2.d). La eliminación de amonio en estos sistemas fue moderada, el sistema alimentado con glucosa tuvo mayor eficiencia (45-57%) con respecto al sistema alimentado con almidón (40-43%). La conductividad hidráulica fue menor en el sistema alimentado con glucosa, probablemente debido a un mayor crecimiento del biofilm.En los HCFSS que operaron con agua residual urbana decantada, la aplicación de un pretratamiento físico-químico no mejoró la concentración de DQO en el efluente comparado con el sistema que no recibió tratamiento físico-químico (82 vs 88%), pero redujo la turbiedad y la concentración de DQO en el afluente. La eliminación de amonio fue alta y similar en ambos sistemas con un rango entre 63 y 94%. La conductividad hidráulica fue mayor (28 m/d) en el sistema con agua residual tratada que en el sistema que no recibió tratamiento (20 m/d). Los resultados de este estudio sugieren que un pretratameinto físico-químico podría evitar la acumulación de sólidos en la zona de entrada de los HCFSS.El capítulo 5 describe un estudio diseñado para evaluar la eficiencia de eliminación en dos sistemas experimentales que operaron en forma intermitente y continua. Las tasas de eliminación de DQO fueron altas y similares en los dos sistemas con un valor promedio de 78%. La eliminación de amonio fue significativamente mas alta (P<0.05) en el sistema alimentado en intermitente comparado con el sistema alimentado en continuo (87 vs 69%).El capítulo 6 proporciona información sobre la cantidad y calidad de sólidos acumulados en el medio granular de 6 humedales construidos a escala comercial. Los resultados de este estudio indicaron que la mayor cantidad de sólidos fue depositada en la zona de entrada (3-57 kg/m2) con diferencia significativa para la zona de salida (2-16 kg/m2). Esta alta cantidad de sólidos acumulada en la zona de entrada fue variable y estuvo relacionada con la carga orgánica y de sólidos recibida (3.1-17.5 g DQO/m2.d; 2.6-10 g SST/m2.d). El contenido de materia orgánica de los sólidos acumulados fue bajo (20%) y de difícil biodegradación tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. Los valores de conductividad hidráulica en estos sistemas fueron bajos (0-4 m/d) cerca de la zona de entrada con respecto a la zona de salida (12-200 m/d).Por último, en el capítulo 7 se enumeran las principales conclusiones de cada uno de los aspectos estudiados y se mencionan algunas sugerencias para futuras investigaciones. / Subsurface-flow constructed wetlands (SSF CWs) constitute a proven technology for treatment of urban wastewater. One of the principal objectives of CW treatment is to remove organic matter, suspended solids and nutrients from the settled wastewater. The organic and mineral matter contained in urban wastewater is composed of a complexity of substances of different sizes and chemical compositions.In conventional treatment systems it has been demonstrated that the particle size-frequency distribution of the influent wastewater can affect treatment efficiency. However, very few studies have been conducted in SSF CW to determine whether factors such as the size-frequency distribution or organic matter characteristics affect treatment efficiency. Thus the initial hypothesis of this work is based on the supposition that in SSF CW systems, the characteristics of the dissolved and particulate organic matter can influence the removal of COD and ammonium of wastewater. The designed studies were conducted in small experimental SSF CW units that were shallow (0.27 and 0.3 m), and with a surface area of 0.54-0.77 m2. The SSF CWs were planted with Phragmites australis and in most of the studies the treatments received wastewater on an intermittent basis. Wastewater used in these studies was either synthetic or settled urban wastewater. The synthetic wastewater was prepared with tap water and composed of glucose (organic matter easily biodegradable), starch (organic matter slowly biodegradable) and nutrients. In Chapters 2 and 3, details are provided to illustrate that shallow SSF CW provided excellent removal of COD, with average removal rates ranging from 70 to 94% irrespective of the type of organic ubstrate (glucose vs starch) or organic loading rates (5-6 g COD/m2.d to 20-22 g COD/m2.d). The ammonium-N removal in these systems was moderate, with the glucose-fed SSF CW providing marginally better removal (45 to 57%) as compared to the starch-fed system (40 to 43%). The hydraulic conductivity was low in the system fed with glucose due to the presence of a greater growth of biofilm.In experimental SSF CW treating urban wastewater, the application of the physico-chemical pretreatment did not improve COD effluent concentrations as compared to the no-pretreatment control (82 vs 88%), but did reduce turbidity and COD concentration in the influent. The removal rates of ammonium-N were similar in both systems and ranged from 63 to 94%.The hydraulic conductivity was higher (28 m/d) in the system with treated wastewater as compared to the control (20 m/d). These results indicate that the pretreatment could possibly help to reduce pervasive solids accummulation in the inlet zone (Chapter 4).Chapter 5 describes a study designed to evaluate treatment efficiency in experimental SSF CW that were operated with either intermittent or continuous feeding. The COD removal rates were relatively high and merely identical in both systems, with an average value of 78%. Ammonium-N removal was significantly higher (P<0.05) in the intermittently fed system as compared to the continuously fed system (87 vs. 69%). The enhanced removal of COD and ammonium-N observed in the present studies were attributed to several factors including shallow wetland beds, macrophyte aboveground biomass, and more oxidizing conditions in the root zone.Chapter 6 provides survey-type information for six full-scale SSF CW. The data indicated that the greatest amount of solids were deposited within the inlet zone (3-57 kg/m2), with significantly less solids near the outlet (2-16 kg/m2). It was apparent that the amount of solids deposited near the inlet was highly variable and was correlated with respective loading rates (3.1-17.5 g COD/m2.d; 2.6-10 g TSS/m2.d). Analyses of the accumulated solids showed them to be approximately 20% organic matter, extremely recalcitrant and difficult to degrade under either aerobic or anaerobic conditions. Hydraulic conductivity values were significantly lower near the inlet zone (0-4 m/d) as compared to the outlet zone (12-200 m/d).Chapter 7 lists the main conclusions for each of the chapters and provides suggestions for future investigations.

Esta tesis pretende analizar el Liderazgo de los Oficiales de la Marina Mercante para determinar sus debilidades y áreas de mejora, de cara a contribuir en el diseño de un plan de formación en Liderazgo adecuado para este colectivo, respondiendo a las recomendaciones de la OMI de Manila 2010. El Liderazgo es un aspecto clave para dar respuestas a muchos de los retos a los que nos enfrentamos hoy, y en el caso de los Oficiales de la Marina Mercante, un Liderazgo efectivo es esencial para no poner en riesgo la seguridad marítima, preservando el medio ambiente y protegiendo a los trabajadores del mar y al pasaje, para mantener un clima de trabajo saludable a bordo, así como para incrementar la efectividad del negocio marítimo en tiempos marcados por una alta competitividad y por el impacto de la crisis financiera en el sector, que exige acciones decisivas. / This thesis aims to analyze the Merchant Marine Officers’ Leadership in order to determine their weaknesses and improvement areas, in order to help in the design of a Leadership training plan proper to this group, attending the IMO recommendations (Manila 2010). Leadership is a key point to provide answers to the many challenges we face today, and in the case of the Merchant Marine Officers, an effective Leadership is essential not to jeopardize maritime safety, thus preserving the environment and protecting sea workers and passengers, as keeping a healthy working atmosphere on board, and also to increase the shipping business effectiveness nowadays when a high competition prevails and the financial crisis’ impact on the maritime transport sector demands decisive action.