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16 Pags.- 5 Figs. © Authors. This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, Observed and projected consequences of climate change on streamflow generated in the Pyrenees threatens the long-term sustainability of water resources systems downstream, especially those with high irrigation demands. To tackle this challenge, the participation of stakeholders in defining potential adaptation strategies is crucial to building awareness and capacity for the community, providing agreed solutions, and reducing conflict. However, there is also a need for a top-down approach to incorporate other, large-scale, or innovative adaptation strategies. This article describes a bottom-up-meets-top-down approach to estimate the optimal implementation intensity of adaptation strategies under different climate scenarios on a complex water resources system. Future streamflow projections were used in a water allocation model combined with a Markov Chain Monte Carlo sampling process to obtain optimal combinations of measures to meet different sustainability objectives. The methodology was applied to the Gállego-Cinca River system in NE Spain, which relies on water from the Pyrenees. A stakeholder workshop identified storage development and irrigation modernisation as the preferred adaptation options. However, the modelling results show that more storage in the basin, especially on-farm reservoirs, is not enough to maintain current sustainability levels. This will enable the adoption of demand management measures that optimise water use despite not being among stakeholder preferences., The following projects provided funding for this research: EFA210/16/PIRAGUA and EFA346/19/ADAPYR co-funded by the European Regional Development Fund (ERDF) through the Interreg V Spain-France-Andorre Programme (POCTEFA 2014–2020) of the European Union, INNOMED co-funded by the Agencia Estatal de Investigación of Spain in the framework of the ERA-NET WaterWorks2015 co-funded Call (project INNOMED). This ERA-NET is an integral part of the 2016 Joint Activities developed by the Water Challenges for a Changing World Joint Programme Initiative (Water JPI) as a result of a joint collaborative effort with the Joint Programming Initiative on Agriculture, Food Security and Climate Change (FACCE JPI). Also, this work was supported by Fundación Biodiversidad of the Spanish Ministerio para la Transición Ecológica.

La implementación de caudales ecológicos y el abastecimiento de las demandas de agua en la parte baja de la cuenca del río Lurín, son problemas a solucionar para llegar a una gestión integral y sostenible del sistema. Un análisis integral de los recursos hídricos de la cuenca, permite satisfacer a los dos requerimientos de forma equilibrada. En el presente estudio se plantean diferentes trabajos para resolver estos problemas, como son: el cálculo del caudal ecológico en Antapucro y en la bocatoma Lurín, el análisis del balance hídrico y la satisfacción de las demandas mediante el desarrollo de un modelo de simulación. A partir de lo anterior, se obtuvieron los índices de alteración hidrológica y se propusieron diferentes alternativas para la mejora del sistema. Esta propuesta de alternativas se tradujo en cinco escenarios: la situación actual, que es el funcionamiento actual del sistema; propuesta 1, en esta solo se implementa los caudales ecológicos; propuesta 2, se utiliza como alternativa la reutilización de las aguas tratadas para abastecer las demandas agrícolas; propuesta 3, la construcción de un embalse de capacidad de 40 hm3/año en la sub cuenca de la quebrada Tinajas y la propuesta 4, en que se integra la reutilización de las aguas regeneradas y la construcción del embalse. El cálculo del caudal ecológico se realizó por cuatro métodos: según la legislación peruana (15% del caudal medio mensual), el método de Tennant, el caudal básico (Qb) y 7Q10 y los resultados obtenidos en Antapucro fueron de 20.678, 32.166, 35.021 y 40.251 hm3/año respectivamente. Al comparar el método de la legislación peruana, el valor resulta inferior en 55.56, 69.36 y 94.25 % a los otros tres métodos. Los valores anuales de los caudales ecológicos en la bocatoma Lurín fueron de 22.688 y 35.292 hm3/año con la Legislación Peruana y el método de Tennant, que representan un incremento de 10%, con respecto a los valores calculados en Antapucro, debido principalmente a la aportación de la quebrada Tinajas en la época de avenidas. Los valores más altos se presentan en el mes de marzo y los más bajos en los meses de setiembre y octubre en todos los métodos. En la simulación del sistema en SIMGES, la demanda poblacional, pecuaria, industrial y recreativa en todos los casos tienen una satisfacción del 100%, porque es abastecida con el agua del acuífero Lurín, pero no así la demanda agrícola que se abastece de las aguas superficiales. Esta última, con la implementación del caudal ecológico según la legislación peruana (propuesta 1), aumenta en un 14.3% con respecto a la situación actual, siendo necesaria la utilización de aproximadamente 30 hm3/año de las aguas regeneradas y la construcción de la presa, para cumplir con la satisfacción de la demanda. Otra fuente importante es el acuífero Lurín que está conectado hidráulicamente con el río y que en el 2019 abasteció con 24.235 hm3/año a todas las demandas, el acuífero en la propuesta 1 tiene recarga neta negativa de 2.231 hm3/año, pero en la propuesta 4, la recarga es positiva de 9.074 hm3/año con un volumen bombeado de 22.520 hm3/año. Los índices de alteración hidrológica (IAH) muestran un buen estado del río con un valor de 0.78 en la situación actual, debido a que el río descarga la mayor parte del caudal en los meses húmedos (enero, febrero y marzo). En un análisis de cada índice, los que evalúan los caudales mínimos extremos tienen valores cercanos a cero después de la bocatoma Lurín y demuestran que existen problemas ambientales, los índices son IAH 10, IAH 11 y el IAH 12, el primero y el ultimo se mejoran con la implementación de caudales ecológicos, pero el IAH 11, siempre tiene valor de cero, en todas las propuestas. Los valores de los IAH globales obtenidos para las propuestas 1, 2, 3 y 4 fueron de 0.83, 0.80, 0.69, 0.70, como es de esperar en las dos últimas propuestas el valor es menor debido a la construcción del embalse. La implementación de diferentes métodos para estimar el caudal ecológico en el sistema, afectó muy poco en los déficits de las demandas, pero si incremento el volumen bombeado o la disminución de la recarga neta. Con respecto a los índices de alteración hidrológica, se vieron poco influenciados por el método de caudal ecológico, porque los valores del volumen de agua para satisfacer las diferentes demandas son similares en los cuatro métodos evaluados. En la propuesta 4, en los cuatro métodos de caudal ecológico los valores de IAH fueron muy similares y variaron entre 0.70 a 0.73. Los resultados muestran que es posible hacer una gestión del sistema teniendo en cuenta la satisfacción de las demandas y el cuidado del medio ambiente. Siempre y cuando se implemente la reutilización de las aguas que descargan las PTARs y la construcción de una presa con una capacidad de 40 hm3/año. Estas últimas alternativas son las que se evaluaron en la propuesta 4, del presente trabajo., [EN] The implementation of ecological flows and the supply of water demands in the lower part of the Lurín river basin are problems to be solved in order to achieve a comprehensive and sustainable management of the system. A comprehensive analysis of the water resources of the basin, allows satisfying the two requirements in a balanced way. In this study, different works are proposed to solve these problems, such as: the calculation of the ecological flow in Antapucro and in the Lurín intake, the analysis of the water balance and the satisfaction of the demands through the development of a simulation model. From the above, the hydrological alteration indices were obtained and different alternatives were proposed for the improvement of the system. This proposal of alternatives resulted in five scenarios: the current situation, which is the current operation of the system; proposal 1, in this only ecological flows are implemented; Proposal 2, the reuse of treated water is used as an alternative to supply agricultural demands; proposal 3, the construction of a reservoir with a capacity of 40 hm3/year in the sub-basin of the Tinajas stream and proposal 4, which integrates the reuse of reclaimed water and the construction of the reservoir. The calculation of the ecological flow was carried out by four methods: according to Peruvian legislation (15% of the monthly average flow), the Tennant method, the basic flow (Qb) and 7Q10 and the results obtained in Antapucro were 20,678, 32,166, 35,021 and 40,251 hm3/year respectively. When comparing the method of the Peruvian legislation, the value is lower by 55.56, 69.36 and 94.25% than the other three methods. The annual values of the ecological flows in the Lurín intake were 22,688 and 35,292 hm3/year with the Peruvian Legislation and the Tennant method, which represent an increase of 10%, with respect to the values calculated in Antapucro, mainly due to the contribution of the Tinajas stream at the time of avenues. The highest values are presented in the month of March and the lowest in the months of September and October in all the methods. In the simulation of the system in SIMGES, the population, livestock, industrial and recreational demand in all cases has a satisfaction of 100%, because it is supplied with the water from the Lurín aquifer, but not the agricultural demand that is supplied by the waters. superficial. The latter, with the implementation of the ecological flow according to Peruvian legislation (proposal 1), increases by 14.3% compared to the current situation, requiring the use of approximately 30 hm3/year of reclaimed water and the construction of the dam, to meet the satisfaction of the demand. Another important source is the Lurín aquifer that is 6 hydraulically connected to the river and that in 2019 supplied 24,235 hm3/year to non- agricultural demands, the aquifer in proposal 1 has a negative net recharge of 2,231 hm3/year, but in the Proposal 4, the recharge is positive of 9,074 hm3/year with a pumped volume of 22,520 hm3/year. The hydrological alteration indices (AHI) show a good state of the river with a value of 0.78 in the current situation, due to the fact that the river discharges most of the flow in the wet months (January, February and March). In an analysis of each index, those that evaluate the extreme minimum flows have values close to zero after the Lurín intake and show that there are environmental problems, the indices are IAH 10, IAH 11 and IAH 12, the first and the last are they improve with the implementation of ecological flows, but the IAH 11, always has a value of zero, in all proposals. The global IAH values obtained for proposals 1, 2, 3 and 4 were 0.83, 0.80, 0.69, 0.70, as expected in the last two proposals the value is lower due to the construction of the reservoir. The implementation of different methods to estimate the ecological flow in the system affected very little in the demand deficits, but it did increase the volume pumped or the decrease in the net recharge. Regarding the hydrological alteration indices, they were little influenced by the ecological flow method, because the values of the volume of water to satisfy the different demands are similar in the four evaluated methods. In proposal 4, in the four ecological flow methods, the AHI values were very similar and ranged between 0.70 and 0.73. The results show that it is possible to manage the system taking into account the satisfaction of the demands and the care of the environment. As long as the reuse of the waters discharged by the WWTPs and the construction of a dam with a capacity of 40 hm3/year is implemented. These last alternatives are those that were evaluated in proposal 4 of this work., A PRONABEC por permitirme hacer mis estudios de Master a través de la beca “Presidente de la Republica”, que actualmente se llama “Beca Generación del Bicentenario” Los autores agradecen a la Agencia Estatal de Investigación (AEI) del Ministerio de Ciencia e Innovación por financiar el proyecto RESPHIRA (PID2019-106322RB-100) / AEI/10.13039/501100011033

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

[ES] En el presente trabajo se aborda un problema de optimización de la gestión de un sistema de recursos hídricos situado en la cuenca del río Narmada, en la India. Está basado en una necesidad real, planteada por el gobierno de la India en el seno de un proyecto más amplio denominado Proyecto Nacional de Hidrología. El objetivo del trabajo es evaluar herramientas y metodologías que permitan obtener la decisiones óptimas para cada uno de los años hidrológicos del período 2008/2017 en lo que se refiere a caudales circulantes por los ríos, y caudales entregados a las demandas consuntivas, tratando de dar la máxima satisfacción a los objetivos de protección frente a avenidas (caudales máximos en los ríos), preservación de ecosistemas acuáticos (caudales ecológicos en los ríos), y satisfacción de las demandas (caudales suministrados). En el trabajo se utilizan, y evalúan, dos metodologías. Una de ellas está basada en la utilización del módulo OPTIGES del entorno de desarrollo de Sistemas Soporte de Decisión AQUATOOL, y la otra está basada en la formulación de un modelo de optimización ad-hoc para el caso de estudio, y su resolución mediante un algoritmo de optimización perteneciente al Optimization Toolbox de MATLAB. También se realiza un análisis detallado del funcionamiento del sistema a partir de los resultados obtenidos, para comprender por qué la gestión propuesta es óptima., [EN] This project addresses a management optimizing problem of a water resources system in the Narmada river basin, in India. It is based on a real need, contemplated by the government of India within a larger project called the National Hydrology Project. The objective of the project is to evaluate tools and methodologies that allow obtaining the optimal decisions for each of the hydrological years of the period 2008/2017 in regard to flows through the rivers, and flows provided to the consumptive demands, trying to give the maximum satisfaction to the objectives of protection against avenues (maximum flows in the rivers), preservation of aquatic ecosystems (ecological flows in the rivers), and satisfaction of the demands (flows provided). Two methodologies are used and evaluated in the project. One of them is based on the use of the OPTIGES module of the Decision Support Systems development environment AQUATOOL, and the other is based on the formulation of an ad-hoc optimization model for the case study, and its resolution through an optimization algorithm belonging to the MATLAB Optimization Toolbox. A detailed analysis of the operation of the system will also be carried out based on the results obtained, to understand why the proposed management is optimal.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Atualmente no território brasileiro várias bacias hidrográficas apresentam conflitos de interesse entre os irrigantes e o setor hidrelétrico pelo uso da água superficial (ANA, 2017). A otimização de um sistema de recursos hídricos é um problema complexo de engenharia, sendo necessária a formulação matemática atrelada aos algoritmos computacionais para que se consiga descrever a dinâmica do sistema natural. O objetivo deste trabalho foi otimizar o aproveitamento hídrico superficial na bacia hidrográfica do rio São Marcos, minimizando os conflitos de uso da água entre as Centrais Hidrelétricas de Batalha e Serra do Facão e a irrigação por meio de pivôs centrais. Esta bacia está localizada na região centro-oeste do território brasileiro, cujo curso de água principal é afluente do rio Paranaíba em sua margem direita. As simulações matemáticas foram realizadas com o auxílio da ferramenta computacional AQUATOOL, que atua como um sistema de suporte à decisão de recursos hídricos em escala de bacia hidrográfica. Dentro da ferramenta foi utilizado o módulo de otimização OPTIGES. Em função da limitação dos dados fluviométricos e climatológicos na bacia, as simulações foram realizadas entre outubro de 2014 até setembro de 2017. Foram simulados critérios de outorga diferentes dos adotados atualmente pelos Estados de Minas Gerais e Goiás, com porcentagens maiores e menores que a vazão máxima outorgável em bases anuais, além da comparação dos critérios atuais com vazões de referência determinadas em bases sazonais (seis meses mais secos e os seis mais chuvosos). No estudo da disponibilidade hídrica verificou-se que a substituição dos critérios de outorga atuais (50% da Q7,10 em Minas Gerais e 70% da Q95 no Estado de Goiás) para 30% da Q7,10 foi o que trouxe os piores resultados, em que mais de 27% de toda área da bacia excedeu os limites máximos outorgáveis. A melhor situação foi encontrada com a utilização dos critérios 80% da Q7,10 e 70% da Q95, em que 2,3% e 5,5%, respectivamente, foram as áreas acima dos limites outorgáveis. Para a alteração das vazões de referência calculadas com bases sazonais, percebeu-se uma piora na disponibilidade hídrica ao utilizar o período de estiagem, aumentando a área crítica em 8% quando comparado à base anual (aproximadamente 1.000 km²). Para o período chuvoso, a melhora na disponibilidade hídrica foi de apenas 2% em relação à base anual. Nas regiões em que as situações de escassez são mais recorrentes, foram ponderados níveis de prioridades para cada tipo de demanda, enfocando principalmente no atendimento à irrigação, geração de energia elétrica e manutenção da vazão mínima residual (ou ecológica) em cada trecho do rio São Marcos. A montante do reservatório de Batalha, os valores máximos de cortes no volume captado para demandas de irrigação chegaram a 89%, focando na manutenção da vazão ecológica e na geração de energia hidrelétrica. Neste contexto, o estudo auxiliará tecnicamente nas tomadas de decisão nesta bacia hidrográfica, além de contribuir com a temática sobre novos critérios de outorga. Currently in the Brazilian territory several river basins present conflicts of interest between irrigants and the hydroelectric sector due to the use of surface water (ANA, 2017). The optimization of a water resources system is a complex engineering problem, requiring the mathematical formulation linked to computational algorithms in order to describe the dynamics of the natural system. The objective of this work was to optimize the surface water use in the São Marcos river basin, minimizing the conflicts of water use between the Batalha and Serra do Facão Hydroelectric Plants and the irrigation through central pivots. This basin is located in the central-western region of the Brazilian territory, whose main watercourse is tributary of the Paranaíba river on its right bank. The mathematical simulations were performed with the aid of the computational tool AQUATOOL, which acts as a decision support system for water resources in a watershed scale. Within the tool the optimization module OPTIGES was used. Due to the limitation of fluviometric and climatological data in the basin, the simulations were performed from October 2014 to September 2017. Different grant criteria were simulated from those currently adopted by the States of Minas Gerais and Goiás, with higher and lower percentages than the flow. maximum allowable on an annual basis, in addition to comparing the current criteria with reference flows determined on a seasonal basis (six driest and six wettest months). In the study of water availability it was found that the substitution of the current grant criteria (50% of Q7,10 in Minas Gerais and 70% of Q95 in Goiás State) to 30% of Q7,10 was the one that brought the worst results. where more than 27% of the entire basin area exceeded the maximum allowable limits. The best situation was found using the criteria 80% of Q7,10 and 70% of Q95, where 2.3% and 5.5%, respectively, were the areas above the grantable limits. For the change of reference flows calculated on seasonal basis, a worsening of water availability was observed when using the drought period, increasing the critical area by 8% when compared to the annual base (approximately 1,000 km²). For the rainy season, the improvement in water availability was only 2% over the annual basis. In regions where scarcity situations are more frequent, priority levels were considered for each type of demand, focusing mainly on irrigation, electricity generation and maintenance of minimum residual (or ecological) flow in each stretch of the São Marcos. Upstream of the Batalha reservoir, maximum cut-offs in the volume captured for irrigation demands reached 89%, focusing on maintaining ecological flow and generating hydroelectric power. In this context, the study will technically assist decision-making in this basin. as well as contributing to the theme of new grant criteria. Dissertação (Mestrado)

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Os principais conflitos hídricos no Brasil estão direcionados nas regiões áridos, regiões industrializadas com elevada densidade populacional e regiões com elevadas demandas para irrigação e potencial hidrelétrico simultâneos. Estes problemas hídricos ficaram mais evidentes nas últimas décadas, o que impulsou a reestruturação organizacional e operacional dos órgãos públicos e privados nesta área de conhecimento, com consequente surgimento de ferramentas computacionais que atuam como sistema suporte a decisão em recursos hídricos em escala de bacia hidrográfica. Com o foco nas bacias hidrográficas que apresentam conflitos entre o setor agrícola e o hidrelétrico, além da necessidade da otimização hídrica quantitativa, uma gestão eficiente carece também da avaliação dos impactos qualitativos causados pelo lançamento progressivo de defensivos agrícolas e fertilizantes nos reservatórios de acumulação. A bacia hidrográfica do rio São Marcos, localizada no alto Paraná entre os estados de Goiás e Minas Gerais e o Distrito Federal, apresenta conflito hídrico de grande relevância entre o setor hidrelétrico e o setor agrícola, agravado nos últimos anos pelas operações em cascata das centrais hidrelétricas de Batalha (potencial de 52,5 MW) e Serra do Facão (potencial de 210 MW), associado à crescente demanda para irrigação (total outorgado de 65,7 hm3/mês em 2018). O objetivo principal deste estudo de mestrado foi avaliar a carga máxima afluente de amônia, nitrato e fósforo total que os reservatórios de acumulação de Batalha e Serra do Facão suportam para ainda se enquadrar aos limites definidos na Resolução Conama 357:2005. Para isso, inicialmente foi calibrado um modelo de qualidade da água ao longo do rio são Marcos a partir da ferramenta computacional AQUATOOL, a qual engloba os módulos de quantidade de água (SIMGES) e de qualidade da água (GESCAL). Devido ao enchimento do reservatório de Batalha, o período das simulações foi de outubro de 2014 a setembro de 2017. A calibração do modelo forneceu bom ajuste entre as simulações e os dados medidos (para os parâmetros OD, DBO, nitrogênio orgânico, amônia, nitrato e fósforo total) em 4 postos de monitoramento ao longo do rio São Marcos. Por meio do método fatorial, a análise de sensibilidade ± 10% dos coeficientes físicos e de reações bioquímicas calibrados mostrou que apenas os coeficientes de aeração natural ka, de degradação da matéria orgânica carbonácea kd, da conversão de amônia a nitrato KNai e da velocidade de sedimentação VSL foram sensíveis, ocasionando variações médias longitudinais de 20% para OD, 30% para DBO e 30% para nitrato. A análise de sensibilidade dos parâmetros de qualidade da água incialmente estimados em todos os tributários pontuais e difusos mostrou a importância do frequente monitoramento de qualidade da água, uma vez que a oscilação de ± 100% dos parâmetros causou uma variação média de -3,65% para OD, 26,85% para DBO, 16,37% para nitrogênio orgânico, 22,17% para amônia, 26,17% para nitrato e 15,65% para fósforo total. Por fim, a fim de evitar o processo de eutrofização, para garantir os padrões de qualidade da água deliberados pela resolução CONAMA 357/2005 para a classe 2 no ambiente lêntico, os cenários mostram uma capacidade máxima de aporte de 0,029 ton/km2.mês de amônia, 0,095 ton/km2.mês de nitrato e 2,09 kg/km2.mês de fósforo total nas sub-bacias de contribuição do reservatório de batalha e de 0,199 ton/km2.mês de amônia, 0,538 ton/km2.mês de nitrato e 3,23 kg/km2.mês para fósforo total nas sub-bacias de contribuição do reservatório de Serra do Facão, todas a jusante do reservatório de Batalha. De uma forma geral, o estudo contribui para o planejamento de uso e ocupação do solo na bacia hidrográfica do rio São Marcos. The main water conflicts in Brazil are directed in the arid regions, industrialized regions with high population density and regions with high demands for irrigation and hydroelectric potential simultaneously. These water problems have become more evident in the last decades, which led to the organizational and operational restructuring of public and private entities in this area of knowledge, with the consequent emergence of computational tools that act as a decision support system for hydrological resources on a hydrographic basin scale. With the focus on hydrographic basins that present conflicts between the agricultural and hydroelectric sectors, in addition to the need for quantitative water optimization, efficient management also needs to be assessed by the qualitative impacts caused by the progressive introduction of pesticides and fertilizers in the accumulation reservoirs. The water catchment area of the São Marcos river, located in upper Paraná between the states of Goiás and Minas Gerais and the Federal District, presents a water conflict of great relevance between the hydroelectric sector and the agricultural sector, aggravated in recent years by the cascade operations of power plants (potential of 52.5 MW) and Serra do Facão (potential of 210 MW), coupled with the growing demand for irrigation (total grant of 65.7 hm3 / month in 2018). The main objective of this master's study was to evaluate the maximum inflow of organic nitrogen, ammonia and total phosphorus that the Batalha and Serra do Facão accumulation reservoirs support to still comply with the limits defined in Conama Resolution 357: 2005. For this, a water quality model was first calibrated along the São Marcos river from the computational tool AQUATOOL, which includes the water quantity (SIMGES) and water quality (GESCAL) modules. The calibration of the model provided a good fit between the simulations and the measured data (for OD, BOD, organic nitrogen, ammonia, nitrate and total phosphorus) in 4 monitoring stations along the São Marcos river. By means of the factorial method, the sensitivity analysis ± 10% of the physical coefficients and calibrated biochemical reactions showed that only the natural aeration coefficients Ka, the degradation of carbonaceous organic matter kd, the conversion of ammonia to KNai nitrate and the rate of VSL sedimentation were sensitive, causing mean longitudinal variations of 20% for OD, 30% for BOD and 30% for nitrate. The sensitivity analysis of the water quality parameters initially estimated in all point and diffuse tributaries showed the importance of frequent monitoring of water quality, since the oscillation of ± 100% of the parameters caused an average variation of -3.65 % for OD, 26.85% for BOD, 16.37% for organic nitrogen, 22.17% for ammonia, 26.17% for nitrate and 15.65% for total phosphorus. Finally, in order to avoid the eutrophication process, in order to guarantee the water quality standards deliberated by CONAMA Resolution 357/2005 for class 2 in the lentic environment, the scenarios show a maximum capacity of 0.029 ton/km2.month of ammonia, 0.095 ton/km2.month nitrate and 2.09 kg/km2.month of total phosphorus in the battle reservoir contribution sub-basins and 0.19 ton/km2.month ammonia, 0.538 ton/km2.month of nitrate and 3.23 ton/km2.month for total phosphorus in the contribution sub-basins of Serra do Facão reservoir, all downstream of the Batalha reservoir. In general, the study contributes to the planning of land use and occupation in the São Marcos river basin. Dissertação (Mestrado)

[EN] Dam safety is increasingly subjected to the influence of climate change. Its impacts must be assessed through the integration of the various effects acting on each aspect, considering their interdependencies, rather than just a simple accumulation of separate impacts. This serves as a dam safety management supporting tool to assess the vulnerability of the dam to climate change and to define adaptation strategies under an evolutive dam failure risk management framework. This article presents a comprehensive quantitative assessment of the impacts of climate change on the safety of a Spanish dam under hydrological scenarios, integrating the various projected effects acting on each component of the risk, from the input hydrology to the consequences of the outflow hydrograph. In particular, the results of 21 regional climate models encompassing three Representative Concentration Pathways (RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5) have been used to calculate the risk evolution of the dam until the end of the 21st century. Results show a progressive deterioration of the dam failure risk, for most of the cases contemplated, especially for the RCP2.6 and RCP4.5 scenarios. Moreover, the individual analysis of each risk component shows that the alteration of the expected inflows has the greater influence on the final risk. The approach followed in this paper can serve as a useful guidebook for dam owners and dam safety practitioners in the analysis of other study cases., The authors acknowledge the Spanish Ministry for the Ecological Transition (MITECO) for its support in the preparation of this paper.

[ES] En este trabajo final de máster se ha realizado la optimización hidro-económica del sistema de recursos hídricos de la empresa Agroindustrias San Jacinto S.A.A. (A.I.S.J.), ubicada en el valle Nepeña- Ancash (Perú). Para ello, se ha enlazado un modelo de gestión del sistema de recursos hídricos con los cálculos económicos de productividad agrícola. Este modelo de gestión ha sido elaborado en el sistema de soporte de decisión AQUATOOL. Para la simulación de la situación actual se ha utilizado información hidrométrica de 2006-2016 y las características de infraestructura hidráulica actuales. Los resultados de esta simulación indican que los campos agrícolas de la empresa agroindustrial presentan un déficit hídrico promedio anual de 26,88 Hm3 y un suministro del 85,6 por ciento respecto a la demanda anual, el cual asciende a 186,63 Hm3. Además, que el beneficio económico total de la actividad agrícola es de 19,67 millones de dólares al año. La empresa A.I.S.J., iniciada en el cultivo de la caña de azúcar, ha incursionado en los cultivos de palto y mango. Actualmente, se encuentra en un proyecto de diversificación de cultivos, principalmente de exportación. Por tal motivo, ha identificado las áreas aptas para estos cultivos, sin embargo se tiene la incertidumbre del lugar óptimo. Por ello, existe la necesidad de realizar un análisis y encontrar la distribución de áreas con diferentes cultivos que maximice los beneficios económicos de la empresa y minimice el déficit hídrico de los campos. Este ejercicio se ha realizado con éxito mediante la técnica de optimización hidro-económica y considerando cinco cultivos: caña de azúcar, mango, palto, arándano y espárrago. De esta manera, el escenario óptimo presenta la siguiente distribución de superficies: 6.500,1 hectáreas de caña de azúcar, 500 hectáreas de mango, 577,27 hectáreas de palto, 500 hectáreas de espárrago y 500 hectáreas de arándano. Este escenario brinda un beneficio económico total de 94,65 millones de dólares anuales. Respecto al déficit hídrico promedio anual, se ha reducido a 10,07 Hm3, representando el 6,8 por ciento de la demanda anual de 148,03 Hm3., [EN] In this final master's degree project, the hydro-economic optimization of the water resources system of the company Agroindustrias San Jacinto S.A.A. (A.I.S.J.), located in the Nepeña-Ancash valley (Peru), were evaluated. To this end, a management model of the water resources system was linked to the economic calculations of agricultural productivity. This management model was developed in the AQUATOOL decision support system. For the simulation of the current situation, hydrometric information from 2006-2016 and current hydraulic infrastructure characteristics were used. The results of this simulation indicate that the agricultural fields of the agroindustrial company have an average annual water deficit of 26.88 Hm3 and a supply of 85.6 percent with respect to the annual demand, which amounts to 186.63 Hm3. In addition, the total economic benefit of agricultural activity is 19.67 million dollars per year. The company A.I.S.J., started in the cultivation of sugar cane and has ventured into avocado and mango crops. Currently, it is carrying out a project of diversification of crops, mainly for export. For this reason, suitable areas for these crops were identified, however, the optimum place is still uncertain. Therefore, there is a need to perform an analysis and find the distribution of areas with different crops that maximize the economic benefits of the company and minimize the water deficit of the fields. This exercise has been carried out successfully through the technique of hydro-economic optimization and considering five crops: sugar cane, mango, avocado, blueberry and asparagus. In this way, the optimal scenario presents the following distribution of areas: 6,500 hectares of sugarcane, 500 hectares of mango, 577.27 hectares of avocado, 500 hectares of asparagus and 500 hectares of blueberry. This scenario provides a total economic benefit of 94.65 million dollars per year. Regarding the annual average water deficit, it has been reduced to 10.07 Hm3, representing 6.8 percent of the annual demand of 148.03 Hm3., [CA] En aquest treball final de màster s'ha realitzat l'optimització hidro-económica del sistema de recursos hídrics de l'empresa Agroindustrias Sant Jacinto S.A.A. (A.I.S.J.), ubicada en la vall NepeñaAncash (Perú). Per a això, s'ha enllaçat un model de gestió del sistema de recursos hídrics amb els càlculs econòmics de productivitat agrícola. Aquest model de gestió ha sigut elaborat en el sistema de suport de decisió AQUATOOL. Per a la simulació de la situació actual s'ha utilitzat informació hidromètrica de 2006- 2016 i les característiques d'infraestructura hidràulica actuals. Els resultats d'aquesta simulació indiquen que els camps agrícoles de l'empresa agroindustrial presenten un dèficit hídric mitjà anual de 26,88 Hm3 i un suministre del 85,6 per cent respecte a la demanda anual, el qual ascendeix a 186,63 Hm3 . A més, que el benefici econòmic total de l'activitat agrícola és de 19,67 milions de dòlars a l'any. L'empresa A.I.S.J., iniciada en el cultiu de la canya de sucre, hi ha incursionado en els cultius d'alvocater i mango. Actualment, es troba en un projecte de diversificació de cultius, principalment d'exportació. Per tal motiu, ha identificat les àrees aptes per aquestos cultius, no obstant això es té la incertesa del lloc òptim. Per això, hi ha la necessitat de realitzar un anàlisi i trobar la distribució d'àrees amb diferents cultius que maximitze els beneficis econòmics de l'empresa i minimitze el dèficit hídric dels camps. Aquest exercici s'ha realitzat amb èxit per mitjà de la tècnica d'optimització hidro-económica i considerant cinc cultius: canya de sucre, mànec, alvocater, nabiu i espàrrec. D'aquesta manera, l'escenari òptim presenta la següent distribució de superfícies: 6.500,1 hectàrees de canya de sucre, 500 hectàrees de mànec, 577,27 hectàrees d'alvocater, 500 hectàrees d'espàrrec i 500 hectàrees de nabiu. Aquest escenari brinda un benefici econòmic total de 94,65 milions de dòlars anuals. Respecte al dèficit hídric mitjà anual, s'ha reduït a 10,07 Hm3 , representant el 6,8 per cent de la demanda anual de 148,03 Hm3 .

47 Pags.- 9 Figs.- 1 Tabl., The Pyrenees are the main source of water for a large region in Southern Europe. In recent decades, streamflow and snow accumulation in these mountains have decreased, and climate models predict that further reductions in water will threaten the sustainability of downstream regions. This article presents a cascading multi-model and multi-scenario approach to assess how future climate change may affect the hydrology and water management of Pyrenees-dependent systems. In particular, we combined future climate projections and management scenarios and applied them to the Gállego-Cinca River System in the Ebro River Basin of Spain. We developed a hydrologic model for the headwaters of this system (the source of most of the water), and then used a management model to simulate reservoir operation and water allocation among the different agricultural demand units of this system, the largest irrigated region in Spain. We assessed future headwater streamflow for 22 climate models, and translated this climate signal into a management model by using a delta change approach. Finally, we evaluated the performance and sustainability of the system with indicators based on the frequency, duration, and magnitude of the supply deficit. The results show that use of the current planned management scenarios will threaten to the system’s future sustainability, especially for irrigated agriculture. These results indicate a need to revise current water resource planning strategies in this region, and to establish long-term, robust, and sustainable measures for adaptation to climate change., Funding for this research was provided by the project EFA210/16/PIRAGUA co-founded by the European Regional Development Fund (ERDF) through the Interreg V Spain-France-Andorre Programme (POCTEFA 2014-2020) of the European Union, by the project INNOMED co-funded by the Agencia Estatal de Investigación of Spain in the framework of the ERA-NET WaterWorks2015 Cofunded Call (project INNOMED). This ERA-NET is an integral part of the 2016 Joint Activities developed by the Water Challenges for a Changing World Joint Programme Initiative (Water JPI) as a result of a joint collaborative effort with the Joint Programming Initiative on Agriculture, Food Security and Climate Change (FACCE JPI). Also, this work was supported by Fundación Biodiversidad of the Spanish Ministerio para la Transición Ecológica.

La cuenca del río Ebro ubicada en el cuadrante noreste de la Península Ibérica es la cuenca hidrográfica más extensa de España y una de las principales cuencas mediterráneas europeas. Sin embargo, la gran magnitud de la demanda agraria y la escasa precipitación en ciertas zonas de la cuenca hace que el sistema presente problemas a la hora de garantizar el suministro de los recursos hídricos. Es por ello que en el presente trabajo se pretende analizar el estado actual del sistema de recursos hídricos de la cuenca del Ebro, así como desarrollar y aplicar unos Índices de Sostenibilidad Hidrológica a los diferentes sectores del sistema y ver la evolución de estos índices en diferentes escenarios futuros. Para ello se hace uso de las herramientas Aquatool y SIMGES las cuales proporcionan la gestión y el análisis del modelo del Ebro, y el software MATLAB, mediante el cual se obtienen los resultados de los Índices de Sostenibilidad para las demandas y los caudales ecológicos. Con los resultados obtenidos se hace un análisis de la situación de los diferentes sectores de la cuenca identificando los problemas existentes en cada uno de ellos. Finalmente se realizan varias simulaciones considerando diferentes escenarios futuros, donde se tienen en cuenta los efectos del cambio climático, los cambios en la demanda y la puesta en funcionamiento de embalses que actualmente se encuentran en fase de construcción., The basin of the Ebro river located in the northeast quadrant of the Iberian Peninsula is the most extensive basin of Spain and one of the main European Mediterranean basins. However, the great magnitude of the agrarian demand and the low rainfall in certain areas of the basin cause problems in the system when it comes to guaranteeing the supply of water resources. That is why this work intends to analyze the current situation of the water resources system of the Ebro basin, as well as developing and applying Hydrological Sustainability Indices to the different sectors of the system and see the evolution of these indices in different future scenarios. This is done using the Aquatool and SIMGES tools which provide the management and analysis of the Ebro model, and the MATLAB software, through which the results of the Sustainability Indices for the demands and ecological flows are obtained. Once the results are obtained, an analysis of the situation of the different sectors of the basin is made, identifying the existing problems in each one. Finally, several simulations are carried out considering different future scenarios, taking into account the effects of climate change, the changes in the demand and the operation of reservoirs which are currently in the construction phase.

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais A gestão dos recursos hídricos proporciona um melhor aproveitamento, controle e conservação das águas, porém, a complexidade deste planejamento está em atender os usos múltiplos de forma integrada e otimizada para todo o sistema. Para que a sustentabilidade do sistema seja eficiente, a alocação das disponibilidades hídricas entre os seus múltiplos usos deve ser feita em conciliação com as questões ambientais. A otimização de um sistema de recursos hídricos é um problema complexo de engenharia, sendo necessária uma formulação matemática, atrelada a algoritmos computacionais, para que se consiga descrever sua dinâmica natural. Esta é uma área em desenvolvimento, mas que já apresenta ferramentas capazes de gerar soluções aplicáveis à realidade. Dentre elas se destaca o módulo OPTIGES, vinculado ao software de planejamento e gerenciamento de bacias hidrográficas AQUATOOL. Neste contexto, por meio do módulo OPTIGES, este estudo buscou otimizar o aproveitamento hídrico superficial na bacia do rio Araguari, a qual é composta por diversos rios e reservatórios para aproveitamentos hidroelétricos em cascata, além de uma série de outorgas consuntivas. Foram avaliadas metodologias e critérios utilizados na estimativa da vazão de referência (Q7,10), base para processos de outorga. Para cálculo da vazão Q7,10 foi utilizada a metodologia fornecida pelo Atlas Digital das Águas de Minas, sendo realizada também uma comparação com os valores obtidos pelo método de distribuição de probabilidade de Weibull. As diferenças relativas encontradas entre estas metodologias foram significativas, onde, em 75% dos trechos analisados ao longo da bacia, este valor foi superior a 10%, atingindo um máximo de 161%. Os resultados mostraram que, dependendo do método utilizado, o potencial de aproveitamento hídrico pode ser limitado, assim como ecossistemas que dependem da vazão mínima residual (50% da Q7,10) podem estar ameaçados. No que se refere ao estudo de otimização do aproveitamento hídrico ao longo da bacia, foram avaliados critérios sazonais para a estimativa da vazão Q7,10 frente ao critério atual (50% da Q7,10 anual). Adotando duas estações ao longo do ano (chuvosa e seca), os resultados encontrados mostraram um aumento da vazão disponível considerando a sazonalidade dos regimes fluviométricos, onde, para o período chuvoso, os valores de Q7,10 foram em média 47% maiores que aqueles obtidos pelo critério anual, e para o período seco, em média 10% superiores. Também foi realizada uma análise do percentual máximo da Q7,10 a ser outorgado, buscando indicar qual porcentagem representaria uma maior eficiência na otimização do aproveitamento hídrico. Os resultados mostraram que a transição de 50% para 70% da Q7,10 como critério de outorga teve o maior impacto no aumento da disponibilidade para captação e na solução de conflitos pelo uso da água. No que se refere às áreas críticas com conflitos entre demandas consuntivas, foram estimados racionamentos necessários em períodos de estiagem para que o volume outorgado não atingisse a vazão mínima residual de 50% da Q7,10. Os valores máximos de cortes no volume captado obtidos chegaram a 55%. Apesar disto, a situação geral na bacia hidrográfica quanto à disponibilidade dos recursos hídricos é confortável, principalmente próximo aos rios principais, onde o volume outorgado não chega a 30% do permitido, e junto aos quatro grandes reservatórios (Nova Ponte, Miranda, Capim Branco 1 e Capim Branco 2) do rio Araguari, onde o potencial ainda existente para captação se mostra favorável, com capacidade para abastecer cidades do porte de Uberlândia. The management of water resources provides a better use, control and conservation of water, however, the complexity of this planning is to attend multiple uses in an integrated and optimized way for the entire system. In order for the sustainability of the system to be efficient, the allocation of water availability among its multiple uses must be made in conciliation with environmental issues. The optimization of a water resources system is a complex engineering problem, requiring a mathematical formulation, coupled with computational algorithms, to be able to describe its natural dynamics. This is an area in development, but it already presents tools capable of generating solutions applicable to reality, among them the OPTIGES module linked to the AQUATOOL Decision Support System. In this context, through the OPTIGES module, this study sought to optimize the surface water utilization in the Araguari river basin, which is composed of several rivers and cascade hydroelectric reservoirs, in addition to a series of consumptive grants. Methodologies and criteria used to estimate the reference flow (Q7,10), basis for granting processes, were evaluated. In order to calculate the Q7,10 flow rate, the methodology provided by Atlas Digital das Águas de Minas was used, and a comparison was made with the values obtained by the Weibull probability distribution method. The relative differences found among these methodologies were significant, where, in 75% of the stretches analyzed along the basin, this value was higher than 10%, reaching a maximum of 161%. The results showed that, depending on the method used, the potential for water utilization may be limited, as well as ecosystems that depend on the minimum residual flow (50% of Q7,10) may be threatened. Regarding the study of optimization of the water use along the basin, seasonal criteria were evaluated for the estimation of flow Q7,10 against the current criterion (50% of annual Q7,10). By adopting two seasons throughout the year (rainy and dry), the results showed an increase in the available flow considering the seasonality of fluviometric regimes, where, for the rainy season, Q7,10 values were on average 47% higher than those obtained by the annual criterion, and for the dry period, on average 10% higher. An analysis of the maximum percentage of Q7,10 to be granted was also carried out, aiming to indicate which percentage would represent a greater efficiency in the optimization of the water use. The results showed that the transition from 50% to 70% of Q7,10 as a concession criterion had the greatest impact on increasing water availability and conflict resolution. Regarding the critical areas with conflicts between demands, rationing was necessary in drought periods so that the volume granted did not reach the residual minimum flow rate of 50% of Q7,10. The maximum values of cuts in the obtained volume reached 55%. Despite this, the general situation in the river basin and the availability of water resources is comfortable, especially close to the main rivers, where the volume granted does not reach 30% of the allowed, and next to the four large reservoirs (Nova Ponte, Miranda, Capim Branco 1 and Capim Branco 2) of the Araguari river, where the potential still exists for captation is favorable, with capacity to supply cities of the size of Uberlândia. Dissertação (Mestrado)

[EN] This master’s thesis consists in the development of the Validation and updating of a water quality model for the Segura River basin, using for this purpose the Aquatool software and Gescal module. The first part of the report consists of a description of the study area, presenting the physical-climatic data, hydrology and land use and demands on the Segura river basin. A short analysis of the different existing affluents is also done, in terms of geography and topology. Secondly, the data available for this work are presented, as the models provided, with their lines and physical characteristics; quality and gauge stations; reservoirs and supply infrastructures; natural contributions and sewages. The latter two are discussed from a qualitative and quantitative point of view, given the purpose of the project. The report main point is the calibration and validation, for which a complete analysis and data quality and flow is done, by studying their behaviour and identifying existing anomalies in the data provided. During this process, some changes that will widely affect the model are done; mainly related to the entry of contributions, with the addition of a new temporary period (2005-2011). That is one of the first main goals of the project. The recalibration process is the study of simulated-observed graphs in the different quality stations distributed throughout the basin, to the following constituents: conductivity, BOD5, phosphates, dissolved oxygen, ammonium and nitrate. For this study, we have been made profiles for each of the affluents and zonal analysis for the main river, as the degree of detail provided by the quality stations existing in it, is bigger. Finally, the project concludes with a chapter of trouble spots in the model, which serves as a critical analysis of the obtained solutions, giving recommendations about data that can be reviewed; and areas and contributions, where there are problems in calibration according to the data provided and should be monitored more closely. On areas susceptible to depuration, it has been made a final section called simulations and analysis of results, where the quality of the sections is analyzed and depuration elements in the basin are proposed to achieve the good status of water bodies. Subsequently, the process is accompanied by simulations after the application of the processes described. The conclusions end up with a synthesis of the work done and are followed by the bibliography and annexes with graphics., [ES] El proyecto realizado consiste en la Validación y Actualización de un modelo de calidad de agua para la cuenca del río Segura, empleando para este propósito el software Aquatool y el módulo Gescal. La primera parte del informe, consiste en una descripción de la zona de estudio que abordará los datos físico-climáticos, hidrológicos y por otro lado, los usos del suelo y demandas en la cuenca hidrológica del Segura. También se realiza un pequeño análisis de los distintos afluentes que la conforman, en cuanto a geografía y topología de los mismos. En segundo lugar, se presentan los datos disponibles para este trabajo, como son los modelos proporcionados, y dentro de ellos, las conducciones que los conforman, y sus características físicas; las estaciones de calidad y aforo que existen en la cuenca; los embalses e infraestructuras de abastecimiento y defensa; las aportaciones naturales y los vertidos existentes. Estos dos últimos, se tratan desde un punto de vista cualitativo y cuantitativo, dado el objetivo del proyecto. El punto central consiste en la calibración y validación, para lo cual se realiza un análisis y completado de los datos de calidad y caudal, estudiando su comportamiento y detectando anomalías existentes en los datos proporcionados. Durante este proceso, se realizan algunas modificaciones que van a afectar de forma generalizada al modelo; principalmente referidas a la entrada de aportaciones, con la adición del nuevo período temporal que se va a estudiar (2005-2011). El proceso de recalibración consiste en el estudio de los pares simulado-observado en las distintas estaciones de calidad distribuidas por la cuenca, para los siguientes constituyentes: conductividad, DBO5, fosfatos, oxígeno disuelto, amonio y nitrato. Para este estudio se han realizado perfiles para cada uno de los afluentes y un análisis zonal para el río principal, dado el mayor grado de detalle que proporcionan las estaciones de calidad existentes en el mismo. Por último, el proyecto concluye con un capítulo de puntos conflictivos en el modelo, que sirve como análisis crítico de las soluciones obtenidas, dando recomendaciones sobre datos susceptibles de ser revisados; y zonas y aportaciones, que resultan conflictivas de acuerdo a los datos aportados y que deberían ser controladas más detalladamente. Y sobre las zonas susceptibles de depuración, se ha realizado un último apartado denominado simulaciones y análisis de resultados, donde se analiza la calidad de los tramos, y se proponen elementos de depuración sobre la cuenca para alcanzar el buen estado de las masas de agua. Posteriormente, el proceso se acompaña con las simulaciones tras la aplicación de los procesos descritos. Las conclusiones finalizan con una síntesis del trabajo realizado y están acompañadas de la bibliografía utilizada y los anejos con los gráficos que acompañan a los argumentos expuestos., [CA] El projecte realitzat consisteix en la Validació i Actualització d'un model de qualitat d'aigua per a la conca del riu Segura, emprant per a aquest propòsit, el programa Aquatool i el mòdul Gescal. La primera part de l'informe, consisteix en una descripció de la zona d'estudi que abordarà les dades físic-climàtiques, hidrològiques i d'altra banda, els usos del sòl i demandes a la conca hidrològica del Segura. També es realitza un xicotet anàlisi dels diferents afluents que la conformen, en quant a geografia i topologia dels mateixos. En segon lloc, es presenten les dades disponibles per a aquest treball, com són els models proporcionats, i dins d'ells, les conduccions que els conformen, i les seues característiques físiques; les estacions de qualitat i aforament que hi ha a la conca; els embassaments i infraestructures de proveïment i defensa; les aportacions naturals i els abocaments existents. Aquests dos últims, es tracten des d'un punt de vista qualitatiu i quantitatiu, donat l'objectiu del projecte. El punt central consisteix en el calibratge i validació, per això, es realitza una anàlisi i completat de les dades de qualitat i cabal, estudiant el seu comportament i detectant anomalies existents en les dades proporcionades. Durant aquest procés, es realitzen algunes modificacions que afectaran de forma generalitzada al model; principalment referides a l'entrada d'aportacions, amb l'addició del nou període temporal que s’ha de estudiar (2005-2011). El procés de recalibració consisteix en l'estudi dels parells simulat-observat en les diferents estacions de qualitat distribuïdes per la conca, per als següents constituents: conductivitat, DBO5, fosfats, oxigen dissolt, amoni i nitrat. Per a aquest estudi, s'han realitzat perfils per a cada un dels afluents i una anàlisi zonal per al riu principal, donat el major grau de detall que proporcionen les estacions de qualitat existents en el mateix. Finalment, el projecte conclou amb un capítol de punts conflictius en el model, que serveix com anàlisi crítica de les solucions obtingudes, donant recomanacions sobre dades susceptibles de ser revisades; i zones i aportacions, que resulten conflictives d'acord a les dades aportades i que haurien de ser controlades amb més detall. I sobre les zones susceptibles de depuració, s'ha realitzat un últim apartat anomenat simulacions i anàlisi de resultats, on s'analitza la qualitat dels trams, i es proposen elements de depuració sobre la conca per assolir el bon estat de les masses d'aigua. Posteriorment, el procés s'acompanya amb les simulacions després de l'aplicació dels processos descrits. Les conclusions finalitzen amb una síntesi del treball realitzat i estan acompanyades de la bibliografia utilitzada i els annexos amb els gràfics que acompanyen els arguments exposats.

[EN] Freshwater provisioning by the landscape contributes to human well-being through water use for drinking, irrigation and other purposes. The assessment of this ecosystem service involves the quantification of water resources and the valuation of water use benefits. Models especially designed to assess ecosystem services can be used. However, they have limitations in representing the delivery of the service in water scarce river basins where water management and the temporal variability of water resource and its use are key aspects to consider. Integrating water resources management tools represents a good alternative to ecosystem services models in these river basins. We propose a modelling framework that links a rainfall-runoff model and a water allocation model which allow accounting for the specific requirements of water scarce river basins. Moreover, we develop a water tracer which rebounds the value of the service from beneficiaries to water sources, allowing the spatial mapping of the service., The authors acknowledge the support of Universitat Politecnica de Valencia through its Support Programme for Research and Development. We also wish to thank Confederacion Hidrogr afica del Duero (belonging to the Spanish Ministry of Agriculture, Food and Environment) for the data provided in developing this study and the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness for its financial support through the projects SCARCE (Consolider-Ingenio 2010 CSD2009-00065) and NUTEGES (CGL2012-34978). We also value the support provided by the European Community in financing the Seventh Framework Program projects DROUGHTR&SPI (FP7-ENV-2011, 282769), ENHANCE (FP7-ENV-2012, 308438), the H2020 project IMPREX (H2020-WATER-2014-2015, 641811), the grant WAMCD (EC-DG Environment No. 07.0329/2013/ 671291/SUB/ENV.C1) and the Life þ project LIFE ALBUFERA (LIFE12 ENV/ES/000685).

Even though practical water resources planning and management has evolved greatly, there is still a mismatch between it and Integrated Water Resources Management. In light of the European Water Framework Directive and other European Policies related to water and sustainability, the Ecosystem Services assessment and Water Accounting methodologies have been identified as tools that can help approaching Integrated Water Resources Management.However, the existing methodologies are disconnected from the real requirements of water resources planning and management in complex river basins such as the ones suffering from water scarcity. The Water Accounting frameworks adopt a financial accounting perspective that is too exhaustive for the purpose of transmitting the relevant water stocks and flows for water managers and users in a river basin, and that entail less accuracy in the global water balance. Also, the analysed Ecosystem Assessment Tools overlook the influence of water management as well as the temporal and spatial variability of water resources and demands.This Thesis proposes methodologies for Water Accounting and Ecosystem Services Assessment which overcome the identified limitations and are especially adapted to be implemented in water scarce river basins. The Australian Water Accounting Standards are simplified to avoid exhaustive accounting for the sake of accuracy and transparency of water management information. An improved version is fully designed, and some criteria are proposed to guide its implementation at river basin scale with the purpose of improving public information and governance. A set of Integrated Water Resources Management Tools embedded in the Decision Support System AQUATOOL is tailored with economic information in order to obtain the benefits of three Freshwater Ecosystem Services considering the influence of water management with a detailed time step.The application of the resulting methodologies to different cases of study show the relevance of adopting a water management perspective in order to capture all the complexity of water scarce river basins in the results, so that they are useful for informed decision making. The Water Accounting results disclose synthesised and relevant information for water users and other stakeholders about the state of water resources and their allocation and supply during the analysed period. The Freshwater Ecosystem Services assessment results reveal helpful to classify water bodies or watersheds according to their capacity to provide environmental benefits, and to analyse the tradeoffs between the traditional water demands and the Ecosystem Services beneficiaries. Finally, the methodologies are put into context inside the Integrated Water Resources Management process that covers the target variables to consider, the tools that allow analysing the influence of management actions on them, the indicators that are more informative to water managers, and the ways to transmit the information to the general public. Furthermore, the types of analyses which can be conducted with the proposed methodologies are detailed, and illustrated with examples in scientific literature.The presented research is based on published work, which is expanded or detailed, and includes other non published material. The result is a Thesis that provides improved results and conclusions with respect to the stand-alone papers., A pesar de que la planificación y gestión de los recursos hídricos ha evolucionado enormemente, existe todavía discordancia entre la misma y la Gestión Integrada de Recursos Hídricos. A la luz de la Directiva Europea Marco del Agua y otras Políticas Europeas relacionadas con el agua y la sostenibilidad, la Contabilidad del Agua y la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas se han identificado como herramientas que pueden ayudar a aproximarse a la Gestión Integrada de Recursos Hídricos.Sin embargo, las metodologías existentes actualmente están desconectadas de los requisitos reales de la planificación y gestión de los recursos hídricos en cuencas hidrográficas complejas como las que sufren de escasez hídrica. Los marcos de Contabilidad del Agua adoptan una perspectiva de contabilidad financiera que es demasiado exhaustiva para el propósito de transmitir información relevante sobre las reservas y flujos a los gestores y usuarios del agua en una cuenca, y conllevan menos precisión en el balance global de agua. Además, las herramientas analizadas para la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas pasan por alto la influencia de la gestión del agua así como la variabilidad temporal y espacial de los recursos hídricos y las demandas.Esta Tesis propone metodologías para la Contabilidad del Agua y la Evaluación de los Servicios de los Ecosistemas que superan estas limitaciones y que están especialmente adaptadas para su implementación en cuencas con escasez de agua. Los Estándares Australianos de Contabilidad del Agua se simplifican para evitar la contabilidad exhaustiva a favor de la precisión y la transparencia en la información sobre la gestión del agua. Se diseña una versión mejorada y se proponen algunos criterios para guiar su implementación a escala de cuenca con el propósito de mejorar la información pública y la gobernanza. Un conjunto de herramientas para la Gestión Integrada de Recursos Hídricos que forman parte del Sistema Soporte a la Decisión AQUATOOL se une con información económica para obtener los beneficios generados por tres Servicios de los Ecosistemas de Agua Dulce considerando la influencia de la gestión del agua a una escala temporal detallada.La aplicación de las metodologías resultantes a distintos casos de estudio muestra la relevancia de adoptar una perspectiva de gestión del agua para capturar en los resultados la complejidad de las cuencas con escasez de agua, de modo que sean útiles para la toma de decisiones informadas. Los resultados de Contabilidad del Agua muestran información sintética y relevante para los usuarios del agua y otros actores interesados sobre el estado de los recursos hídricos, y su asignación y suministro durante el periodo analizado. Los resultados de la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas de Agua Dulce se revelan útiles para clasificar las masas de agua o subcuencas de acuerdo con su capacidad para proporcionar beneficios ambientales y para analizar el equilibrio entre las demandas de agua tradicionales y los beneficiarios de los Servicios de los Ecosistemas.Finalmente, las metodologías se ponen en contexto dentro del proceso de Gestión Integrada de Recursos Hídricos que abarca las variables objetivo a considerar, las herramientas que permiten analizar la influencia de las acciones de gestión sobre ellas, los indicadores más informativos para los gestores del agua, y los modos de transmitir la información al público en general. Además, se detallan e ilustran con ejemplos en la literatura científica los tipos de análisis que pueden llevarse a cabo mediante las metodologías propuestas.La investigación que se presenta está basada en trabajos publicados, que se expanden o detallan, e incluye material no publicado. El resultado es una Tesis que proporciona resultados y conclusiones mejorados respecto a los artículos independientes., A pesar que la planificació i la gestió dels recursos hídrics ha evolucionat enormement, existeix encara discordancia entre aquesta i la Gestió Integrada de Recursos Hídrics. A la llum de la Directiva Europea Marc de l'Aigua i altres Polítiques Europees relacionades amb l'aigua i la sostenibilidad, la Comptabilitat de l'Aigua i l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes s'han identificat com a ferramentes que poden ajudar a aproximar-se a la Gestió Integrada de Recusos Hídrics.No obstant això, les metodologies existents actualment estan desconnectades dels requeriments reals de la planificació i gestió dels recursos hídricos en conques hidrogràfiques complexes com les que pateixen d'escassesa hídrica. Els marcs de Comptabilitat de l'Aigua adopten una perspectiva de Comptabilitat financera que és massa exhaustiva per al propòsit de transmetre informacó relevant sobre les reserves i fluxes als gestors i usuaris de l'aigua en una conca, i comporten menys precisió al balanç global de l'aigua. A més, les ferramentes analitzades per a l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes passen per alt la influència de la gestió de l'aigua així com la variabilitat temporal i espacial dels recursos hídrics i les demandes.Aquesta Tesi proposa metodologies per a la Comptabilitat de l'Aigua i l'Avaluació dels Serveis dels Ecosistemes que superen aquestes limitacions i que estan especialment adaptades per a la seua implementació en conques amb escassesa d'aigua. Els Estàndards Australians de Comptabilitat de l'Aigua es simplifiquen per evitar la comptabilitat exhaustiva a favor de la precisió i la transparència en la informació sobre la gestió de l'aigua. Es dissenya una versió millorada i es proposen alguns criteris per guiar la seua implementació a escala de conca amb el propòsit de millorar la informació pública i la governança. Un conjunt de ferramentes per a la Gestió Integrada de Recursos Hídrics que formen part del Sistema Suport a la Decisió AQUATOOL s'uneix amb informació econòmica per obtindre els beneficis generats per tres Serveis dels Ecosistemes d'Aigua Dolça considerant la influència de la gestió de l'aigua a una escala temporal detallada.L'aplicació de les metodologies resultants als distints casos d'estudi mostren la rellevància d'adoptar una perspectiva de gestió de l'aigua per capturar als resultats la complexitat de les conques amb escassesa d'aigua, de manera que siguen útils per a la presa de decisions informades. Els resultats de la Comptabilitat de l'Aigua mostren informació sintètica i rellevant per als usuaris i altres actors interessats sobre l'estat dels recursos hídric, i la seua assignació i subministrament al llarg del període analitzat. Els resultats de l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes d'Aigua Dolça es revelen útils per classificar les masses d'aigua o subconques d'acord amb la seua capacitat per proporcionar beneficis ambientals i per analitzar l'equilibri entre les demandes d'aigua tradicionals i els beneficiaris dels Serveis dels Ecosistemes.Finalment, les metodologies es posen en context dins del procés de Gestió Integrada de Recursos Hídrics que abarca les variables objectiu a considerar, les ferramentes que permeten analitzar la influència de les accions de gestió sobre elles, els indicadors més informatius per als gestors de l'aigua, i les maneres de transmetre la informació al públic en general. A més, es detallen i il¿lustren amb exemples en la literatura científica els tipus d'anàlisis que es poden portar a terme mitjançant les metodologies propostes.La investigació que es presenta està basada en treballs publicats, que s'expandeixen o detallen, i inclou material no publicat. El resultat és una Tesis que proporciona resultats i conclusions millorades respecte als articles independents., Momblanch Benavent, A. (2016). Assessment of Ecosystem Services and Water Accounting Methodologies for Integrated Water Resources Management in water scarce basins [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/75523., TESIS

The poster is a summary of Hector's Degree Final Project "Diseño de un plan de explotación para las centrales hidroeléctricas del río Neretva (Bosnia-Herzegovina)" presented successfully in April 14th 2008