La presente tesis analiza y pretende demostrar la viabilidad de desarrollar un proyecto de una pequeña central hidroeléctrica en el pueblo de Comas, en la provincia de Concepción del departamento de Junín, para lo cual se realiza un análisis tanto de la demanda del recurso hídrico como de la demanda energética de la zona. Posteriormente, se realiza un predimensionamiento de las estructuras hidráulicas y de los demás equipos electromecánicos para obtener un presupuesto. Finalmente, mediante un análisis económico en el que se evalúan distintos escenarios, se sustenta y a su vez se propone la mejor alternativa para garantizar la viabilidad del proyecto. / Tesis

Esta tesis denominada “Estudio de inundabilidad del rio La Leche aplicando los softwares ArcGIS y HEC-RAS a su paso por el distrito de Pacora, provincia y departamento de lambayeque-2019”, cuyo objetivo fundamental es realizar un análisis hidrológico e hidráulico con el propósito de establecer el comportamiento del río La Leche en un tramo de 10 km aprox. a su paso por el distrito de Pacora, e identificar tramos críticos y de esta manera proponer alternativas de solución. Para el cumplimiento de dicho objetivo se tuvo que realizar una investigación minuciosa de la zona del proyecto, para lo cual fue indispensable cierta información topográfica actual del rio La Leche, el cual se logró obtener mediante un levantamiento planimétrico y altimétrico. Se obtuvo un cuadro con registros de caudales promedios mensuales entre los años 1963-2018 de la estación meteorológica PUCHACA para la cuenca del rio la leche y de esta manera obtener el caudal máximo para periodos de retorno de 100,200 y 500 años, asimismo el programa ArcGIS proporciona las siguientes características: área de la cuenca:1569.78 km2, perímetro de la cuenca 249.63 km y la longitud mayor del rio objeto de estudio es de 10 + 066.59 km. Luego se obtuvo las máximas avenidas con los métodos estadísticos y con la prueba de bondad de ajuste se opta por método de Gamma 3 parámetros y se ha llegado a un caudal máximo de diseño de 162.44 m3/s para un periodo de retorno de 100 años, 179.68 m3/s para un periodo de retorno de 200 años, 201.70 m3/s para un periodo de retorno de 500 años.

Esta tesis posee el análisis hidrológico y el análisis hidráulico de la cuenca aportante y del tramo de estudio del río Chotano, el cual pasa por las comunidades de Aygasbamba, Toril, Pingobamba, Chororco y La Iraca y se ven afectadas las zonas agrícolas, como resultado del estudio se obtienen mapas de inundación de estas comunidades ubicadas en el distrito y provincia de Chota, Cajamarca. Para poder lograr el estudio de inundabilidad del río Chotano se tomó en cuenta la determinación de las características geomorfológicas de la cuenca aportante, la obtención de caudales de diseño para un periodo de retorno de 20, 50, 100, 200 y 500 años, la elaboración del modelo hidráulico y finalmente los mapas de inundación con propuesta de ubicación para futuros trabajos. Para llegar a obtener los resultados se hizo con la ayuda de modelos digital de elevación (DEM) proporcionado por la NASA y el cual se procesó en el modelo matemático ARCGIS, por otro lado, las precipitaciones son datos de SENAMHI los cuales permiten proyectar fututas precipitaciones que con la ayuda del modelo matemático HEC HMS se calcularon los caudales máximos para los periodos de retornos antes mencionado, finalmente, estos caudales se procesaron en IBER para mostrar el comportamiento del río Chotano. Se puedo identificar que, para un periodo de retorno de 20 años, el área inundada es de 18.60 ha, para 50 años es de 26.69 ha, 100 años es 33.00 ha, 200 años de 37.82 ha y de 500 años es de 43.29 ha.

En esta investigación se realizó el análisis hidrológico de la cuenca Motupe, y posteriormente el análisis hidráulico del río Motupe, para así, poder obtener un mapa de inundación que permita identificar las zonas susceptibles a este fenómeno, en el distrito de Motupe, departamento de Lambayeque. Para poder realizar el mapa de inundación, se parte del análisis hidrológico que consta de delimitar la cuenca Motupe, determinar sus características, con ayuda del programa ArcGis. Para el análisis hidrológico, se empleó el modelo matemático Hec-HMS. Previamente, se recolectó datos de estaciones pluviométricas del 1971 a 2005, de las estaciones: Motupe, Jayanca, Cueva Blanca, El Limón y Olmos, y se usaron métodos probabilísticos como LOG PEARSON III y GUMBEL, y el ajuste de bondad de Smirnov Kolmogorov. Se obtuvo para 100 años un caudal de 468.3 m3/s, para 200 años un caudal de 874 m3/s, y para 500 años un caudal de 2062.4 m3/s. Para el análisis hidráulico, se necesitó realizar visitas a campo, para poder determinar el coeficiente de rugosidad más apropiado para el río, y además para obtener un panorama más amplio sobre el lugar de estudio. También, a partir de un modelo de elevación digital (DEM) proporcionado por la NASA a través de su satélite ASTER, se obtuvieron la topografía y secciones transversales. Con la extensión HEC – GEORAS se y en conjunto con ARCGIS y HEC RAS, se obtuvieron las áreas de inundación, concluyendo así que se necesitarían obras que ayuden a mitigar el riesgo, y se optó por dique enrocado, y finalmente se modeló la sección con la propuesta de solución, resultando satisfactorio la propuesta de solución.

La presente tesis busca desarrollar un mapa de inundación en uno de los departamentos con más daños por inundaciones como es Lambayeque, específicamente este estudio se centra en el tramo del río La Leche comprendido desde el centro poblado Manchuria al centro poblado Sandial distrito de Pítipo, en la provincia de Ferreñafe. La creación del mapa de inundación tendrá en cuenta la caracterización de la cuenca, el análisis hidrológico e hidráulico, siendo el primero el que brinda datos geomorfológicos de la cuenca en estudio seguido del análisis hidrológico, en el cual se hallaron los caudales para tiempos de retorno de 100, 200 y 500 años para conseguir el caudal máximo utilizando el software Hec-Hms. Finalmente, el análisis hidráulico abarcó desde la generación de la topografía mediante el DEM proporcionado por la NASA para realizar la simulación hidráulica mediante el software IBER obteniendo los tirantes máximos del río para cada periodo de retorno mencionado. Una vez obtenido todos los tirantes máximos, se utilizará el programa ArcGis en el cual se plasmará el mapa de inundación para obtener las zonas críticas de inundación y poder proponer alternativas de solución al problema que se generaría por el desborde del río La Leche en el tramo en estudio.

La investigación comprende la ejecución del análisis hidrológico e hidráulico de la cuenca del río Zaña, para la obtención de un mapa de inundación en el rio Zaña, en el distrito de Za-ña, Provincia de Chiclayo, departamento de Lambayeque. Como primer paso se obtiene los datos pluviométricos e hidrométricos de la zona de estudio de la plataforma del SENAMHI y el ANA, seguidamente realiza la delimitación de la cuenca perteneciente al rio en estudio y se determina los parámetros geomorfológicos valiéndose del software ARCGIS y archivos DEM obtenidos de la NASA; para la modelación hidrológica se usó el modelo matemático HEC-HMS, para el cual se elaboró el hietograma de diseño mediante el método de bloques alternos, obteniendo caudales máximos de 746.8 m³/s para un TR=100años, 982.6 m³/s para un TR=200 años y 1332.4 m³/s para un TR=500 años. Se realiza el modelamiento hidráulico hac-iendo uso del modelo matemático HEC-RAS y la geometría obtenida de la extensión Hec-GeoRas, cuyos resultados se usan para la simulación de las áreas inundables, dando como resultado 76.83, 95.78 y 106.30 ha para TRs de 100, 200 y 500 años respectivamente.

El presente proyecto realiza el estudio hidrológico e hidráulico, con el objetivo de analizar y elaborar mapas de inundación, aplicando los modelos matemáticos de HEC-RAS y HEC-HMS, para hacer frente y ayudar a la toma de decisiones tras la problemática del desborde del río Amojú. Para el desarrollo de este mapa de inundación se iniciará delimitando la cuenca, en el ámbito del proyecto de estudio, los parámetros geomorfológicos, mediante el Sistema de Información ARCGIS. El estudio hidrológico abarca a partir de la recolección de datos de las precipitaciones, distribución de Gumbel, la elaboración de hietograma de diseño, análisis probabilísticos y la simulación hidrológica mediante HEC-HMS para así obtener los caudales de diseño en los periodos de 50, 100 y 500 años. Consecuentemente, el análisis hidráulico de la cuenca inicia con la visita a campo seguido de la elaboración de curvas de nivel mediante el DEM elaborado por las cartas nacionales, elaboración de las secciones transversales y trayectoria del río, finalizando con la simulación hidráulica utilizando los datos de los caudales de diseños generados en el estudio hidrológico.

A través del análisis hidrológico e hidráulico de la cuenca del río Sandía se generó un mapa de inundación en el distrito de Sandía, en el departamento de Puno. Mediante los modelos numéricos HEC-HMS (Sistema de modelación hidrológica) y HEC-RAS (Sistema de modelación hidráulica) junto con el sistema de información geográfica ARCGIS, el cual procesó la topografía mediante DEM’s (Modelo digital de terreno) provenientes del satélite de la NASA, ALOS PALSAR, se hizo un estudio de inundación que obtuvo como resultado un área inundada de 24.04 hectáreas para un caudal máximo con periodo de retorno de 100 años y 25.61 hectáreas para un caudal máximo con periodo de retorno de 500 años.

[EN] Nitrogen is a fundamental component of living organisms, but it is also in short supply in forms in which vegetation can assimilate. As a result, nitrogen is a limiting element for vegetation growth. However, as a consequence of the human-mediated introduction of mineral nitrogen, nitrogen is also a major pollutant in anthropogenic ecosystems. Both natural and anthropogenic ecosystems supply important goods and services for the human wellbeing and in order to maintain the human living standards, there is a necessity of preserving natural ecosystems over time on one side, while improving the sustainability of anthropogenic ecosystems on the other. In that sense, mathematical models including the nitrogen cycle are useful tools which allow the analysis of the relationships and behaviours of these ecosystems, and there is a clear need to continue to develop and test nitrogen models, principally, models with an integrated approach, capable to deal with the different characteristics and behaviours of natural and anthropogenic ecosystems. Hence, the aim of the present thesis is to improve the nitrogen cycle modelling, exploring different parsimonious modelling approaches within the plant-soil-water continuum in natural and anthropogenic semiarid ecosystems. To face this objective, two parsimonious nitrogen models have been developed and implemented in two different data availability scenarios. Firstly, a new parsimonious carbon and nitrogen model, TETIS-CN, is implemented in a semiarid natural forest ecosystem trying to contribute to a better understanding and modelling of the hydrological and biogeochemical (carbon and nitrogen) cycles and their interactions in semiarid conditions and to test its capability to satisfactorily reproduce them. The results are satisfactory and suggest that it is important to include carbon observations in the calibration process, to consider all the existing vegetation species in the simulation, and that a fixed daily potential uptake may not be appropriate to reproduce the plant nitrogen uptake process. Secondly, a new parsimonious nitrogen model, TETIS-N, is implemented in a semiarid anthropogenic agricultural ecosystem. Since agriculture is the major source of diffuse pollution, being nitrogen and sediment pollution of water bodies its main associated environmental impacts, this second approach aims to improve its sustainability by evaluating the impact of several management practices on nitrogen and sediment loads, and horticultural crop yields. As a result, each management practice resulted effective in reducing a certain type of diffuse pollution, and therefore, combined scenarios are necessary to cope with all agricultural pollution sources. This thesis proved that each ecosystem has different characteristics and behaviours and therefore, different modelling necessities. Consequently, current models should include an integrate modelling of both natural and anthropogenic ecosystems. / [ES] El nitrógeno es un componente fundamental de los organismos vivos, pero también es escaso en las formas en que la vegetación puede asimilarlo, lo que lo convierte en un elemento limitante para el crecimiento de la vegetación. Sin embargo, debido a la introducción de nitrógeno mineral por el hombre, también se ha convertido en un contaminante importante en los ecosistemas. Tanto los ecosistemas naturales como los antrópicos, suministran bienes y servicios importantes y, para poder mantener los niveles de vida, es necesario preservar los ecosistemas naturales, por un lado, y mejorar la sostenibilidad de los ecosistemas antrópicos por otro. De esta forma, los modelos matemáticos que incluyen la modelización del ciclo de nitrógeno son herramientas útiles que permiten el análisis de las relaciones y los comportamientos de estos ecosistemas. Por lo que existe una clara necesidad de continuar desarrollando y probando nuevos modelos de nitrógeno, principalmente con un enfoque integrado, capaces de abordar las diferentes características y comportamientos de los ecosistemas naturales y antrópicos. De esta forma, el objetivo de esta tesis es mejorar la modelización del ciclo de nitrógeno, explorando diferentes enfoques de modelización parsimoniosa dentro del continuo planta-suelo-agua en ecosistemas semiáridos naturales y antrópicos. Para abordar este objetivo, se han desarrollado e implementado dos modelos de nitrógeno parsimoniosos en dos escenarios diferentes En primer lugar, se ha desarrollado e implementado un nuevo modelo parsimonioso de carbono y nitrógeno, TETIS-CN, en un ecosistema de bosque natural semiárido. Este primer enfoque intenta contribuir a una mejor comprensión y modelización de los ciclos hidrológico y biogeoquímicos (carbono y nitrógeno) y de sus interacciones en condiciones semiáridas. Así mismo, se comprueba la capacidad del modelo propuesto para reproducirlos satisfactoriamente. Los resultados son satisfactorios y sugieren que es importante incluir observaciones de carbono en el proceso de calibración, considerar todas las especies de vegetación existentes en la simulación, y que una absorción potencial diaria fija puede no ser apropiada para reproducir el proceso de absorción de nitrógeno por parte de la vegetación. En segundo lugar, se ha desarrollado e implementado un nuevo modelo de nitrógeno parsimonioso, TETIS-N, en un ecosistema agrícola antrópico semiárido. Dado que la agricultura es la principal fuente de contaminación difusa, siendo la contaminación por nitrógeno y sedimentos de las masas de agua, su principal impacto ambiental, este segundo enfoque tiene como objetivo evaluar el impacto de varias prácticas de gestión en las descargas de nitrógeno y sedimentos, así como en la producción de los cultivos hortícolas. Como resultado, cada práctica de gestión resulta efectiva en la reducción de cierto tipo de contaminación difusa y, por lo tanto, se necesitan escenarios combinados para hacer frente a todas las fuentes de contaminación agrícola. Esta tesis ha demostrado que cada ecosistema tiene diferentes características y comportamientos y, por lo tanto, diferentes necesidades de modelización, por lo que los modelos actuales deben incluir una modelización integrada de los ecosistemas naturales y antrópicos. / [CA] El nitrogen és un component fonamental dels organismes vius, però també és escàs en les formes en què la vegetació pot assimilar-ho, convertint-lo en un element limitant per al creixement de la vegetació. No obstant, a causa de la introducció de nitrogen mineral per l'home, també s'ha convertit en un contaminant important als ecosistemes. Tant els ecosistemes naturals com els antròpics, subministren béns i serveis importants i, per a poder mantenir els nivells de vida, és necessari preservar els ecosistemes naturals, d'una banda, i millorar la sostenibilitat dels ecosistemes antròpics per altra. D'aquesta forma, els models matemàtics que inclouen la modelització del cicle del nitrogen són eines útils que permeten l'anàlisi de les relacions i els comportaments d'aquests ecosistemes. Per tant, existeix una clara necessitat de continuar desenvolupant i provant nous models de nitrogen, principalment amb un enfocament integrat, capaços d'abordar les diferents característiques i comportaments dels ecosistemes naturals i antròpics. D'aquesta forma, l'objectiu d'aquesta tesi és millorar la modelització del cicle del nitrogen, explorant diferents enfocaments de modelització parsimoniosa dins del continu planta-sòl-aigua en ecosistemes semiàrids naturals i antròpics. Per a abordar aquest objectiu, s'han desenvolupat i implementat dos models de nitrogen parsimoniosos en dos escenaris diferents. En primer lloc, s'ha desenvolupat i implementat un nou model parsimoniós de carboni i nitrogen, TETIS-CN, en un ecosistema de bosc natural semiàrid. Aquest primer enfocament intenta contribuir a una millor comprensió i modelització dels cicles hidrològic i biogeoquímics (carboni i nitrogen) i de les seues interaccions en condicions semiàrides. Així mateix, comprova la capacitat del model proposat per a reproduir-los satisfactòriament. Els resultats són satisfactoris i suggereixen que és important incloure observacions de carboni en el procés de calibratge, considerar totes les espècies de vegetació existents en la simulació, i que una absorció potencial diària fixa pugues no ser apropiada per a reproduir el procés d'absorció de nitrogen per part de la vegetació. En segon lloc, s'ha desenvolupat i implementat un nou model de nitrogen parsimoniós, TETIS-N, en un ecosistema agrícola antròpic semiàrid. Atès que l'agricultura és la principal font de contaminació difusa, sent la contaminació per nitrogen i sediments de les masses d'aigua, el seu principal impacte ambiental, aquest segon enfocament té com a objectiu avaluar l'impacte de diverses pràctiques de gestió en les descàrregues de nitrogen i sediments, així com en la producció dels cultius hortícoles. Com a resultat, cada pràctica de gestió resulta efectiva en la reducció de cert tipus de contaminació difusa i, per tant, es necessiten escenaris combinats per a fer front a totes les fonts de contaminació agrícola. Aquesta tesi ha demostrat que cada ecosistema té diferents característiques i comportaments i, per tant, diferents necessitats de modelització, per tant, els models actuals han d'incloure una modelització integrada dels ecosistemes naturals i antròpics. / Esta tesis doctoral no habría sido posible sin la financiación proporcionada por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través del proyecto TETISMED (CGL2014-58127-C3-3-R) y la Unión Europea a través del proyecto LIFE17 CCA/ES/000063 RESILIENTFORESTS. / Puertes Castellano, C. (2020). Exploring the possibilities of parsimonious nitrogen modelling in different ecosystems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/138141 / TESIS

Como consecuencia del cambio climático, la ocurrencia de eventos extremos en el país se viene intensificando. Por lo que, cada vez surge una mayor necesidad por conocer, gestionar y predecir con mas detalle el comportamiento de la hidrología en las cuencas del país. En este contexto, la presente tesis expone los resultados obtenidos en la adecuación, evaluación y comparación de los modelos lluvia-escorrentía GR4J, SOCONT HBV y SAC-SMA a escala diaria en la cuenca del río Chillón bajo dos enfoques de movilización: agrupado y semidistribuido. El mérito intelectual de la presente tesis gravita en el hecho de modelar las descargas diarias de la cuenca del río chillon, así como su emplazamiento a una etapa de pronóstico de caudales a corto plazo. Esto tiene el potencial de contribuir a minimizar las perdidas humanas y materiales bajo la pronta predicción de las crecidas del caudal del río Chillón. Además, esto guarda estrecha relación en la formación de un sistema de alerta temprana en la cuenca de estudio, siendo esto una perspectiva a futuro. La presente tesis se encuentra distribuida como sigue: en el Capítulo 1 se presentan los aspectos generales de la investigación. El Capítulo 2 se concentra en los antecedentes, definiciones y conceptos, enfatizando en la conceptualización de los modelos propuestos. El Capítulo 3 se concentra en la descripción y análisis exploratorio de la hidroclimatología de la hoya, así como la descripción de la metodología seguida en la investigación. El Capítulo 4 se concentra en la discusión de los resultados, a saber: adecuación y comparación de los modelos propuestos; análisis de sensibilidad de parámetros; criterios considerados para la determinación de los umbrales de aleta temprana; concluyendo con la prueba de pronósticos de caudales a partir de la previsión de lluvias Eta-Senamhi y WRF. Finalmente, en el Capítulo 5 se presentan las conclusiones generales de la investigación y el trabajo futuro recomendado. / Tesis