Tesis por compendio / [ES] En las próximas décadas, los fenómenos extremos como las sequías podrían volverse más frecuentes e intensos debido al cambio climático, afectando en gran medida a las cuencas con problemas de escasez hídrica. Por lo tanto, el estudio de estos fenómenos es esencial, así como predecir sus impactos asociados para garantizar una buena gestión de los recursos hídricos disponibles, sobre todo en sistemas de explotación altamente regulados y estresados, que bajo estas circunstancias ven afectadas su fiabilidad y vulnerabilidad. En esta tesis se aborda esta problemática por medio de un compendio de cinco publicaciones, todas ellas artículos. Dos de estos artículos están publicados en revistas indexadas en el Journal Citation Report (JCR), otros dos están publicados en una revista de reconocido prestigio de habla hispana, y el último se encuentra en proceso de revisión en otra revista indexada en el JCR. Todos los artículos publicados están relacionados con el desarrollo de una metodología de integración de proyecciones climáticas en la gestión y planificación hidrológica, para ayudar en el proceso de toma de decisiones e intentar prevenir los impactos cuantitativos y cualitativos de futuros eventos de sequía. Por otro lado, el artículo en proceso de revisión se centra en la integración de pronósticos estacionales en la evaluación del riesgo de sequía en tiempo real con la misma finalidad. En ambos casos se lleva a cabo un proceso de evaluación del riesgo de sequía, a medio o largo plazo, mediante una cadena de modelos y procesos de corrección y ajuste al caso de estudio, la cuenca del Júcar. De este proceso se obtiene un indicador de riesgo de sequía muy intuitivo que informa sobre la evolución probabilística de los recursos disponibles en el sistema, facilitando así la toma de decisiones a medio o largo plazo. Los principales resultados asociados a la gestión en tiempo real de la sequía indican que los métodos propuestos son prometedores, ya que todos ellos muestran mejores capacidades de predicción que el método implementado en la actualidad. Por otro lado, los resultados de cambio climático prevén un futuro complicado para la cuenca de estudio, con reducciones importantes de las aportaciones futuras (sobre todo para finales de siglo) y altas probabilidades de disponer de menores recursos hídricos en el sistema. Lo mismo ocurre al analizar la calidad del agua, ya que se estiman mayores afecciones para horizontes futuros, sobre todo en zonas relacionadas con la actividad agrícola. Sin embargo, existe una gran incertidumbre en estos resultados más allá de mediados de siglo, debido principalmente a la naturaleza variante de las proyecciones climáticas. A pesar de esta incertidumbre, las metodologías desarrolladas podrían considerarse como el primer paso para tener en cuenta las afecciones de un futuro cambiante en la gestión y planificación hidrológica de forma fiable y robusta, pudiendo implementarse en otras cuencas con la misma problemática y facilitando así la toma de decisiones frente a eventos extremos de sequía. / [CA] En les pròximes dècades, els fenòmens extrems com les sequeres podrien tornar-se més freqüents i intensos a causa del canvi climàtic, afectant en gran mesura a les conques amb problemes d'escassesa hídrica. Per tant, l'estudi d'estos fenòmens és essencial, així com predir els seus impactes associats per a garantir una bona gestió dels recursos hídrics disponibles, sobretot en sistemes d'explotació altament regulats i estressats, que davall estes circumstàncies veuen afectades la seua fiabilitat i vulnerabilitat. En esta tesi s'aborda esta problemàtica per mitjà d'un compendi de cinc publicacions, totes elles articles. Dos d'estos articles estan publicats en revistes indexades en el Journal Citation Report (JCR), altres dos estan publicats en una revista de reconegut prestigi de parla hispana, i l'últim es troba en procés de revisió en una altra revista indexada en el JCR. Tots els articles publicats estan relacionats amb el desenvolupament d'una metodologia d'integració de projeccions climàtiques en la gestió i planificació hidrològica, per a ajudar en el procés de presa de decisions i intentar previndre els impactes quantitatius i qualitatius de futurs esdeveniments de sequera. D'altra banda, l'article en procés de revisió es centra en la integració de pronòstics estacionals en l'avaluació del risc de sequera en temps real amb la mateixa finalitat. En ambdós casos es du a terme un procés d'avaluació del risc de sequera, a mig o llarg termini, per mitjà d'una cadena de models i processos de correcció i ajust al cas d'estudi, la conca del Xúquer. D'este procés s'obté un indicador de risc de sequera molt intuïtiu que informa sobre l'evolució probabilística dels recursos disponibles en el sistema, facilitant així la presa de decisions a mig o llarg termini. Els principals resultats associats a la gestió en temps real de la sequera indiquen que els mètodes proposats són prometedors, ja que tots ells mostren millors capacitats de predicció que el mètode implementat en l'actualitat. D'altra banda, els resultats de canvi climàtic preveuen un futur complicat per a la conca d'estudi, amb reduccions importants de les aportacions futures (sobretot per a finals de segle) i altes probabilitats de disposar de menors recursos hídrics en el sistema. El mateix ocorre al analitzar la qualitat de l'aigua, ja que s'estimen majors afeccions per a horitzons futurs, sobretot en zones relacionades amb l'activitat agrícola. No obstant això, hi ha una gran incertesa en estos resultats més enllà de mitjans de segle, degut principalment a la naturalesa variant de les projeccions climàtiques. A pesar d'esta incertesa, les metodologies desenvolupades podrien considerar-se com el primer pas per a tindre en compte les afeccions d'un futur canviant en la gestió i planificació hidrològica de forma fiable i robusta, podent implementar-se en altres conques amb la mateixa problemàtica i facilitant així la presa de decisions enfront d'esdeveniments extrems de sequera. / [EN] In the coming decades, extreme events such as droughts could become more frequent and intense due to climate change, greatly affecting basins with water scarcity problems. Therefore, the study of these phenomena is essential, as well as predicting their associated impacts to ensure good management of available water resources, especially in highly regulated and stressed exploitation systems, whose reliability and vulnerability are affected under these circumstances. This thesis addresses this problem by means of a compendium of five publications, all of them articles. Two of these articles are published in journals indexed in the Journal Citation Report (JCR), other two are published in a prestigious Spanish-language journal, and the last one is under review in another journal indexed in the JCR. All the published articles are related to the development of a methodology for the integration of climate projections in water planning and management, to help in the decision-making process and try to prevent the quantitative and qualitative impacts of future drought events. On the other hand, the article under revision focuses on the integration of seasonal forecasts in real-time drought risk assessment for the same purpose. In both cases, a drought risk assessment process is carried out, in the medium or long term, by means of a model chain and correction and adjustment processes to the case study, the Júcar River Basin. From this process, a very intuitive drought risk indicator is obtained, providing information on the probabilistic evolution of the resources available in the system and facilitating medium or long-term decision making. The main results associated with real-time drought management indicate that the proposed methods are promising, as they all show better predictive capabilities than the current method implemented in the basin. On the other hand, the climate change results predict a complicated future for the case study, with significant reductions in future inflows (especially by the end of the century) and high probabilities of having lower water resources in the system. The same occurs when analyzing water quality, since greater impacts are estimated for future horizons, especially in areas related to agricultural activity. However, there is great uncertainty in these results beyond mid-century, mainly due to the natural variability of climate projections. Despite this uncertainty, the methodologies developed could be considered as the first step to take into account the effects of a changing future in hydrological management and planning in a reliable and robust way, and could be implemented in other basins with the same problems, thus facilitating decision making to face extreme drought events. / Suárez Almiñana, S. (2021). Incorporación de las predicciones meteorológicas y climáticas en la planificación y gestión de las sequías. Aplicación a la Cuenca del Júcar [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174533 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El agua constituye un recurso esencial cuya disponibilidad limitada y su creciente demanda hace que sea considerado como un elemento de gran valor desde diversos puntos de vista (ambiental, biológico, social, económico, etc.). El mantenimiento de condiciones favorables que permitan un equilibrio medioambiental adecuado es una de las metas de una adecuada planificación y gestión de recursos hídricos. Una de las acciones principales para la preservación de la biodiversidad de las cuencas consiste en la implementación de caudales ecológicos. Para ello, es importante poder contar con herramientas adecuadas que permitan cuantificar los efectos de los cauda-les ecológicos sobre las actividades socioeconómicas y el medio ambiental. Esta tesis tiene como objetivo proponer metodologías para la obtención y análisis de indicadores que permitan la optimización de regímenes de caudales ecológicos en sistemas de recursos hídricos complejos. Estas metodologías posibilitan evaluar los efectos de los caudales ecológicos en la alteración hidrológica, la alteración del hábitat, las garantías de las demandas, y la explotación del recurso hídrico. Esta tesis doctoral se estructura como un compendio de tres artículos científicos publicados en revistas del primer y segundo cuartil del Journal Citation Reports. En el primer artículo se define una metodología para el análisis de la alteración hidrológica en sistemas altamente regulados para diferentes escenarios de caudales ecológicos, apoyada en la utilización de modelos de simulación de la gestión de sistemas de recursos hídricos, y la posterior estimación y agrupación de indicadores de alteración hidrológica. Dicha metodología ha sido aplicada en la parte española de la Demarcación Hidrográfica del Duero. El segundo artículo plantea una metodología para la obtención de un indicador de alteración del hábitat en cuencas reguladas, mediante la aplicación conjunta de un modelo de simulación de la gestión de cuencas y un modelo de estimación de series temporales de hábitat de las especies acuáticas presentes en la zona de estudio. La metodología se aplica en el sistema de explotación del Órbigo, perteneciente a la Demarcación Hidrográfica del Duero. Las series temporales de hábitat fueron obtenidas y analizadas para diferentes escenarios de regímenes de caudales ecológicos, evaluando sus efectos en la alteración del hábitat y las garantías de las demandas. El tercer artículo propone una metodología para evaluar la variación temporal y espacial del índice de explotación del recurso hídrico (WEI+) en cuencas reguladas. Esta metodología, que fue aplicada en la cuenca del río del Órbigo, permite analizar los efectos de los regímenes de caudales eco-lógicos en el estrés hídrico de los distintos tramos de rio de una cuenca regulada. El enfoque propuesto para reducir la escala espacial del índice de explotación del recurso hídrico es también es útil para identificar las mejores fuentes de agua en las cuencas fluviales para satisfacer futuras demandas de agua y/o restricciones ambientales. Finalmente, a partir de la información obtenida de estas metodologías, se realiza un análisis conjunto de todos estos parámetros para las diferentes alternativas de caudal ecológicos planteadas. Para ello, se evalúan de manera conjunta indicadores globales de alteración hidrológica, alteración de hábitat, déficits de las demandas y estrés hídrico. Estos indicadores globales facilitan, tanto a los gestores como a los usuarios del agua, el análisis de estrategias de planificación y gestión de recursos hídricos. / [CA] L'aigua constitueix un recurs essencial la disponibilitat limitada del qual i la seua creixent demanda fa que siga considerat com un element de gran valor des de diversos punts de vista (ambiental, biològic, social, econòmic, etc.). El manteniment de condicions favorables que permeten un equilibri mediambiental adequat és una de les metes d'una adequada planificació i gestió de recursos hídrics. Una de les accions principals per a la preservació de la biodiversitat de les conques consisteix en la implementació de cabals ecològics. Per a això, és important poder comptar amb eines adequades que permeten quantificar els efectes dels cabals ecològics sobre les activitats socioeconòmiques i el mitjà ambiental. Aquesta tesi té com a objectiu proposar metodologies per a l'obtenció i anàlisi d'indicadors que permeten l'optimització de règims de cabals ecològics en sistemes de recursos hídrics complexos. Aquestes metodologies possibiliten avaluar els efectes dels cabals ecològics en l'alteració hidrològica, l'alteració de l'hàbitat, les garanties de les demandes, i l'explotació del recurs hídric. Aquesta tesi doctoral s'estructura com un compendi de tres articles científics publicats en revistes del primer i segon quartil del Journal Citation Reports. En el primer article es defineix una metodologia per a l'anàlisi de l'alteració hidrològica en sistemes altament regulats per a diferents escenaris de cabals ecològics, recolzada en la utilització de models de simulació de la gestió de sistemes de recursos hídrics, i la posterior estimació i agrupació d'indicadors d'alteració hidrològica. Aquesta metodologia ha sigut aplicada en la part espanyola de la Demarcació Hidrogràfica del Duero. El segon article planteja una metodologia per a l'obtenció d'un indicador d'alteració de l'hàbitat en conques regulades, mitjançant l'aplicació conjunta d'un model de simulació de la gestió de conques i un model d'estimació de sèries temporals d'hàbitat de les espècies aquàtiques presents en la zona d'estudi. La metodologia s'aplica en el sistema d'explotació del Órbigo, pertanyent a la Demarcació Hidrogràfica del Duero. Les sèries temporals d'hàbitat van ser obtingudes i analitzades per a diferents escenaris de règims de cabals ecològics, avaluant els seus efectes en l'alteració de l'hàbitat i les garanties de les demandes. El tercer article proposa una metodologia per a avaluar la variació temporal i espacial de l'índex d'explotació del recurs hídric (WEI+) en conques regulades. Aquesta metodologia, que va ser aplicada en la conca del riu del Órbigo, permet analitzar els efectes dels règims de cabals ecològics en l'estrés hídric dels diferents trams de va riure d'una conca regulada. L'enfocament proposat per a reduir l'escala espacial de l'índex d'explotació del recurs hídric és també és útil per a identificar les millors fonts d'aigua en les conques fluvials per a satisfer futures demandes d'aigua i/o restriccions ambientals. Finalment, a partir de la informació obtinguda d'aquestes metodologies, es realitza una anàlisi conjunta de tots aquests paràmetres per a les diferents alternatives de cabal ecològics plantejades. Per a això, s'avaluen de manera conjunta indicadors globals d'alteració hidrològica, alteració d'hàbitat, dèficits de les demandes i estrés hídric. Aquests indicadors globals faciliten, tant als gestors com als usuaris de l'aigua, l'anàlisi d'estratègies de planificació i gestió de recursos hídrics. / [EN] Water is an essential resource whose limited availability and growing demand means that it is considered an element of great value from various points of view (environmental, biological, social, economic, etc.). The maintenance of favourable conditions that allow an adequate environmental balance is one of the goals of water resources planning and management. One of the main actions for the preservation of the basin biodiversity in the implementation of environmental flows. To this end, it is important to have adequate tools that allow assessing the effects of environmental flows on socioeconomic activities and the environment. This thesis aims to propose methodologies for assessing and analysing indicators that allow the optimization of ecological flow regimes in complex water resource systems. These methodologies enable evaluating the effects of ecological flows on hydrological alteration, habitat alteration, reliability of water demands, and water resources exploitation. This doctoral thesis is structured as a compendium of three research papers published in journals indexed in the first and second quartiles of the Journal Citation Reports. In the first paper, a methodology for the analysis of hydrological alteration in highly regulated systems for different scenarios of ecological flows is pro-posed. The methodology is endorsed using models for the management of water resource systems, and the subsequent computation and grouping of indicators of hydrological alteration. This methodology was applied to the Spanish part of the Duero Water District. The second paper proposes a methodology for assessing an indicator of habitat alteration in regulated basins through the joint application of a basin management simulation model and a model to estimate habitat time series of the aquatic species present in the study zone. The methodology is applied to the Órbigo exploitation system, which belongs to the Duero Water District. Habitat time series were obtained and analysed for different environmental flow regime scenario, and the effects of this environmental flows on habitat alteration and water demand reliability were assessed. The third paper proposes a methodology to evaluate the temporal and spatial variation of the water exploitation index (WEI+) in regulated basins. This methodology, which was applied in the Órbigo river basin, allows ana-lysing the effects of ecological flow regimes on water stress in the different river sections of a regulated basin. The proposed approach to reduce the spatial scale of the water exploitation index is also helpful to identify the best water sources in river basins to meet future water demands and/or higher values of environmental restrictions. Finally, based on the information obtained through the application of these methodologies, a joint analysis of all these parameters was carried out for the different proposed environmental flow alternatives. To this end, global indicators of hydrological alteration, habitat alteration, water demand deficits and water stress are jointly evaluated. These global indicators help water managers and users to analyse strategies of water resources planning and management. / The authors thank the Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN) and Spanish Research Agency (AEI) for the financial support MCIN/AEI/10.13039/501100011033 to RESPHIRA project (PID2019- 106322RB-I00). RB was partly funded by MCIN/AEI /10.13039/501100011033 through Juan de la Cierva program (IJC2019-038848-I). Funding for open ac- cess charge: CRUE-Universitat Politècnica de València. The authors also thank three anonymous reviewers for their suggestions to improve this work. / Pardo Loaiza, J. (2023). Mejora de la gestión del recurso hídrico mediante la incorporación de indicadores de regímenes ecológicos en el análisis de sistemas de recursos hídricos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192461 / Compendio