[en] One of the main drivers of the current global change is the climate change characterized by increased number and increased length of drought periods. Another relevant driver that will imply greater pressure on natural processes is the expected population growth, increasing the demand and competition for water for domestic, industrial, agricultural, and municipal uses. Global change effects on water resources are profound and need to be explored deeply, especially, in the developing countries. The main goal focus on develop a combination and integration of different types of hydrogeological tools, climatic episodes, and social variables, in order to better understand the effects of global change on Sub-Saharan Africa. To do it, the coastal aquifer system of Kwale (Kenya) is taken as a reference, where local communities share groundwater resources with new water-reliant activities as mining, agriculture and tourism. The final goal is to understand the risks and impacts in this context to improve water resources management in benefit of the poorest. The aquifer system has been characterized integrating kilometric geophysical transects, hydrochemistry, environmental isotopes and groundwater level data. The main quality groundwater problems, contamination by faecal bacteria (E. coli), have been characterized. Several qualitative and quantitative variables as geology, hydrology, geochemistry, sanitary risk factors, well types, and maintenance have been statistical analysed to study its correlation with E. coli concentration. The other main quality problem in the area is the saline intrusion, so geochemical models have been developed using PHREEQC software. The groundwater sustainability of the system has been determined under the new abstraction regime of the water-reliant users. This sustainability has been evaluated during La Niña drought 2016/17. A numerical groundwater flow model integrates all the information available and it is used as a tool to study how the global change may affect the groundwater system. In addition, a new index has been defined and tested to define the risk for a given household to have no access to drinking water (in terms of either quantity or quality). The aquifer is a multi-layered system formed by a shallow and deep aquifer. The statistical analyses indicate that low Eh, short water column and areas with fast infiltration are factors related with the presence of faecal bacteria. The geochemical mix models point out that sea water intrusion will tend to increase calcite dissolution. The main effect of La Niña has been a reduction of the recharge of 69 % compared to a year with average annual rainfall as 2013 and a groundwater level decline in 86 % of the measured shallow wells. The total anticipated volume abstracted will increase by around 85 % compared with current abstraction. Despite groundwater level decline observed during prolonged dry periods and abstraction increment, a dry period followed by a humid period leads to the relatively swift recovery of the groundwater system in less than 3 years. The numerical groundwater flow model has been to use the outputs of future scenarios together with household data to test the new developed index. This index helps to understand better the effect of the global change on households under a "transient state" instead of a "steady state", as most of the current indexes do. The present dissertation contributes to the hydrogeological knowledge in a context that represents much of East Africa. Different tools have been presented in order to study these systems by limited lack of data. It shows the importance of integrating the hydrogeological data of stakeholders, and the alternative sources of information to advance the knowledge in areas with lack of data. Integrating hydrogeological and social household data let a bigger understanding of how the groundwater system changes can affect the groundwater availability to the water-reliant users.

[ca] Un dels principals impulsors del global és el canvi climàtic caracteritzat per un augment en el nombre i la durada dels períodes de sequera. El creixement poblacional és un altre factor rellevant que implicarà una major pressió sobre els processos naturals. Aquest augment de població, produirà un increment en la demanda i en la competència. Els efectes del canvi global en els recursos hídrics s'han d'explorar en detall, especialment en els països en vies de desenvolupament. L'objectiu principal d'aquesta tesi és desenvolupar, combinar i integrar diferents tipus d'eines hidrogeològiques, episodis climàtics i variables socials, per tal d'entendre més bé els efectes del canvi global a l'Àfrica subsahariana. Per fer-ho, l'aqüífer costaner de Kwale (Kenya) s'ha pres com a referència, ja que és un exemple on les comunitats locals comparteixen els recursos d'aigua subterrània juntament amb noves activitats com la mineria, l'agricultura i el turisme. L'objectiu final és entendre els riscos i impactes en aquest context per tal de millorar la gestió dels recursos hídrics en benefici dels més pobres. L'aqüífer s'ha caracteritzat mitjançant la integració de transsectes geofísics, dades hidroquímiques i isotòpiques, i dades sobre el nivell de l'aigua subterrània. S'han caracteritzat els principals problemes de qualitat de les aigües subterrànies, la contaminació per bacteris fecals (E. coli). S'han analitzat estadísticament diverses variables qualitatives i quantitatives com la geologia, hidrologia, geoquímica, factors de risc sanitari, tipus de pou per a estudiar la seva correlació amb la concentració d'E coli. L'altre problema és la intrusió salina, de manera que s'han desenvolupat models geoquímics amb el programa PHREEQC. S'ha determinat la sostenibilitat de les aigües subterrànies sota un nou patró d'extracció per part dels usuaris. Aquesta ha estat avaluada durant la sequera La Niña 2016/17. A més, un model numèric de flux ha integrat tota la informació disponible i s'ha utilitzat com a eina per estudiar com el canvi global pot afectar a l'aqüífer. S'ha definit un nou índex i aquest s'ha provat en l'àrea d'estudi per a intentar definir el risc de que una llar en concret no tingui accés a l'aigua potable (en termes de quantitat o qualitat). L'aqüífer és un sistema multicapa format per un aqüífer superficial i profund. L'estadística indica que baixos valors d'Eh, una columna d'aigua reduïda i àrees amb infiltració ràpida, són els principals factors relacionats amb la presència de bacteris. Els models geoquímics assenyalen que la intrusió d'aigua marina tendeix augmentar la dissolució de la calcita. L'efecte principal de La Niña ha sigut una reducció de la recàrrega del 69 % en comparació amb un any amb una mitjana anual de precipitació, i una disminució del nivell en el 86 % dels pous superficials mesurats. S'ha estimat que l'explotació futura augmentarà al voltant d'un 85 % en comparació amb el volum actual. Malgrat la disminució dels nivells durant els períodes secs prolongats i l'increment de l'extracció, un període sec seguit d'un període humit condueix a una recuperació relativament ràpida del sistema. Una altra aplicabilitat del model numèric ha estat utilitzar els resultats d'aquests escenaris futurs juntament amb dades de llars per provar el nou índex. L'índex ajuda a comprendre l'efecte del canvi global en les llars sota un "estat transitori" en lloc d'un "estat estacionari". La present tesi contribueix al coneixement hidrogeològic en un context que representa gran part d'Àfrica oriental. S'han presentat diferents eines per estudiar aquests sistemes que tenen una comprensió limitada. Es mostra la importància d'integrar les dades hidrogeològiques dels usuaris d'una zona i la utilització de fonts alternatives d'informació. La integració de dades hidrogeològiques i socials permet comprendre millor com els canvis en un sistema d'aigua subterrània, naturals o induïts, poden afectar la disponibilitat d'aquest recurs als usuaris que depenen de l'aigua.