[ES] El agua como recurso natural en condiciones adecuadas para los ecosistemas terrestres y las actividades
humanas es cada vez más escasa, lo cual es origen de tensiones crecientes entre los diferentes grupos
sociales. A esta escasez se suma la capacidad actual del ser humano de modificar significativamente el
ciclo hidrológico, tanto cuantitativa como cualitativamente, por lo que el recurso natural puede verse
mermado, una vez más, de forma importante por las actividades humanas.
La calidad del agua en las masas de agua superficiales y subterráneas depende de las características
naturales de la cuenca así como de las afecciones antrópicas que se producen en la misma, y es un aspecto
determinante de la salud de los ecosistemas acuáticos y de las actividades humanas que se puedan
desarrollar en un territorio.
Actualmente, un paso crucial para poder determinar la situación de las masas de agua y su previsible
evolución futura, consiste en conocer adecuadamente el ciclo hidrológico en su etapa terrestre y como le
afectan las actividades humanas. Debido a que la degradación de la calidad del agua genera
externalidades negativas en el medio ambiente, y finalmente en todas las actividades humanas que
pueden tener un impacto muy elevado, la sociedad europea, consciente de esta situación, establece
mediante la Directiva 60/2000/CE Marco del Agua (DMA) (EC, 2000) el desarrollo de un proceso de
análisis y de actuaciones para mejorar el estado de todas las masas de agua europeas en el año 2015. Uno
de los pasos de este proceso es el “Análisis de Presiones e Impactos”, en el cual se trata de identificar las
presiones que ejercen las actividades humanas y al mismo tiempo relacionarlas con los impactos que se
producen en las masas de agua, de forma que se puedan establecer las medidas necesarias que mayor
efectividad tengan en la mitigación de los impactos de las actividades humanas.
En la presente tesis doctoral se ha desarrollado un módulo o herramienta para la modelación matemática
del ciclo hidrológico y calidad del agua en grandes cuencas hidrográficas, dedicando especial atención a la
componente subterránea y a las relaciones río-acuífero. El objeto de este módulo consiste en poder
construir modelos de simulación que permitan conocer los flujos de agua, con sus características químicas,
que se producen en una cuenca hidrográfica. El módulo PATRICAL (Precipitación Aportación en Tramos
de Red Integrados con Calidad del Agua) permite construir modelos espacialmente distribuidos del ciclo
hidrológico, obteniendo los flujos de agua que se producen en los diferentes puntos de la cuenca y los
niveles piezométricos medios en los acuíferos. Además, incluye la simulación del contenido de nitrato y de
la conductividad eléctrica del agua en el suelo, en el medio no saturado, en los acuíferos y en las aguas
superficiales.
Se ha definido también, en esta tesis, una metodología de aplicación gradual para la realización del
análisis de presiones e impactos establecido en la DMA, de forma que los modelos de simulación que se
construyen con esta herramienta permiten realizar la fase más compleja del análisis de presiones e
impactos y también se podrá, con los mismos, cuantificar el efecto de las medidas que se definan en el
futuro.
La utilidad práctica de la herramienta y metodología desarrollada se demuestra con la aplicación que se ha
realizado, la construcción de un modelo de simulación de una cuenca de gran tamaño como es el ámbito
de la Confederación Hidrográfica del Júcar, con más de 42.000 km2, obteniéndose los flujos de agua que se
producen en la misma y los valores de concentración de nitrato y de conductividad eléctrica en las masas
de agua superficiales y subterráneas. Estos resultados permiten identificar los agentes causantes de las
modificaciones de las condiciones químicas en los diferentes puntos de la cuenca y, además, conocer la
evolución histórica y la tendencia hacia el futuro. / [CA] L'aigua com a recurs natural en condicions adequades per als ecosistemes terrestres i les activitats
humanes és cada vegada més escàs, la qual cosa és origen de tensions creixents entre els diferents grups
socials. A esta escassetat es suma la capacitat actual del ser humà de modificar significativament el cicle
hidrològic, tant quantitativa com qualitativament, motiu pel qual el recurs natural pot veure's minvat, una
vegada més, de forma important per les activitats humanes.
La qualitat de l'aigua en les masses d'aigua superficials i subterrànies depén de les característiques
naturals de la conca així com de les afeccions antròpiques que es produeixen en la mateixa, i és un aspecte
determinant de la salut dels ecosistemes aquàtics i de les activitats humanes que es puguen desenvolupar
a un territori.
Un pas crucial, actualment, per a poder determinar la situació de les masses d'aigua i la seua previsible
evolució futura, consisteix a conéixer adequadament el cicle hidrològic en la seua etapa terrestre i com li
afecten les activitats humanes. Pel fet que la degradació de la qualitat de l'aigua genera externalitats
negatives en el medi ambient i, finalment, en totes les activitats humanes que poden tindre un impacte
molt elevat, la societat europea conscient d'esta situació estableix, per mitjà de la Directiva 60/2000/CE
Marc de les Aigües (DMA) (EC, 2000) el desenvolupament d'un procés d'anàlisi i d'actuacions per a
millorar l'estat de totes les masses d'aigua europees l'any 2015. Un dels passos d'aquest procés és el
“Anàlisi de Pressions e Impactes”, en el qual es tracta d'identificar les pressions que exerceixen les
activitats humanes i, al mateix temps, relacionar-les amb els impactes que es produeixen en les masses
d'aigua, de manera que es puguen establir la mesures necessàries en les activitats humanes que major
efectivitat tinguen en la mitigació dels impactes que es produeixen.
En la present tesi doctoral s’ha desenvolupat un mòdul o ferramenta per a realitzar la modelació
matemàtica del cicle hidrològic i de la qualitat de les aigües en conques hidrogràfiques de gran tamany,
dedicant especial atenció a la component subterrània i a les relacions riu-aqüífer. L'objecte d'aquest mòdul
consisteix a poder construir models de simulació que permeten conéixer els fluxos d'aigua, amb les seues
característiques químiques, que es produeixen a una conca hidrogràfica. El mòdul PATRICAL
(Precipitació Aportació en Trams de Xarxa Integrats amb Qualitat de les Aigües) permet construir models
espacialment distribuïts del cicle hidrològic, obtenint els fluxos d'aigua que es produeixen a diferents
punts de la conca i els nivells piezomètrics en els aqüífers, a més inclou la simulació del contingut de nitrat
i de la conductivitat elèctrica de l'aigua en el sòl, en el medi no saturat, en els aqüífers i en les aigües
superficials.
S’ha definit, en aquesta tesi doctoral, una metodologia d'aplicació gradual per a la realització de l'anàlisi
de pressions e impactes establit en la DMA, de forma que els models de simulació que es construeixen
amb aquesta ferramenta permeten realitzar la fase més complexa de l'anàlisi de pressions e impactes, i
també es podrà, amb els mateixos, quantificar l'efecte de les mesures que es definisquen en el futur.
La utilitat pràctica de la ferramenta i metodologia desenvolupada es demostra amb l'aplicació que s'ha
realitzat, la construcció d'un model de simulació d'una conca de gran tamany, com és l'àmbit de la
Confederació Hidrogràfica del Xúquer de més de 42.000 km2, obtenint-se els fluxos d'aigua que es
produeixen en la mateixa i els valors de concentració de nitrat i de conductivitat elèctrica en les masses
d'aigua superficials i subterrànies. Aquests resultats permeten identificar els agents causants de les
modificacions de les condicions químiques als diferents punts de la conca, i a més, conéixer l'evolució
històrica i la tendència cap al futur. / [EN] Water as natural resource in conditions adapted for the terrestrial ecosystems and the human activities is
more and more scarce, which is origin of increasing tensions between the different social groups. The
present-day capability of the human to modify the hydrologic cycle significantly adds to this scarcity, as
much of quantitative form as of qualitative form, reason why the natural resource can be seen decreased,
once again, of important form by the human activities
Water quality in the superficial and groundwater bodies depends on the natural characteristics of the river
basin and human affections that take place in the same one, and it is a determinant aspect of the health of
the aquatic ecosystems and the human activities that can be developed in a territory.
At the moment, a crucial step to be able to determine the situation of water bodies and its foreseeable
future evolution consists of suitably knowing the hydrologic cycle in its terrestrial stage and as it affect
human activities to it. Because the degradation of the quality of water generates negative external effects in
the environment and finally, in all the human activities that they can have a very high impact, the
European society, conscious of this situation, establishes by means of the Directive 60/2000/CE Frame of
Waters (WFD) (EC, 2000) the development of a analysis process and performances to improve the state of
all the European water bodies in 2015. One of the steps of this process is the “Analysis of Pressures and
Impacts”, in which one tries to identify the pressures that exercise the human activities and at the same
time to relate them to the impacts that take place in the water bodies, so that the necessary measures can
be established that greater effectiveness must to reduce the impacts of the human activities
In this doctoral thesis it has developed a module or tool for the mathematical modeling of the hydrologic
cycle and the quality of water to large basins, dedicating especial attention to the underground component
and relations river-aquifer. The object of this module consist of being able to do simulation models that
allow to know water flows, with their chemical characteristics, that take place in a hydrographic river
basin. The module PATRICAL allows to construct spacely distributed models of the hydrologic cycle,
getting the water flows that are produced in the different points from the river basin and piezometric
levels in the aquifers, in addition includes the simulation of the nitrate contents and of the electrical
conductivity of water in the soil, in means non saturated, in the aquifers and in surface waters bodies.
Besides, in this doctoral thesis has been defined a methodology of gradual application for the
accomplishment pressures and impacts analysis established in the WFD, in order to simulation models
that they are constructed with this tool they allow to make the most complex phase of pressures and
impacts analysis, and also it will be able with them to quantify the effect of the measures that are defined
in the future.
The practical utility of the tool and developed methodology is demonstrated with the application that
have been made, the construction of a simulation model of a large basin, the Júcar River District of over
42,000 km2, obtaining water flows that are produced in the same one and concentration values of nitrate
and electrical conductivity in the superficial and underground water bodies. These results allow to
identify the agents that cause chemical conditions modifications in the different points from the river
basin, and in addition to know the historical evolution and the tendency towards the future / A la Comission of the European Communities por su financiación a través del proyecto "Water resources Management Under Drought Conditions, WAM-ME", contrato ICA3.1999.00014 (Directorate General XII Science, Research & Development); y del proyecto "SEDEMED - Sécheresse et Desertification dans les bassins méditerranées", ref. 2002-02-4.4-1084 (INTERREG III B-Mediterranée Occidentale).
Al Ministerio de Educación y Cultura de España por su financiación a través de la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología, CICYT mediante el
proyecto "Desarrollo de Elementos de un Sistema Soporte de Decisión para la Gestión de Recursos Hídricos", contrato HID1999-0656 y el proyecto "Sistema de apoyo a la decisión para la gestión cuantitativa, cualitativa y ambiental de cuencas hidrográficas", referencia REN2002/03192. / Pérez Martín, MÁ. (2005). Modelo distribuido de simulación del ciclo hidrológico y calidad del agua, integrado en sistemas de información geográfica para grandes cuencas. Aportación al análisis de presiones e impactos de la directiva marco del agua [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191462
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/191462 |
| Date | 20 January 2023 |
| Creators | Pérez Martín, Miguel Ángel |
| Contributors | Andreu Álvarez, Joaquín, Estrela Monreal, Teodoro, Universitat Politècnica de València. Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente - Departament d'Enginyeria Hidràulica i Medi Ambient, European Commission |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | info:eu-repo/grantAgreement/MEC//HID1999-0656/ES/Desarrollo de Elementos de un Sistema Soporte de Decisión para la Gestión de Recursos Hídricos, info:eu-repo/grantAgreement/MEC//REN2002%2F03192/ES/Sistema de apoyo a la decisión para la gestión cuantitativa, cualitativa y ambiental de cuencas hidrográficas, info:eu-repo/grantAgreement/EC/FP5-INCO 2/ICA3-CT-1999-00014/EU/Water resources management under drought conditions: criteria and tools for conjunctive use of conventional and marginal waters in mediterranean regions/WAM-ME |
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