The role of natural biofilms affecting the water quality in rivers has been the main theme in this study. Firstly, the study developed the capacity of biofilms in retention and/or production of DOC. Secondly, the study also approached the production of the geosmin metabolite by benthic cyanobacterial mats. In the two developed aspects, the structure and function of the biofilms showed their relevance in evaluating the capacity of biofilms on the amelioration of the water quality. The importance of the biofilms on ecological research in running waters has been focus in their capacity of adsorption and transformation of nutrient, and therefore, in the self-purification capacity of streams and rivers. Biofilms are also major sites of carbon cycling in streams and rivers, affecting the water DOC dynamics. Eutrophication of streams and rivers have been also linked with an increase of algal biomass. As a consequence, the massive growth of cyanobacterial mats can cause the production of toxic and nuisance metabolites, like geosmin, a secondary metabolite which causes earthy and musty taste and odor in the water.The first conclusion of this study was that biofilms may play an important role in the retention of water DOC. We elucidated whether biofilms act as sinks or sources of fluvial DOC, depending on their structure and biomass accumulation. Metabolism (extracellular enzymatic activity) and structure (algae, bacteria, C/N content) of light-growth and dark-growth systems were analyzed over a year. Biofilms from the light-growth regime presented monthly variation in DOC uptake/release rates, but the annual average presented higher DOC uptake than dark-growth biofilms. However, the latter had a constant DOC consumption along the year, permitting a maintenance of low water DOC levels. The biofilm structure and the relative contribution of autotrophs and heterotrophs had a relevant implication in the carbon recycling, since metabolic activities were affected by variations in this structure.Geosmin production was related with the massive growth of benthic cyanobacteria (formed mainly by Oscillatoria limosa) in littoral zones, where water velocity was low, warmer temperatures and high nutrient concentration and low N/P ratio. The masses were further detached and drift downstream, being the responsible for the dispersion of geosmin along the river. The high biomass accumulation per surface unit, may cause a nutrient depletion inside the mat, e.g. nitrogen limitation. Structural and functional differences were found in the different fractions of the cyanobacterial mat (attached vs. free-floating). Free-floating mats presented higher biomass and exoenzymatic activities. Otherwise, the low phosphatase/aminopeptidase ratio found in both compartments indicated a nitrogen limitation inside the mats. Microstructural analyses with oxygen and redox microsensors have been useful to understand the function of the different cyanobacterial patches inside the mat. During the dark, Oscillatoria micro-patches aggregated and accumulated in thick masses where some anoxia conditions were found, giving a very low redox potential. This low diffusion could be associated with resource depletion, limiting the nutrient availability and defining the appropriate conditions for the geosmin production.

La influència de les àrees de muntanya en la generació de recursos hídrics, la geomorfologia del sistema fluvial i les avingudes de caràcter catastròfic és determinant. No obstant això, històricament el coneixement científic dels rius de sorra de plana ha estat superior que el dels rius de grava i de muntanya. Diverses investigacions han posat de manifest que els models hidràulics, de transport de sediment i geomorfològics desenvolupats per als primers no són directament extrapolables a aquests darrers.Un problema cabdal en Hidràulica fluvial és el de la resistència de la llera a l'avanç del flux, doncs la seva determinació és requisit per a la resolució d'infinitat de problemes que es plantegen a l'esmentada disciplina. En la present Tesi han estat avaluats (és a dir, ajustats, verificats i comparats) una sèrie de models de resistència al flux per a rius de muntanya i de grava. Ha estat analitzat, també, l'efecte que sobre la capacitat predictiva de les equacions té l'ajustament per subconjunts, definits aquests per intervals de diferents variables de control, com són la sumersió relativa del flux, el pendent de la llera o l'índex de mobilitat del sediment.Els models avaluats han estat dividits en dos grans grups: a) els que consideren el factor de fricció de Darcy-Weisbach (f) com a variable dependent i b) aquells que prenen el cabal del flux (Q) o la seva velocitat mitjana (v) com a variables resposta i que no inclouen coeficient de resistència explícitament com a variable explicativa. Com a principal resultat ha estat obtingut un conjunt d'equacions, dels dos grups esmentats anteriorment, que compten amb una capacitat de predicció superior a la de les fórmules derivades fins a l'actualitat per altres autors. Aquesta superioritat predictiva es fonamenta en la creació d'una base de dades d'ajustament integrada per un nombre de dades sensiblement superior i que, a més, representa un interval més ampli de les variables explicatives. / La influencia de las áreas de montaña en la generación de recursos hídricos, la geomorfología del sistema fluvial y las avenidas de carácter catastrófico es determinante. Sin embargo, históricamente el conocimiento científico acerca de los ríos de arena de llanura ha sido superior que sobre los ríos de grava y de montaña. Diversas investigaciones han puesto de manifiesto que los modelos hidráulicos, de transporte de sedimento y geomorfológicos desarrollados para los primeros no son directamente extrapolables a estos últimos.Un problema medular en Hidráulica fluvial es el de la resistencia del cauce al avance del flujo, pues su determinación es requisito para la resolución de infinidad de problemas planteados en el seno de la citada disciplina. En la presente tesis se han evaluado (es decir, ajustado, verificado y comparado) una serie de modelos de resistencia al flujo para ríos de montaña y de grava. Se ha analizado, asimismo, el efecto que sobre la capacidad predictiva de las ecuaciones tiene su ajuste por subconjuntos, definidos éstos por intervalos de diferentes variables de control, como son la sumersión relativa del flujo, la pendiente del cauce o el índice de movilidad del sedimento.Los modelos evaluados se dividen en dos grandes grupos: a) los que toman el factor de fricción de Darcy-Weisbach (f) como variable dependiente y b) aquellos que adoptan el caudal del flujo (Q) o su velocidad media (v) como variables respuesta y que no incluyen coeficiente de resistencia explícitamente como variable explicativa. Como principal resultado se ha obtenido un conjunto de ecuaciones, de los dos grupos anteriormente citados, que cuentan con una capacidad de predicción superior a la de las fórmulas derivadas hasta la actualidad por otros investigadores. Tal superioridad predictiva se fundamenta en la creación de una base de datos de ajuste integrada por un número de datos sensiblemente superior y que, además, representa un rango más amplio de las variables explicativas. / Mountain areas exert a vital influence on the generation of water resources, the geomorphology of the fluvial system and catastrophic floods. However, historically there has been more scientific knowledge about sand-bed rivers on the plain than about gravel-bed and mountain rivers. A range of research has shown that hydraulic, sediment transport and geomorphologic models developed for the former cannot be directly extrapolated to the latter.A fundamental problem in fluvial hydraulics is that of the flow resistance of the channel, the determination of which is a requisite for the resolution of an infinity of problems in the abovementioned discipline. In this thesis, a series of flow resistance models for mountain and gravel-bed rivers have been evaluated (that is, adjusted, verified and compared). The effect on the predictive capacity of the equations has been analysed for its adjustments to subsets, these being defined by the ranges of different control variables, such as relative submergence of the flow, the slope of the channel or the mobility index of the sediment.The models evaluated are divided into two large groups: a) those that take the Darcy-Weisbach (f) friction factor as a dependent variable and b) those that adopt the flow discharge(Q) or average velocity (v) as response variables and that do not explicitly include the resistance coefficient as an explicative variable. The principal result obtained is a set of equations from the two above-mentioned groups, with a higher prediction capacity than the formulas derived to date by other authors. Such predictive superiority is based on the creation of an adjustment database made up of a significantly higher number of data and that also represents a wider range of the explicative variables.

This thesis focuses on the study of the meiofaunal community in streams and rivers of the Mediterranean region. It approaches to a community level from a functional point of view, studying their response as a whole to different processes occurring in those systems. The thesis is divided into 5 chapters, in which we sampled various substrates in order to study the small-scale processes affecting them and the interactions with other organisms. We focused essentially on the main lotic ecosystem determinants: hydrology and nutrient inputs (organic and inorganic). In Chapter 1, we studied the meiofaunal community over 2 years. Its structure reflected high intra- and inter-annual variability, which coincided with the alternating periods of hydrological stability and disturbances. Since flow is a major abiotic determinant of invertebrate distribution patterns in streams and its impact on meiofauna is relatively well known (see Swan and Palmer, 2000 and references therein), the study addressed mainly the adaptive responses of organisms to spates and droughts in a Mediterranean context. These adaptations were measured in terms of advantageous traits (either structural or life strategies) that could confer resistance or resilience to organisms. Results from that study pointed out that the resilient response of meiofauna in downstream reaches of the study site had a slower recovery given that heavy rainfall events resulted in higher discharges (as a consequence of higher water run-off from catchments). In that system, previous hydrological history also appeared to modulate invertebrate response to floods, diminishing recovery response of the community in that reaches. In contrast, this effect was not observed in the most upstream reach which also showed a fast recovery after spates caused by higher habitat heterogeneity and complexity that served as a refuge to fauna. Organic matter input and its availability to consumers is one of the major processes in headwater streams. In Chapter 2, we analysed the colonisation pattern of experimentally disposed riparian leaves, including all organisms (bacteria, fungi, protozoa, meiofauna and macroinvertebrates) involved to trace the fate of carbon during the process. The experiment showed a clear energy transfer from bacterial to faunal compartments modulated by differences in temperature and discharge that naturally occurred in the stream. Eutrophication of lotic systems is one of the negative results of human activity. Therefore we paid special attention to the effects of nutrient availability to meiofauna because their small size and high turnover rates can provide information of interest about their rapid response to these kinds of disturbances. In Mediterranean systems scarcity can potentiate the negative effects of eutrophication. Therefore, we also explored the interaction of hydrology and nutrient inputs. In Chapter 3 we analysed the meiofaunal response to an experimental addition of nutrients in an almost pristine headwater stream. For this purpose, we focused on differences in community assemblages and secondary production of microcrustaceans, finding that hydrological stability and even water scarcity could potentiate the effects of the nutrient addition. In that system, hydrological disturbances were the “background noise”. In contrast, in Chapter 4 we explored a nematode community in a eutrophic system and we focused on the stability of substrate. We found a different pattern of fauna inhabiting the same biofilm depending on the mobility (attached vs. free-floating cyanobacterial mats). Nematodes were found to be an active part of this detachment though their activity and adapted their life strategies to those changes. In Chapter 5, using a laboratory experiment, we analysed the fast response of two nematode species to eutrophication and examined life strategies adopted to adapt to increased nutrient availability. We could observe a clear bottom-up effect in microcosms and also that small differences in behavioural attributes may shape the successional pattern of recolonisation after a disturbance. / L’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral és caracteritzar la comunitat de la meiofauna en sistemes mediterranis i integrar-la com a baula dins dels processos funcionals d’ambients lòtics. Tot i que el coneixement sobre la meiofauna d’aigua dolça és encara escàs, aquesta tesi no ha pretès tenir un caire descriptiu de la comunitat des d’un punt de vista taxonòmic sinó emprar classificacions funcionals que permetin integrar la meiofauna en processos i contextos més amplis. La tesi esta articulada en 5 capítols i en cadascun s’ha mostrejat diferents substrats en funció de les interaccions entre organismes i les característiques dels processos a petita escala. En aquests experiments, s’han adreçat diferents qüestions depenent de l’hàbitat o de les característiques del lloc. Essencialment, aquesta tesi s’ha centrat en els processos lòtics més influents: la hidrologia i les entrades de nutrients (ja siguin orgànics com inorgànics). La resposta general de la meiofauna trobada al llarg d’aquesta tesi ha estat sempre molt vinculada als factors climàtics, ja fos analitzant l’efecte de les avingudes o de les sequeres sobre la comunitat de meiofauna o sobre processos de descomposició, o bé la variabilitat intranual sobre comunitats de cianobacteris i nematodes. Al llarg d’aquesta tesi doctoral, els trets adaptatius de la meiofauna en front a pertorbacions hidrològiques o d’entrada de nutrients han demostrat ser nombroses i merèixer una investigació mes exhaustiva en la recerca futura.

El principal objectiu d'aquesta investigació és estudiar la dinàmica hidrològica d'una conca Mediterràniaafectada per canvis d'ús del sòl, mitjançant el monitoreig d'aquest i de l'aigua superficial. Aquestobjectiu s'ha treballat a partir mesuraments de components del balanç hídric pels diferents tipus decobertura i sòl, amb règims d'humitat i temperatura de transició.Aquest estudi s'ha realitzat a la conca de la Ribera Salada (Prepirineu meridional Català, al NEd'Espanya), amb una extensió de 222.5 km2, i un interval altitudinal de 420 a 2385 m i predomini dependents entre 12 - 25 % i 25 - 50 %. El substrat consisteix en conglomerats calcaris massius, calcilutitesi llims. La precipitació es de 507 i 763 mm. Amb sòls poc profunds, calcaris i pedregosos, essentmajoritàriament Inceptisòls (Typic Calciusteps, Typic Haploustepts) i Entisòls (Typic Ustifluvents, TypicUdorthortents). A les zones més elevades de la conca, els sòls són més humits, degut a l'augment de laprecipitació, on es produeixen processos de descarbonatació del sòl. L'ús del sòl és majoritàriamentforestal, amb presència d'ecosistemes de ribera, subalpins i vegetació submediterrània. Algunes àrees estroben amb cultius de patata, cereal i pastures. Una de les característiques més importants d'aquestaconca són els canvis d'ús del sòl que ha patit en els últims 50 anys degut a l'abandó dels masos i cultiustradicionals. Es seleccionaren vuit llocs de mostreig considerant les següents cobertes: Quercus ilex, boscde ribera, Pinus sylvestris, pastures, cultius (cereal-patata) i Pinus uncinata. A partir de l'any 1997 fins el2005, s'han anat monitorejant el contingut d'humitat del sòl, l'escolament i els cabals. Des del 2004 s'hananat anotant dades de drenatge. Les variables meteorològiques es mesuren a l'estació de Lladurs de laXAC (Xarxa Agrometeorològica de Catalunya).Els resultats obtenguts durant tres anys mostren una domini del règim d'humitat ústic (SSS, 2006), o xèricen aquells anys més secs. En la modelització de règims d'humitat i temperatura del sòl, s'utilitzaren elsmodels de simulació NSM "Newhall simulation model" (Newhall, 1976) i JSM "Jarauta simulationmodel" (Jarauta 1989). NSM (Newhall,1976) tendeix a sobre estimar el règim d'humitat del sòl, peròJSM (Jarauta, 1989) simula correctament el règim d'humitat del sòl (SSS, 2006) de la conca, funcionantmillor en condicions intermitges d'humitat del sòl. Ambdós models simulen correctament el règim detemperatura dels sòls. Predomina un règim de temperatura mèsic-tèrmic, amb tendència a tèrmic els anyssecs. A petita escala la profunditat del sòl, pendent, pedregositat i una alta porositat del sòl són factoresque varien el règim d'humitat del sòl. La informació de sòl i clima, complementada mitjançant SIG, vapermetre l'obtenció de mapes de règim d'humitat del sòl de la conca, a escala 1:50000, els qualspermeten establir mediante simució els règims d'humitat del sòl en diferents escenaris de canvismeteorològics.El model TOPLATS ha sigut utilitzat en l'estimació de l'humitat del sòl en diferents usos del sòl. Aquestmodel fou calibrat amb les equacions del filtre Kalman estès (EKF), que deriven de la minimització delquadrat de la diferència entre els valors reals i els estimats (Goegebeur & Pauwels, 2007). Aquestametodologia interrelaciona correctament els valors de pluja, humitat del sòl, escolament i infiltració,essent els valors d'humitat els que més s'aproximen als reals. Els resultats mostren que aquest filtre ésuna eina útil per estimar el volum d'aigua del sòl emmagatzemada en conques a escala puntual,assegurant una aplicació correcta del model hidrològic.Per la modelització del comportament de l'humitat del sòl i diferents components del balanç hídrics'utilitzà el modelo TOPLATS (Famiglietti & Wood, 1994). El model de simulació TOPLATS permitesimulà acceptablement el comportament de l'humitat del sòl. Els resultats de infiltració, escolament,intercepció, evapotranspiració de referència i temperatura del sòl són correctes. Les diferències existentsentre valors simulats i observats són: l'humitat del sòl no sobrepassa el 5%, la infiltració fluctua entre 4%i 15%, la diferència entre els valors reals i simulats d'evapotranspiració, depèn de l'estació de l'any,essent 1mm a l'hivern i 2.7 mm a l'estiu. La temperatura varia entre 0.01ºC i 3.5ºC. El model calibratprediu amb precisió el comportament de les diferents components del balanç hídric. Respecte als valorsmesurats d'aigua de drenatge correspon al 11-41 % de la pluja total.Respecte al balanç d'aigua en el sòl (ΔSW), els valors són negatius durant cert període de l'any, arribant avalors crítics els mesos secs. La recuperació de humitat del sòl durant la resta de mesos succeeix demanera parcial. A la part mitja de la conca, alguns mesos els valors d'humitat del sòl s'acosten acondicions de punt de marchites (ecosistema submediterrani). A la part alta de la conca el sòl conservahumitat (ecosistema subalpí). Els valors de cabal trobats corresponen a aportacions per escolament elcuals són molt baixos. La majoria de les sortides es deuen a evapotranspiració, intercepció, infiltració idrenatge (en ordre de importància). / El principal objetivo de esta investigación es estudiar la dinámica hidrológica de una cuenca Mediterráneaafectada por los cambios de uso del suelo, mediante el monitoreo del suelo y el agua superficial. Dicho objetivose ha abordado a partir de la medición de componentes del balance hídrico para diferentes tipos de cobertura ysuelo, considerando regimenes de humedad y temperatura de transición.Este estudio se ha realizado en la cuenca de la Ribera Salada (Prepirineo meridional Catalán, NE España) de222.5 km2, con un intervalo altitudinal de 420 a 2385 m y predominio de pendientes entre 12 - 25 % y 25 - 50%. El sustrato consiste en conglomerados calcáreos masivos, calcilutitas y limos. La precipitación anual es de507 y 763 mm. Los suelos són poco profundos, calcáreos y pedregosos, siendo en su mayoría Inceptisols(Typic Calciusteps, Typic Haploustepts) y Entisols (Typic Ustifluvents, Typic Udorthortents). En las partesaltas de la cuenca los suelos son más húmedos, debido al aumento de la precipitación, allí ocurren procesos dedescarbonatación del suelo. Predomina el uso forestal, con ecosistemas de ribera, subalpinos y vegetaciónsubmediterránea. Algunas áreas se dedican al cultivo de patatas, cereal y pastos. Una de las características másimportantes de esta cuenca es los importantes cambios de uso del suelo sufridos en los últimos 50 años, debidoal abandono de las masías y cultivos tradicionales.Se seleccionaron ocho sitios de muestreo, considerando las siguientes coberturas: Quercus ilex, bosque deribera, Pinus sylvestris, pastos, cultivo (cereal-patata) y Pinus uncinata. A partir del año 1997 hasta 2005, sehan venido monitoreando el contenido de humedad del suelo, escorrentía y caudales. Desde 2004 se vienentomando datos drenaje. Las variables meteorológicas se miden la estación Lladurs perteneciente a la XAC(Xarxa Agrometeorológica de Cataluña).Los resultados obtenidos par un period de tres años muestran una predominancia del regimen de humedadústico (SSS, 2006), o xérico en los años más secos. Se utilizaron los modelos de simulación NSM "Newhallsimulation model" (Newhall, 1976) y JSM "Jarauta simulation model" (Jarauta 1989) en la modelización deregimenes de humedad y temperatura del suelo. NSM (Newhall,1976) tiende a sobre estimar el régimen dehumedad del suelo. Por contra, JSM (Jarauta, 1989) simula de forma correcta el régimen de humedad del suelo(SSS, 2006) presente en la cuenca, funcionando mejor bajo condiciones medias de humedad del suelo. Ambosmodelos simulan de forma correcta el régimen de temperatura de los suelos. Predomina un régimen detemperatura mésico-térmico, con tendencia a térmico para los años secos. A pequeña escala la profundidad delsuelo, pendiente, pedregosidad y alta porosidad del suelo son factores que hacen variar el régimen de humedaddel suelo. La información de suelo y clima, complementada mediante SIG, permitió obtener mapas de régimende humedad del suelo para la cuenca, a una escala 1:50000, los cuales permiten establecer mediante simulaciónlos regimenes de humedad en el suelo bajo diferentes escenarios de cambios meteorológicos.El modelo TOPLATS ha sido utilizado en la estimación de la humedad en el suelo para diferentes usos delsuelo. Este modelo fue calibrado con las ecuaciones del filtro Kalman extendido (EKF), que se derivan de laminimización del cuadrado de la diferencia entre los valores reales y los estimados (Goegebeur & Pauwels,2007). Esta metodología interrelaciona correctamente los valores de lluvia, humedad en el suelo, escorrentía yinfiltración, siendo los valores de humedad los mas ajustados a los valores reales. Los resultados muestran queeste filtro es una herramienta para estimar el volumen de agua en el suelo almacenada en las cuencas a escalapuntual, asegurando una aplicación correcta del modelo hidrológico.Para la modelización del comportamiento de la humedad del suelo y los diferentes componentes del balancehídrico se utilizó el modelo TOPLATS (Famiglietti & Wood, 1994). El modelo de simulación TOPLATSpermite simular aceptablemente el comportamiento de la humedad del suelo. Los resultados para infiltración,escorrentía, intercepción, evapotranspiración de referencia y temperatura del suelo son correctos. Lasdiferencias existentes entre valores simulados y observados son: la humedad del suelo no sobrepasa el 5%, lainfiltración fluctúa entre 4% y 15%, la diferencia entre los valores reales y simulados de evapotranspiración,depende de la estación del año, siendo 1mm en invierno y 2.7 mm en verano, la temperatura varia entre 0.01 ºCy 3.5ºC. El modelo calibrado predice con precisión el comportamiento de las diferentes componentes delbalance hídrico. Respecto a los valores medidos para agua de drenaje corresponde al 11-41 % de la lluvia total.Respecto al balance de agua en el suelo (ΔSW), los valores son negativos para un corto periodo del año,alcanzando valores críticos en meses secos. La recuperación de humedad del suelo para el resto de los mesesocurre de manera parcial. En la parte media de la cuenca, para algunos meses los valores de humedad del sueloson cercanos a condiciones de punto de marchites permanente (ecosistema submediterráneo). En la parte altade la cuenca el suelo conserva condiciones intermedias de humedad (ecosistema subalpino). Los valores decaudal encontrados corresponden a los aportes por escorrentía, los cuales son muy bajos. La mayor parte de lassalidas ocurren por evapotranspiración, intercepción, infiltración y drenaje (en orden de importancia). / The main aim of this research is to study the hydrological dynamics of a Mediterranean mountain basinaffected by land use changes, by means of the monitoring of soil and surface water. This aim has beenreached by measuring and simulating hydric balance components of different soils and under differentvegetational types, considering water and temperature transition regimes.This research was done in Ribera Salada basin (Catalan Pre Pyrenees, NE Spain), with an area of 222.5km2, altitudes between 420 and 2385 m, with predominance slopes between 12 - 25 % and 25 - 50 %. Thesubstrate consists of massive calcareous conglomerates, calcilutites and limestones. Main annualprecipitation are 507 to 763 mm. Soils are shallow, calcareous and stony, being most of them Inceptisols(Typic Calciusteps, Typic Haploustepts) and Entisols (Typic Ustifluvents, Typic Udorthortents). In theupper and moister part of the basin soil decarbonatation takes place. Forest use is predominant, goingfrom brook forest environments to subalpine and submediterranean vegetation. Agricultural uses includemainly the growing of cereals, potatoes and pastures. One of the most important characteristics in thisbasin are the significant soil use changes in the last 50 years, due to the abandonment of farms andtraditional crops.Eight sites were studied, corresponding to soils under Quercus ilex, brook forest, Pinus sylvestris, pasture,crops (cereal-potatoes) and Pinus uncinata. From 1997 until 2005, soil moisture, run-off, water flow andinterception were monitored. From 2004 on, drainage data has been recorded. Meteorological variableswere measured by means of a complete Lladurs meteorological station, belonging to XAC (CatalanAgrometeorological Network).The obtained results to three years show the predominance of ustic moisture regime (SSS, 2006), or xericduring the driest years. The simulation models NSM "Newhall simulation model" (Newhall, 1976) andJSM "Jarauta simulation model" (Jarauta 1989) were used to represent soil moisture and temperatureregimes. NSM estimates a higher level of soil moisture regimes than observed. On the contrary, JSMsimulates correctly soil moisture regimes, working better under intermediate soil moisture conditions.Both models simulate correctly the soil temperature regimes, being mesic-thermic to thermic during thedriest years. At detailed scale (plot observation), soil depth, slope, stone amount and high soil porosity arefactors that affect the soil moisture regimes. Soil and climate information, implemented through a GIS,allowed us to obtain soil moisture regime maps of the basin at a 1:50000 scale, which are very useful tosimulate soil moisture regimes in different scenarios of meteorological changes.The TOPLATS model, when used to estimate soil moisture under different cover types, was calibratedwith Extend Kalman filter (EKF) equations derived through a minimization of the square differencebetween the true and estimated model state (Goegebeur & Pauwels, 2007). This methodology interrelatescorrectly rainfall, soil moisture, runoff and infiltration. Among them, the obtained soil moisture valuescorresponded the best to observed data. The results show that it is a useful tool to estimate soil watervolume stored in basins at a point scale, ensuring a correct application of this hydrological model.To model soil moisture behaviour and the different hydric balance components, the TOPLATS model(Famiglietti & Wood, 1994) was used. TOPLATS model simulates correctly the soil moisture behaviour.The differences between observed and simulated values are the following: soil moisture does not surpass5%; the infiltration fluctuates between 4% to 15%; in evapotraspiration depends on the season beingbetween 1 mm in winter to 2.7 mm in summer, soil temperature values difference fluctuates between0.01ºC and 3.5ºC.The calibrated model predicts precisely the behaviour of different hydric balancecomponents. The measured water drainage amount is 11-41 % of total rain.The observed and simulated soil water storage in the basin (ΔSW), has negative values during the driestmonths. Soil moisture recovery during the rest of the months is only partial. In the medium part of thebasin, occupied by submediterranean ecosystems, soil moisture values are closer to drought conditionsduring some months of the year. In the highest part of the basin (subalpine ecosystems) there areintermediate soil moisture conditions in dry periods. Most part of water outputs are due toevapotranspiration, interception, infiltration and drainage, in decreasing order of importance. Run-offvalues are very low.

The main goal of this thesis is to investigate the effects of consequences of global change on fluvial biofilms. To achieve this objective a multi-marker approach has been used at different experimental scales. Our results revealed that the consequences of eutrophication and riparian simplification caused changes in biofilm spatial organization, microbial structure and functioning. This thesis evidenced that pharmaceuticals and antibiotics detected in Llobregat River waters may cause responses at the base of river food web with still unknown consequences for freshwater ecosystems. Furthermore, we demonstrated that the bactericide Triclosan reduces the capacity of biofilm to remove phosphorus from water column. Our results also evidenced that drought episode may affect biofilms structure and function amplifying the toxicity of Triclosan for these communities. Finally, our study validates the use of biofilm phosphorus uptake capacity as a tool for the understanding of pollutions’ consequences for river self-depuration capacity / L’objectiu principal d’aquesta tesi és investigar els efectes del canvi global sobre els biofilms fluvials. Amb aquesta finalitat s’ha utilitzat un enfoc de multi-marcadors a diferents escales experimentals. Els nostres resultats demostren que l’eutrofització i la simplificació ripària causen canvis en l’organització espacial, l’estructura microbiana i el funcionament dels biofilms. Aquesta tesis evidencia que fàrmacs i antibiòtics que es varen detectar al Llobregat causen respostes a la base de la xarxa tròfica amb conseqüències ecològiques desconegudes. Es va demostrar que el bactericida Triclosan redueix la capacitat dels biofilms de captar fòsfor. Els nostres resultats també evidencien que un episodi de sequera afecta la estructura i funció dels biofilms amplificant la toxicitat del Triclosan per aquestes comunitats. Finalment, el nostre estudi valida l'ús de la capacitat de captació de fòsfor dels biofilms com eina per la comprensió dels efectes de la contaminació sobre la capacitat de auto-depuració dels rius

Aquest treball aborda l'ecologia de les comunitats d'un dels grups de macroinvertebrats bentònics més diversos i abundants dels nostres rius, els quironòmids. El principal objectiu d'aquesta tesi ha estat estudiar l'estructura de les comunitats de quironòmids en rius mediterranis en condicions de referència, amb la finalitat d'augmentar el coneixement de la biodiversitat dels ecosistemes aquàtics mediterranis. Estudiar les condicions de referència es un dels prerequisits per avaluar l'estat ecològic dels rius i implementar en un futur els programes de gestió adequats seguint les directrius de la Directiva Marc de l'Aigua. Per realitzar els objectius de la tesi s'ha aplicat un protocol de mostreig estandarditzat derivat del projecte GUADALMED, en el qual juntament amb els mostrejos de les comunitats de macroinvertebrats s'han analitzat variables físiques i químiques juntament amb les característiques del bosc de ribera i de l'hàbitat aquàtic per cada punt de mostreig. Un total de 227 taxons de quironòmids han estat identificats utilitzant exclusivament larves, a diferents escales espacials (regions mediterrànies, rius i macrohàbitats) i escales temporals (primavera i estiu).A escala regional s'ha estudiat l' estructura de les comunitats de quironòmids en tres regions mediterrànies del món: la conca mediterrània, Xile i el sud-oest d'Austràlia. S'han trobat diferències de riquesa i composició taxonòmica a causa de processos històrics i de la heterogeneïtat de factors ambientals locals. A més a més en cadascuna de les regions estudiades s'han estudiat les distribucions d'abundàncies de les espècies de quironòmids presenten diferents patrons.S'han estudiat quins són els principals factors ambientals que determinen els patrons de distribució de les comunitats de quironòmids en rius mediterranis de referència a la conca mediterrània de la Península Ibèrica. La zonació longitudinal (altitud, àrea de conca, temperatura...), juntament amb la heterogeneïtat temporal són els principals gradients que afecten les variacions en l'estructura de les comunitats de quironòmids. A més a més s'ha quantificat la importància de diferents grups de variables ambientals a diferents escales: locals, regionals i geogràfiques, i es conclou que les variables locals son les que contribueixen de manera més important a la proporció de variança explicada. S'han determinat els requeriments ecològics (òptims i toleràncies de les variables ambientals d'estudi) per les espècies de quironòmids presents en aquesta zona. La variabilitat temporal (diferències primavera-estiu) és baixa en les comunitats de quironòmids de les capçaleres silíciques, mentre que en altres grups de rius com els petits rius calcaris, presenten variacions estacionals importants.Finalment, s'ha estudiat la correspondència entre les comunitats biològiques i els ecotipus fluvials establerts a la regió mediterrània ibèrica segons les directrius de la Directiva Marc de l'Aigua. S'han definit un total de cinc ecotipus fluvials utilitzant una combinació de variables hidrològiques, geològiques, morfològiques i climàtiques: (1) rius temporals, (2) trams mitjos evaporítics-calcàris, (3) capçaleres silíciques, (4) capçaleres calcàries i (5) trams mitjos-baixos. La tipologia obtinguda es va validar amb les comunitats de quironòmids (al nivell taxonòmic més baix possible d'espècie o gènere) i també amb les comunitats de macroinvertebrats (al nivell taxonòmic de família). Els nostres resultats mostren que una tipologia de rius basada amb les comunitats de macroinvertebrats i/o de quironòmids identifica diferents tipus de rius que en alguns casos coincideixen amb la tipologia ambiental però en d'altres no. Conseqüentment per establir les comunitats de referència en rius mediterranis la metodologia més correcta seria la utilització directa de les comunitats biològiques. / The main objective of this thesis has been to study the structure of Chironomidae assemblages in Mediterranean reference streams. The study of freshwater biodiversity in reference conditions is a prerequisite for the implementation of effective management programs according to Water Framework Directive. To achieve that, a standardized sampling protocol for macroinvertebrate studies established in GUADALMED project has been followed. A total of 227 chironomid taxa have been identified using exclusively larvae at different spacial (Mediterranean regions, streams and macrohabitats) and temporal scales (spring and summer).At regional scale it has been studied the chironomid community structure in three Mediterranean regions around the world: South-Western Australia, Central Chile and Mediterranean Basin. Differences of taxonomical composition and richness were found among regions, mainly due to historical factors and also to local environmental constraints. Moreover, analysis of species abundances distributions showed distinctive patterns in each region.Main environmental factors that determine distribution patterns of Chironomidae communities from Spanish Mediterranean rivers have been analyzed. Variation in the assemblage structure of chironomids was primarily explained by longitudinal zonation (altitude, catchment area, temperature.) together with temporal heterogeneity (explained mainly by hydrological parameters). Moreover, in order to study ecological requirements of Chironomidae species in the study zone, optimums and tolerances to main environmental variables have been obtained for all species. Seasonal changes in the composition of Chironomidae communities have been analyzed. For instance, different biological communities from siliceous headwaters have not been detected among seasons, whereas small calcareous streams have significantly different biological communities between spring and summer. Finally, concordance among biological communities and fluvial ecotypes, established in Spanish Mediterranean region according to the guidelines of Water Framework Directive, has been analyzed. A total of five ecotypes have been defined. These ecotypes have been validated with Chironomidae assemblages (at the lowest taxonomical level) and also with macroinvertebrate assemblages (at family level). Our results show that correspondence of ecotypes with biological communities (macroinvertebrates and chironomids) mismatches in some cases. For this reason, in order to establish reference communities in Mediterranean streams, a classification based on biological data should be more appropriated than an environmental top-down classification.

Helerotrophic (cetoenzymatic and respiratory activities) and autotrophic (photosynthetic activity) metabolism on epilithic strearn biofilms have been measured, analyzed and studied in this thesis.The main objective was to determine the role of the heterotrophs in organic matter use (autochthonous and allochthonous) in Mediterranean streams.In Riera Major, a siliceous forest Mediterranean stream, the capacity to cleave polysaccharides is more important in the epipsammon than in the epilithon. The heterotrophic activity in the surface sediment was higher than in the subsurface sediment. This has been related to the higher quantity and quality of the organic matter which accumulates in the surface sediment. A drastic increase in benthic algal biomass and ectoenzymatic activities was observed in a stream stretch where the riparian vegetation had been removed.The bedrock of La Solana, a calcareous Mediterranean stream, is covered by a thick cyanobacterial crust with a layered structure similar to a stromatolite where different algal patches developed. This structure has a great capacity for organic matter utilization and seems to be adapted to the drastic environmental changes characteristic of Mediterranean streams. Specially, the ectoenzymatic activities were immediately recovered after a dry period.The ectoenzyme kinetics in Riera Major and La Solana was investigated along a seasonal study. In La Solana Vmax values for the three enzymes studied were always higher and the turnover time of substrate hydrolysis was lower (faster) than in the Riera Major which might be related to the more labile substrates for the heterotrophs (organic compounds from the primary producers) while Riera Major is receiving a more recalcitrant material (Ieaf from the riparian vegetation).The ectoenzymatic activity in the epilithic biofiIm of a fourth-order river, the Ter, followed a markedly seasonal pattern, most activities and biomass showing a peak in spring and autumn. Discharge and nutrients were the most important factors for Ihe regulation of biofilm metabolism.The epilithic ectoenzymatic activities were also measured in a Central European mountain stream. Colonization studies (by using clay tiles as substrates for the epilithon) showed that algal material is used by the heterotrophs as an organic matter source. / METODOLOGIA: La tècnica principal utilitzada en aquest estudi és la mesura de les activitats ectoenzimàtiques en els diferents biofilms -epilítics. Epipsàmmícs, crosta cianobacteriana- de nus. En aquest capítol es descriu el desenvolupament d'aquesta metodologia (procés d'incubació, concentració dels substrats, temps d'incubació) i la seva alplicació en l'estudi dels biofilms. Així mateix són descrites les altres mesures metabóliques aplicades en aquest estudi (activitat respirotória, ETS, i activitat fotosintètica, incorporació de H(14)CO3) així com la densitat i biomassa algals (comptatge de cèl.lules, clorofil.la-a) i bacterianes (microscopia de fluorescència) i la mesura dels paràmetres físics i quimícs del riu.

Durant el període 1995-2002 Catalunya va patir una sequera prolongada que va afectar, en diferent grau, als sistemes fluvials de les Conques Internes Catalanes, especialment per la seva durada que va comprendre des d'un mínim de 2 anys en les conques del nord fins a 6 anys en les del sud. Dins aquest marc, aquesta tesi pretén estudiar l'efecte d'aquesta sequera sobre la qualitat físico-química, les comunitats de macroinvertebrats i els índexs biòtics emprats en el seguiment de la qualitat ecològica dels nostres rius, en concret en l'índex BMWPC, l'ASPT, el nombre de tàxons i l'índex EPT. També s'hi ha fet una actualització del BMWPC, i la predicció mitjançant descriptors ambientals del seu valor amb l'objectiu d'avaluar la integritat de les comunitats de macroinvertebrats en els punts de la xarxa de seguiment de les Conques Internes Catalanes (CIC). S'hi inclou també l'estudi de la variació interanual dels principals descriptors físics, químics i biològics analitzats per conques i separant-hi els paràmetres biològics de tots els altres, per la qual cosa s'ha empleat l'anàlisi de PCA i les distàncies de pertorbació obtingudes a partir d'aquestes anàlisis, d'acord amb la metodologia formulada per Sabater et al. (1991). Els resultats obtinguts mostren que els descriptors que s'han utilitzat són els adequats i aquests són, en part, els mateixos que recomana la Directiva Marc de l'Aigua. Es pot dir que l'efecte de sequera és més important especialment per les comunitats menys alterades i que les reduccions de cabal afecten tan a les estructures de les comunitats de macroinvertebrats (efecte parcialment apaivagat als rius regulats) com a la qualitat físico-química dels rius de les CIC. Pel que fa a l'índex BMWPC no ha mostrat cap davallada de seu valor en resposta a la sequera, ja que s'han mesurat durant tot el període uns valors iguals o un xic millors en funció de l'equilibri que s'obté entre els tàxons sensibles que desapareixen i els lenítics que s'incorporen a cada comunitat, la qual cosa fa que sigui un índex robust en front a la sequera. Per avaluar els canvis en l'estructura de les comunitats de macroinvertebrats és precís l'ús de l'índex ASPT, que valora la qualitat relativa de tota la comunitat i s'ha mostrat com a l'òptim per observar l'efecte de la llarga sequera soferta. En relació amb les distàncies de pertorbació s'ha confirmat que augmenten quan minven els cabals i decreixen quan aquests s'incrementen. / During the period between 1995 and 2002 Catalonia suffered a long lasting drought that affected in varying degrees the river system of the Catalan Internal Basins (CIB), especially in which refers to the time length, ranging from a minimum of two years in the north basins to six years in the southern ones. Within this framework, this thesis aims to study the effects of this drought on the physical-chemical quality, the macroinvertebrate communities and the biotic indices used in monitoring the ecological quality of our rivers. Particularly the BMWPC, EPT, ASPT and richness (number of taxa) indexes were used.The update of the BMWPC, and the prediction of the index changes through environmental descriptors of its value in order to evaluate the integrity of the macroinvertebrate communities in the different points of the control network monitoring the CIB have also been made. The interannual variation of the main physical, chemical and biological descriptors by basins was performed, and analysed by separating the biological parameters from all others. For it, the PCA analysis has been used and the disturbance distances in accordance with the methodology formulated by Sabater et al. (1991) were established.The results obtained show that the descriptors used are suitable and are partially the same ones that the Water Framework Directive recommends. The drought effect is important especially for the less altered communities and the flow reductions affect both the structures of the macroinvertebrates communities (effect partially appeased in the regulated rivers) and the physico-chemical quality of the rivers and the CIB.The BMWPC index has not been showing any decrease of its value in relation to the drought. It is to note that it has been measured during periods with equal or slightly better values in terms of the balance achieved between disappearing sensitive taxa and lentic taxa being incorporated into each community, Then the index, proved to be robust in drought conditions. To assess changes in the structure of the macroinvertebrate communities it is necessary to use the ASPT index which establishes the relative quality of the whole community. It has also been proved to be the optimum index to use in order to study the effect of the drought suffered. In relation to the distances from disturbance, it has been confirmed that they have increased when the flows diminished and decreased when flow increased.

El conocimiento del funcionamiento hidráulico de un río en avenida es fundamental para la resolución de gran variedad de problemas de ingeniería hidráulica y dinámica fluvial, como delimitación de zonas inundables, diseño de encauzamientos y estructuras hidráulicas, estabilización de márgenes, estudios de rotura de presa, proyectos de rehabilitación de ríos, o determinación del riesgo asociado a episodios extraordinarios de lluvia. Para ello es necesario el estudio del flujo de agua en lámina libre en régimen variable y con geometrías irregulares. En este trabajo se aborda este estudio mediante la puesta a punto de herramientas de modelación numérica. El objetivo es la puesta a punto de una herramienta para la modelación matemática del flujo de agua en lámina libre, en régimen variable, con geometrías irregulares como son los cauces naturales. Los esquemas que se desarrollan permiten modelar con precisión flujos de agua discontinuos o con singularidades (cambios de régimen, frentes de onda, resaltos hidráulicos), como ocurre en la realidad durante el transcurso de una avenida en gran parte de los ríos, sobretodo en los cauces torrenciales. Se desarrollan esquemas numéricos para la resolución de las ecuaciones de Saint Venant en forma conservativa, explícitos en volúmenes finitos. Este tipo de esquemas shock capturing son los más adecuados para la simulación de flujos con singularidades. Los esquemas desarrollados son de alta resolución, con segundo orden de precisión fuera de las discontinuidades mientras que en éstas no se producen oscilaciones espurias ni más disipación de la debida.La geometría de los ríos condiciona las características del flujo hidráulico. Cuando existe una dirección del flujo predominante se puede utilizar una aproximación unidimensional, pero en ocasiones (confluencias de ríos, flujos alrededor de estructuras, cauces compuestos, curvas, desbordamiento de cauces) esto no es así debiéndose recurrir a una aproximación bidimensional, más costosa en información, complejidad del modelo y tiempo de cálculo. Se desarrollan nuevas metodologías para la modelación en una y en dos dimensiones y se realiza la integración de ambas para disponer de modelos que permitan simular grandes áreas considerando una aproximación unidimensional donde ésta sea suficiente, y en dos dimensiones donde las características geométricas o del flujo así lo aconsejen, mejorando la eficiencia de las metodologías existentes actualmente.Las características de las ecuaciones de Saint Venant determinan que las metodologías válidas para otros sistemas de ecuaciones hiperbólicos presenten problemas que conducen a errores importantes en la solución. En una dimensión, y para geometrías irregulares, las ecuaciones presentan una variación espacial del vector de flujo debido a los cambios geométricos. Se desarrolla una metodología para considerar dicha variación que, junto con un correcto tratamiento del término independiente, permite desarrollar un esquema de alta resolución en una dimensión de aplicación a ríos con convergencia a la solución estacionaria correcta.Para la aproximación bidimensional también se consigue un correcto balance del término independiente discretizado, así como el mojado y secado del dominio, y se permite la incorporación de agua de lluvia al modelo. Así se dispone de un modelo hidrológico distribuido de transformación lluvia - escorrentía totalmente integrado en un modelo hidráulico. En la discretización se pueden utilizar tanto elementos triangulares como cuadriláteros. El sistema se ha implementado en una interfaz amigable de preproceso y postproceso.Se realiza una exhaustiva verificación de la metodología desarrollada, mediante la comparación con problemas con solución analítica, otros modelos numéricos, y experiencias de laboratorio. Se presentan también aplicaciones de la herramienta desarrollada, para la resolución de problemas reales de ingeniería y dinámica fluvial. / Understanding the hydraulic behaviour of rivers during floods is crucial for the resolution of a variety of problems of hydraulic engineering and river dynamics as flood areas mapping, embankments and hydraulic structures design, streambank stabilization, dam break studies, river rehabilitation, or risk assessment in extraordinary precipitation events. That is the reason for studying unsteady open channel flow in irregular geometries through the development of numerical simulation tools.The main objective of this work is generating mathematical modelling tools for unsteady open channel flow in irregular geometries, as natural rivers are. The developed numerical schemes are aimed to be able to properly simulate discontinuous flows (front waves, hydraulic jumps, transcritical flows) as occurs during a real flood in most rivers, especially those in Mediterranean areas. Explicit numerical schemes, based on the finite volumes technique, for the resolution of the Saint Venant equations in conservative form, are developed. This shock capturing schemes are most suitable for the simulation of flows with discontinuities. The developed schemes are high resolution schemes: second order precision away from flow discontinuities, no spurious oscillations and no extra dissipation (as with first order schemes) around them.Flow patterns in rivers depend on their geometry. When there exists a predominant flow direction a one dimensional approach can be used, but other times (river confluences, flow around structures, compound channels, river channel overflow) a two dimensional approach is needed. This last one is more expensive as needs more topographic information, model development is complex, and computational time is greater. New methodologies for one and two dimensional modelling are developed, but also both approaches have been integrated in order to be able to model big areas using a one dimensional approach when it is enough, and a two dimensional one when it is required by flow or geometry characteristics. In that way the efficiency of existing modelling methodologies is improved.Due to the special characteristics of Saint Venant equations, modelling methods that work for other hyperbolic equations can lead to important errors. In one dimension and irregular geometries, the flux vector of the equations has a spatial dependency on the geometry variations. A methodology that takes into account that dependency is developed. That, together with a correct treatment of the equations source term, allows a correct balance with the discretised term of the rest of the equations, leading to one dimensional high resolution schemes for irregular geometries. Similar schemes in known previous works were not able to converge to steady state solutions or, if they did, they did not converge to the correct one.A correct balance of the discrtetised source term is also achieved in two dimensions. Also, wetting and drying of the domain and precipitation inputs are implemented. In such way, the developed model can also be seen as a hydrological distributed rainfall-runoff transformation model fully integrated in a hydraulic model. The domain discretisation can be done using triangles or quadrilaterals, and the whole system has been integrated in a user friendly pre-process and post-process interface.High resolution schemes are based in a mathematical theory which is only valid for hyperbolic equations much simpler than Saint Venant equations. For that reason an exhaustive verification of the methodology is carried out. Verification is done with comparison against problems with analytical solution, other numerical models and laboratory experiments. Finally, some real applications of the methodology to engineering and river dynamics problems are presented.

Avui en dia no es pot negar el fet que els humans són un component més de les conques fluvials i que la seva activitat afecta enormement la qualitat de les aigües. A nivell europeu, l'elevada densitat de població situada en les conques fluvials ha comportat un increment de la mala qualitat de les seves aigües fluvials. En les darreres dècades l'increment de les càrregues de nutrients en els sistemes aquàtics ha esdevingut un problema prioritari a solucionar per les administracions competents en matèria d'aigua.La gestió dels ecosistemes fluvials no és una tasca fàcil. Els gestors es troben amb què són sistemes molt complexos, donada l'estreta relació existent entre els ecosistemes fluvials i els ecosistemes terrestres que drenen. Addicionalment a la complexitat d'aquests sistemes es troba la dificultat associada de la gestió o control de les entrades de substàncies contaminants tant de fonts puntuals com difoses. Per totes aquestes raons la gestió de la qualitat de les aigües fluvials esdevé una tasca complexa que requereix un enfocament multidisciplinar. Per tal d'assolir aquest enfocament diverses eines han estat utilitzades, des de models matemàtics fins a sistemes experts i sistemes de suport a la decisió. Però, la major part dels esforços han estat encarats cap a la resolució de problemes de reduïda complexitat, fent que molts dels problemes ambientals complexos, com ara la gestió dels ecosistemes fluvials, no hagin estat vertaderament tractats. Per tant, es requereix l'aplicació d'eines que siguin de gran ajuda en els processos de presa de decisions i que incorporin un ampli coneixement heurístic i empíric: sistemes experts i sistemes de suport a la decisió. L'òptima gestió de la qualitat de l'aigua fluvial requereix una aproximació integrada i multidisciplinar, que pot ésser aconseguida amb una eina intel·ligent construïda sobre els conceptes i mètodes del raonament humà. La present tesi descriu la metodologia desenvolupada i aplicada per a la creació i construcció d'un Sistema Expert, així com el procés de desenvolupament d'aquest Sistema Expert, com el principal mòdul de raonament d'un Sistema de Suport a la Decisió Ambiental. L'objectiu principal de la present tesi ha estat el desenvolupament d'una eina d'ajuda en el procés de presa de decisions dels gestors de l'aigua en la gestió de trams fluvials alterats antròpicament per tal de millorar la qualitat de la seva aigua fluvial. Alhora, es mostra el funcionament de l'eina desenvolupada a través de dos casos d'estudi.Els resultats derivats del Sistema Expert desenvolupat, implementat i presentat en la present tesi mostren que aquests sistemes poden ésser eines útils per a millorar la gestió dels ecosistemes fluvials. / Nowadays it is not possible to deny the fact that the human are one more component of river basins and that their activity affects enormously the water quality. To European level, the high density of population placed in the river basins has supposed an increase of the bad river water quality. In the last decades the increase of nutrient loads in the aquatic systems has turned into a priority problem to solve for the competent water agencies.The management of the fluvial ecosystems is not an easy task. They are complex systems due to the narrow relationship among fluvial and terrestrial ecosystems. Additional to the complexity of these systems, one finds the associate difficulty of the management or control of pollutant inputs (from point and/or non-point sources). For all these reasons the management of the river water quality is a complex task that requires a multidisciplinary approach.With the aim to reach this approach, different tools have been used, from mathematical models to expert systems and decision support systems. However, most of the efforts have been directed to the resolution of limited complexity problems, doing that many of the environmental complex problems, as river ecosystems management, have not been really treated. For this reason, there is needed the application of helping tools in the decision-making processes and that incorporate wide heuristic and empirical knowledge: expert systems and decision support systems. The ideal management of the river water quality requires an integrated and multidisciplinary approach, which can be reached by an intelligent tool based on the concepts and methods of the human reasoning.The present thesis describes the methodology developed and applied in the building of an Expert System, as well as the development process of this Expert System, as the main module of reasoning of an Environmental Decision Support System. The main objective of the present thesis has been the development of a tool to help water managers in the decision-making processes to improve water quality of altered reaches. In addition, the thesis shows the functioning of the developed tool by means two study cases.The results derived from the developed, implemented and presented Expert System show that these systems can be useful tools to improve the management of fluvial ecosystems.