Search

Abstract The Peshawar Basin is a part of the lower Himalayas that contains an enormous amount of groundwater storage. The evaluation of groundwater potential in the southern Peshawar district was done using well logging, lithostratigraphic properties, and combined hydrogeological and geophysical techniques. A total of 13 Vertical Electrical Sounding (VES) profiles were utilised to assess potential groundwater zones for surface resistivity studies. The aquifer system was delineated by comparing the data from five boreholes with the VES findings. An exploration of super-saturated groundwater potential was conducted, utilising parameters such as transmissivity (T), hydraulic conductivity (K), storativity, and the Dar Zarrouk analysis. The Dar Zarrouk analysis yielded average values of transverse resistance (TR), longitudinal conductance (S), and anisotropy (λ), which were determined to be 8069.12, 0.51, and 0.561, respectively. Similarly, average values of transmissivity (T), hydraulic conductivity (K), and storativity were obtained, resulting in 28.67, 0.24, and 0.000177, respectively. The saturated confined layer, characterized by highly saturated zones, was identified to begin at a depth of approximately 119 m and extend down to the lower boundary of the aquifer. The examined aquifer is composed of clay, sand, gravel, boulders, and loose layers of lacustrine mud that are interlayered to form an unconsolidated groundwater aquifer system. The aquifers in the region are highly developed and consisted of unconfined, semi-confined, and confined aquifer systems. As a result, it is possible to use the aquifer for groundwater development in the study area because of its low -to-medium discharge.

La cuenca baja del río Lurín es una de las últimas grandes extensiones de áreas verdes en Lima, capital de Perú, sin embargo es afectada por diversas actividades antrópicas. Ante esta situación, y con el objetivo de mejorar el manejo de los recursos hídricos, se implementó un modelo de calidad del agua con el módulo GESCAL del sistema de soporte a la decisión AQUATOOL. La construcción de la red hidrográfica del río se hizo a partir de los datos recogidos en salidas de reconocimiento, mientras que para modelar la calidad del agua del tramo bajo del río se desarrolló un programa de monitoreo que tuvo como principales parámetros al oxígeno disuelto, DBO5 y Escherichia coli. Con la información obtenida se determinaron primero los coeficientes de degradación de materia orgánica, desoxigenación y reaireación de las secciones del río, y finalmente se parametrizó el modelo. La calibración del modelo en oxígeno disuelto obtuvo un rendimiento de “bueno” a “muy bueno”, con valores de 0.77, 0.23 y 0.8058 para E, RSR y r2, respectivamente; para el caso de la DBO5, se obtuvieron valores de 0.99, 0.01 y 0.9995 para E, RSR y r2, respectivamente; y para la Escherichia coli, valores de 0.99, 0.01 y 0.9993 para E, RSR y r2, respectivamente. Finalmente, se simularon cuatro escenarios, a partir de los cuales se determinó que para alcanzar los objetivos ambientales es necesario mejorar los procesos de las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) Manchay y San Bartolo; clausurar el canal de regadío proveniente de la capilla de la zona, e implementar una PTAR en el distrito de Pachacámac. El estudio demuestra la utilidad del sistema AQUATOOL/GESCAL en la toma de decisiones informadas para la gestión de los recursos hídricos a nivel de cuenca.

El objetivo de esta investigación es diseñar un modelo para mejorar la gestión del suministro de agua potable para los habitantes de la Ciudad de México, considerando que esta urbe es una de las que cuentan con mayor número de población en el mundo y tiene una economía e infraestructura robustas. Por ello, gestionar el recurso es un reto por los múltiples problemas que se suscitan. La metodología utilizada fue de corte cualitativo, en la que se revisó literatura sobre el tema y se diseñaron entrevistas semiestrucuturadas para aplicarse a 17 directores vinculados con la gestión del suministro de agua potable en la ciudad situados en el Sistema de Aguas de la Ciudad de México (Sacmex) y en las 16 alcaldías, tomando como base el modelo de Hooper. Los resultados y su discusión muestran que de las 10 categorías del modelo destaca la carencia presupuestal para el desempeño óptimo de la gestión, y las reformas necesarias en la normatividad hídrica que permita agilizar los procesos y fortalecer su evaluación y seguimiento. Considerando estas dos subcategorías se podrían mejorar en gran medida las demás: la toma de decisiones coordinada; la respuesta en la toma de decisiones; los objetivos, su cambio y finalización; el diseño organizacional; la formación y el desarrollo; la información e investigación; la responsabilidad y el seguimiento; y las funciones de los sectores público y privado. Sin embargo, se requiere voluntad política, una coordinación eficaz entre los principales involucrados y concientización por parte del sector social. Finalmente, se ofrecen hallazgos sobre los cuales se puede profundizar en próximas investigaciones.

El agua envasada ―o embotellada― es una fuente vital de hidratación en favor de la salud. Las empresas de agua embotellada gestionan los recursos responsablemente y tienen como gran reto invertir en ciencia, tecnología, innovación e investigación, y prácticas que mejoran la calidad y conservación del agua. En Colombia, el mercado del agua embotellada se lo disputan cerca de 800 compañías, las cuales parten del agua potable, y le suman tratamientos de microfiltración, nanofiltración, ozonización, ósmosis inversa, luz ultravioleta y pasteurización, entre otros. El objetivo del presente estudio fue evaluar la presencia de aerobios mesófilos, coliformes, Pseudomonas aeruginosa y Salmonella spp. en agua potable tratada envasada producida por empresas de San José de Cúcuta, y comercializada en los municipios de Los Patios, Villa del Rosario y Cúcuta, Colombia. Se recolectaron 50 muestras en diez empresas y se analizaron siguiendo metodologías establecidas en las normas técnicas colombianas. Se determinó la presencia de aerobios mesófilos en un 76 % del total de muestras, coliformes totales en 36 %, coliformes fecales en 28 %, Pseudomonas aeruginosa en 12 % y Salmonella spp. en 0 %, resultados que superan los valores permitidos de acuerdo con lo expuesto por el Ministerio de Salud (1991), en la resolución 12186 de 1991, razón por la cual se debe hacer un seguimiento y control exhaustivo en las etapas del procesamiento y distribución del agua potable tratada envasada, a fin de establecer las medidas correctivas necesarias que aseguren la calidad y reduzcan el riesgo potencial para la salud de los consumidores.

Mediante datos experimentales se analiza y compara el comportamiento de uno y dos arietes hidráulicos en paralelo con y sin bajante (adición a la conducción de entrega), y suministro descendente vertical-radial. El estudio se hizo en un circuito hidráulico configurable para que esos dispositivos operen de una u otra forma a altura de entrega constante y altura de suministro variable. Con cada altura de suministro se midieron los caudales suministrados y bombeados por los arietes hidráulicos, y la presión en la tubería de impulsión ―cerca de cada ariete― en la cámara de aire y en la tubería de entrega. Esta información permitió comparar por primera vez el desempeño de arietes hidráulicos funcionando solos o en paralelo mediante el análisis de caudales, presiones, frecuencia del golpe y eficiencia de los dispositivos. Como las bombas radiales, los resultados indican que dos arietes hidráulicos en paralelo entregan más que uno, pero menos que la suma del caudal bombeado por cada uno con descarga independiente. En el rango de alturas de suministro ensayado, la frecuencia del golpe de ariete y el caudal bombeado crecen con la altura de suministro, como se reporta en otros estudios. No obstante, el resultado más destacado es el efecto del bajante, porque incrementa varias veces el caudal bombeado al aumentar la frecuencia del golpe de ariete. Esta investigación impulsa el desarrollo de un sistema de múltiples arietes hidráulicos con suministro común, y descargas en paralelo o individuales para bombear más que con los diseños actuales.

Uno de los efectos ambientales más conocidos de las ciudades es que inducen a la impermeabilización de suelos que a su vez incrementan los impactos del calentamiento global. La construcción de infraestructura, como calles y banquetas hechas de pavimento o concreto propician una disrupción entre las actividades de la población y el ciclo hidrológico natural. El cambio de uso de suelo y la extracción para el abastecimiento de agua potable sin criterios de sostenibilidad urbana agrava la situación en muchas ciudades del mundo. Para el desarrollo de este trabajo se efectuó una lectura comparada sobre el manejo de las aguas pluviales en los contextos del ciclo integral del agua urbana y la sostenibilidad. Se revisaron 61 artículos que permiten observar que los sistemas urbanos de drenaje sustentable son una alternativa esencial para contrarrestar los efectos del cambio climático y mitigar las variaciones importantes en la distribución de los patrones de pluviosidad anual en diferentes regiones, especialmente en ciudades latinoamericanas.

Este estudio analizó la distribución espacial y temporal de 13 plaguicidas en sedimento y tejido de lobina (Micropterus spp.), por técnicas de análisis espacial y multivariantes en la presa “Vicente Guerrero” (Tamaulipas, México). Los compuestos fueron detectados por HPLC-MS/MS siguiendo el procedimiento de extracción QuEChERS. La concentración media de plaguicidas varió en sedimento de 0.37 a 8.33 µg/kg y en lobina de 0.05 a 2.88 µg/kg. La variación espacial fue significativa en los cinco sitios muestreados tanto en sedimento como en pescado. La mayor concentración y diversidad de plaguicidas se dio en la zona de confluencia (centro y zona este) en el embalse y declinó hacia el vertedero. La variación temporal en sedimento fue significativa (p < 0.05) en todo el periodo muestreado, mientras que en lobina solo en diciembre y mayo. Los plaguicidas más frecuentes en los dos tipos de muestras fueron amitraz, etión, paratión, piriproxifen y propargita, este último con la mayor variación y presente solo en el centro de la presa. Los resultados sugieren bioacumulación de al menos cinco plaguicidas desde el sedimento hacia el pescado. El paratión ha sido señalado como extremadamente peligroso para la salud humana; junto con etión y propargita son altamente tóxicos para la vida acuática, por lo que se sugiere realizar monitoreo frecuente de la presa, a fin de detectar la presencia de plaguicidas de alto riesgo y conservar la sanidad del ecosistema.

Los contaminantes emergentes son sustancias que en los últimos años han venido siendo identificados y cuantificados con mayor frecuencia en distintos tipos de agua; esto, asociado con el impacto ambiental, ecológico y de salud pública que generan. Se caracterizan por estar en bajas concentraciones, lo cual provoca que su detección sea costosa y especializada. Es por ello que en los países desarrollados existen programas de monitoreo y seguimiento, mientras que en países Latinoamericanos recién se empiezan a detectar sin una programación o frecuencia definida. El presente artículo presenta el diseño y la aplicación de una herramienta computacional denominada plugin CE, la cual es un plugin del software QGIS, escrito en código Python; dicha herramienta pretende ser un soporte técnico para la determinación de contaminantes emergentes en sectores industriales mediante una identificación asociada con el tipo de sector empresarial y el procesos productivo que se llevan a cabo, al mismo tiempo tiene la capacidad de enlazarse con el catastro de redes sanitarias e identificar posibles puntos de muestreo. Como resultado del plugin se encuentra una guía paso a paso para su uso y un caso de estudio llevado a cabo en la ciudad de Bogotá.

El Acuífero Región Carbonífera es uno de los 28 sistemas hidrogeológicos existentes en el estado de Coahuila, y también de los que más presiones sufre debido a la actividad minera y la sobreexplotación. Este estudio se enmarca en la porción oeste de dicho acuífero, abarcando el Ejido Morelos y la Colonia El Nacimiento, ambos en el municipio Melchor Múzquiz. En dicha área se tomaron muestras en 14 sitios (4 pozos, 6 norias, 2 manantiales y 2 secciones del río Sabinas), con el objetivo de caracterizar desde el punto de vista hidrogeoquímico e isotópico estos cuerpos hídricos y así obtener un modelo conceptual de dicho sector. Los resultados obtenidos muestran la variabilidad química de las aguas muestreadas, clasificándose como aguas de tipo bicarbonatada-cálcica, bicarbonatada-sódica, sulfatada-cálcica y clorurada-sódica, lo cual sugiere la ocurrencia de variados procesos que afectan la calidad del recurso, entre ellos la salinidad. Desde el punto de vista isotópico se propone un origen meteórico para la mayoría de los cuerpos hídricos en estudio, cuya zona de recarga proviene de la sierra de Santa Rosa. Sin embargo, procesos como la evaporación superficial, la disolución de sales, y el intercambio iónico generan variabilidad química y fraccionamiento isotópico, lo que condiciona firmas isotópicas más pesadas, y aguas más enriquecidas y salinas. Estos elementos se representan en un modelo geohidrológico e isotópico conceptual, que integra ambas interpretaciones y muestra la complejidad hidrogeológica de la región en términos de calidad del recurso.

El objetivo de esta investigación es analizar la literatura sobre el acceso y suministro de agua rural en México y Brasil considerando los sistemas existentes para proponer recomendaciones de mejora en estos rubros. Se utilizaron diferentes metodologías para la revisión de la literatura, como la búsqueda en diversas bases de datos científicas, el empleo del ranking SCIMAGO, la adopción de la escala Newcastle Ottawa, las pautas de PRISMA y la verificación STROBE. Los periodos de tiempo abarcaron épocas remotas clave que finalizan en la actualidad: 1994-2020. Los resultados destacan que naciones latinoamericanas como Brasil y México tienen sistemas de agua que necesitan un mayor compromiso para mejorar por parte del sector público. Se recomienda hacer partícipe al sector social en el desarrollo de esquemas de gestión comunitaria para encontrar una solución a la demanda y oferta de agua cambiantes. Además, es menester en próximas investigaciones profundizar en el tema del abastecimiento del agua para su mejora en las naciones analizadas.

El acuífero Cuernavaca es la principal fuente de agua dulce permanente que sustenta el desarrollo económico y el suministro a la población de la capital del estado de Morelos. En los últimos 30 años, los nitratos en el sur del acuífero Cuernavaca se han incrementado, degradando la calidad del agua subterránea. La identificación del origen del nitrato es fundamental para implementar políticas públicas que controlen y reviertan dicha contaminación. Con base en las características propias de la región, como son tipo de suelo y geología, incremento acelerado de la población, y actividades industriales, agrícolas y recreativas, entre ellas la práctica del golf, se plantean cuatro posibles fuentes de nitrato en la zona de estudio: 1) nitrato del suelo, 2) infiltración de aguas residuales, 3) fertilizantes provenientes de zonas agrícolas, y 4) fertilizantes provenientes de campos de golf. En la porción sur del acuífero Cuernavaca, los datos geoquímicos y los isótopos ambientales del agua (δ18O, δ2H, δ3H) indican que la contaminación por nitrato proviene principalmente de aguas residuales. Asimismo, indican que el flujo profundo aporta arsénico a algunos aprovechamientos subterráneos. Los resultados también muestran correlación entre las concentraciones del nitrato y del uranio en el acuífero. El registro periódico de los datos isotópicos permitió también determinar la línea de agua meteórica de la zona del acuífero Cuernavaca.

Abstract This study contributes to the quantitative understanding of kaolinite reactions with lime over two years. Unconfined Compressive Strength (UCS) increased linearly with time, doubling within one year, followed by a 14% decrease. Spectroscopic analysis of the system was performed at ten curing times (0, 7, 28, 90, 120, 180, 270, 360, 540 and 720 days) using Thermogravimetric Analysis (TGA), X-Ray Diffraction (XRD) and 2Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Both TGA and XRD showed decrease of portlandite up to 180 days; complete consumption appears to have occurred by 270 days. TGA curves indicated an increase in hydration products in the first 360 days which followed a linear trend with UCS increase. No hydration products were observable by either XRD or NMR during that timeframe and no detectable changes in the kaolinite content either. After 360 days, growth in the hydrates in TGA slowed, and XRD, NMR showed a rapid increase of stratlingite (Ca2Al2SiO7∙8H2O) up to 720 days along with a decrease in the kaolinite signal. Collectively, these results point to two phases in kaolinite dissolution: the first phase, up to about 360 days, is incongruent, characterized by preferential release of Si or Al and portlandite consumption, leading to amorphous Calcium Silicate Hydrate (CSH) or an Afm phase, calcium monosulphoaluminate hydrate (CAH) formation. The second phase involves congruent dissolution and formation of Calcium Alumino Silicate Hydrate (CASH). It is hypothesized that CSH or CAH to CASH transformation occurs in the second stage, causing a disturbance in the cementitious matrix and loss in strength.

El acceso al agua potable en cantidad y calidad aceptable es uno de los derechos reconocidos por la ONU y la OMS. De hecho, está explícitamente recogido en el Objetivo de Desarrollo Sostenible ODS 6, Agua Limpia y Saneamiento. Si bien en la Unión Europea este objetivo se considera alcanzado, en algunos casos ha habido problemas relacionados con la calidad del agua. La implantación de sistema de control de fugas mediante la sectorización trae como consecuencia la aparición de ramales sin salida en los que el agua puede permanecer largo tiempo sin apenas movimiento. Los altos tiempos de residencia del agua en estas zonas favorece la desaparición del desinfectante, la formación de subproductos de la desinfección y el crecimiento de biopelícula. En estas condiciones, los ramales son más susceptibles al incumplimiento en los monitoreos de calidad de agua. Aparte de los tratamientos de desinfección aplicados en las plantas, hay otras estrategias que permiten mejorar la calidad del agua potable en los puntos de consumo, las cuales se van a estudiar en el presente trabajo. Una de estas estrategias es la utilización de purgas controladas de agua que permitan la renovación en los puntos de estancamiento. Estas purgas implican una pérdida de agua que, en un país con déficit como es el caso español, deben reducirse al máximo. En este trabajo se comparan tres métodos para determinar el volumen mínimo de agua de purga necesario para mantener un objetivo de calidad en niveles aceptables. Los resultados muestran que la combinación de un método tradicional basado en el gradiente de mejora, combinado con un método heurístico como es el Simulated Annealing puede ser una buena opción para alcanzar este objetivo.

En este trabajo se ha determinado el contenido de algunos metales y metaloides en un área con pavimentos permeables. Primero, se han analizado las muestras de sedimento urbano en la zona permeable y la impermeable, y se ha observado la medida en que el periodo seco antecedente afecta en la acumulación de metales. Después, se ha analizado el contenido de metales en el propio material permeable y, por último, se ha comparado el agua de escorrentía con el agua que ha atravesado los pavimentos permeables. Los resultados de los sedimentos muestran que la variable temporal no es significativa para la mayoría de metales y metaloides; en cambio, se ha observado diferencias entre los sedimentos del pavimento permeable y el impermeable. Respecto a las aguas, los pavimentos permeables han aportado beneficios en las propiedades fisicoquímicas, sobre todo en la disminución de la turbidez y por tanto de los sólidos en suspensión (SS). En los metales disueltos se ha observado una tendencia de disminución para algunos metales y metaloides, pero no para todos. Sería importante comparar varios muestreos tras precipitaciones de distinta intensidad para obtener más información sobre la influencia de los pavimentos permeables en la calidad de la escorrentía urbana.

Este estudio se centra en la comparativa de diferentes programas de modelización hidrológica en una cuenca semiárida con el objetivo de proporcionar una evaluación de su desempeño en la simulación de procesos hidrológicos. Para ello, se han evaluado dos programas de modelización distribuida o de enfoque bidimensional (Iber y HEC-RAS), y un programa de modelización semidistribuida (HEC-HMS), considerando tres eventos lluvia registrados en la red de pluviómetros de la Confederación Hidrográfica del Segura y un evento sintético de período de retorno de 100 años. Adicionalmente, se ha evaluado el comportamiento de los modelos al someter el modelo digital del terreno a cambios para una mejor modelización de la realidad. Los resultados demuestran que, en general, el modelo Iber presenta mayor similitud de los caudales simulados con respecto a los aforados, y que las obstrucciones presentes en las cuencas analizadas, a gran escala no ejercen influencia remarcable en los resultados.

El presente estudio busca contribuir a la caracterización del perfil longitudinal de la lámina libre en resaltos hidráulicos que tienen lugar en un cuenco amortiguador. Para ello, se desarrolla un modelo físico de cuenco amortiguador tipificado del United States Bureau of Reclamation (USBR II), sobre el cual se mide la superficie libre de un resalto con números de Froude y Reynolds Fr1=9 y Re1=14.7·104, empleando técnicas LIDAR (LIght Detection And Ranging). Junto con el perfil de la lámina libre se obtienen una serie de parámetros relacionados con el mismo y de relevancia para el funcionamiento del cuenco amortiguador. Los resultados obtenidos y su comparación con datos y expresiones procedentes de la bibliografía muestran que las técnicas empleadas son capaces de caracterizar de forma adecuada la superficie libre del resalto, lo cual resulta indicativo del potencial de esta novedosa instrumentación. Los resultados también apuntan a la capacidad del cuenco analizado para reducir las dimensiones del resalto manteniendo su capacidad disipadora de energía.

En este artículo se presenta la estimación de la resistencia al flujo en río de montaña por tres métodos. Se aplicaron los criterios estadísticos del error medio cuadrático (RMSE), el coeficiente de determinación (R2) y el diagrama de Taylor en el software R para la calibración de los modelos. El modelo GEP resultó óptimo para estimar el n de Manning con el menor error de 5%, pero presenta mayores limitaciones y sesgo en relación al HEC-RAS con similar error. En efecto, se desarrollaron nuevas ecuaciones para estimar el n de Manning para ríos de montañas. En relación con el método más factible y confiable para elaboración de mapas de riesgos hidrometeorológicos se demostró que estará en función del grado de la precisión y limitaciones del tipo de investigación.

Abstract While the shear behavior of granular soils is directly related to the microstructure of contacts which often leads to the coaxiality between Cauchy stress and Satake fabric tensors, it is generally accepted by the geomechanics and geotechnical engineering community that the capillary effects are isotropic. At low saturation levels, however, the pore fluid tends to form interparticle menisci that can also manifest an anisotropic structure, which may result in the development of anisotropic capillarity in wetted granular media. To study the interplay between the solid grain contacts and the liquid bridges at the micro-scales, this study adopts a coupled discrete element method that utilizes a linear contact model combined with a capillary model, and explores their effects by conducting a series of numerical experiments. The distributions of contact and capillary force orientations during the experiment are further investigated to better understand how their alignments affect the global response of the granular assembly subjected to a deviatoric loading. The results indicate that the global shear stress response is not only affected by the contact fabric but also by the network of liquid bridges, and we also observe that the particles may lose contact while the pendular menisci may not be destroyed during the elastic unloading.

Abstract Geodetic monitoring measurements (e.g., of terrain surfaces) are used to detect deformations. Terrestrial laser scanning (TLS) or unmanned aircraft systems (UAS) equipped with lightweight cameras are often utilized for land surveying, resulting in point clouds that represent the surface of the captured object. For image-based acquisition of the area of interest, point clouds must first be generated from overlapping images, for which the Structure-from-Motion (SfM) method is commonly used. To perform deformation analyses and derive changes from them, at least two temporally different measurement epochs of the same area are required. In this article, we present both point cloud- and feature-based models from TLS and SfM-based UAS point clouds. In addition, an image-based 2D approach using optical flow is applied as an example for landslide simulation to detect changes on object surfaces. To eliminate erroneous results in the analyses due to vegetation areas, the 3D data is filtered using the CANUPO algorithm. The results of this research study show, that the task of deformation detection has some challenges, depending on the use case and the methodology. The point cloud-based methods are suitable to detect pure changes between two point clouds. Also, the direction of these changes can be determined to distinguish between material uplift and downlift. In contrast, the feature-based descriptor (Fast Point Feature Histogram, FPFH) assigns pairs of points between two epochs based on similar geometry in both point clouds therewith individual movements can be detected. However, areas that have changed significantly cannot be assigned. Optical flow shows point changes in similar dimensions to the target deformations and allows deformation analysis with much less computational effort than with 3D point clouds. Considering these findings, point cloud-based method are suitable for determining surface-based information, while the feature-based and image-based methods are capable of extracting local changes.

Abstract The main objective of the current investigation is to study the dynamic behaviour of a 3-pile group with different loading direction under coupled (horizontal and rocking) excitations. To accomplish this objective, machine-induced field excitation tests are conducted on small-scale hollow steel piles. The 3-pile group is driven into the ground in a triangular arrangement with 3d spacing. Two different soil-pile setups, i.e., Pile Group-I and Pile Group-II, are created based on dynamic force directions. In the case of Pile Group-I, the forces are applied to the direction of the median of the triangle, and for Pile Group-II, the forces are applied to other directional loads. From the test results, it is found that the resonant peaks of horizontal and rocking amplitudes for Pile Group-I are lower than Pile Group-II. In the case of resonant frequencies, the values of Pile Group-I are observed to be the same or a little bit higher as compared to Pile Group-II. It is found that the dynamic soil-pile-soil interaction effect is more prominent for Pile Group-II than for Pile Group-I. For numerical investigation, the continuum approach method is utilised with the inclusion of a dynamic group interaction factor to predict the dynamic coupled responses in terms of frequency and amplitude for these two soil-pile setups. To understand the behaviour of pile groups, boundary zone parameters and variations of impedance parameters (stiffness and damping) with operating frequencies are also measured using this theoretical approach.

En esta investigación se indaga la relevancia del estado de derecho en la gobernación del agua en México. Tomando como marco de análisis esta idea toral se recurre a una metodología de encuesta y estadística descriptiva para estudiar una problemática detonada por una decisión inadecuada sobre el uso del líquido: el proyecto de instalación de una planta para la producción de cerveza en el valle de Mexicali, en Baja California. Los resultados señalan que el estado de derecho halla obstáculos para su realización, pues no se satisfacen condiciones básicas para su existencia, prevaleciendo procesos de exclusión del acceso a su goce para sectores sociales amplios; en esa tesitura, el soslayo de la legalidad debilita la institucionalidad esperada en una sociedad democrática. Revelan, asimismo, el efecto negativo que produce la racionalidad de uso dominante, máxime frente a iniciativas de crecimiento económico altamente demandantes del líquido. Para mejorar la gobernación y coadyuvar al aprovechamiento adecuado del recurso hídrico se plantea una reforma institucional por vía de una política que comprenda tres grandes acciones: (1) revisar y deslindar responsabilidades, y aplicar la ley, sobre omisiones o procedimientos irregulares de agentes encargados; (2) impulsar una renovación jurídico-administrativa que dé cabida a la pluralidad de voces y privilegie la perspectiva pública del aprovechamiento; y (3) generar un modelo educativo de acción proclive a la convergencia de intereses en torno al objetivo del mejor aprovechamiento.

La calidad de las aguas alumbradas por pozos horizontales cubiertos (galerías), asociadas o no con presas subálveas, desata un enorme interés por su apropiación en medios áridos y semiáridos donde los recursos hídricos son escasos. El objeto de estudio de este trabajo es conocer las prácticas de alumbrar y explotar las aguas de freáticos próximos a la superficie del territorio, concretamente los recursos de la circulación subsuperficial en las ramblas de Béjar, Nogalte, Vilerda y Goñar en el sector noroccidental de la depresión prelitoral murciana (sureste de España). Se trata de aprovechamientos hídricos históricos organizados como comunidades de propietarios de aguas. Son modelos de sostenibilidad en su explotación para usos del agua en abastecimientos y regadíos, que también incorporan el valor de adaptación a sucesos extremos de sequías e inundaciones. La metodología es la del análisis geográfico regional aplicado al estudio de casos (sistemas socio-hídricos) de forma diacrónica y comparada, con amplio trabajo de campo y consulta de fuentes documentales, con entrevistas a los gestores y usuarios de estos sistemas de captación y distribución del agua. Los casos estudiados ponen de manifiesto que son sistemas sostenibles de aprovechamiento de agua que facilitan el desarrollo local en medios semiáridos como el sureste ibérico.

El estudio de la seguridad hidrológica en los embalses se realiza con el llamado hidrograma de la creciente de diseño. El proceso más sencillo y aproximado para estimar tal gráfica se basa en el análisis de frecuencias bivariado (AFB) para definir su gasto máximo (Q) y volumen (V), asociados con el periodo de retorno conjunto de diseño. Las funciones Cópula (FC) se fundamentan en la dependencia entre Q y V, y definen la distribución bivariada por medio de las funciones univariadas marginales previamente adoptadas. El enfoque práctico adoptado utiliza FC de un solo parámetro de ajuste y selecciona la más adecuada a partir de la dependencia que muestra el registro conjunto de Q y V en el extremo derecho de su distribución empírica. Además, contrasta y ratifica la FC adoptada contra varias de uso común en los AFB. Lo anterior, por medio de los errores de ajuste entre las probabilidades bivariadas empíricas y teóricas. La búsqueda de las distribuciones marginales se realizó con base en el diagrama de cocientes L para adoptar las tres mejores y confrontarlas con las funciones Kappa y Wakeby de gran versatilidad. Se realizó el AFB de las 55 crecientes anuales registradas en la estación hidrométrica La Cuña de la Región Hidrológica No. 12-3 (río Santiago), México. Se definen cuatro periodos de retorno conjuntos de diseño y se detalla el cálculo de sus curvas de tipo AND. Por último, se citan varias conclusiones que destacan las ventajas del uso de las FC en los AFB de crecientes.

El diseño hidrológico de varias obras hidráulicas o la revisión de las construidas se basa en las crecientes de diseño, que son gastos máximos del río, asociados con bajas probabilidades de excedencia o predicciones. Su estimación más confiable se realiza a través del análisis de frecuencias, proceso estadístico que consiste en representar el registro de gastos máximos anuales con una función de distribución de probabilidades (FDP) o modelo probabilístico, utilizado para realizar las predicciones buscadas. En este estudio de contraste se proponen las FDP beta-kappa y beta-Pareto, y se consideraron FDP de uso generalizado las tres siguientes: la Log-Pearson tipo III, la general de valores extremos y la logística generalizada. Por lo anterior, se expone para las dos primeras FDP un resumen de su teoría y su método de ajuste por máxima verosimilitud. Se procesan 11 registros de datos hidrológicos extremos anuales y se contrastan los ajustes con dos índices: el error estándar de ajuste y el error absoluto medio. La selección de las predicciones en los siete periodos de retorno (Tr) estudiados se basó en los valores menores de los errores de ajuste y en la búsqueda de predicciones representativas, en los Tr ≥ 500 años. Las conclusiones sugieren la inclusión de las distribuciones beta-kappa y beta-Pareto en los análisis de frecuencias debido a su versatilidad y facilidad de ajuste.

El mezcal es una bebida alcohólica elaborada en México. Esta industria produce vinazas de mezcal, que son aguas residuales complejas con alta concentración de materia orgánica (de 35 000 a 122 860 mg DQO/l), pH bajo (3.60-3.94) y compuestos recalcitrantes como fenoles (478-1460 mg ácido gálico/l) y sulfatos (308-947 mg/l), cuya disposición sin tratamiento al medio ambiente representa un peligro para cuerpos de agua y suelo. El presente estudio busca presentar y discutir el actual desarrollo tecnológico en el tratamiento de las vinazas de mezcal e identificar los sistemas con mayor potencial para su aplicación. Los tratamientos de vinaza de mezcal con las mejores eficiencias de remoción de DQO son fúngicos y anaeróbicos (80 %). La ozonización tiene potencial como pretratamiento, eliminando más del 80 % de los fenoles. Algunos sistemas híbridos pueden eliminar más del 90 % DQO. Sin embargo, estos tratamientos no incluyen el concepto de economía circular, por lo que su implementación se ve como un gasto que en ocasiones no puede ser asumido por los productores. Una opción incluye la revalorización para generar un beneficio económico para los productores. El tratamiento de biorrefinería, en el que se han obtenido diversos tipos de energía, como biohidrógeno, metano y bioelectricidad mediante la aplicación secuencial de diferentes bioprocesos, fue identificado como el tratamiento con mayor potencial.

Diversas experiencias de pequeñas unidades de riego muestran que, a partir de organizaciones sociales, normas, usos y costumbres, y arreglos consensados para la toma de decisiones han logrado acuerdos vinculantes en torno a temas de interés colectivo, tales como sistemas autogestivos del agua, en donde mediante un nivel organizativo se llevan a cabo todas las actividades del sistema de riego, como distribución del agua, mantenimiento, resolución de conflictos, monitoreo y vigilancia. El objetivo del estudio fue conocer la capacidad autogestiva de la sociedad de usuarios “Pozo Zamorano” en el manejo del agua a partir de los principios de diseño característicos de los recursos de uso común (RUC) de larga duración. Los resultados muestran que la gestión del recurso está dada por normas y reglamentos internos, sistemas de sanciones económicas que han sido establecidas de forma común por los usuarios, para permitir un buen manejo y orden dentro de la sociedad. Los puntos de diseño propuestos por Ostrom para las organizaciones administradas por los mismos usuarios están presentes en la organización de la sociedad “Pozo Zamorano” y se pueden considerar con un desempeño alto. La condición autogestiva de los socios regantes les ha permitido dar continuidad a la actividad agrícola, de la cual depende la mayoría de los habitantes de la comunidad.

Las aguas residuales hospitalarias (ARH) contienen fármacos que ocasionan efectos a la salud y el ambiente. Para este estudio se seleccionó la carbamazepina (CBZ) como contaminante modelo para evaluar la eficiencia de remoción de fármacos en un biofiltro no convencional (BF) empacado con astillas de madera (Prosopis) y roca porosa (tezontle). La electro-oxidación (EO) como pretratamiento también se evaluó. Se hizo crecer una biopelícula en el BF adaptada al ARH. Posteriormente, el ARH se enriqueció con altas concentraciones de CBZ (1 000 y 10 000 µg/l). La biomasa del BF no fue inhibida por estas concentraciones de CBZ, ya que la eficiencia de remoción de DQO (73 %) y NH4+-N (99 %) permanecieron constantes. El BF mostró una importante eliminación de CBZ por adsorción durante el arranque. La cama filtrante tuvo una capacidad de adsorción de 19.84 µg/g (Co = 10 000 µg/l). Después de la saturación del material filtrante, y operando en estado estable, el BF eliminó el 17.2 ± 7.4 % de CBZ por biotransformación, equivalente a 1 551 ± 664 µg/l de concentración. Esto es mayor que la concentración en la mayoría de los reportes para efluentes de ARH, AR municipales y AR farmacéuticas, que se encuentran entre 0.1 y 890 µg/l. Cuando se aplicó la EO como pretratamiento, la eficiencia de eliminación de CBZ aumentó a 55 ± 5.9 %. En este sistema híbrido, en la EO se biotransformó la CBZ y en el BF se removieron el nitrógeno y la DQO, y presentó desorción de CBZ.

La concentración de cloro como desinfectante suministrado a la red de distribución de agua decae con el paso del tiempo debido a su interacción con microorganismos, metales y otras sustancias presentes en el agua. Los programas de computadora, como Epanet, se utilizan para simular el comportamiento hidráulico y la calidad del agua en las redes de distribución; con su ayuda se pueden representar modificaciones físicas y operativas en un modelo numérico para conocer el nuevo comportamiento sin comprometer la calidad del servicio. La calibración del modelo de cloro como desinfectante consiste en tomar como referencia la concentración en varios puntos de la red y ajustar los coeficientes de decaimiento en el modelo hasta lograr que las concentraciones simuladas coincidan con las medidas. En el presente artículo se muestra la automatización de este proceso haciendo uso de la técnica heurística algoritmos genéticos y la Toolkit de EPANET con MATLAB (2016). El proceso de calibración se realiza en un sector de la red de distribución de la ciudad de Guanajuato, obteniendo una correlación de 0.816 con un error promedio absoluto de 0.08 mg/l entre las concentraciones modeladas y medidas; y que como resultado permitirá conocer la concentración del cloro en diversos puntos de la red, asegurándose de brindar un servicio de calidad durante el abastecimiento.

En esta investigación se lleva a cabo un análisis de la evolución histórica del derecho de aguas de Perú y se discuten los resultados obtenidos por el Tribunal Nacional de Resolución de Controversias Hídricas (TNRCH) de la Autoridad Nacional del Agua (ANA) durante el periodo 2014-2020. En Perú, el derecho de aguas ha evolucionado desde los tiempos coloniales. En 2008 se inició un importante cambio en la gestión de los recursos hídricos, creando la ANA y promulgando la Ley de Recursos Hídricos en 2009; en esta última se contempla la creación del TNRCH, órgano colegiado que resuelve en segunda y última instancia administrativa. En este trabajo se dan los resultados de dicho órgano colegiado. Se espera que el aporte coadyuve a mejor el desempeño de la institución en la solución de las controversias hídricas incrementando la predictibilidad.

El presente trabajo, como estudio de caso, expone problemáticas situadas de carácter hídrico en la localidad Kilómetro 30, ubicada en la zona rural del municipio de Acapulco, Guerrero, México. Más que pretender proponer soluciones a partir de agendas ambientales estandarizadas internacionales, este documento resalta las relaciones de poder y formas de gobierno que emergen ante escenarios críticos de abastecimiento de agua, así como la asimetría en la gobernanza de dicho recurso. Se tiene como objetivo analizar las prácticas de gestión de agua para uso doméstico bajo la óptica de un enfoque sociocultural de las relaciones sociedad-Estado Para ello, se emplea metodología cualitativa, que involucra al mismo tiempo observaciones de tipo etnográfico y entrevistas a profundidad que siguen el modelo de mapeo de actores involucrados en políticas ambientales: actores institucionalizados estatales, institucionalizados no estatales y no institucionalizados. Se concluye que las prácticas como acciones, discursos, reglas y recursos que se ponen en juego en el marco de relaciones históricas de violencia política y social se encuentran en el punto marginal entre lo legal y lo ilegal, moviéndose libremente entre ambas dimensiones mientras esto permita la sobrevivencia en condiciones socioambientales hostiles.

Soil water repellency (SWR) is a phenomenon that prevents the spontaneous wetting of numerous forest soils. It is a moisture-dependent characteristic, which disappears when soil moisture reaches near saturation. The heat generated during forest fires affects soil characteristics including SWR. The possibility of heat influencing moisture-dependent repellency (MDR) is not well understood. The present study aimed to investigate the effects of different heating temperatures (HT) and exposure durations (ED) on MDR using water-repellent Japanese Cedar (CED) and Japanese Cypress (CYP) forest soils. Soil samples collected from 0–5 cm depth were exposed to heat separately at 50, 100, and 150 °C (HT) for 1 h and 2 h durations (ED). The MDR of heated and non-heated soils was determined using the water drop penetration time (WDPT) test in a drying process. During the drying process of the tested soils, SWR appeared and then increased with drying to reach an extreme level (WDPT ≥3600 s) that persisted for a range of decreasing moisture contents, and declined to be non-repellent again (WDPT = 0 s). The critical moisture content at which soils become water-repellent with drying (CMC), the highest and the lowest moisture contents when soils showed maximum SWR (HMCmax and LMCmax, respectively), and the integrated area below the MDR curve (SWR) decreased with increasing HT in both CED and CYP soils. The moisture content at which soils become non-repellent again during drying, MCNR, was independent of the type of soil and heat treatment. The range of moisture contents between HMCmax and LMCmax, where soils show maximum SWR during drying, decreased with increasing HT, from 50 to 150 °C in CED and from 100–150 °C in CYP. The SWR showed strong positive linear correlations with CMC and HMCmax. The heat generated during wildfires can alter the MDR and all the related repellency parameters of water-repellent forest soils. SWR prevails over a narrower range of moisture contents in heated soil compared with non-heated soils. Further investigations with higher temperature levels using different soil types would be important for a comprehensive understanding of the heat impacts on MDR.

In this paper, the scour downstream of a trapezoidal Piano key weir (PKW) is investigated under free and submerged flow conditions. For this purpose, an experimental model was used in a laboratory channel with a length of 10 m, width of 0.75 m, and height of 0.8 m at various discharges and tailwater depths. The results showed an increase and decrease in the maximum scour depth with an increase in the discharge and submergence ratio, respectively. In addition, increasing the particle Froude number enhanced the geometric features of the scour hole downstream of the PKW. The rate of bed changes slowed down over time. The average values of maximum scour depth, the distance of the maximum scour depth from the weir toe, maximum scour hole length and weir toe scour depth increased in the free flow compared to the submerged flow. The scour hole volume and scour hole area in the submerged flow were less compared to the free flow. The average maximum level of the sedimentary ridge in the free flow is less than the submerged flow. New equations for calculating the geometric characteristics of the scour hole downstream of the trapezoidal PKW are presented with acceptable accuracy.

The dams and banks of small water reservoirs face significant erosion from wind-generated oscillatory waves. Proper design of structure height is crucial to protect such banks against erosion, considering the maximum characteristics of wind waves. Long-term measurements at the Hulín reservoir revealed that the wave spectrum aligns best with the Bretschneider type. This spectrum serves as a basis for simulating oscillatory waves and their impact on shore protection structure design. Empirical models were evaluated using wind and wave data from Hulín reservoir in the Czech Republic. The measured wind speeds attained a maximum of 8 m/s, and wave heights reached up to 15 cm. The Bretschneider (SMB) empirical formula provided the most accurate estimation of wave height (Hm0), with an average underestimate of RMSE = 0.038 m. On the other hand, Wilson revisited (WIL rev.) performed less effectively, with an average RMSE = 0.304 m. For wave period (T) estimation, Bretschneider (SMB) yielded the best results, with an average RMSE = 0.062 s. Conversely, Wilson revisited (WIL rev.) showed poorer performance, with an average underestimate of RMSE = 2.196 s. The discrepancy between the empirical formulas and measured values, particularly in underestimating Hm0, can be attributed to inaccurate determination of fetch length and wind speed.

Changes in hydrological processes and water resources required to sustain vegetation for ecological restoration of landfill covers and post mining sites in arid environments pose challenges in the context of extended droughts. Knowledge of actual threshold and wilting suction values based on tree morphological feature or plant age is essential for understanding the variation of root water uptake with drought stress and numerically predict the pore water pressure profile in root zone. The objective of this study is to quantify the transpiration reduction function (TRF; in terms of stomatal conductance (SC) and xylem sap flow (SF)) of Schefflera arboricola, considering the effects of tree morphology. Continuous drought condition was applied on the plant quantified with leaf area index (LAI) values at 0.5, 2 and 3.5, wherein each LAI represent tree age. The soil matric suction (ψ) and volumetric water content were measured by embedded sensors in the root zone. Based on the TRF obtained from SC values, a unique threshold suction (ψNTRt) ranging from 30 to 50 kPa was identified. Beyond this ψNTRt, measured leaf abscisic acid concentration increased up to 35 ng/mL, indicating the start of water stress avoidance mechanism. It is evident that ψNTRt is independent of tree morphological parameter- leaf area to root length ratio (LA/RL). On the contrary, a threshold suction (ψSAPt), depending on LA/RL ratio, can be determined, indicating the start of xylem cavitation. This ψSAPt values ranging from 80 to 500 kPa depending on the LA/RL value, imply that the plant could significantly resist xylem embolization at higher LA/RL. In contrast, the plant with low LA/RL values have less tolerance of drought stress and hence low survivability. The results from this research study can be vital for devising and predicting plant available water in water scarce arid environments by a flux-based approach which is dependent on the tree age.

The present study used three machine learning models, including Least Square Support Vector Regression (LSSVR) and two non-parametric models, namely, Quantile Regression Forest (QRF) and Gaussian Process Regression (GPR), to quantify uncertainty and precisely predict the side weir discharge coefficient (Cd) in rectangular channels. So, 15 input structures were examined to develop the models. The results revealed that the machine learning models used in the study offered better accuracy compared to the classical equations. While the LSSVR and QRF models provided a good prediction performance, the GPR slightly outperformed them. The best input structure that was developed included all four dimensionless parameters. Sensitivity analysis was conducted to identify the effective parameters. To evaluate the uncertainty in the predictions, the LSSVR, QRF, and GPR were used to generate prediction intervals (PI), which quantify the uncertainty coupled with point prediction. Among the implemented models, the GPR and LSSVR models provided more reliable results based on PI width and the percentage of observed data covered by PI. According to point prediction and uncertainty analysis, it was concluded that the GPR model had a lower uncertainty and could be successfully used to predict Cd.

Water is one of the key ecological factors that has a great impact to development and productivity of lowland species such as Quercus robur. This paper deals with water regime influence to site conditions of these species and how actually changeable soil moisture affects Q. robur. Studied area includes a protective embankment built on the river bank in order to eliminate flooding effect, which means that all needs for water these associations provide from rainfalls and groundwater. Water regime was monitored during two critical years (extremely dry and extremely wet) on four soil types – Planosol, Fluvisol and Gleysol that belong to hydromorphic (three experimental plots) and Chernozem which belongs to automorphic soils (three experimental plots), respectively. It was studied the distribution of rainfalls and groundwater during the growing seasons and how it affects total and available water amount in the soil. The main focus should be given to available water, because it is located in capillary pores and plants can utilize it. Bearing in mind rainfalls makes just 15–20% of the total water amount in the soil it is much more significant to evaluate its proportion in available water. Based on obtained results, we can deduce that much more suitable site conditions for Q. robur are present on hydromorphic soils due to much greater proportion of groundwater.

This study investigates the performance of two lumped hydrological models, BILAN and GR2M, in simulating runoff across six catchments in the Gambia River Basin (Senegal) over a 30-year period employing a 7-year sliding window under different climatic conditions. The results revealed differences in overall performance and variable sensitivity of the models to hydrological conditions and calibration period lengths, stemming from their different structure and complexity. In particular, the BILAN model, which is based on a more complex set of parameters, showed better overall results in simulating dry conditions, while the GR2M model had superior performance in wet conditions. The study emphasized the importance of the length of the calibration period on model performance and on the reduction of uncertainty in the results. Extended calibration periods for both models narrowed the range of the Kling-Gupta Efficiency (KGE) values and reduced the loss of performance during the parameter transfer from calibration to validation. For the BILAN model, a longer calibration period also significantly reduced the variability of performance metric values. Conversely, for the GR2M model, the variability rate did not decrease with the length of the calibration periods. Testing both models under variable conditions underscored the crucial role of comprehending model structure, hydrological sensitivity, and calibration strategy effects on simulation accuracy and uncertainty for reliable results.

Hydraulic transport pipelines in the dredging, mining and deep sea mining are designed using steady-state methods. However, these methods cannot predict density wave formation. Density waves form a risk for pipeline blockages, therefore there is a need to understand and preferably be able to model the process. The density waves studied in this research are caused by a stationary sediment deposit in the pipeline. This article explores the development of a new transient design model, based on 1-dimensional-two-layer Driftflux CFD. The two layers model the exchange of sediment between the turbulent suspension, and a stationary bed layer, and can therefore model density wave amplification. An empirical erosion-sedimentation closure relationship is applied to model the sediment exchange between the two layers, and is calibrated using experiments. The final model is also validated against a second experiment, specifically for density wave amplification. The experiments and the model show good agreement on the erosion of a stationary bed layer and the growth rate of a density wave and the amplitude of the density wave.

In winter, the water transfer channel of the Middle Route of South-to-North Water Transfer Project (MR-StNWTP) in China always encounters ice problems. The preciously simulation and prediction of water temperature is essential for analyzing the ice condition, which is important for the safety control of the water transfer channel in winter. Due to the difference of specific heat between water and air, when the air temperature rises and falls dramatically, the range of change of water temperature is relatively small and has a lag, which often affects the accuracy of simulation and prediction of water temperature based on air temperature. In the present study, a new approach for simulating and predicting water temperature in water transfer channels in winter has been proposed. By coupling the neural network theory to equations describing water temperature, a model has been developed for predicting water temperature. The temperature data of prototype observations in winter are preprocessed through the wavelet decomposition and noise reduction. Then, the wavelet soft threshold denoising method is used to eliminate the fluctuation of certain temperature data of prototype observations, and the corresponding water temperature is calculated afterward. Compared to calculation results using both general neural network and multiple regression approaches, the calculation results using the proposed model agree well with those of prototype measurements and can effectively improve the accuracy of prediction of water temperature.

This study aimed to comprehensively investigate the influence of substrate level difference and material composition on dam break wave evolution over two different erodible beds. Utilizing the Volume of Fluid (VOF) method, we tracked free surface advection and reproduced wave evolution using experimental data from the literature. For model validation, a comprehensive sensitivity analysis encompassed mesh resolution, turbulence simulation methods, and bed load transport equations. The implementation of Large Eddy Simulation (LES), non-equilibrium sediment flux, and van Rijn’s (1984) bed load formula yielded higher accuracy compared to alternative approaches. The findings emphasize the significant effect of substrate level difference and material composition on dam break morphodynamic characteristics. Decreasing substrate level disparity led to reduced flow velocity, wavefront progression, free surface height, substrate erosion, and other pertinent parameters. Initial air entrapment proved substantial at the wavefront, illustrating pronounced air-water interaction along the bottom interface. The Shields parameter experienced a one-third reduction as substrate level difference quadrupled, with the highest near-bed concentration observed at the wavefront. This research provides fresh insights into the complex interplay of factors governing dam break wave propagation and morphological changes, advancing our comprehension of this intricate phenomenon.

Layered soils can consist of a thin little permeable upper layer over a more permeable subsoil. There are not many experimental data on the influence of this upper layer on infiltration. The mini-disk infiltrometer set at a pressure head of –3 cm was used to compare infiltration of nearly 40 mm of water in homogeneous loam and clay soil columns with that in columns made by a thin layer (1 and 3 cm) of clay soil over the loam soil. For each run, the Horton infiltration model was fitted to the data and the soil sorptivity was also estimated by considering the complete infiltration run. For the two layered soils, the estimates of initial infiltration rate and decay constant were similar but a thicker upper layer induced 2.4 times smaller final infiltration rates. Depending on the infiltration parameter and the thickness of the upper layer, the layered soils were characterized by 2.2–6.3 times smaller values than the loam soil and 2.2–6.6 higher values than the clay soil. Sorptivity did not differ between the homogeneous clay soil and the layered soil with a thick upper layer and a thin layer was enough to induce a decrease of this hydrodynamic parameter by 2.5 times as compared with that of the homogeneous loam soil. Even a thin upper layer influences appreciably infiltration and hydrodynamic parameters. Layering effects vary with the thickness of the upper layer and the considered parameter. The applied experimental methodology could be used with other soils and soil combinations.

Climate change can have a profound impact on river flooding, leading to increased frequency and severity of floods. To mitigate these effects, it is crucial to focus on enhancing early warning systems and bolstering infrastructure resilience through improved forecasting. This proactive approach enables communities to better plan for and respond to flood events, thereby minimizing the adverse consequences of climate change on river floods. During river flooding, the channels often take on a compound nature, with varying geometries along the flow length. This complexity arises from construction and agricultural activities along the floodplains, resulting in converging, diverging, or skewed compound channels. Modelling the flow in these channels requires consideration of additional momentum transfer factors. In this study, machine learning techniques, including Gene Expression Programming (GEP), Artificial Neural Networks (ANN), and Support Vector Machines (SVM), were employed. The focus was on a compound channel with converging floodplains, predicting the shear force carried by the floodplains in terms of non-dimensional flow and hydraulic parameters. The findings indicate that the proposed ANN model outperformed GEP, SVM, and other established approaches in accurately predicting floodplain shear force. This research underscores the efficacy of utilizing machine learning techniques in the examination of river hydraulics.

According to many authors, hydrological modelling is one of the fundamental techniques for determining the impacts of various environmental changes on the quantitative characteristics of the aquatic environment. This study examines the effects of landscape changes induced by the need to respond to climate change and the natural urban development of the rural setting on the discharge from the small catchment. The SWAT model was applied to a small catchment of Kopaninsky Stream in the traditional agricultural part of the Czech Republic. According to the results, the most effective approach for reducing the consequences of hydrological extremes in the catchment and retaining more water in the landscape is the properly spaced placement of grassland and forest enclaves in the developing urban structure. In practice, each land use category’s overall percentage of representation is less significant than its relative arrangement.

Due to the increased number of forest fires, a detailed examination and knowledge of the effects of the microclimatic conditions of forests is currently significant. The study carried out in Arboretum Borova hora (Slovak Republik), investigates the influence of meteorological factors (air temperature, relative humidity), the value of the Angström index, and the danger class of the Angström index on the moisture content of fine fuel at the edge of a beech forest stand, but also in its interior. We tested three working hypotheses: a) meteorological conditions differ significantly between the edge and the interior of the beech forest, b) the moisture content of fine fuel is higher in the beech forest interior than at the forest edge, c) the Angström index fire danger class is higher at the edge of the beech forest than in its interior. We created a calibration curve that was also used to measure the humidity of beech leaves with the help of the ME 2000 hygrometer. Our results show that edge beech stands are significantly more susceptible to fires, lower air humidity and fine fuel moisture content, and higher air temperatures than forest interiors. From our point of view, the microclimate is considered the main factor that explains the difference between the vegetation structure of the forest edge and the forest interior.

Coastal wetlands are transitional ecosystems between land and sea. Participants of citizen science programs have detected frequent floods in wetlands, as well as small pools that appear and then disappear. Considering that it is not clear whether their main hydrologic drivers are of marine or continental origin, we studied the El Culebrón wetland located in the Chilean semi-arid zone. El Culebrón is strongly influenced by extreme rain events. This wetland also experiences seasonal changes in its water stage (WS). A high mean sea level agreed with 41% of the WS rises. High intensity storm surges coincided with 53% of WS peaks. A small tsunami in 2022 impacted the WS, and another very intense tsunami flooded it in 2015. An apparent diurnal cycle in the WS was discarded due to an instrumental artifact. The combination of the aforementioned factors provided an explanation for 91% of the WS rises. The probable and novel mechanism for sea level and storm surge influence on WS is the formation of a sand barrier between the coastal lagoon and the sea. As a whole, El Culebrón receives varied influences from both the sea and the mainland, but it seems to be more dependent on freshwater sources.

Enhanced understanding of flow resistance in open channels with emergent vegetation is essential for flood management and river ecosystem restoration. The presence of vegetation can significantly alter bed resistance, leading to a challenge in accurately predicting flow discharge, water levels, sediment transport, and bed deformation. Previous studies on vegetated flows have focused on vegetation resistance, on which the impact of vegetation has been ignored or poorly estimated. This study proposes a new analytical model, built upon the momentum conservation law, to predict flow resistance to vegetated zones in a plain bed without bed forms, explicitly quantifying bed resistance and vegetation resistance in a corollary manner. The proposed model is benchmarked against five typical sets of laboratory experiments. It is demonstrated that the present model using a modified logarithmic velocity distribution performs best, whereas that assuming a uniform velocity profile considerably overestimates the vegetation resistance and neglects the effect of vegetation on bed resistance. The ratio of bed resistance to the total resistance is shown to range between 5% and 40%, and it decreases with increasing vegetation density and decreases with water depth. Therefore, bed resistance cannot be ignored when modelling shallow water flow with sparsely distributed vegetation. It is also revealed that vegetation arrangements significantly affect flow resistance, and therefore a model incorporating the effect of vegetation arrangement performs better. Overall, the present model facilitates a viable and promising tool for quantifying flow resistance in emergent vegetated channels.

The study aims to presents flow heterogeneity over rough permeable and impermeable gravel-bed stream. The rough permeable stream is prepared by laying multiple layers of gravel, whereas its impermeable counterpart is presented by a resin-casted gravel-bed. In general, a common approach can be found in literature to mimic an impermeable bed by laying single layer of gravels, therefore some results are compared with single layer gravel-bed stream keeping the hydraulic conditions same. An acoustic Doppler velocimeter was used for flow measurements whereas; double averaging (DA) methodology was adopted for data analysis. The larger flow penetration depth and intense flow mixing in permeable gravel-bed infer sufficient impetus for organized flow turbulence and damping of DA Reynolds shear stresses whereas; the wall-blocking in resin-casted gravel-bed prevents fluid infiltration which leads to follow the linear stress profile away from the crest level. The damping of DA Reynolds shear stress (RSS) is compensated by enhanced DA form-induced shear stress (FISS). The results are further analysed under the light of the energy budget to characterize the mass-momentum exchange as it penetrates the subsurface layers. The energy budget indicates negative pressure energy diffusion rates corroborating gain in turbulence production in the permeable gravel-bed stream.

In this study, the influence of riverbed silting on the groundwater regime in a lowland area was investigated. The study area is situated at the Rye Island (Žitný Ostrov) in Slovakia, along the Gabčíkovo – Topoľníky canal, which is part of the drainage-irrigation canal system constructed in this locality. The Rye Island is an area with very low slope (0.25 10–4) and good climatic conditions for aquatic vegetation, therefore the canals are influenced by intensive silting processes. The spatial and temporal patterns of surface water – groundwater exchange are significantly influenced by the thickness of riverbed sediments and their permeability. The aim of this study was to evaluate the thickness and hydraulic conductivity of bed sediments in the Gabčíkovo – Topoľníky canal and to examine their influence on the groundwater – surface water interaction in the area. The hydraulic conductivity of the sediments was assessed from undisturbed samples by the falling head method. The obtained data were used for numerical simulations of groundwater heads by the TRIWACO model for different drainage and infiltration resistance conditions in the area of interest. The results of this study can support the planning of canal maintenance.

The article deals with the determination of the influence of the relative width of an approach channel with a rectangular cross-section on the discharge of clean water flowing over thin-plated weirs with a triangular notch and zero height of the weir above the bottom of the approach channel. To evaluate the influence, the Kindsvater-Shen equation was modified by introducing the basic effective discharge coefficient and the coefficient of the relative width of the approach channel. The coefficient of the relative width of the approach channel was determined based on the evaluation of data from three extensive experimental research investigations. It is valid for the entire possible range of relative widths of the approach channel and for the range of notch angles from 5.25° to 91.17°. The relative error of discharge determination is approximately up to ±2% over the entire range of discharges used in the conducted experimental research. The evaluation made it possible to determine the boundary distinguishing the partially contracted weirs from the fully contracted weirs in terms of impact on discharge.

Soil erosion monitoring is essential for the ecological evaluation and dynamic monitoring of land resources via remote sensing technology. In this paper, we provide new insights into the existing problems and development directions of traditional models, which are supported by new technologies. An important role is played by remote sensing information acquisition technology in the qualitative and quantitative evaluation of soil erosion, and the data and technical support provided are systematically reviewed. We provide a detailed overview of the research progress associated with empirical statistical models and physically driven process models of soil erosion, and the limitations of their application are also summarized. The preliminary integration of remote sensing data sources with high spatial and temporal resolution and new technologies for soil erosion monitoring enables the high-precision quantitative estimation of sediment transport trajectories, the watershed river network density, and the terrain slope, enhancing the accuracy of erosion factor identification, such as spectral feature recognition from erosion information, gully erosion feature extraction, and vegetation coverage estimation. However, the current erosion models, driven by algorithms and models, are not comprehensive enough, particularly in terms of the spatial feature extraction of erosion information, and there are limitations in the applicability and accurate estimation of such models.