This thesis deals with the evaluation of influence of small water reservoirs on the extreme runoff events (floods and drought) in the upper Úpa River basin. It summarizes knowledge about both hydrological extremes and their manifestations in the basin of interest as well as about small water reservoirs in the sense of water retention measures and their possible importance during the periods of low flows or floods. In this thesis two localities of possible reservoirs at place of former splash dams in Obří důl and on the Lysečinský Brook were chosen. To assess the influence of small water reservoirs on runoff during two chosen flood events and two periods of drought, the hydrological model HEC-HMS was applied. The results of model simulation proved a positive influence of reservoirs on the reduction of flood peaks (except for a concurrence of transformed flood waves in the outlet that occurred during one flood event), but the effect was decreasing with the increasing catchment area and the intensity of precipitation and with smaller storage capacity of a reservoir. During the low flows, a positive influence of reservoirs was observed as well, relating to the release of stored water. However, the ability of a reservoir to reduce deficit volume and to balance the flow was decreasing with smaller...

The diploma thesis deals with the evaluation of hydrological drought in the Bouřlivec and Loučenský stream basins, located in the northwest of the Czech Republic in the Ore Mountains. Available hydrological and climatological data series from two limnographic and four climatological stations were used to characterize the hydrological drought. The intensity of the occurrence of hydrological drought in the stream basins of interest was assessed using the method of threshold values and the method of insufficient volumes. According to the results of the work, the hydrological year 2020 was marked as extremely low in water on both monitored profiles, which points to the accumulating causes of drought from previous years. In terms of hydrological drought, the year 2018 was also significant. The diploma thesis also aims to detect trends in data series of precipitation, air temperature and inflow into the Všechlapy reservoir using the Mann-Kendall test. The results of statistical testing of the trend point to an increasing trend of air temperature and a decreasing trend of the inflow into the Všechlapy reservoir. A significant trend in the precipitation data series was not confirmed. Trend testing was preceded by an assessment of the homogeneity of the available data sets. Last but not least, emphasis is...

The object of this work is an analysis of the influence of extreme hydrological events (floods and droughts) in terms of interaction between groundwater and surface water in the river floodplain. The aim of this thesis is also the evaluation of the hydrological regime of the upper Lužnice basin and evidence of retention potential preserved natural floodplain. The selected objectives of the work were resolved on the basis of the values of groundwater levels and surface water in the area of interest. Based on data from underground wells and a digital terrain model, it was possible to create an image of the distribution of groundwater levels in river floodplains during selected hydrological situations. Data from surface flow was obtained from several habitats in the flow direction Lužnice. This has enabled graphically illustrate individual flood waves and characterize their size, speed and transformation after the passage of a preserved natural floodplain of Lužnice river. Carried out research has been confirmed retention capacity of the floodplain, which is most significant at flow rates slightly in excess of the flow capacity of the river bed. However, extreme floods or in periods with many culminations in a relatively short time leads to reduces water retention capability of the floodplain. In...

This thesis deals with the problem of water losses in the Loučenský brook and Bouřlivec basins. It was written on the basis of a project for the state enterprise Povodí Ohře, which dealt with the management of these streams. Loučenský potok and Bouřlivec are the sources of water for the Všechlapy reservoir, which provides a number of functions in the reservoir surroundings. However, the Všechlapy reservoir has been threatened by hydrological drought in recent years. For this reason, it is necessary to determine the water losses in the basin and focus on possible methods to ensure that the reservoir has sufficient water levels to maintain all of its major functions. In the first part of the thesis, the theoretical background related to the issue is explained. In the practical part of the thesis, water losses in the basin are detected mainly on the basis of longitudinal profiling of flows and recorded water withdrawals. Flow measurements were carried out on a total of 43 profiles in five different hydrological conditions with a focus on the dry season. The results show that there is a need to look for reserves in two areas. Firstly, in the management of the ponds, where it appears that a significant amount of water is being lost throughout the basins, and secondly, in the small-scale users who draw...

Sediments rich in sulfide were deposited in the Littorina sea in an environment that was shallow, anoxic,and reductive. The sediments were brought above sea level by isostatic uplift and can now be foundalong the coast of the Baltic sea. These sulfide rich sediments oxidize when they are exposed to air whenthe water table is lowered due to uplift, anthropogenic activities, or hydrological droughts. Oxidation ofsulfate soils will lower the pH and mobilize metals in the soil that will leach into adjacent rivers and willimpact the water chemistry and damage ecosystems. A few studies have noted that leaching increasesin sulfate soils after drought which has resulted in fish death. The impact of droughts on leaching from sulfate soils were investigated in nine rivers (Flarkbäcken,Hertsångerälven, Kvismare canal, Kyro river, Närpes River, Persöfjärden, Storbäcken, Tjuståsaån, andToby river) by looking at time series of sulfate concentrations and drought periods. The impact on riversafter a drought was studied by plotting the deviation from median specific discharge in summer andautumn against the deviation from median concentration of SO42-, a suite of metals and pH the followingseason with high discharge e.g. spring. The metals that were examined in the river were Aluminum (Al),Cadmium, (Cd), Cobalt (Co), Cupper (Cu), Iron (Fe), Manganese (Mn), Nickle (Ni), Zinc (Zn).TheKendall’s τ was then used to determine if the relationship between discharge and leached compoundconcentration was significant and which direction it had. In the sulfate timeseries the hydrological droughts generally coincided with low SO42- and werefollowed by SO42- peaks. The sulfate concentrations increased significantly after droughts, and theincrease in SO42- lasted for 1-3 years for most rivers. In two Finnish rivers the SO42- remained higher alonger time of 5 years in Kyro river and Närpes river after multiyear droughts. In Kvismare canal, Kyroriver, Närpes river and Tjuståsaån the SO42- concentration was higher in the mid-1900s which could bedue to changes in ditching activity, the acid sulfate soils transitioning to post active sulfate soils afterthe ditching activity stopped in the regions, or SO42- air deposition historically being greater. SO42-, Co, Ni, and Zn had negative significant correlations in a majority of the rivers, while pH, Fe,and total organic carbon had significant positive correlations a majority of rivers. A negative correlationindicates high concentrations of the leached compound after a drought while positive correlationsindicate low concentrations of the leached compound after a drought. Al, Cd, Cu, and Mn did not havea significant correlation in a majority of the rivers which could be due to their dependence on pH whichwill not always change in the rivers in spring due to acidic water leaching from acid sulfate soils sincethe acidic water will be diluted by meltwater. / Efter senaste istiden var vattnet i havet syrefritt och reducerande vid havsbotten, vilket ledde till attsulfidmineral avsattes. Dessa sulfidrika sediment har hamnat ovanför havsytan på grund avlandhöjningen och finns i kustnära områden runt östersjön. Sulfidsedimenten oxiderar om de kommer ikontakt med syre vilket kan ske på grund av landhöjning, mänskliga aktiviteter, eller torka som sänkergrundvattennivåerna. När sulfatjordarna oxiderar sänks pH i jorden och metaller frigörs vilka sedanlakas ur jorden och påverkar närliggande vattendrag och ekosystem. Lakning av metaller har i någrastudier setts öka efter extrem torka vilket i vissa fall har lett till fiskdöd. I nio vattendrag (Flarkbäcken, Hertsångerälven, Kvismare kanal, Kyro älv, Närpes å, Persöfjärden,Storbäcken Tjuståsaån och Toby å) undersöktes hur torka påverkar urlakning från sura sulfatjordar. Deämnen som undersöktes var Aluminium (Al), Kadmium (Cd), Kobolt (Co), koppar (Cu), Järn (Fe),Mangan (Mn), Nickel, (Ni), Totalt Organiskt Kol (TOC), och Zink (Zn). Sambandet mellanvattenföringens avvikelse från medianen under de sommar samt höst och avvikelsen avkoncentrationerna av urlakade ämnen från medianen följande årstid med högt flöde plottades för attundersöka hur sambandet såg ut. De statistiska testerna Kendalls τ användes för att utvärdera om enkorrelation existerade och i vilken riktning den gick. Sulfatkoncentrationerna var generellt sett väldigt låga under torrperioder men ökad snabbt efter atttorkan avtagit. Den förhöjda sulfatkoncentrationen varade generellt sett i 1-3 år för de flesta vattendrag.Det fanns däremot två undantagsfall då sulfatkoncentrationerna var förhöjda i Kyro älv och Närpes åunder 5 år efter en torrperiod som varat i flera år. I Kvismare kanal och Tjuståsaån varsulfatkoncentrationerna, högre under mitten av 1900-talet. De högre koncentrationerna av sulfat kanbero på att det var mer dikning, eller större mängd luftföroreningar under denna period. Sambanden för sulfat, Co, Ni och Zn visade att efter torra perioder var koncentrationerna högre i enmajoritet av vattendrag än normalt. pH, Fe och TOC visade på ett motsatt samband. Efter torrperiodersjönk därmed koncentrationen Fe och TOC i en majoritet av vattendragen. Al, Cd Cu, och Mn hadesignifikanta samband i mindre än 50 % av vattendragen vilket kan vara till följd av att de är beroendeav pH som själv inte hade en tydlig korrelation i alla vattendrag. pH sjunker i många fall inte särskiltmycket till följd av en torka då vattnet som lakas ut från sulfatjorden späds ut av smältvatten undervåren.

CLIMATIC CHANGE EFFECT ON HYDROLOGICAL DROUGHT IN THE OTAVA RIVER HEADWATERS Abstract The submitted thesis deals with hydrological drought in condition of climate change in Otava River headwaters. The topic is discussed from four different aspects that together create a complex view on the hydrological drought issues in the catchment. The first aspect, the hydrological drought analysis in daily series, is done by threshold level method and SPA. Second aspect studies the impact of climate change on the hydrological drought by using the BILAN model. Following aspect determines a prediction of low flows and deficit volumes during drought by the recession analysis. Final aspect suggests relating process of management, planning and adaptation measures on drought. Key words: hydrological drought, minimal discharges, deficit volumes, BILAN model, climatic change, recession analysis, Otava River, Modrava, Rejštejn, Sušice, adaptation measures

[ES] La escasez de agua es un problema cada vez más recurrente para la agricultura de regadío en las regiones mediterráneas, siendo la sequía hidrológica uno de los problemas que afecta la disponibilidad de agua. Por lo tanto, es necesario establecer alternativas técnicas y económico-financieras que permitan a los regantes enfrentar este problema desde una visión amplia de la gestión del agua para uso agrícola a nivel de cuenca. Estas alternativas deben incluir instrumentos de planificación hidrológica, que permitan analizar el impacto de la sequía y determinar las medidas a implementar cuando el recurso hídrico disponible no sea suficiente para satisfacer las demandas de agua. Uno de los instrumentos económicos y financieros para la gestión del riesgo agroclimático que se ha implementado con éxito y que cada día cobra más fuerza es el de los seguros agrícolas, más específicamente, el seguro indexado. Esta investigación pretende contribuir a mitigar el impacto de la escasez de agua en comunidades de regantes situadas en cuencas altamente reguladas, como el sistema de explotación del río Júcar, mediante el diseño de un nuevo esquema de seguro indexado por sequía hidrológica, basado en índices totalmente alineados con los procedimientos de gestión de la sequía a nivel de cuenca. El proceso de diseño del seguro comprende 3 etapas. En la primera se evalúa económicamente el impacto de la sequía para establecer una indemnización unitaria, elemento base para el diseño del seguro. La segunda etapa consiste en establecer un índice por sequía hidrológica que tenga un alto grado de correlación con las pérdidas productivas y económicas en las comunidades de regantes y reduzca los problemas de riesgo moral, selección adversa y riesgo base que se presentan en este tipo de seguros indexados. En este caso, se diseñaron y evaluaron tres índices de sequía hidrológica (IEECHJ, ISH1, ISH2), siendo el indicador principal el índice de estado de escasez IEECHJ de la Unidad Territorial UTE del Júcar, establecido en el plan especial de sequía de la Demarcación Hidrográfica del Júcar PES (2018). Finalmente, en la tercera etapa se busca establecer los principales parámetros económicos del seguro: la indemnización recibida, el máximo valor indemnizable y el valor de la prima pura a pagar que se incluirán en los diferentes tipos de contrato. El seguro es evaluado simulando su operación como si estuviera en funcionamiento. Se utilizan indicadores económicos-financieros para comparar los beneficios para la comunidad de regantes con o sin contrato. Los indicadores utilizados son la desviación estándar, el error cuadrático medio, el índice de siniestralidad y el riesgo base, los cuales están en función del margen bruto del cultivo. Para analizar la gestión del recurso hídrico en la cuenca y determinar escenarios de escasez que pueden declarar un siniestro o pago de indemnización del seguro, se utilizó un modelo de gestión de cuencas que tiene en cuenta las reglas de gestión del sistema. Al incluir los indicadores financieros en la evaluación del seguro, se determina que la mejor opción en el diseño es tomar el IEECHJ=0.20 sin franquicia deducible como disparador. Esto minimiza la semivarianza y la desviación estándar del margen bruto y permite obtener valores más altos del margen bruto mínimo en comparación con la opción de no implementar el seguro. El seguro por sequía hidrológica contribuye a llenar el vacío existente en los planes de seguro tradicionales para cultivos bajo riego y ofrece cobertura adicional a los agricultores en condiciones de sequía y escasez de agua. Además, este diseño logra comprender la complejidad de la interacción de los subsistemas de aportaciones, demandas y reglas de operación del recurso hídrico a nivel de cuenca, siendo esta la contribución principal de esta investigación. / [CA] L'escassetat d'aigua és un problema cada vegada més recurrent per a l'agricultura de regadiu a les regions mediterrànies, sent la sequera hidrològica un dels problemes que afecta la disponibilitat d'aigua. Per tant, és necessari establir alternatives tècniques i economicofinanceres que permeten als regants enfrontar aquest problema des d'una visió àmplia de la gestió de l'aigua per a ús agrícola a nivell de conca. Aquestes alternatives han d'incloure instruments de planificació hidrològica, que permeten analitzar l'impacte de la sequera i determinar les mesures a implementar quan el recurs hídric disponible no siga suficient per a satisfer les demandes d'aigua. Un dels instruments econòmics i financers per a la gestió del risc agroclimàtic que s'ha implementat amb èxit i que cada dia cobra més força és el de les assegurances agrícoles, més específicament, el segur indexat. Així, aquesta investigació pretén contribuir a mitigar l'impacte de l'escassetat d'aigua en comunitats de regants situades en conques altament regulades, com el sistema d'explotació del va riure Xúquer, mitjançant el disseny d'un nou esquema de segur indexat per sequera hidrològica, basat en índexs totalment alineats amb els procediments de gestió de la sequera a nivell de conca. El procés de disseny del segur comprén 3 etapes. En la primera, s'avalua econòmicament l'impacte de la sequera per a establir una indemnització unitària, element base per al disseny de l'assegurança. Posteriorment, la segona etapa consisteix a establir un índex per sequera hidrològica que tinga un alt grau de correlació amb les pèrdues productives i econòmiques en les comunitats de regants i reduïsca els problemes de risc moral, selecció adversa i risc base que es presenten en aquesta mena d'assegurances indexades. En aquest cas, es van dissenyar i van avaluar tres índexs d'estat d'escassetat (IEECHJ, ISH1, ISH2), sent l'indicador principal l'índex IEECHJ de la Unitat Territorial del Xúquer UTE, establit en el pla especial de sequera de la Demarcació Hidrogràfica del Xúquer PES (2018). Finalment, en la tercera etapa es busca establir els principals paràmetres econòmics de l'assegurança: la indemnització rebuda, el màxim valor indemnitzable i el valor de la prima a pagar que s'inclouran en els diferents tipus de contracte. El segur és avaluat simulant la seua operació com si estiguera en funcionament. S'utilitzen indicadors econòmics-financers per a comparar els beneficis per a la comunitat de regants amb o sense contracte. Els indicadors utilitzats són la desviació estàndard, l'error quadràtic mitjà, l'índex de sinistralitat i el risc base, els quals estan en funció del marge brut del cultiu. Per a analitzar la gestió del recurs hídric en la conca i determinar escenaris d'escassetat que poden declarar un sinistre o pagament d'indemnització del segur, es va utilitzar un model de gestió de conques que té en compte les regles de gestió del sistema. En incloure els indicadors financers en l'avaluació del segur, es determina que la millor opció en el disseny és prendre el IEECHJ=0.20 sense franquícia deduïble com disparador. Això minimitza la semivariància i la desviació estàndard del marge brut i permet obtindre valors més alts del marge brut mínim en comparació amb l'opció de no implementar l'assegurança. L'assegurança per sequera hidrològica contribueix a omplir el buit existent en els plans de segur tradicionals per a cultius sota reg i ofereix cobertura addicional als agricultors en condicions de sequera i escassetat d'aigua. A més, aquest disseny aconsegueix comprendre la complexitat de la interacció dels subsistemes d'aportacions, demandes i regles d'operació del recurs hídric a nivell de conca, sent aquesta la contribució principal d'aquesta investigació. / [EN] Water scarcity is an increasingly recurring problem for irrigated agriculture in the Mediterranean region, with hydrological droughts affecting water availability. Therefore, it is necessary to establish technical and economic-financial alternatives that allow irrigators to face this problem from a broad vision of water management for agricultural use at the basin level. These alternatives should include hydrological planning tools that allow the analysis of the effects of drought and the determination of the measures to be implemented when the available water resources cannot meet the water demand. One of the economic and financial instruments for managing agro-climatic risks that has been successfully implemented and is gaining more strength every day is agricultural insurance, specifically indexed insurance. This research aims to contribute to the mitigation of the effects of water scarcity in irrigation communities located in highly regulated basins, such as the Júcar river exploitation system, through the design of a new insurance scheme indexed by hydrological drought, based on indices fully aligned with drought management procedures at the basin level. The insurance design process consists of three stages. First, the impact of drought is economically evaluated to determine a unit compensation, which is the basis for the insurance design. The second stage is to establish a hydrological drought index that is highly correlated with productive and economic losses in irrigation communities and reduces moral hazard problems, adverse selection, and baseline risks problems inherent in this type of indexed insurance. In this case, three indices of scarcity status (IEECHJ, ISH1, ISH2) were designed and evaluated, the main indicator being the IEECHJ index of the Júcar UTE Territorial Unit, established in the Special Drought Plan of the Júcar River Basin PES (2018). Finally, the third stage aims to establish the main economic parameters of the insurance: the compensation received, the maximum compensable value, and the value of the premium rate to be included in the different types of contracts. The insurance is evaluated by simulating of its operation as if it were in process. Economic-financial indicators are used to compare the benefits to the community of irrigators with and without a contract. The indicators used are standard deviation, mean root-square loss, loss ratio, and base risk, which are based on the gross margin of the crop. The water resources simulation model that considers system management rules was used to analyze water resource management in the basin and to determine scarcity scenarios that could trigger a claim or insurance indemnity payment. By including financial indicators in the insurance assessment, it is determined that the best option in the design is to consider as a trigger the IEECHJ=0.20 without a deductible franchise, since the semi-variance and standard deviation of the gross margin are minimized, and higher values of the minimum gross margin are obtained compared to the option of not implementing insurance. Hydrological drought insurance contributes to fill the gap in traditional insurance schemes for irrigated crops and provides additional coverage to farmers in times of drought and water scarcity. In addition, this design manages to understand the complexity of the interaction of the subsystems of contributions, demands and operating rules of the water resource at the basin level, which is the main contribution of this research. / Valenzuela Mahecha, MA. (2023). Diseño de esquema de seguros agrícolas para mitigación del riesgo de sequías hidrológicas mediante modelos hidroeconómicos a escala de cuenca [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/198184