Les ciutats d'avui en dia es caracteritzen per un progressiu creixement de la població dins un territori físic limitat. Aquest creixement comporta problemes diversos, com ara la falta d'autocontenció de la ciutat; la segregació espacial de segments de població heterogenis, ja sigui per raons econòmiques o bé per raons socials o culturals; el col·lapse de les infraestructures de transport, o la manca de zones verdes, entre molts altres que podríem destacar. La present tesi doctoral pretén facilitar l'anàlisi de la sostenibilitat d'un sistema, en concret d'un sistema urbà, proposant una metodologia d'anàlisi de la sostenibilitat de sistemes urbans, aplicable a municipis mitjans europeus. La metodologia que proposem es basa en un marc conceptual format per tres components. Un primer component és determinat per la definició de desenvolupament sostenible, la qual solament es pot aplicar si es té una visió sistèmica, transversal i multidisciplinària dels sistemes.Un segon component és determinat per la consideració del sistema com a sistema complex, format per múltiples interrelacions entre els elements que el constitueixen, i entre aquests elements i el seu entorn, cosa que determina una de les principals característiques dels sistemes que cal considerar, la complexitat, la qual planteja greus reptes del sistema a tots els nivells, que fins i tot poden arribar a provocar ne el col·lapse. Un tercer component que cal tenir en compte en parlar de sistemes complexos és la incertesa que els caracteritza. Amb el suport d'aquest marc conceptual i fruit de l'estudi i l'anàlisi de les eines de mesura i modelització de la sostenibilitat existents, la metodologia proposada conforma un procés a partir d'un conjunt d'eines (models, correlacions entre variables, indicadors, índexs i escenaris de futur) que possibiliten analitzar un sistema urbà, caracteritzat per una sèrie de problemàtiques concretes, amb la finalitat de poder definir estratègies o polítiques per aconseguir un desenvolupament sostenible del sistema objecte d'estudi. La metodologia desenvolupada s'ha aplicat en un cas d'estudi concret, el municipi de Terrassa.El desenvolupament de la proposta metodològica aplicada al cas d'estudi ha permès la identificació de les problemàtiques que poden produir impactes significatius en el desenvolupament sostenible de la ciutat, cosa que ens ha permès definir estratègies adequades per aconseguir-ne la contenció. / Modern cities are characterised by progressive population growth in limited physical spaces.This growth gives rise to many problems, including lack of self-containment of cities, spatial segregation of heterogeneous population sectors (whether for economic, social or cultural reasons), the collapse of transport infrastructures, and the lack of green areas.The aim of this doctoral thesis is to facilitate the analysis of a system's sustainability. It examines a particular urban system and puts forward a methodology for analysing the sustainability of urban systems that can be applied to medium-size European towns.The methodology proposed is based on a three part conceptual framework. Firstly, sustainable development can only be applied through a systematic, transversal and multidisciplinary approach. Secondly urban systems must be considered as being inherently complex, as they are made up of multiple interrelationships between their component parts, which in turn interact with their surroundings. This complexity means that the systems are faced with enormous challenges at all levels, and may even face collapse. Thirdly, one of the features that must be taken into account in dealing with complex systems is their high level of uncertainty.The proposed methodology is based on this conceptual framework and a review of existing tools for measuring and modelling sustainability. The result is a process based on a set of tools (models, correlations between variables, indicators, indices and future scenarios) that can be used to analyse urban systems characterised by specific problems and to define strategies and policies for achieving sustainable development in these systems.Through the application of the methodology to a specific case study, the municipality of Terrassa, it was possible to identify problems that may have a significant impact on the town's sustainable development and to define suitable strategies for achieving urban containment.

La gestió de l'aigua residual és una tasca complexa. Hi ha moltes substàncies contaminants conegudes però encara moltes per conèixer, i el seu efecte individual o col·lgectiu és difícil de predir. La identificació i avaluació dels impactes ambientals resultants de la interacció entre els sistemes naturals i socials és un assumpte multicriteri. Els gestors ambientals necessiten eines de suport pels seus diagnòstics per tal de solucionar problemes ambientals.Les contribucions d'aquest treball de recerca són dobles: primer, proposar l'ús d'un enfoc basat en la modelització amb agents per tal de conceptualitzar i integrar tots els elements que estan directament o indirectament involucrats en la gestió de l'aigua residual. Segon, proposar un marc basat en l'argumentació amb l'objectiu de permetre als agents raonar efectivament. La tesi conté alguns exemples reals per tal de mostrar com un marc basat amb agents que argumenten pot suportar diferents interessos i diferents perspectives. Conseqüentment, pot ajudar a construir un diàleg més informat i efectiu i per tant descriure millor les interaccions entre els agents. En aquest document es descriu primer el context estudiat, escalant el problema global de la gestió de la conca fluvial a la gestiódel sistema urbà d'aigües residuals, concretament l'escenari dels abocaments industrials. A continuació, s'analitza el sistema mitjançant la descripció d'agents que interaccionen. Finalment, es descriuen alguns prototips capaços de raonar i deliberar, basats en la lògica no monòtona i en un llenguatge declaratiu (answer set programming).És important remarcar que aquesta tesi enllaça dues disciplines: l'enginyeria ambiental (concretament l'àrea de la gestió de les aigües residuals) i les ciències de la computació (concretament l'àrea de la intel·ligència artificial), contribuint així a la multidisciplinarietat requerida per fer front al problema estudiat. L'enginyeria ambiental ens proporciona el coneixement del domini mentre que les ciències de la computació ens permeten estructurar i especificar aquest coneixement. / Wastewater management is a very complex task. There is a high number of known and an increasing number of unknown pollutants whose individual and collective effects are very difficult to predict. Identifying and evaluating the impacts of environmental problems resulting from the interactions between our social system and its natural environment is a multifaceted critical issue. Environmental managers require tools to support their diagnoses for solving these problems. The contributions of this research work are twofold: first, to propose the use of an agent-based modelling approach in order to conceptualize and integrate all elements that are directly or indirectly involved in wastewater management. Second, to propose a framework based on argumentation that allows to reason effectively. The thesis provide some real examples to show that an agent-based argumentation framework can deal with multiple interests and different agents' perspectives and goals. This help to build a more effective and informed dialog in order to better describe the interaction between agents. In this document we first describe the context under study, scaling down the global river basins system to the urban wastewater systems and giving some more details for the specific scenario of industrial wastewater discharges. Then, we analyze the system in describing intelligent agents that interact. Finally, we propose some reasoning and deliberation prototypes by using an argumentation framework founded on non-monotonic logics (i.e. permitting to learn things that were previously not known) and the answer set programming specification language (i.e. a declarative programming language). It is important to remark that this thesis links two disciplines: environmental engineering (specifically the area of wastewater management) and computer science (specifically the area of artificial intelligence), contributing to the required multidsciplinarity needed to confront the complexity of the problem under study. From environmental engineering we obtain the domain knowledge whereas the computer science field permits us to structure and specify this knowledge.