INFORME FINAL DE PROYECTOS DE I+D+i · DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN INFORME FINAL DE PROYECTOS DE...

SECRETARÍA DE ESTADO DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN SECRETARÍA GENERAL DE CIENCIA, TECNOLOGÍA E INNOVACIÓN DIRECCIÓN GENERAL DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TÉCNICA SUBDIRECCIÓN GENERAL DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

INFORME FINAL DE PROYECTOS DE I+D+i

Como paso previo a la realización del informe, se ruega lean detenidamente las instrucciones de elaboración de los informes de seguimiento científico-técnico de proyectos disponible en la página web del ministerio.

A. Datos del proyecto

Relacione los datos del proyecto. En caso de que haya algún cambio, indíquelo cambiando de color el texto

Referencia CGL2012-34978

Investigador principal Joaquín Andreu Álvarez

Título Nuevas técnicas para la planificación, gestión y optimización de recursos hídricos.

Entidad Universitat Politècnica de València

Centro Instituto de Ingeniería Del Agua Y Medio Ambiente - IIAMA

Fecha de inicio 01/01/2013

Fecha final 30/09/2016

Duración 3 años y 9 meses (prórroga solicitada y concedida)

Total concedido 36.270,00 €

B. Resumen del proyecto para difusión pública

Resuma los principales avances y logros obtenidos del proyecto con una extensión máxima de 30 líneas, teniendo en cuenta su posible difusión pública (páginas webs institucionales)

NUTEGES es un proyecto de investigación fundamental no orientada cuyo propósito es ampliar y mejorar la herramienta AQUATOOL, aumentando así su difusión en el área internacional. Durante más de 20 años, el Grupo de Ingeniería de Recursos Hídricos (GIRH) del Instituto Universitario de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA) de la Universitat Politècnica de València (UPV) trabaja en la línea de I+D correspondiente al desarrollo de la herramienta AQUATOOL. Ésta representa un sistema de apoyo a la decisión que se ha convertido en un referente nacional e internacional como herramienta para la modelación de sistemas de recursos hídricos. Su larga trayectoria de aplicación, la transferencia tecnológica realizada durante muchos años e incorporada en la misma, así como las continuas adaptaciones de la herramienta a los problemas y necesidades reales han hecho que la misma sea un estándar para el desarrollo de modelos de sistemas de recursos hídricos en España. Algunas de las herramientas de AQUATOOL utilizadas en los Planes Hidrológicos de Cuenca actuales fueron desarrolladas y/o mejoradas al amparo del anterior proyecto financiado en este tipo de convocatoria (proyecto INTEGRAME CGL2009-11798) para el análisis de calidad de aguas y caudales ecológicos a escala de cuenca. Los tres principales objetivos del proyecto NUTEGES han servido para ampliar los análisis de la gestión de cuencas mediante: 1) la consideración de los tóxicos en el análisis de la calidad de aguas, 2) la implementación de diversas técnicas de modelación de acuíferos en el módulo de optimización de la gestión de cuencas, y 3) la incorporación de técnicas de contabilidad del agua en la gestión de cuencas. Concretamente, se ha ampliado el módulo de cálculo GESCAL para la introducción de los contaminantes tóxicos, así como, se ha desarrollado la parte de interfaz gráfica correspondiente en AQUATOOL. Por otra parte, en el módulo de optimización OPTIGES, se ha programado otra técnica de optimización más eficiente, así como un nuevo

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método para la optimización del uso conjunto con acuíferos. Por último, se ha diseñado una metodología de contabilidad del agua para que sea funcional de acuerdo con los mecanismos de gestión del agua en España. Por otra parte, NUTEGES ha permitido una mayor internacionalización de la herramienta AQUATOOL, mejorando la transferencia de conocimiento a las empresas a través de congresos, cursos de formación y mejoras en los servicios web. Además, se han presentado resultados en foros científicos y tecnológicos y se ha colaborado con empresas en el desarrollo de aplicaciones especializadas basadas en AQUATOOL para que pudiesen abordar problemas específicos con mayor eficacia y competitividad.

C. Informe de progreso y resultados del proyecto

C1. Desarrollo de los objetivos planteados Describa los objetivos y el grado de cumplimiento de los mismos (en porcentaje respecto al objetivo planteado y, en su caso, con indicación de lo que queda por realizar en cada uno de ellos)

Objetivo 1.1: Planteamiento de modelos de calidad del agua en medios naturales para tóxicos y contaminantes emergentes.

Finalizado en el tercer año. Porcentaje respecto al objetivo planteado para todo el proyecto:

0 meses 21 meses

100% (21/21) Porcentaje restante:

0% (0/21)

Objetivo 1.2: Modificación de la herramienta GESCAL mediante la programación informática.


0 meses 30 meses


0% (0/30)

Objetivo 1.3: Aplicación a un caso de estudio real.

Porcentaje respecto al objetivo planteado para el tercer año:

0 meses 9 meses

100% Porcentaje respecto al objetivo planteado para todo el proyecto:

0 meses 21 meses


0% (0/21)

Objetivo 1.4: Planteamiento y desarrollo de un prototipo de herramienta visual para el uso del programa GESCAL en tóxicos.


0 meses 7 meses


0 meses 12 meses


0% (0/12)

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Objetivo 2.1: Revisión del estado del arte sobre metodologías de contabilidad del agua.

Finalizado en el segundo año.

Porcentaje respecto al objetivo planteado para todo el proyecto:

0 meses 12 meses


0% (0/12)

Objetivo 2.2: Diseño de una metodología de contabilidad que sea funcional de acuerdo con los mecanismos de gestión del agua en España.


0 meses 12 meses


0% (0/12)

Objetivo 2.3: Aplicación de la metodología al Sistema de Recursos Hídricos del Río Júcar.


0 meses 3 meses


0 meses 12 meses


0% (0/12)

Objetivo 2.4: Análisis crítico de la metodología desarrollada y su posible aplicabilidad de forma extendida en España.


0 meses 9 meses


0 meses 12 meses


0% (0/12)

Objetivo 3.1: Revisión de la bibliografía reciente en técnicas de optimización numérica.

Finalizado en el segundo año.


0 meses 17 meses


0% (0/17)

Objetivo 3.2: Análisis de diferentes modelos conceptuales y propuesta de un método de implementación.

Finalizado en el tercer año.


0 meses 22 meses

100% (22/22)

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Porcentaje restante: 0% (0/22)

Objetivo 3.3: Desarrollo del programa de optimización del uso conjunto de acuíferos.

Finalizado en el tercer año.


0 meses 21 meses


0% (0/21)

Objetivo 3.4: Validación del modelo de optimización mediante la aplicación en casos reales.


0 meses 8 meses


0 meses 18 meses


0% (0/18)

Cree tantas filas como necesite

C2. Actividades realizadas y resultados alcanzados Describa las actividades científico-técnicas realizadas para alcanzar los objetivos planteados en el proyecto. Indique para cada actividad los miembros del equipo que han participado. Extensión máxima 4 páginas

Los objetivos planteados para este proyecto se agrupan en tres bloques. En las siguientes líneas se detallan las distintas tareas llevadas a cabo, incluyendo los miembros del equipo que han participado en su desarrollo. En azul se remarcan las tareas que se han finalizado en los últimos 9 meses de proyecto:

1.1. Planteamiento de modelos de calidad del agua en medios naturales para tóxicos y contaminantes emergentes. (Joaquín Andreu Álvarez, Javier Paredes Arquiola, David Haro Monteagudo, Néstor Lerma Elvira). 1.2. Modificación de la herramienta GESCAL mediante la programación informática para considerar la modelación según lo obtenido en el punto anterior. (Joaquín Andreu Álvarez, Javier Paredes Arquiola, Miguel Ángel Pérez Martín, David Haro Monteagudo, Néstor Lerma Elvira). 1.3. Aplicación de la herramienta desarrollada en el punto anterior sobre un caso de estudio real. (Joaquín Andreu Álvarez, Javier Paredes Arquiola, María Pedro Monzonís, Néstor Lerma Elvira). 1.4. Planteamiento y desarrollo de un prototipo de herramienta visual para el uso del programa GESCAL en tóxicos. (Abel Solera Solera, Javier Paredes Arquiola, María Pedro Monzonís, Carlos García Messeguer, Miguel Ángel Pérez Martín, Néstor Lerma Elvira). 2.1. Revisión del estado del arte sobre las metodologías de contabilidad del agua más relevantes a escala nacional e internacional. (Joaquín Andreu Álvarez, Javier Paredes Arquiola, Miguel Ángel Pérez Martín, David Haro Monteagudo, Néstor Lerma Elvira). 2.2. Diseño de una metodología de contabilidad que sea funcional de acuerdo con los mecanismos de gestión del agua en España (Joaquín Andreu Álvarez, Carlos García Messeguer, Miguel Ángel Pérez Martín, David Haro Monteagudo, Néstor Lerma Elvira). 2.3. Aplicación de la metodología al Sistema de Recursos Hídricos del Río Júcar. (Joaquín Andreu Álvarez, Javier Paredes Arquiola, María Pedro Monzonís, Néstor Lerma Elvira). 2.4. Análisis crítico de la metodología desarrollada y su posible aplicabilidad de forma extendida en España. (Joaquín Andreu Álvarez, Javier Paredes Arquiola, Carlos García Messeguer, María Pedro Monzonís, Néstor Lerma Elvira).

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3.1. Revisión de la bibliografía reciente en técnicas de optimización numérica. (Joaquín Andreu Álvarez, Abel Solera Solera, David Haro Monteagudo, Néstor Lerma Elvira). 3.2. Análisis de los diferentes modelos conceptuales de simulación del flujo en acuífero y propuesta de un método de implementación en el programa de optimización. (Abel Solera Solera, David Haro Monteagudo, Néstor Lerma Elvira). 3.3. Desarrollo del programa de optimización del uso conjunto de acuíferos. (Joaquín Andreu Álvarez, Abel Solera Solera, David Haro Monteagudo, Néstor Lerma Elvira). 3.4. Validación del modelo de optimización mediante la aplicación en casos reales de planificación hidrológica. (Abel Solera Solera, María Pedro Monzonís, Néstor Lerma Elvira).

En las siguientes líneas se detallan las actividades realizadas y los resultados alcanzados para cada uno de los objetivos planteados en el proyecto. Para revisar las diferentes formas de modelación de los contaminantes tóxicos y los metales pesados (objetivo 1.1) se analizaron dos vías: por un lado se revisaron referencias de modelos desarrollados a propósito para un caso de estudio concreto (Lei et al., 2010; Franceschini et al., 2010) y por otro lado, se examinaron las formulaciones propuestas en softwares específicos de calidad del agua que consideren estos contaminantes como AQUATOX (Park et al., 2008) y WASP (Di Toro et al., 1981; Connolly and Winfield, 1984; Ambrose et al., 1988). Además, en nuestro caso, al ser una herramienta aplicable a escala de cuenca no se quería dar una importancia excesiva a la modelación de la calidad del agua en los sedimentos, sin embargo, tampoco se pretendía dejarla aparte por la incidencia que tienen en este tipo de contaminantes. Por este motivo, se buscaron las formulaciones más sencillas que permitían tener en cuenta los procesos que se producen en los sedimentos, pero sin complicar demasiado el problema. Tras revisar en 2013 las técnicas de modelación de compuestos tóxicos y metales pesados, en 2014 se centró el esfuerzo en analizar y comprobar diferentes formulaciones matemáticas sobre modelación de este tipo de compuestos en embalses. Para desarrollar este apartado se realizaron pequeños modelos de embalse y se probó la modelación de posibles contaminantes del tipo indicado. Una vez creados unos modelos base, se fueron modificando para considerar diferentes formulaciones matemáticas aplicables a los diferentes compuestos. De forma análoga al estudio llevado a cabo en 2015, la siguiente anualidad se continuó con el análisis y comprobación de diferentes formulaciones matemáticas, pero para la modelación de sedimentos. Con este fin, se realizaron también pequeños modelos en los que existía interacción de la columna de agua con el sedimento y, a continuación, se probó la modelación de distintos contaminantes tóxicos. Tras crear los modelos base, éstos fueron modificados para considerar varias formulaciones matemáticas aplicables a los diferentes compuestos. Finalizado este proceso, se programaron los distintos modelos matemáticos en la herramienta GESCAL como parte del objetivo 1.2. Como consecuencia de las revisiones llevadas a cabo en el objetivo anterior, en 2013 se comenzó con la programación de un modelo de contaminantes tóxicos en elementos de tipo río. Este modelo diferencia el tramo de río en dos partes, la columna de agua y el sedimento. En el primer caso, para cada contaminante tóxico y para cada tramo de río se resuelve la ecuación diferencial:

Esta ecuación nos permite conocer la concentración para cada contaminante en función de distintos parámetros como la fracción particulada o disuelta del contaminante en la columna de agua, la velocidad de volatilización, la velocidad de difusión o la altura de la propia columna de agua. Pero dicha expresión también depende de la fracción disuelta en el sedimento, por lo que hay que modelar el sedimento. Para ello, se divide la superficie del sedimento en diferenciales de cálculo (con el mismo diferencial que el utilizado para la columna de agua). Para cada diferencial de sedimento se estima la evolución del contaminante a lo largo del tiempo con la siguiente ecuación:

Esta última ecuación también depende de algunas de las constantes empleadas en el caso de

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la columna de agua y otras propias del sedimento, como la constante de degradación del contaminante en dicho medio, o la velocidad de compactación. En 2014 se programó el modelo propuesto para los elementos tipo embalse en GESCAL. Con este fin se describieron dos tipos de modelos: lago completamente mezclado y lago bicapa. En ambos casos, las ecuaciones que describen el proceso tienen en cuenta tanto los sólidos como el contaminante en la columna de agua y en los sedimentos. A modo de ejemplo, la ecuación que describe el comportamiento del contaminante en la columna de agua es la siguiente:

Donde se tienen en cuenta caudales y concentraciones de entrada y de salida, una cinética de degradación de primer orden y la relación con el sedimento. En el manual técnico de GESCAL disponible en la web del proyecto (www.iiama.upv.es/nuteges), se describe con detalle todas las ecuaciones que intervienen. Tras seleccionar la formulación más adecuada para la modelación de los sedimentos, en 2015 se revisaron los modelos de río y embalse programados hasta ese momento, debido a que inicialmente se incluyó una formulación, para los sedimentos, seleccionada arbitrariamente. Para completar el objetivo 1.2, se finalizó la programación del módulo de cálculo GESCAL con la incorporación del cálculo de concentraciones en otros elementos del esquema del sistema de recursos hídricos, como retornos, aportaciones, acuíferos, etc. La validación de las ecuaciones programadas en el módulo GESCAL se efectuó durante el segundo año de proyecto. Para ello, se compararon los resultados de GESCAL, de un ejemplo muy sencillo, con los obtenidos con una hoja de cálculo en la que se tienen programadas las ecuaciones del modelo. Esto ha permitido verificar que lo programado en GESCAL funciona y obtiene los resultados correctamente. Respecto al objetivo 1.3, tras los problemas para la obtención de datos del caso de estudio seleccionado, y tal y como se comentó en la solicitud de la prórroga concedida (final de 2015), se optó por llevar a cabo el estudio del caso real en el sistema Turia (Confederación Hidrográfica del Júcar), por lo que se realizó una nueva petición de datos a principios de 2016. Una vez obtenidos lo datos, se aplicó la herramienta GESCAL con las nuevas ecuaciones implantadas. Los resultados y conclusiones están disponibles en el informe desarrollado con dicho fin y que se encuentra también disponible en la web del proyecto. Para finalizar con este primer bloque, en 2015 y, con el objetivo (1.4) de introducir definitivamente la parte de GESCAL (que lleva asociada el cálculo de tóxicos) en la interfaz de AQUATOOL, se llevó a cabo el diseño de las tablas (Figura 11) de la base de datos donde se tiene que almacenar la información relativa a este tipo de contaminantes y, por otro lado, el diseño de las ventanas visuales con las que el usuario interactuará (Figura 21). En 2016 se ha finalizado la inclusión de las nuevas ventanas gráficas en AQUATOOL testeándolo con el caso práctico del objetivo 1.3. El segundo objetivo de este proyecto se centraba en investigar técnicas de contabilidad del agua para su adaptación a la problemática específica de las cuencas españolas e integración con los modelos de simulación. Con este propósito, en el objetivo 2.1 se llevó a cabo una amplia revisión del estado del arte sobre metodologías de contabilidad del agua, tanto a nivel nacional como internacional. Por ejemplo, referente a “anuarios de explotación” (MCT, 2009; CAMB, 2008; Ruhrverband, 2009)1, a cuentas satélite del agua en España (Naredo y Gascó, 1996; INE, 2011; UNSD, 2007)1, a la contabilidad del agua del instituto internacional de gestión del agua (Molden, 1997; Roost et al., 2003)1, a informes australianos (WASB, 2009; WASB, 2010)1 , e incluso a la huella hídrica (Hoekstra, 2003; Hoekstra et al., 2011)1, entre otra bibliografía consultada. Tras este análisis de distintas metodologías existentes, en 2014 se inició una metodología (objetivo 2.2) basada en el sistema australiano de contabilidad del agua, pero que además fuese funcional de acuerdo a los mecanismos de gestión del agua en España. Se escogió este sistema, pues como se observa en la Tabla 11, que recopila las características de las distintas técnicas analizadas en el estado del arte, es el más adecuado. La Figura 31 muestra esquemáticamente la relación entre las distintas iniciativas que se llevan a cabo dentro del

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sistema australiano de contabilidad del agua y los organismos que las desarrollaron. En 2015 se finalizó dicho objetivo adaptando las tablas originales en las que se basa el sistema australiano. A diferencia de países como Australia, en España no son necesarios algunos de los ítems que aparecían en dichas tablas, por lo que se han eliminado o modificado según los datos que suelen tratarse en las distintas Confederaciones Hidrográficas de España. Una vez detallada completamente la metodología, ésta se aplicó durante 2015 y 2016 a un caso real para comprobar su validez objetivo (2.3). Este caso real fue el Sistema de Recursos Hídricos del Río Júcar. Con este fin, en 2014, se procedió a buscar datos necesarios para implementar las cuentas del agua a través de bases de datos de la Confederación Hidrográfica del Júcar, modelos de simulación del ciclo hidrológico, y consulta a entidades del agua como el Canal Júcar Turia o la Acequia Real del Júcar. En la Figura 41 se expone a modo de ejemplo una de las cuentas del sistema australiano modificado para el caso particular del sistema de estudio. En 2016 se ha finalizado dicho objetivo con la valoración de los resultados, así como el análisis crítico de la metodología desarrollada (objetivo 2.4) junto con las conclusiones sobre su posible aplicación en otros sistemas de recursos hídricos de España. El informe completo se encuentra disponible en la web del proyecto. El último objetivo principal de este proyecto se centraba en la incorporación de acuíferos en el módulo de optimización (OPTIGES) incluido en el software AQUATOOL. A su vez, pretendía mejorar la eficiencia del proceso de optimización mediante un nuevo algoritmo. Respecto a los objetivos relacionados con técnicas de optimización (objetivo 3.1), en 2013 se llevó a cabo un estudio de la bibliografía existente para analizar nuevos algoritmos y compararlos con el programado en dicho momento (Out-of-Kilter) en el módulo OPTIGES. Estos algoritmos eran el NETFLO (simplex) y RELAX empleados en el campo de los sistemas de recursos hídricos para la resolución de redes de flujo. Una buena parte de los autores que tratan en sus artículos el funcionamiento de unos y otros algoritmos (Bersetkas, 1985, 1988 y 1994; Rani, 2010; y Kuczera, 1993), coinciden en que los códigos basados en el método de relajación (RELAX), generalmente, funcionan de manera mucho más eficiente que el resto de algoritmos similares

(Out‐of‐Kilter o Simplex), siendo, aproximadamente, alrededor de un orden de magnitud más rápidos. De especial interés son los resultados aportados en (Kuczera, 1993), donde se realiza una comparación entre los tiempos de ejecución de los algoritmos NETFLO (simplex) y RELAX para la resolución de una red de distribución de agua en superficie, con embalses y demandas. En este caso, se concluye que RELAX llega a ser aproximadamente entre dos y siete veces más rápido en la resolución de la red que NETFLO. No se encontró ningún artículo en que se

realizara una comparación explícita entre los algoritmos Out‐of‐Kilter y NETFLO. Aun así, en

(Bersetkas, 1985) ya se comprueba el bajo rendimiento del Out‐of‐Kilter respecto a una de las primeras versiones de RELAX. Esta revisión de bibliografía existente nos permitió seleccionar al algoritmo RELAX para su implementación en el módulo de optimización. Antes de comenzar la tarea de implementación de estos algoritmos, en 2014 fueron validados mediante el ensayo en un caso simplificado del sistema de explotación del río Mijares. Con este caso de estudio se realizaron distintas pruebas (con y sin elementos que causen no linealidades) y se comparó con el algoritmo actual de OPTIGES, el OUT-OF-KILTER, demostrando la mayor eficacia del algoritmo RELAX-IV aunque con algunos problemas en cuanto a su convergencia. El objetivo 3.2 se centraba en el análisis de modelos conceptuales de simulación de flujo en acuíferos para implementarlos posteriormente en la herramienta de optimización. En 2013 se centró el esfuerzo en el análisis de la formulación de modelos matemáticos para la simulación de acuíferos. En este proceso, también se analizó la utilidad de dichos modelos en la representación del comportamiento de acuíferos reales. La herramienta SIMGES, al igual que OPTIGES, pertenecen al sistema soporte de ayuda a la toma de decisiones AQUATOOL. SIMGES permite la simulación de la gestión de un sistema de recursos hídricos e incluye para ello distintas tipologías de acuíferos, entre ellas: unicelular, pluricelular, manantial o deposito. La formulación de estas tipologías se analizó con el objetivo de conocer la utilidad de cada uno de ellos en casos reales. En acuífero tipo manantial permite la simulación de pequeños consumos distribuidos en un gran territorio, siendo habitual en zonas de cabecera. Además de esta finalidad, los acuíferos unicelulares también son útiles

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para las filtraciones, por ejemplo, de embalses o de retornos de riego, que retornan al río en sus proximidades. Por otro lado, el acuífero tipo deposito se puede emplear para bombeos en acuíferos sin drenaje al río, como acuíferos costeros, siendo útil en el caso de acuíferos sobreexplotados con recarga artificial. Por último, los acuíferos pluricelulares se utilizan cuando existen acciones exteriores con afección al río en diferentes retardos, por ejemplo, bombeos con efecto a corto o largo plazo, bombeos cercanos al río con efecto casi inmediato, o bombeos lejanos al río con efecto a largo plazo. Con todo ello, se decidió implementar los acuíferos tipo unicelular y pluricelular en la herramienta OPTIGES, pudiendo llegar a programar otros tipos en el futuro. Tras este análisis se procedió a analizar la factibilidad de su implementación y se seleccionó aquellos que han sido desarrollados en el programa de optimización. En este sentido, de los distintos tipos de acuífero, en 2014 se analizó el acuífero unicelular y, como parte del objetivo 3.3, se inició el proceso de programación cuya ecuación es:

Siendo V el volumen del acuífero, el coeficiente de descarga y R la recarga-bombeo que afecta al acuífero. En 2015 se analizó el acuífero pluricelular, el cual permite modelizar el propio acuífero con más detalle que el unicelular. Una vez analizado este tipo de acuífero se incluyó también en la programación de OPTIGES basándose en la siguiente ecuación:

)e-(1

RL+e)V-V(=V

t-nt-1-nn

DET

Siendo Vi

k el volumen a fin de mes en cada celda en la que se divide el acuífero pluricelular y Rk

j es el valor de la acción elemental j (recarga si es positivo o bombeo si el valor es negativo). En la nueva versión del manual de OPTIGES, disponible en la web del proyecto, puede verse con detalle la formulación y metodología utilizadas. Tras tener programados estos dos tipos de acuíferos (unicelular y pluricelular) fue necesario realizar una serie de modificaciones en el código fuente, ya que esos elementos tienen entradas y salidas vinculadas a otros elementos como son las conducciones tipo 2 y tipo 3 de AQUATOOL. Éstas representan tramos de río con filtraciones o con alguna relación río-acuífero. Por último, y al igual que los dos objetivos anteriores (1 y 2), la formulación programada se debe validar (objetivo 3.4) en un caso real, por ello, se seleccionó el caso real del sistema de recursos hídricos del río Mijares. En 2014 se modeló el sistema dentro del software AQUATOOL. Fue en 2015 cuando se simuló y se analizaron los resultados previos a la realización de la optimización del sistema. Dicha optimización se llevó a cabo en 2016 y los resultados se pueden ver con detalle en el documento que se encuentra en la web del proyecto. Para finalizar, mencionar que en dicha web (www.iiama.upv.es/nuteges) se encuentran los distintos manuales técnicos de GESCAL y OPTIGES (objetivo 1 y 3) y una serie de informes que detallan los distintos objetivos perseguidos. 1 Las Tablas y Figuras se encuentran en el Anexo 1 y las referencias en el Anexo 2.

En caso de incluir figuras, cítelas en el texto e insértelas en la última página

C3. Problemas y cambios en el plan de trabajo Describa las dificultades y/o problemas que hayan podido surgir durante el desarrollo del proyecto, así como cualquier cambio que se haya producido respecto a los objetivos o el plan de trabajo inicialmente planteados. Extensión máxima 1 página

Durante estos últimos 9 meses de proyecto, correspondientes a la prórroga solicitada, no se han producido nuevos problemas. A diferencia de la anualidad anterior en la que la disponibilidad de personal fue mucho menor, estos últimos meses se ha contratado a un técnico superior a cargo del proyecto para poder finalizar a tiempo las tareas planteadas. A parte de este hecho, se tuvieron problemas en 2015 con la falta de datos reales para la

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aplicación del objetivo 1.3, por lo que, a principio de 2016, se optó por requerir los datos de otro sistema de explotación.

C4. Colaboraciones con otros grupos de investigación directamente relacionadas con el proyecto Relacione las colaboraciones con otros grupos de investigación y el valor añadido para el proyecto. Describa, si procede, el acceso a equipamientos o infraestructuras de otros grupos o instituciones.

Las distintas colaboraciones que se citan a continuación están directamente relacionadas con este proyecto, puesto que permiten evaluar los objetivos alcanzados y comprobar su funcionalidad y su utilidad en el ámbito para el cual se han desarrollado. Las colaboraciones descritas aportan nuevos datos, modelos e información empleada como banco de pruebas de este proyecto. 1. Grupo investigador del doctor Jeffery Connor:

Tras la realización de una estancia de doctorado por parte de una investigadora del grupo de Recursos Hídricos, al que pertenece el grupo investigador de este proyecto, en el Commonwealth, Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) de Australia, se ha mantenido un estrecho contacto con el CSIRO para la redacción y publicación de un artículo científico sobre los servicios ecosistémicos del agua y su valoración económica. Aspecto importante a tener en cuenta para una futura incorporación en futuros desarrollos del software AquaTool.

2. Grupo investigador de Silvano Pecora:

Tras la estancia en 2015 de otra investigadora del grupo de Recursos Hídricos, al que pertenece el grupo investigador de este proyecto, en el Departamento Hidrográfico e Hidrológico ARPA ER en Parma (Italia) se ha participado conjuntamente en el congreso “2nd EWaS International Conference” y se ha publicado un artículo científico sobre la conexión de modelos precipitación-escorrentía con modelos de gestión de recursos hídricos para obtener las cuentas del agua en la cuenca del río Po bajo la metodología SEEAW.

3. Grupo del investigador de Javier García:

Se ha trabajado con el grupo de Javier García, miembro de la EPFL (universidad de Laussane- Suiza) y director del “Centre de recherche sur l’environnement alpin” (CREALP), en aspectos técnicos del uso de sistemas de información geográfica (SIG) que ya se están incorporando a la herramienta AquaTool.

4. Grupo investigador de la doctora María Mañez:

Se ha colaborado con el grupo de investigación de la doctora María Máñez, del Climate Service Center Germany (GERICS), en Hamburgo, en diversos aspectos relacionados con la utilización de sistemas soporte de decisión a la planificación y gestión de recursos hídricos en situaciones de extremos hidrológicos y la adaptación al cambio climático. Como consecuencia, se ha participado conjuntamente en el proyecto ENHANCE (FP7), y en el proyecto IMPREX (H2020).

5. Grupo investigador del profesor Xiaoliu Yang, de la Universidad de Pekín: El profesor Xiaoliu Yang mostró interés en la posibilidad de aplicación de las herramientas desarrolladas por el grupo a cuencas de China, y con medios proporcionados por instituciones chinas financiaron reuniones en Valencia y Pekín para explorar dicha posibilidad. Finalmente, se estableció un convenio para la utilización de las mismas en tesis de maestría y doctorales de la Universidad de Pekín.

6. Grupos de los investigadores José Miguel Sánchez, Rafael Mañanes, Enrique Navarro, Ramiro Neves, José María Bodoque, Iñaki Antigüedad:

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Estos grupos de investigación liderados por dichas personas, corresponden con el Centre National de la Recherche Scientifique (Francia), la Universidad de Cádiz, la Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas, el Instituto Superior Técnico, la Universidad de Castilla la Mancha y la Universidad del País Vasco respectivamente. El objetivo de esta colaboración es la participación en un proyecto común denominado AGUAMOD para proponer a los actores relevantes en la gestión de la cantidad y calidad del agua una herramienta de gestión integrada de los recursos hídricos en todo el territorio SUDOE (Sud y Oeste de España) a través de una plataforma web.

C5. Colaboraciones con empresas o sectores socioeconómicos Relacione las colaboraciones con empresas o sectores socioeconómicos y el valor añadido para el proyecto, la transferencia de conocimientos o resultados del mismo.

1. Confederaciones Hidrográficas del Duero, Segura, Ebro y Júcar: Estas cuatro confederaciones hidrográficas se comprometieron a hacer un seguimiento del progreso de este proyecto, valorando los beneficios que se han ido alcanzando con la ejecución del mismo. Además, estas colaboraciones han permitido asegurar que lo que se ha desarrollado es adecuado con lo que éstas necesitan y utilizan en su día a día. Como se aprecia en la justificación económica y, como ocurrió en años anteriores, se ha mantenido un estrecho contacto con la Confederación Hidrográfica del Duero, para debatir sobre los resultados que se iban obteniendo.

2. Centro de Estudios Hidrográficos (CEDEX), Dirección General del Agua del Ministerio (MAGRAMA) y Oficinas de Planificación Hidrológica (OPHs):

A parte de las confederaciones hidrográficas mencionadas, también se mantuvo un estrecho contacto con estos los organismos públicos CEDEX, MAGRAMA y OPHs. Principalmente en el asesoramiento del software y de la metodología para el análisis y modelación de sistemas de gestión de los recursos hídricos. También se acordaron metodologías de trabajo para el desarrollo de los planes hidrológicos utilizando como herramienta AquaTool, así como el resto de los programas que lo componen. Como consecuencia, se ha colaborado con las oficinas de planificación del Júcar, Madrid, Guadiana, Tajo, Segura, Guadalquivir, Duero y Miño-Sil.

3. Colaboración con distintas empresas del sector: Desde el inicio de este proyecto en 2013 se ha colaborado con distintas empresas como TYPSA e INYPSA, INFORMES Y PROYECTOS S.A en el desarrollo de modelos dentro del Plan Hidrológico del Salvador o del Plan Nacional de Uruguay. También se ha mantenido el contacto con otras empresas (ZETA MALTEA; INITEC; SEHRS) y se han establecido nuevos contactos (TRAGSA, CVC en Colombia, ANA de Uruguay y de El Salvador, Banco Mundial sucursal en Brasil) para intercambiar experiencias con modelos hidrológicos y divulgar la herramienta y la metodología de trabajo con AquaTool.

C6. Actividades de formación y movilidad de personal Indique las actividades de formación y movilidad de personal relacionadas con el desarrollo del proyecto. Además, si procede, las actividades realizadas en colaboración con otros grupos o con actividades de formación en medianas o grandes instalaciones.

Nombre Tipo (becario, técnico, contratado con cargo al proyecto, posdoctoral, otros)

Descripción de las actividades de formación

1 Néstor Lerma Elvira Becario de Investigación Estancia de doctorado de 3 meses en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Suiza.

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C7. Actividades de internacionalización y otras colaboraciones relacionadas con el proyecto Indique si ha colaborado con otros grupos o si ha concurrido, y con qué resultado, a alguna de las convocatorias de ayudas (proyectos, formación, infraestructuras, otros) del Programa Marco de I+D de la UE y/o a otros programas internacionales, en temáticas relacionadas con la de este proyecto. Indique el programa, socios, países y temática y, en su caso, financiación recibida.

Colaboración con otros grupos (véase apartado C4). Concurrencia, y resultado, en alguna de las convocatorias de ayudas (proyectos, formación, infraestructuras, otros) del Programa Marco de I+D de la UE y/o en otros programas internacionales, en temáticas relacionadas con la de este proyecto.

1. Desarrollo de una plataforma de gestión de recursos hídricos durante el estiaje en el territorio SUDOE (AGUAMOD) Program: Interreg SUDOE Socios (países): Centre National de la Recherche Scientifique (Francia),

Universidad de Cádiz (España), Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (España), Instituto Superior Técnico (Portugal), IRSTEA ETBX (Francia), Instituto Nacional de Investigaçao Agrária e Veterinária (Portugal), Universidad de Castilla la Mancha (España), Universitat Politècnica de València (España) y Universidad del País Vasco (España).

Call: Interreg V-B Sudoe 2016

Resultado: Concedida.

Financiación a recibir: 200.000 €

2. Fostering the consolidation of operational forecasting systems for water resources and wildfire risk management from seasonal to longer time scales in the Mediterranean (WATERWAY) Program: Horizon 2020 Socios (países): CNR (Italia), AEMET (España), ARPAE (Italia), ENEA (Italia),

CMCC (Italia), NOA (Italia) y UPV (España). Call: H2020-SC5-2016-TwoStage

Resultado: Rechazada.

3. Estimación del Riesgo Ambiental frente a las Sequías y el cambio climático (ERAS)

Program: Programa Estatal de Fomento de la Investigación Científica y Técnica de Excelencia

Socios (países): Universitat Politècnica de València (España)

Resultado: Concedida.

Financiación a recibir: 102.000 €

4. Water Security Analytics (WaterSEA): Program: WaterWorks2015 Socios (países): NWRC (Egipto), ITT (Alemania), UPV (España) y GIWS (Canadá) Call: Joint Call 2016


5. Ecosystem based adaptation measures (EbA) to increase resilience against hydrometeorological hazards in the extratropical Central Andes (Andean EbA) Program: ERANetLAC Socios (países): Technische Hochschule Köln (Alemania), Aalto University

(Finlandia), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (Costa Rica), Pontificia Universidad Católica del Perú (Perú), Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (Perú), Universidad de la Frontera (Chile) y Universitat Politècnica de València (España).

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Call: Joint Call 2015-2016


D. Difusión de los resultados del proyecto

Relacione únicamente los resultados derivados de este proyecto

D1. Publicaciones científico-técnicas (con peer-review) derivadas del proyecto y patentes

Autores, título, referencia de la publicación…

Artículos en revistas indexadas: A. Momblanch, J.D. Connor, N.D. Crossman, J. Paredes-Arquiola & J. Andreu (2016) “Using

ecosystem services to represent the environment in hydro-economic models”. Journal of Hydrology, 538: 293-303.

M. Pedro-Monzonís, A. Solera, J. Ferrer, J. Andreu & T. Estrela (2016) “Water accounting for stressed river basins based on water resources management models”. Science of the Total Environment, 565: 181-190.

M. Pedro-Monzonís, P. Jiménez-Fernández, A. Solera & P. Jiménez-Gavilán (2016) “The use of AQUATOOL DSS applied to the System of Environmental-Economic Accounting for Water (SEEAW)”. Journal of Hydrology, 533: 1-14.

Publicaciones de congresos:

Paredes-Arquiola, J., Macián, J., Pedro-Monzonís, M., Belda, E., Momblanch, A., and Andreu, J.: River water quality modelling under drought situations – the Turia River case, Proc. IAHS, 374, 187-192, doi:10.5194/piahs-374-187-2016, 2016.

Pedro-Monzonís M., Del Longo M., Solera A., Pecora S., Andreu J. (2016) Water accounting in the Po river basin applied to climate change scenarios. 2nd EWaS International Conference, 1- 4 June, 2016 - Chania, Crete, Greece.

D2. Asistencia a congresos, conferencias o workshops relacionados con el proyecto

Nombre del congreso, tipo de comunicación (invitada, oral, póster), autores.

2nd EWaS International Conference: o Tipo: Exposición oral o Autores: María Pedro Monzonís, Mauro Del Longo, Abel Solera, Silvano Pecora,

Joaquín Andreu. o Fecha y Lugar: 1- 4 junio, 2016, Creta, Grecia.

Hydrologist Make The Water Go Round, British Hydrological Society 4th International Symposium:

o Tipo: Exposición oral. o Autores: Abel Solera, María Pedro-Monzonís, Joaquín Andreu, Teodoro Estrela. o Fecha y Lugar: Cranfield, UK, 30th Aug-1st Sept 2016

5th International Ecosummit. Ecological sustainability: Engineerimg Change: o Tipo: Poster o Autores: Andrea Momblanch, Javier Paredes, Joaquín Andreu. o Fecha y Lugar: 29 agosto - 1 septiembre 2016, Montpellier.

5ª Jornadas sobre sequías con usuarios del Júcar: o Tipo: Exposiciones orales y organización del evento. o Autores: Andreu Álvarez, Joaquín; Paredes Arquiola, Javier; Solera Solera, Abel. o Fecha y Lugar: 15 de junio de 2016, Valencia

D3. Tesis doctorales finalizadas relacionadas con el proyecto

Nombre del doctor, director de tesis, título, calificación, organismo…

Nombre del doctor: María Pedro Monzonís Directores de tesis: Abel Solera Solera y Francisco Javier Ferrer Polo Título: Assessment of water exploitation indexes based on water accounting.

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Calificación: Sobresaliente – Cumlaude Organismo: Universitat Politècnica de València

Nombre del doctor: Néstor Lerma Elvira Directores de tesis: Javier Paredes Arquiola y Joaquín Andreu Álvarez Título: Assessment and implementation of evolutionary algorithms for optimal

management rules design in water resources systems Calificación: Se encuentra prácticamente finalizada y va a ser depositada durante el próximo

mes de abril, con fecha probable de defensa en el mes de septiembre de 2017. Organismo: Universitat Politècnica de València

D4. Otras publicaciones derivadas de colaboraciones mantenidas durante la ejecución del proyecto y que pudieran ser relevantes para el mismo, así como artículos de divulgación libros, conferencias

Autores, título, referencia de la publicación…

Capítulos de libro: Hayes, M. J., Lopez Perez, M., Svoboda, M., Fuchs, B., Engle, N., Andreu, J. 2016.

Perspectives from the Outside: Contributions to the Drought Paradigm Shift in Brazil from Spain, Mexico, and the United States. In Drought in Brazil: Proactive Management and Policy. De Nys, E.; Engle, N and Rocha, A. (Eds), Taylor and Francis, pp. 81-90 (ISBN 978-1-4987-6566-4).

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A1. Anexo de Figuras y Tablas.

Figura 1: Diseño de las tablas de la base de datos para almacenar la información de tóxcios.

Figura 2: Algunos diseños de las ventanas para introducir información de tóxicos en GESCAL.

Figura 3: Acuerdos y documentos básicos del Sistema Australiano de Contabilidad del Agua,

definición e institución responsable.

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Figura 4: Ejemplo con la cuenta de recursos hídricos y obligaciones sobre el agua en el sistema

de recursos hídricos del río Júcar.

Tabla 1: Tabla resumen de las metodologías de contabilidad estudiadas.

A2. Anexo de referencias.

Se presentan las referencias mencionadas en el apartado C2 de este informe:

Ambrose, R.B. et al. (1988) WASP4, A Hydrodynamic and Water Quality Model--Model Theory, User's Manual, and Programmer's Guide. U.S. Environmental Protection Agency, Athens, GA. EPA/600/3-87-039.

Bersetkas D (1985) A unified framework for primal‐dual methods in minimum cost

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network flows problems. Math Program 32, 125‐145. Bersetkas D, Tseng P (1988) The relax codes for linear minimum cost network flow

problems. Ann of Oper Res 13, 125‐190. Bersetkas D, Tseng P (1994) RELAX-IV: A Faster Version of the RELAX Code for

Solving Minimum Cost Flow Problems. Completion Report under NSFGrant

CCR‐9103804. Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, MIT, Boston. CAMB, Consorcio de Aguas de la Marina Baja (2008), Informe anual 2008, Diputación

Provincial de Alicante, España. Connolly, J.P. and R. Winfield. (1984) A User's Guide for WASTOX, a Framework for

Modeling the Fate of Toxic Chemicals in Aquatic Environments. Part 1: Exposure Concentration. U.S. Environmental Protection Agency, Gulf Breeze, FL. EPA-600/3-84-077.

Di Toro, D.M., J.J. Fitzpatrick, and R.V. Thomann. (1981, rev. 1983) Water Quality Analysis Simulation Program (WASP) and Model Verification Program (MVP) - Documentation. Hydroscience, Inc., Westwood, NY, for U.S. EPA, Duluth, MN, Contract No. 68-01-3872.

Franceschini, S. and Tasi C.W. (2010) Assesment of uncertainty sources in water quality modeling in the Niagara River. Advances in Water Resources 33, 493-503.

Hoekstra A. Y. (2003), Virtual water trade. Proceedings of the International Expert Meeting on Virtual Water Trade, UNESCO‐IHE Delft, Netherlands.

Hoekstra A. Y., Chapagain A. K., Aldaya M. and Mekonnen M. M. (2011), The Water Footprint Assessment Manual. Setting the global standard, Water Footprint Network, Netherlands.

INE, Instituto Nacional de Estadística (2011), Cuentas Satélite del Agua, http://www.ine.es/jaxi/menu.do?type=pcaxis&path=%2Ft26%2Fp067&file=inebase&L=0.

Kuczera G (1993) Network Linear Programming Codes for Water‐Supply Headworks

Modeling. J Water Resour Plan Manag 119, 412‐417. Lei,B. S. Huang, X.W. Jin and Z. Wang. (2010) Deriving the aquatic predicted no-effect

concentrations (PNECs) of three chlorophenols for the Taihu Lake, China, Journal of Environmental Science and Health, Part A, 45:14, 1823-1831.

MCT, Mancomunidad de los Canales del Taibilla (2009), La gestión del servicio 2008, Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, España.

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Naredo J.M. y Gascó J.M. (1996), Cuentas del Agua en España, Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente, España.

Park, R.A., J.S. Clough, M.C. Wellman (2008) AQUATOX: Modeling environmental fate and ecological effects in aquatic ecosystems. Ecological Modelling 213: 1-15.

Roost N., Molden D., Zhu Z. and Loeve R. (2003), Identifying Water Saving Opportunities: Examples From Three Irrigation Districts in China’s Yellow River and Yangtze Basins, International Water Management Institute, Sri Lanka.

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UNSD, United Nations Statistic Division (2007), System of Environmental‐Economic Accounting for Water, United Nations Statistic Division, United States.

WASB, Water Accounting Standards Board (2009), Water Accounting Conceptual Framework for the Preparation and Presentation of General Purpose Water Accounting Reports, Commonwealth of Australia, Australia.

WASB, Water Accounting Standards Board (2010), Exposure Draft of Australian Water Accounting Standard 1: Preparation and Presentation of General Purpose Water Accounting Reports, Commonwealth of Australia, Australia.

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