Development of an Environmental Multiscale Decision Support System (EMDSS) for sustainable water management in highly complex altered catchments

• Autores: Tania Fernanda Santos Santos
• Directores de la Tesis: Luis Alejandro Camacho Botero (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de los Andes (Colombia) ( Colombia ) en 2020
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ellen Wohl (presid.), Karl-Erich Lindenschmidt (presid.), Pablo Rodriguez Sanchez (presid.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: hdl.handle.net
• Resumen
  • español

    En este documento se presenta el diseño y desarrollo de un Sistema de Apoyo a la Decisión Multiescalar Ambiental EMDSS. Las decisiones sobre el agua se producen en diferentes escalas temporales (i.e., a largo, medio y corto plazo), para apoyar la planificación, la gestión y la operación de los sistemas hídricos. Los actores tienen diferentes objetivos y decisiones y los DSS existentes carecen de la capacidad de integrar las decisiones en la misma plataforma. El EMDSS incorpora un modelo novedoso que permite el análisis dinámico del flujo y la calidad del agua. La primera contribución de esta investigación es la integración del modelo MDLC-ADZ-QUASAR, con un modelo dinámico de vertimientos municipales e industriales. Este modelo puede utilizarse para tomar decisiones de planificación porque incluye determinantes convencionales y tóxicos. El mismo modelo puede utilizarse para tomar decisiones operativas, ya que puede predecir la onda de crecida y el tiempo de viaje de los contaminantes. La segunda contribución es el desarrollo de tres herramientas para apoyar las decisiones en diferentes escalas de tiempo, demostrando la capacidad de integrar objetivos de múltiples actores en una sola plataforma. La primera herramienta es útil para definir objetivos de calidad que pueden garantizar la salud del ecosistema río y las cargas máximas de los vertimientos. La segunda permite evaluar la cantidad y la calidad del agua debido a ampliaciones de las concesiones a mediano plazo. La tercera permite realizar desembalses operativos para mejorar la calidad en caso de incidentes de contaminación a corto plazo. El EMDSS se implementó en la cuenca alta del río Bogotá, donde el deterioro de la calidad ha producido conflictos, debido al uso extensivo del agua y a los impactos de los vertimientos concurrentes En esta aplicación se obtienen buenos resultados en un caso del estudio sintético controlado y en la cuenca alta del río Bogotá que ilustra claramente la utilidad del EMDSS.

  • English

    The design and development of an Environmental Multiscale Decision Support System EMDSS is presented. Water management decisions occur in different time scales (i.e., long, medium, and short term), to support planning, management, and operational process. Stakeholders have different objectives and decisions to make and the existing DSS generally lack the ability to integrate those decisions in the same platform. The EMDSS incorporate a novel model allowing the dynamic analysis of water flow and quality. The first contribution of this research is the integration of the MDLC-ADZ-QUASAR model, with a dynamic municipal and industrial wastewater discharges model. This integrated model can be used to make planning decisions because includes conventional and toxic determinands. The same model can be used to make operational decisions, because can forecast the flood wave and travel time of pollutants. The second contribution of the research is the development of three postprocessing tools to support decisions at different timescales, proven the capacity to integrate scales and objectives of multiple stakeholders in only one platform. The first postprocessing tool is useful for the definition of water quality goals that can guarantee the river ecosystem's health and maximum loads for withdrawal permits. The second allows the assessment of river water quantity and quality, the availability of water intake extensions, and medium-term wastewater flow augmentation. The third makes it possible to perform effective operational reservoir water releases to improve river water quality during short term pollution incidents. The EMDSS was implemented in the upper Bogotá River, where the deterioration of water quality has produced conflicts, because of the extensive use of water and cumulative impacts of concurrent wastewater discharges Good results are obtained in this application in a controlled synthetic study case and in the upper Bogotá River that clearly illustrates it utility.