Philosophiae Doctor - PhD / This study examines the problems of implementing water allocation policy in the context of the local state bureaucracy as well as the specific experiences of local black emerging farmers in the Breede Gouritz Water Management Area. This study used qualitative research methods and is based on many hours of interviews and observing bureaucrats and stakeholders at the receiving end of the bureaucratic business process of water allocation. It is not only concerned with the physical and technical aspects of access but explores how the different role players interact, navigate, shape, frame and manage challenges to gain access to and control water for productive use. The actual experiences and understandings of the stakeholders in their own contexts when engaging with the access to water are crucial to gain a comprehensive understanding and insight into the influence of bureaucracy and power relations. This thesis therefore maps the confusions and incapacities and shows that even though the South African laws are based on the best international frameworks, they fail, as they do not sufficiently address the unique environment and landscape. Existing scholarship has not adequately researched local bureaucratic power. At the coalface of implementation, bureaucrats make up their own rules to cope with rapid policy churning. Combined with existing power relations, policy implementation and policy direction is steered towards different and unintended trajectories, making transformation a challenge to achieve. Consequently, my main finding is that there have been constant and rapid legislative and policy changes but they have simply added to the confusion and instability.

With an ever-increasing population and global warming, fresh water resources are nearing depletion resulting in a global water crisis. As a consequence, cases of drought have been reported worldwide especially in sub-Saharan Africa. In addition to climate change, urbanisation adds strain to infrastructure as well as water supply and the management of water resources. As a result, most developing countries are faced with a water management challenge. There is thus a need for a paradigm shift towards an Integrated Water Management (IWM) approach. Worldwide, countries have responded to the Integrated Urban Water Management (IUWM) concept through the implementation of various management strategies; with Water Sensitive Urban Design (WSUD) emerging from Australia. Some closely allied management strategies in response to IUWM emerged in the USA as Low-Impact Development (LID), in the UK as Sustainable Drainage Systems (SuDS), and in New Zealand as Low-Impact Urban Design and Development (LIUDD). Namibia is situated along the south-west coast of Africa and is considered the driest country in sub-Saharan Africa. It is characterised by a semi-arid environment, with more than 80% covered by desert or semi-desert. The country is regularly afflicted by drought and has fluctuating and unreliable rainfall patterns, often accompanied by high evaporation rates. The City of Windhoek, as the capital city, the biggest municipality and also the largest densely populated town in Namibia, is faced with an ever-increasing shortage of water for its inhabitants. For close to 50 years, the water scarcity situation has led to direct waste water reclamation for potable re-use in Windhoek. Other measures implemented by the City of Windhoek (CoW) towards IUWM include Water Demand Management (WDM), Managed Aquifer Recharge (MAR) and Water Conservation (WC). In order for Windhoek to transform into a Water Sensitive City, the implementation of WSUD is imperative. Although the CoW has implemented measures towards IUWM, more options still need to be explored in order to contribute to IUWM processes and to ultimately become a Water Sensitive City. This research was aimed at conducting a comprehensive review of existing WSUD practices within the CoW and identifying gaps pertaining to WSUD implementation. The research confirmed, via a review of relevant literature, that the implementation of WSUD mainly flourishes when documented policies and regulations drive implementation. To review WSUD implementation in the CoW, this study followed a qualitative research approach by gathering data via online questionnaires using the SurveyMonkey platform. To validate the survey outcomes, structured interviews were conducted with selected survey participants to gain more insight into the outcomes. For the data collection, the study targeted a sample of managers and specialists from the three departments within the CoW that deal with urban infrastructure design and planning. A 72% response rate was achieved. The study revealed that there was a general understanding and knowledge of WSUD concepts among all the CoW stakeholders involved in water management, planning and design. This was mostly due to their academic knowledge and sometimes via exposure to existing WSUD practices within the city. Water Demand Management, Water Recycling, and Voluntary Green Roofs and Rainwater Harvesting were identified as existing WSUD options currently practised within the CoW. The study identified lack of capacity, lack of knowledge, lack of management support, a fragmented approach, the absence of policies and legislation, and no perceived financial benefits as barriers to WSUD implementation within the CoW. Based on the above findings, the study recommended that the City of Windhoek address existing barriers to WSUD implementation, increase awareness of WSUD within the city, secure government funding and apply for carbon credits to upscale the implementation of WSUD.

Water is an essential resource from an environmental, biological, economic or social point of view. In basin management, the irregular distribution in time and in space of this resource is well known. This issue is worsened by extreme climate conditions, generating drought periods or flood events. For both situations, optimal management is necessary. In one case, different water uses should be supplied efficiently using the available surface and groundwater resources. In another case, the most important goal is to avoid damages in flood areas, including the loss of human lives, but also to optimize the revenue of energy production in hydropower plants, or in other uses. The approach presented in this thesis proposes to obtain optimal management rules in water resource systems. With this aim, evolutionary algorithms were combined with simulation models. The first ones, as optimization tools, are responsible for guiding the process iterations. In each iteration, a new management rule is defined in the simulation model, which is computed to comprehend the situation of the system after applying this new management. For testing the proposed methodology, four evolutionary algorithms were assessed combining them with two simulation models. The methodology was implemented in four real case studies. This thesis is presented as a compendium of five manuscripts: three scientific papers published in journals (which are indexed in the Journal Citation Report), another under review, and the last manuscript from Conference Proceedings. In the first manuscript, the Pikaia optimization algorithm was combined with the network flow SIMGES simulation model for obtaining four different types of optimal management rules in the Júcar River Basin. In addition, the parameters of the Pikaia algorithm were also analyzed to identify the best combination of them to use in the optimization process. In the second scientific paper, the multi-objective NSGA-II algorithm was assessed to obtain a parametric management rule in the Mijares River basin. In this case, the same simulation model was linked with the evolutionary algorithm. In the Conference manuscript, an in-depth analysis of the Tirso-Flumendosa-Campidano (TFM) system using different scenarios and comparing three water simulation models for water resources management was developed. The third published manuscript presented the assessment and comparison of two evolutionary algorithms for obtaining optimal rules in the TFM system using SIMGES model. The algorithms assessed were the SCE-UA and the Scatter Search. In this research paper, the parameters of both algorithms were also analyzed as it was done with the Pikaia algorithm. The management rules in the three first manuscripts were focused to avoid or minimize deficits in urban and agrarian demands and, in some case studies, also to minimize the water pumped. Finally, in the last document, two of the algorithms used in previous manuscripts were assessed, the mono-objective SCE-UA and the multi-objective NSGA-II. For this research, the algorithms were combined with RS MINERVE software to manage flood events in Visp River basin minimizing damages in risk areas and losses in hydropower plants. Results reached in the five manuscripts demonstrate the validity of the approach. In all the case studies and with the different evolutionary algorithms assessed, the obtained management rules achieved a better system management than the base scenario of each case. These results usually mean a decrease of the economic costs in the management of water resources. However, comparing the four algorithms assessed, SCE-UA algorithm proved to be the most efficient due to the different stop/convergence criteria and its formulation. Nevertheless, NSGA-II is the most recommended due to its multi-objective search focus on the enhancement of different objectives with the same importance where the decision makers can make the best decision for the management of the system. / El agua es un recurso esencial desde el punto de vista ambiental, biológico, económico o social. En la gestión de cuencas, es bien conocido que la distribución del recurso en el tiempo y el espacio es irregular. Este problema se agrava debido a condiciones climáticas extremas, generando períodos de sequía o inundaciones. Para ambas situaciones, una gestión óptima es necesaria. En un caso, el suministro de agua a los diferentes usos del sistema debe realizarte eficientemente empleando los recursos disponibles, tanto superficiales como subterráneos. En el otro caso, el objetivo más importante es evitar daños en las zonas de inundación, incluyendo la pérdida de vidas humanas, pero al mismo tiempo, optimizar los beneficios de centrales hidroeléctricas, o de otros usos. El enfoque presentado en esta tesis propone la obtención de reglas de gestión óptimas en sistemas reales de recursos hídricos. Con este objetivo, se combinaron algoritmos evolutivos con modelos de simulación. Los primeros, como herramientas de optimización, encargados de guiar las iteraciones del proceso. En cada iteración se define una nueva regla de gestión en el modelo de simulación, que se evalúa para conocer la situación del sistema después de aplicar esta nueva gestión. Para probar la metodología propuesta, se evaluaron cuatro algoritmos evolutivos combinándolos con dos modelos de simulación. La metodología se implementó en cuatro casos de estudio reales. Esta tesis se presenta como un compendio de cinco publicaciones: tres de ellas en revistas indexadas en el Journal Citation Report, otra en revisión y la última como publicación de un congreso. En el primer manuscrito, el algoritmo de optimización Pikaia se combinó con el modelo de simulación SIMGES para obtener reglas de gestión óptimas en la cuenca del río Júcar. Además, se analizaron los parámetros del algoritmo para identificar la mejor combinación de los mismos en el proceso de optimización. El segundo artículo evaluó el algoritmo multi-objetivo NSGA-II para obtener una regla de gestión paramétrica en la cuenca del río Mijares. En el trabajo presentado en el congreso se desarrolló un análisis en profundidad del sistema Tirso-Flumendosa-Campidano utilizando diferentes escenarios y comparando tres modelos de simulación para la gestión de los recursos hídricos. En el tercer manuscrito publicado se evaluó y comparó dos algoritmos evolutivos (SCE-UA y Scatter Search) para obtener reglas de gestión óptimas en el sistema Tirso-Flumendosa-Campidano. En dicha investigación también se analizaron los parámetros de ambos algoritmos. Las reglas de gestión de estas cuatro publicaciones se enfocaron en evitar o minimizar los déficits de las demandas urbanas y agrarias y, en ciertos casos, también en minimizar el caudal bombeado, utilizando para ello el modelo de simulación SIMGES. Finalmente, en la última publicación se evaluó el algoritmo mono-objetivo SCE-UA y el multi-objetivo NSGA-II. Para esta investigación, los algoritmos se combinaron con el software RS MINERVE para gestionar los eventos de inundación en la cuenca del río Visp minimizando los daños en las zonas de riesgo y las pérdidas en las centrales hidroeléctricas. Los resultados obtenidos en las cinco publicaciones demuestran la validez del enfoque. En todos los casos de estudio y, con los diferentes algoritmos evolutivos evaluados, las reglas de gestión obtenidas lograron una mejor gestión del sistema que el escenario base de cada caso. Estos resultados suelen representar una disminución de los costes económicos en la gestión de los recursos hídricos. Comparando los cuatro algoritmos, el SCE-UA demostró ser el más eficiente debido a los diferentes criterios de convergencia. No obstante, el NSGA-II es el más recomendado debido a su búsqueda multi-objetivo enfocada en la mejora, con la misma importancia, de diferentes objetivos, donde los tomadores de decisiones pueden sel / L'aigua és un recurs essencial des del punt de vista ambiental, biològic, econòmic o social. En la gestió de conques, és ben conegut que la distribució del recurs en el temps i l'espai és irregular. Este problema s'agreuja a causa de condicions climàtiques extremes, generant períodes de sequera o inundacions. Per a ambdúes situacions, una gestió òptima és necessària. En un cas, el subministrament d'aigua als diferents usos del sistema ha de realitzar-se eficientment utilitzant els recursos disponibles, tant superficials com subterranis. En l'altre cas, l'objectiu més important és evitar danys en les zones d'inundació, incloent la pèrdua de vides humanes, però al mateix temps, optimitzar els beneficis de centrals hidroelèctriques, o d'altres usos. La proposta d'esta tesi és l'obtenció de regles de gestió òptimes en sistemes reals de recursos hídrics. Amb este objectiu, es van combinar algoritmes evolutius amb models de simulació. Els primers, com a ferramentes d'optimització, encarregats de guiar les iteracions del procés. En cada iteració es definix una nova regla de gestió en el model de simulació, que s'avalua per a conéixer la situació del sistema després d'aplicar esta nova gestió. Per a provar la metodologia proposada, es van avaluar quatre algoritmes evolutius combinant-los amb dos models de simulació. La metodologia es va implementar en quatre casos d'estudi reals. Esta tesi es presenta com un compendi de cinc publicacions: tres d'elles en revistes indexades en el Journal Citation Report, una altra en revisió i l'última com a publicació d'un congrés. En el primer manuscrit, l'algoritme d'optimització Pikaia es va combinar amb el model de simulació SIMGES per a obtindre regles de gestió òptimes en la conca del riu Xúquer. A més, es van analitzar els paràmetres de l'algoritme per a identificar la millor combinació dels mateixos en el procés d'optimització. El segon article va avaluar l'algoritme multi-objectiu NSGA-II per a obtindre una regla de gestió paramètrica en la conca del riu Millars. En el treball presentat en el congrés es va desenvolupar una anàlisi en profunditat del sistema Tirso-Flumendosa-Campidano utilitzant diferents escenaris i comparant tres models de simulació per a la gestió dels recursos hídrics. En el tercer manuscrit publicat es va avaluar i va comparar dos algoritmes evolutius (SCE-UA i Scatter Search) per a obtindre regles de gestió òptimes en el sistema Tirso-Flumendosa-Campidano. En dita investigació també es van analitzar els paràmetres d'ambdós algoritmes. Les regles de gestió d'estes quatre publicacions es van enfocar a evitar o minimitzar els dèficits de les demandes urbanes i agràries i, en certs casos, també a minimitzar el cabal bombejat, utilitzant per a això el model de simulació SIMGES. Finalment, en l'última publicació es va avaluar l'algoritme mono-objectiu SCE-UA i el multi-objetiu NSGA-II. Per a esta investigació, els algoritmes es van combinar amb el programa RS MINERVE per a gestionar els esdeveniments d'inundació en la conca del riu Visp minimitzant els danys en les zones de risc i les pèrdues en les centrals hidroelèctriques. Els resultats obtinguts en les cinc publicacions demostren la validesa de la metodología. En tots els casos d'estudi i, amb els diferents algoritmes evolutius avaluats, les regles de gestió obtingudes van aconseguir una millor gestió del sistema que l'escenari base de cada cas. Estos resultats solen representar una disminució dels costos econòmics en la gestió dels recursos hídrics. Comparant els quatre algoritmes, el SCE-UA va demostrar ser el més eficient a causa dels diferents criteris de convergència. No obstant això, el NSGA-II és el més recomanat a causa de la seua cerca multi-objectiu enfocada en la millora, amb la mateixa importància, de diferents objectius, on els decisors poden seleccionar la millor opció per a la gestió del sistema. / Lerma Elvira, N. (2017). Assessment and implementation of evolutionary algorithms for optimal management rules design in water resources systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90547 / TESIS

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The subject of this diploma thesis is the proposal of savings of water sources and energy in the reptile pavilion at ZOO Brno. The theoretical part describes the current state of water management at the Zoo Brno. The practical part deals with potential water sources, analyzing them according to current legislation and assessing the suitability of resources. Part is devoted to measures to conserve energy.

Master´s thesis deals with the study of lakes locality called Holasecka jezera in southern part of Brno. The study gives complex evaluation of present condition of the locality and closely aims at Holasecka jezera restoration, including technical and environmentally friendly measures. Restoration and construction of new water management objects is designed together with creation of nature development zones and financial evaluation of designed measures.

Subject of this thesis is optimalization of storage function of water management system. The work is based on dissertation thesis of Ing. Pavel Menšík Ph.D. Automatization of   storage function of water management system. As optimalization method was chosen diferential evolution. Sequential version of the method will be implemented as a first step, followed by CPU accelerated and   GPU accelerated versions.

En quelques décennies, le changement climatique s’est affirmé comme un objet de recherche central pour la communauté scientifique et comme une question sociale et politique de premier plan. Deux modes d’action dominants, relayés par les travaux du GIEC, ont fait office de réponse institutionnelle : l’atténuation, d’une part, l’adaptation, d’autre part. Cette seconde réponse s’est imposée comme une voie politique potentielle, en empruntant l’argument d’un impératif de survie de l’humanité et en adoptant la forme d’un vaste programme normatif. Dans une première partie, nous interrogeons la construction scientifique et politique ainsi que la diffusion de ces politiques d’adaptation au changement climatique en tant que cadre émergent structurant d’une action publique globale, transversale et multiniveaux. Nous analysons particulièrement le processus d’institutionnalisation convergent des politiques d’adaptation au changement climatique en France et au Québec. Dans une seconde partie, la thèse vise à expliquer les enjeux de la diffusion de l’adaptation au changement climatique dans les politiques territoriales de gestion des risques et de gouvernance des ressources en eau. En mobilisant, un cadre théorique empruntant à la sociologie des épreuves, à l’actionnisme et à la sociologie des espaces de définitions des problèmes publics, la thèse permet de déterminer ce que peut produire la mise en visibilité du changement climatique dans la gestion territoriale de l’eau. On reviendra ainsi sur trois situations contrastées. Tout d’abord, un cas d’expertise de type lanceurs d’alerte lors de la gestion d’une inondation (Richelieu, Québec). Une situation où l’expertise s’intègre dans les enjeux actuels de gestion de l’eau (la révision du plan de gestion des étiages de la Garonne), cependant l’appropriation stratégique des incertitudes du changement climatique par les acteurs de l’eau contraint le potentiel transformateur et enfin une dernière situation où l’expertise dégagée des enjeux actuels (la prospective Garonne 2050) tend à produire une tension cognitive qui se révèle insuffisante pour engager les acteurs vers de nouvelles pratiques. Il ressort finalement de ces nouvelles exigences qu’impose l’adaptation au changement climatique entrent en contradiction avec les intérêts et les temporalités plus courtes qui prévalent encore dans les activités locales de gestion. / In the space of a few decades, climate change has established itself as a central object of research for the scientific community and as a high profile social and political question. Closely associated with the work of the IPCC, two dominant modes of action have supplied the institutional response : these are, respectively, mitigation and adaptation. The latter has established itself as a potential path for policy by appealing to the imperative of human survival and adopting the form of a vast normative program. In the first part, I question the scientific and political construction and dissemination of these policies for adapting to climate change as an emerging framework for structuring cross-and multi-global public action. In particular, I analyze the institutionalization process of convergent adaptation policies to climate change in France and Quebec. In the second part, I consider the issues involved in the spread of climate change adaptation via territorial risk management policies and water resource governance. By mobilizing a theoretical framework borrowed from the sociology of tests, actionnism and sociology of social problems, the thesis determines that can produce increasing the visibility of climate change in the territorial management water. This will return three contrasting situations. First, a case of flood management (Richelieu, Quebec) that have been criticized by experts in hydrology and climate change. A situation where expertise integrates into current issues of water management (revision of the management plan for low flow of the Garonne), however ownership of the strategic uncertainties of climate change by water stakeholders forced the transformative potential and the last one situation where the clear expertise of current issues (prospective Garonne 2050) tends to produce an insufficient cognitive tension to engage stakeholders on new practices. Finally, these new requirements imposed by adaptation to climate change conflict with the interests and shorter time frames that still prevail in the local management activities.

La gestion durable de la demande d’eau résidentielle par la tarification incitative représente actuellement la seule alternative non technique permettant de retarder le recours à la mobilisation des ressources non conventionnelles qui se caractérisent par un coût très élevé. Dans cette thèse, nous utilisons des données tunisiennes mesurant la consommation par régions et par trimestre sur longue période 1980-2007. Deux blocs de consommation, un bloc inférieur et un bloc supérieur sont analysés, afin d’évaluer le succès et le rôle incitatif de la tarification progressive dans la gestion de la demande. La thèse propose ainsi deux essais en termes de cointégration et de modèles à correction d’erreurs pour étudier les déterminants de la demande à court et à long terme. Nous utilisons d’abord des données chronologiques saisonnières relatives à la Tunisie pour estimer la fonction de la demande d’eau. Nos résultats suggèrent des pistes de réforme du système de prix en vigueur actuellement de manière uniforme à l’échelle du pays. L’alternance des saisons sèches et pluvieuses affecte le comportement des ménages et augmente l’élasticité prix de la consommation d’eau. Les consommateurs du bloc inférieur sont les plus touchés par la progressivité de tarif. Par conséquent, Nous proposons d’élargir la tranche inférieure de consommation en été pour permettre à l’ensemble des familles pauvres de se voir appliquer le tarif le plus bas sur l’ensemble de la consommation. Par ailleurs, nous préconisons une tarification saisonnière de l’eau propre aux périodes sèches et chaudes pour les consommateurs du bloc supérieur. Dans la deuxième partie de la thèse, l’étude régionale de comportements des ménages sur des données de panel à l’échelle de 6 régions Tunisiennes, montre que l’élasticité prix de long terme du bloc inférieur, formé essentiellement de petits consommateurs ayant des revenus plutôt modestes, est supérieure à celle du bloc supérieur. De plus, la demande d’eau résidentielle en Tunisie est relativement sensible au prix pour les consommateurs des plus hautes tranches situés dans les régions caractérisées par un certain dynamisme économique. Nous préconisions d’axer la gestion de la demande d’eau en Tunisie sur un système tarifaire / If Tunisia, as well as all the other similar countries, wants to avoid, or at least to postpone the mobilization of non conventional water (desalinization, virtual water, etc.) with sensibly higher costs, the only alternative is to rely on appropriate water demand management. Water pricing must be considered seriously as a useful tool, with certainly the other non price instruments, such as awareness, education, water conservation and participatory management, to keep under control the demand evolution. In this thesis, we use Tunisian data and a decomposition into two water consumption blocks to estimate residential water demand function. Firstly, seasonal investigations show that Tunisian water pricing policy was not perfect. The lower block’s consumers are most affected by water tariff progressivity than upper block’s consumers. The seasonal fluctuations and the alternation of rainy and dry seasons affect only lower block’s consumers. We then advocate increasing the lower block’s length in summer to keep poorest family well being unchanged and reaching social equity. For the upper block’s consumers, we recommend applying seasonal water price to keep under control their water use evolution. Second, in the regional study, we find that the long run water price elasticity is more important in the lower block than the upper one. Moreover, water demand is sensible to price in regions characterized by economic dynamism. We think that a decentralized water pricing system can perfectly control water use especially by upper block’s consumers.

Les objectifs principaux de cette thèse sont d'identifier les défis et stratégies afin de mettre en œuvre des solutions de Résilience et de Smart Water Management au niveau des politiques et sur le terrain pour une gestion efficace de l'eau. Au cours de la prochaine décennie, plus de 4 milliard de personnes dans le monde vivront dans des zones de pénurie d'eau, et plus des deux tiers de la population mondiale seront confrontés à des conditions de stress hydrique. Cette pénurie d'eau future nécessite une action immédiate sur le développement des ressources, la réduction de la demande et une plus grande efficacité dans le traitement et la transmission. En outre, la gestion future des risques d'inondation nécessite des mesures immédiates dans les domaines de l'évaluation des risques, des systèmes de défense et d'atténuation, des systèmes de prévision et d'alerte, et des mesures institutionnelles et de gouvernance. Avec les impacts du changement climatique, les événements extrêmes seront plus fréquents et sévères. En conséquence, il est nécessaire d'adopter des stratégies alternatives plutôt qu’une approche traditionnelle « prédire et prévenir », qui se concentre principalement sur la réduction de la probabilité d'apparition de perturbations; ce type d'approche a souvent conduit à une construction extensive de digues de protection, à des protections contre les inondations et à d'autres solutions structurelles le long des rivières et des plaines inondables, créant un faux sentiment de sécurité qui augmente la vulnérabilité aux conséquences d'éventuelles inondations. La première moitié de la thèse explore diverses applications des stratégies de résilience aux inondations et les solutions disponibles qui sont et qui peuvent être mises en œuvre pour atténuer les impacts des inondations. L'efficacité des solutions de résilience aux inondations est également examinée, grâce à des simulations hydrologiques hydrauliques d'une étude de cas réelle en Corée du Sud. À partir de cette analyse, des conseils et des stratégies sont développées : la gestion intelligente de l'eau s’avère être un outil permettant la mise en œuvre de solutions de résilience aux inondations, et offrant d’importantes synergies avec les concepts de résilience aux inondations. La seconde moitié de la thèse explore le concept de Smart Water Management et examine les technologies nécessaires à sa mise en œuvre, ainsi que les défis et limites de ces technologies. Des études de cas sur des projets réussis de mise en œuvre de gestion intelligente de l’eau sont étudiées et utilisées pour valider l'orientation et les plans d'action pour la mise en œuvre de gestion intelligente de l’eau. De plus, un cadre de mise en œuvre du système d’eau intelligent pour une ville urbaine est proposé, comprenant le système de demande en eau et le système d'approvisionnement en eau, ainsi qu'un indicateur de détection de fuites pour le système d'approvisionnement en eau. Enfin, on examine l'importance des connexions intelligentes entre les différents domaines d'une ville intelligente avec le système d'eau intelligent et comment ces connexions se produisent dans le système d'eau intelligent. / The key aims of this thesis are to identify the challenges and strategies for implementing Flood Resilience and Smart Water Management (SWM) solutions at both the policy and field level to for efficient water management. In the next decade, more than 4 billion people worldwide will be living in areas of water scarcity and more than two thirds of the world’s population will face water-stressed conditions. This future water shortage requires immediate action on development of resources, reduction of demand and higher efficiency in treatment and transmission. In addition, future flood risk management requires immediate action in risk assessment, defence and alleviation systems, forecasting and warning systems and institutional and governance measures. And with the climate change impacts, extreme events will be more frequent and severe. As a result, there is a necessity to adopt alternative strategies rather than the traditional predict-and-prevent approach which mainly focuses on reducing the probability of occurrence of disturbances; where this type of approach often led to an extensive construction of protection dykes, flood defences and other structural solutions along river channels and floodplains, creating a false sense of safety, which increases the vulnerability to the consequences of possible floods. The first half of the thesis explores the various applications of flood resilience strategies and the available solutions that are and can be implemented to mitigate flood impacts. It also examines the effectiveness of flood resilience solutions through hydrological hydraulic simulations of a real case study in South Korea. From the analysis, recommendations and strategies are developed where it is found that Smart Water Management is an enabler for the implementation for Flood Resilience solutions and has great synergy with Flood Resilience concepts. The second half of the thesis explores the concept of Smart Water Management and discusses the technologies required for the implementation and their challenges and limitations. Successful case studies of smart water solution implementations are investigated and used to validate the direction and action plans for the implementation of smart water solutions. In addition, a framework for the implementation of Smart Water System for an urban city, which includes the water demand system and water supply system, as well as a leakage detection indicator for water supply system are proposed. Finally, it discusses the importance of smart city connections between the different domains of a smart city with the smart water system and how these connections occur within the smart water system.