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Effects of climate change and anthropogenic pressures in the water quality of a coastal lagoon (Ria Formosa, Portugal).
Resumo: Understanding how climatic and anthropogenic drivers will influence coastal lagoons is fundamental to guarantee their preservation and sustainability. The Ria Formosa (coastal lagoon, South coast of Portugal) is a very important ecosystem that supports diverse economic activities in the region. The 3D coupled hydrodynamic-biogeochemical model SCHISM was validated and used to assess the influence of climate change and anthropogenic pressures on the water quality of the Ria Formosa. Five scenarios were simulated: reference scenario (S0), mean sea level rise (SLR) of 0.5 m (S1), increase of the air temperature of 1.68 °C (S2), increase of the outflow from the wastewater treatment plants (WWTP) by 50% (S3) and a combined scenario (S4). Results suggest that SLR of 0.5 m promotes an increase of 0.53 in the salinity near the area of influence of the WWTP. SLR decreases the inorganic nutrient concentrations in these areas by about 4060%, due to an increase of the dilution. In contrast, the increase of the outflow from the WWTP by 50% increases the nutrients concentrations by about 2040%. The increase of the air temperature alone by 1.68 °C increases the water temperature by 01 °C. The combined scenario suggests antagonist effects in the nutrient concentrations. Overall, the trophic index (TRIX) of the lagoon calculated for the scenarios exhibits only minor differences relative to the reference scenario, except in some areas near the WWTP discharges. In these areas, TRIX tends to increase with the increase of the outflow from the WWTP in scenario S3. These results provide further insight into the response of coastal lagoons, and the Ria Formosa in particular, to future changes and contribute to support their management.
Year: 2021
Number Pages:
17p.
Author(s): Rodrigues, M.; Rosa, A.; Cravo, A.; Jacob, J.; Fortunato, A. B.
: Science of the Total Environment
Editor: Elsevier
Volume:
780, 146311.
Keywords: Nutrients; Temperature; Sea level rise; Numerical modelling; SCHISM
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Flood and drought risk assessment for agricultural areas (Tagus Estuary, Portugal)
Estuaries are coastal systems particularly vulnerable to climate change. Within these systems, agriculture is one of the most potentially affected sectors. This paper proposes a risk assessment approach for helping the decision-making process at a local level, addressing two risks that affect agricultural areas located in estuarine margins: the unavailability of freshwater for irrigation resulting from the upstream propagation of estuarine brackish water during droughts and land inundation by high water levels associated with high tides and storm surges. For each risk, quantitative consequence descriptors are proposed to support risk level determination and evaluation through a continuous consequenceprobability diagram. The approach applicability is discussed through its application to the Lezíria Grande de Vila Franca de Xira, located in the Tagus Estuary (Portugal). Results indicate that the approach is appropriate to support risk owners in taking actions to mitigate the risk. Examples of risk control measures for the risks addressed are presented. The main strengths of the proposed approach are its flexibility to be adapted to local conditions and updated through time, as well as the ease of its application by the risk owner
Year: 2021
Number Pages:
2503-2521pp.
Author(s): Freire, P.; Rodrigues, M.; Fortunato, A. B.; FREITAS, A.
: Natural Hazards and Earth System Sciences
Editor: EGU - European Geosciences Union
Volume:
Volume 21.
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Sediment dynamics and morphological evolution in the Tagus Estuary inlet
The morphological evolution of the Tagus estuary inlet in the last century is analyzed in order to characterize its dynamics, explain its behavior and anticipate its future evolution. First, the evolution is characterized through a literature review, complemented by new data analyses. This review synthesizes the present understanding of the inlets dynamics and highlights some key questions that remain unanswered. To address these questions, a 2DH process-based morphodynamic model is implemented and validated, and then used to refine the previous understanding of the inlets dynamics. A new conceptual model, which highlights a seasonal behaviour of the inlets morphodynamics, is proposed. During winter time, the residual sediment transport is directed seaward along the navigation channel, towards the inlet mouth along the beaches adjacent to the inlet, and towards the estuary over the southern part of the ebb delta (Cachopo Sul). During the maritime summer, residual sediment fluxes are approximately half those occurring during winter. The relative importance of tidal flows increases, leading to sediment fluxes directed towards the southwest over the Cachopo Sul. The sediment deposits formed during the summer can be mobilized under specific wave conditions and transported to the northern stretch of the beaches to the south of the inlet. A positive feedback between the erosion of the Cachopo Sul or, similarly, sea level rise and the sediment fluxes over this bank suggests that the evolution of the bank observed during the last decades will continue in the foreseeable future.
Year: 2021
Number Pages:
106590.
Author(s): Fortunato, A. B.; Freire, P.; Mengual , B.; Bertin, X.; Pinto, C.; Martins, K.; Guérin, T.; Azevedo, A.
: Marine Geology
Editor: Elsevier
Volume:
Vol. 440 (não tem número).
Keywords: SCHISM; data analysis; process-based model; morphodynamics
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The prediction of floods in Venice: methods, models and uncertainty
This paper reviews the state-of-the-art in storm surge forecasting and its particular application in the northern Adriatic Sea. The city of Venice relies crucially on a good flood forecasting system in order to protect the extensive cultural heritage, their population, and their economic activities. Storm surge forecasting systems are in place to warn the population of imminent flood threats. In the future, it will be of paramount importance to increase the reliability of these forecasting systems, especially with the new MOSE mobile barriers that will be completed by 2021, and will depend on accurate storm 35 surge forecasting to control their operation. In this paper, the physics behind the flooding of Venice is discussed, and the state of the art of European storm surge forecasting is reviewed. The challenges that lie ahead for Venice and its forecasting systems are analyzed, especially in view of uncertainty. Some extreme events that happened in the past and were particularly difficult to forecast are also described
Year: 2021
Number Pages:
2679-2704pp.
Author(s): Umgiesser, G.; Bajo, M.; Ferrarin, C.; Cucco, A.; Lionello, P.; Zanchettin, D.; Papa, A.; Tosoni, A.; Ferla, M.; Coraci, E.; Morucci, S.; Crosato, F.; Bonometto, A.; Valentini, A.; Orlic, M.; Haigh, I
: Natural Hazards and Earth System Sciences
Editor: Copernicus Publications
Volume:
Volume 21.
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Coastal flooding process: comparing different coastal typologies response to extreme hydrodynamic conditions
To upgrade the response capability to coastal flood events, hazard predictions need to be improved through integrating the effect of the coastal morphological variability in the nearshore-foreshore-backshore hydromorphological processes induced by waves-tide-wind-atmospheric pressure. In order to evaluate the short-term morphological response of different coastal typologies to potential flood conditions (spring high tide level, storm surge, high wave height), field data acquired in 2019 in three sites in the West coast of Portugal with past flooding episodes are presented and discussed. The preliminary results point out that under the same forcing conditions the short-term response of the cross-shore beach profile that controls the flooding levels is dependent on the beach typology, namely: the nature of the lower and upper limits of the beach face, profile gradient and its alongshore context. This knowledge can be used to develop robust and validated flood prediction tools contributing to improve mitigation and adaptation management strategies.
Year: 2020
Number Pages:
797-802pp.
Author(s): Freire, P.; Oliveira , F.; Oliveira, J. N.
: Journal of Coastal Research
Editor: Coastal Education and Research Foundation (CERF)
Volume:
SI 95.
Keywords: coastal management.; short-term response; beach morphological evolution; Flood
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Enhancing estuarine flood risk management: comparative analysis of three estuarine systems
Estuarine flood risk management is a challenge for coastal managers since this type of system is usually complex due to the presence of multiple trigger combinations that can induce flood events affecting different types of human occupation. Furthermore, legal directives demanded countries to have flood risk assessment tools therefore enhancing knowledge on estuarine triggers and flood damage typologies is useful for coastal managers. In this study three different flood events are compared and contrasted, each one having occurred in a different estuarine system chosen based on a set of criteria (temporal proximity, occurrence of human damages and at least three flood triggers identified in each database). The diversity of data sources that characterizes each database was examined, for the three events, which are described in terms of triggers and damages. The comparison highlighted that the local context was important in the estuarine flood combination of triggers and disclosed two categories (one category comprising infrastructure economic and human damages; and another category involving circulation interruption and functions disruption) of flood damages common between the studied systems corresponding to different levels of relevance for management. The enhanced knowledge acquired allowed the construction of a conceptual framework for damages that can contribute to more adequate estuarine flood risk frameworks.
Year: 2020
Number Pages:
935-939pp.
Author(s): Rilo, Ana; Tavares, A.; Freire, P.; Zêzere, J. L.; Haigh, I.
: Journal of Coastal Research
Editor: Coastal Education and Research Foundation (CERF)
Volume:
SI 95.
Keywords: flood risk management; triggers; damages; Estuaries
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Flooding occurrences in the portuguese continental coastal zone: a database for the period 1980-2018
The Portuguese continental coastal zone is characterized by its lithological, morphological, biological and landscape diversity. With a coastline extension of approximately 987 km, this zone has great importance in the national context. The increasing anthropic occupation of the coastal zone in the last seven decades led to a conflict with the natural dynamics of these areas. The project MOSAIC.pt emerges from the need of a comprehensive flood risk management framework for the Portuguese coastal zones, including estuaries. One of the innovative challenges of this project is to identify the coastal critical typologies affected by flooding, based in historical data. Hence, a historical database of coastal flood occurrences was created for the period 1980-2018. Historical data was collected in national and regional newspapers. The database includes relevant information such as flood triggering factors and impacts. For the period 1980-2018, a total of 398 occurrences of coastal overtopping and flooding were identified. The analysis shows that the vast majority of occurrences are located on the Portuguese western coast. In terms of impacts, the typologies associated with material, natural, environmental and lastly human impacts stand out. Results provide relevant temporal and spatial information about coastal historical flood occurrences and contribute for the design of a risk framework.
Year: 2020
Number Pages:
7p.
Author(s): Barros, J.; Freire, P.; Perdiz, L.; Tavares, A.
: e-proceedings of the 30th European Safety and Reliability Conference and 15th Probabilistic Safety Assessment and Management Conference (ESREL2020 PSAM15), 01 06 November 2020 Venice, Italy. Edited
Editor: Research Publishing Services
Keywords: Occurrences; Impacts; Database; Flood; Coastal zone
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Hybrid monitoring-modelling analysis on the storm induced sediment dynamics of a structure-controlled beach
The main objective of this study is to investigate the effect of sediment flushing on the morphology of artificially embayed beaches using field data and numerical modelling. The sandy stretch of Cova-Gala in the West Coast of Portugal, characterized by a high-energy wave climate, is critical regarding erosion-flooding risks. The site was monitored from August 2018 to February 2019, including the wave climate, the sea level and the beach topo-bathymetric elevation via sonar-single beam, GNSS-RTK and drone surveys. During this period several erosive events caused the retreat and lowering of the upper beach profile. The XBeach model was applied to simulate the morphological evolution during the monitored period using synoptic wave and sea level data as the hydrodynamic forcing. The results of the data-model analysis reveal that i) the alongshore extension of the sedimentological cells and the cross-shore structures length have a relevant influence on the lee-side erosion patterns, which affect the overall surrounding morphology, ii) the model overestimates the scouring of the seawall toe, particularly with the 1D mode; and iii) the beach backshore typology, dune and seawall, has a great influence on beach dynamic processes.
Year: 2020
Number Pages:
605-609pp.
Author(s): Oliveira, J. N.; Oliveira , F.; Freire, P.; Teixeira, A.
: Journal of Coastal Research
Editor: Coastal Education and Research Foundation (CERF)
Volume:
SI 95.
Keywords: coastal monitoring, XBeach, erosion.; numerical modelling; Beach morphodynamics
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Importance of infragravity waves in a wave-dominated inlet under storm conditions
The processes associated with infragravity waves (IGW) and their role on the hydro-sedimentary dynamics of a wave-dominated inlet are investigated using field observations collected at the Albufeira Lagoon (Portugal) during storm Leslie in October 2018. During the storm, significant IGW heights reached up to 1.0 m in the surf zone and 0.4 m inside the lagoon. IGW frequencies were blocked by ebb currents at the flood-delta and this effect was stronger for higher IGW frequencies. Therefore, low-frequency IGW were able to propagate further into the inner lagoon. The application of a 1D energy balance equation suggests that depth-induced breaking and bottom friction contributed equally to dissipate IGW energy at the flood-delta and that this dissipation was stronger during the flood than during the ebb. Large horizontal velocities under IGW crests increased the instantaneous suspended sediment transport rate by up to two orders of magnitude during flood at the flood-delta. The net suspended sediment transport rate and its variability, associated with the wave motion, was positive (landward) during flood and negligible during ebb. These positive values were associated with large wave-induced orbital velocities, suggesting that waves were more effective than tidal currents in inducing suspended sediment transport. The oscillatory suspended sediment transport rate was directed towards the lagoon and dominated by IGW frequencies. The observed sediment accretion of the northern channel occurred during the most energetic IGW. The measurements presented in this study and their analyses demonstrate how IGW play a major role in the sedimentary dynamics of wave-dominated inlets during storm conditions.
Year: 2020
Number Pages:
1-15pp.
Author(s): Mendes, D.; Fortunato, A. B.; Bertin, X.; Martins, K.; Lavaud, L.; Silva, A. N.; Pires Silva, A.; Coulombier, T.; Pinto, J.
: Continental Shelf Research
Editor: Elsevier
Volume:
192.
Keywords: Waves; Infragravity
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Near-future changes in storm surges along the Atlantic Iberian coast
Decadal predictions bridge the gap between the short-term weather/seasonal forecasts and the long-term climate projections. They target the reproduction of large-scale weather patterns at multi-year time scales by both recognizing the long memory of some components of the climate system, and explicitly including the evolution of green-house gas concentrations as an external forcing. This study illustrates the use of decadal predictions to determine the near-future storminess at regional scales. Specifically, the evolution of extreme storm surges and sea levels along the Atlantic Iberian coast is assessed. Present (1980-2016) and near-future (2021-2024) storm surges are simulated over the north-east Atlantic, forced by atmospheric reanalyses (ERA-Interim) and decadal predictions (MiKlip), respectively. Results are then statistically analyzed to investigate the short-term effects of climate change and climate variability on extreme surges and extreme sea levels. Surges will increase mostly in early winter, while tides are largest in late winter. As a result, the impact of the increase in storminess on the extreme sea levels and coastal flooding will be modest, and the growth in extreme sea levels will be dominated by the contribution of mean sea level rise.
Year: 2019
Number Pages:
1003-1020pp.
Author(s): Fortunato, A. B.; Meredith, E.; Rodrigues, M.; Freire, P.; Feldmann, H.
: Natural Hazards
Editor: Springer
Volume:
Volume 98, nº. 3.
Keywords: Decadal prediction; Numerical modeling; Storm surge; Spain; Portugal; SCHISM
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Comunicação
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Evolução da cota de dragagem dos acessos marítimos aos portos de Portugal Continental
O aprofundamento dos canais de acesso por dragagem, associado ou não à construção de molhes e quebra-mares, tem sido uma característica da evolução dos portos nacionais nos últimos 100 anos. Nesta comunicação, analisa-se a evolução da cota de dragagem dos acessos marítimos aos portos do Continente com base em fontes documentais e levantamentos hidrográficos. No início do século XX verificava-se uma diferença apreciável entre as condições oferecidas pelos portos situados em estuários de maiores dimensões (Lisboa e Setúbal) e artificiais (Leixões), por um lado, e os portos situados em estuários e sistemas lagunares com menor prisma de maré, por outro. Entre 1920 e a atualidade, principalmente desde 1950, todos os portos comerciais em atividade (excetuando Sines) registaram um aumento da profundidade dos canais de acesso entre cerca de 5,5 m e 11,2 m. Considerando os portos no seu conjunto, estima-se que em média, entre 1950 e 2020, se tenha verificado um aumento da profundidade de dragagem na zona da barra de 1,0 m por década.
Year: 2023
Number Pages:
4p.
Author(s): Portela, L. I.
Editor: PIANC Portugal
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Risco de inundação costeira: contributo para uma melhor gestão
As inundações costeiras afetam anualmente milhões de pessoas em todo o mundo, com grandes perdas socioeconómicas que irão aumentar face à subida do nível médio do mar e ao aumento dos níveis extremos de água. A extensa linha de costa continental portuguesa, caracterizada por grande diversidade natural e de ocupação, apresenta elevada exposição a fenómenos de galgamento e inundação costeira. Estima-se que o impacto da tempestade Hércules, no início do ano 2014, tenha sido cerca de 16 milhões de euros (Santos et al., 2015). As consequências do impacto de níveis extremos na zona costeira dependem das características do território, pelo que a capacidade de obter e integrar esse conhecimento em ferramentas de previsão que suportem adequadamente as necessidades da gestão do risco deve ser uma prioridade. No âmbito do projeto Mosaic.pt (http://mosaic.lnec.pt) desenvolveram-se ferramentas de avaliação do risco de inundação costeira, integrando a dimensão territorial. A complexidade e a diversidade da costa continental recomendam uma abordagem holística na identificação e diferenciação das características territoriais, que dependem da escala espacial considerada. Assim, a abordagem metodológica do projeto seguiu duas escalas espaciais de análise: a costa continental portuguesa e três observatórios representativos do trecho costeiro Ovar - Marinha Grande, onde se concentra o maior número de ocorrências de inundação costeira (Tavares et al., 2021). Estes observatórios são o setor Barra
Year: 2023
Number Pages:
276-277pp.
Author(s): Jesus, G.; Santos, P.; Nahon, A.; Barros, J.; Oliveira, A.; Tavares, A.; Fortunato, A. B.; Freire, P.
: Livro de Resumos do 16º Congresso da Agua
Editor: APRH - Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos
Keywords: apoio à decisão; previsão e monitorização em tempo real; vulnerabilidade; tipologias críticas; ocorrências históricas
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Dragagens nos portos comerciais Portugal Continental (1991-2020): contributo para uma sínteseSÍNTESE
As dragagens constituem uma atividade necessária à operação dos portos nacionais, que, todavia, pode ter impactos sobre a dinâmica sedimentar e a evolução costeiras. O presente trabalho reúne informação de base sobre dragagens e gestão dos dragados nos nove portos comerciais do Continente (Viana do Castelo, Leixões, Aveiro, Figueira da Foz, Lisboa, Setúbal, Sines, Portimão e Faro) ao longo de um período de três décadas (1991-2020). Sendo apenas um primeiro contributo para uma avaliação de tendências, a informação recolhida é preliminar e apresenta ainda lacunas significativas. Com esta condicionante, estima-se que na última década se tenha verificado uma diminuição do volume global de dragagem (4,5 x 106 m3 ano-1 em 1991- 2010, excluindo extrações em praias e áreas adjacentes; 3,2 x 106 m3 ano-1 em 2011-2020) e, principalmente, uma alteração do destino dos sedimentos dragados de natureza arenosa, com um forte crescimento da opção de colocação na faixa costeira, em praia emersa ou submarina (13% do volume global de dragagem em 1991-2010; 50% em 2011-2020).
Year: 2022
Number Pages:
9p.
Author(s): Portela, L. I.
Editor: Pianc Portugal
Volume:
Comunicação 63.
Keywords: porto; dragagens
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Impact of a sandy shore morphology on overtopping
An objective of the project MOSAIC.pt is to develop an operational forecasting system for coastal flooding capable of accounting for storm driven morphodynamics. The developed system relies on the OPENCoastS architecture for downscaling North-Atlantic metocean conditions at any local beach or waterfront (Oliveira et al., 2021). The downscaled conditions then serve to force local applications of XBeach (Roelvink et al., 2018), in 2DH and using its surfbeat hydrodynamic solver. Based on hydro- and geomorphological data collected within the project (Freire et al., 2020), an application was setup and validated for the waterfront of Cova-Gala, south of the entrance to the Figueira da Foz harbour. The system runs for now with or without morphological evolution over 48-hour periods. So it is important to quantify the errors induced by geomorphological changes over longer timescales.
Year: 2022
Number Pages:
73-74pp.
Author(s): Nahon, A.; Fortunato, A. B.; Oliveira, F. S. B. F.; Freire, P.
: Livro de Resumos da 6ª Conferência Morfodinâmica Estuarina e Costeira
Editor: LNEC
Keywords: Portugal; XBeach; Runup; Infragravity wave;; Coastal flooding
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Analysis of S. João da Caparica beach vulnerability to a maritime storm event
The morphological response of the S. João da Caparica beach, Almada, to the maritime storm Hercules that occurred in January/2014, was studied through mathematical modelling, for three of twelve topo-bathymetric configurations surveyed between 2008 and 2017: the two with the lowest and the one with the highest volume of sediment in the topographic part. This study aimed to quantify indicators of beach vulnerability, such as sand volume above three reference vertical levels, average and maximum retreat of two reference isobaths and maximum topo-bathymetric lowering, in order to provide guidance for future nourishment interventions. Hydrodynamic models at regional and intermediate scales were used to determine the forcing of the morphodynamic local model applied, XBeach. Besides the beach vulnerability indicators, the results revealed that the morphological configuration of the submerged zone plays an important role in the beach response when submitted to a storm with the characteristics of Hercules.
Year: 2020
Number Pages:
288-291pp.
Author(s): Oliveira , F.; Fortunato, A. B.; Freire, P.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: sediment dynamics; extreme maritime event; Costa da Caparica beach
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Correntes, ondas e transporte de sedimentos na baía de Nacala, Moçambique
A baía de Nacala é um sistema costeiro semi-confinado que acolhe o principal porto do norte de Moçambique. As marés, as correntes, as ondas e o transporte de sedimentos no sistema foram estudados com recurso a modelos hidrodinâmicos e morfodinâmicos. Estima-se que as correntes de maré atinjam velocidades máximas de 0,5 m s-1 à entrada da baía e de 0,2 m s-1 no seu interior. A ondulação do largo quase não se propaga para o interior da baía, onde a agitação é essencialmente de geração local. Estima-se que o transporte de sedimentos arenosos seja significativo apenas para eventos extremos (ciclones tropicais) e circunscrito a uma faixa marginal (acima da batimétrica dos 10 m). Estes resultados parecem consistentes com a distribuição dos sedimentos superficiais da baía, areias e areias siltosas nas zonas pouco profundas e materiais mais finos nas zonas de maior profundidade.
Year: 2020
Number Pages:
324-3207pp.
Author(s): Portela, L. I.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: sistema costeiro; morfodinâmica; modelação; Moçambique; hidrodinâmica
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Critical flood conditions in two beaches of the Portuguese central west coast
Coastal flooding is expected to be one of the major impacts of climate change in the Portuguese continental territory. In this study beach morphological indicators and hydrodynamic forcings, assessed through field data, allow a comparative analysis of overtopping and flooding conditions in two beaches located in the Portuguese central west coast, Cova-Gala and São Pedro de Moel, during recent events. Results show that for the same hydrodynamic conditions beaches are differently affected. Water level and beach cross-shore profile gradient seem to be the main triggering factors for overtopping occurrence in Cova-Gala. In São Pedro de Moel beach, wave set-up and incoming wave direction can force inland inundation independently of the beach morphological state. These outcomes point out the importance of a comprehensive knowledge of the local factors in adequate flood hazard predictions and mitigation measures development.
Year: 2020
Number Pages:
316-319pp.
Author(s): Freire, P.; Oliveira, F. S. B. F.; Oliveira, J. N.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: critical Portuguese central west coast; critical flood conditions; coastal flooding; beach typology
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira
Apresenta-se neste trabalho um resumo do projeto Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira, efetuado pelo LNECUAveiro- IST para a Agência Portuguesa do Ambiente. O estudo inclui as componentes de modelação matemática, modelação física em modelo reduzido, monitorização e aquisição de dados in situ, e análise custo-benefício da melhor solução técnica. Apresentam-se alguns dos resultados obtidos até ao presente, salientando os desafios e condicionantes locais hidro-sedimentares, e perspetivando algumas soluções.
Year: 2020
Number Pages:
231-234pp.
Author(s): Sancho, F. E.; Oliveira, F. S. B. F.; Fortes, C. J. E. M.; Baptista, P.; Roebeling, P.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: saliente; proteção costeira; quebramar submerso; galgamento
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Evolução do sistema Bugio-Caparica entre 1980 e 2018
Procede-se à comparação de levantamentos topo-hidrográficos à escala decenal (1980-2018) com o objetivo de contribuir para a interpretação da evolução morfológica do sistema Bugio-Caparica e para o esclarecimento do destino das areias utilizadas na alimentação das praias da Caparica. No banco do Bugio, entre 1982 e 2018, observa-se um fluxo sedimentar dirigido de sul para norte, com perda de ca. 15 x 106 m3 a sul do paralelo Bugio-Cova do Vapor e acumulação de ca. 10 x 106 m3 a norte. Porém, na zona da Caparica, entre 2001 e 2018, a tendência observada é de acumulação. Identifica-se, neste período, uma área de acumulação sedimentar parcialmente no exterior da célula de monitorização, com cotas da ordem de -4 a -2 m ZH, no bordo meridional do banco do Bugio, que poderá estar associada quer às alimentações artificiais realizadas na Caparica, quer a alterações morfológicas ocorridas na envolvente da Cova do Vapor.
Year: 2020
Number Pages:
300-303pp.
Author(s): Portela, L. I.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: transporte sedimentar; praias; embocadura; levantamentos hidrográficos
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Implementation and validation of an operational forecasting system for nearshore hydrodynamics with OPENCoastS
Knowledge and anticipation of storm impacts on coastal communities require accurate and timely characterization of nearshore circulation and water levels. To this aim, the OPENCoastS service was built which brings state-of-the-art hydrodynamic modelling softwares within reach of coastal authorities. In the present communication, this online service is used to build a forecasting system for the ocean beaches south of the Mondego river mouth. The system relies mainly on SCHISM models, forced with a global tide model and with pressure and wind fields originating from freely available sources; an implementation of WaveWatchIII in the North Atlantic provides the wave boundary conditions. SCHISM results are validated with historical offshore wave records and with waves and tidal data acquired at Cova Gala beach and along the river estuary. Models performance after this validation open the way for the increment of OPENCoastS with morphodynamic capabilities, as it is currently being achieved within MOSAIC.pt project.
Year: 2020
Number Pages:
203-206pp.
Author(s): Nahon, A.; Fortunato, A. B.; Azevedo, A.; Oliveira, F. S. B. F.; Oliveira, J. N.; Rogeiro, J.; Jesus, G.; Oliveira, A.; Silva, P. A.; Freire, P.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: waves; tides; surge; OPENcoastS; forecast
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Books
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MEC2011 - Conferência sobre Morfodinâmica Estuarina e Costeira
N/A
Year: 2011
Author(s): Fortunato, A. B.; Freire, P.; Oliveira, A.
Editor: Laboratório Nacional de Engenharia Civil
Volume:
CD Room.
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Capítulo de Livro
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Evaluating the geomorphologic stability of an estuarine sandy beach. Integrated Coastal Zone Management
The hydrodynamics and sediment dynamics of a low energy estuarine beach was analysed. The beach is subjected to local wind waves generated in an area of restricted fetch, wake waves generated by catamarans and a semi diurnal meso-tidal regime. Only storm events of short duration modify the beach profile, which, once the normal hydrodynamic conditions are restored, naturally recovers its initial shape. The beach is characterised by having a steep upper slope until mean sea level, followed, seaward, by a low gradient terrace, and a bimodal sediment distribution. To investigate the hydro sedimentologic beach behaviour, wind, topo-hydrographic and sedimentologic data were used as input and validation of process based numerical modelling. Wave generation and transformation in an area of restricted fetch, nearshore circulation, sediment transport and morphological evolution were simulated for average annual conditions and storm conditions. The statistical analysis of a six-year wind data series allowed to derive the average wind regime, based on which, the average annual wave regime and the average annual longshore sediment budget, 14.5x103 m3year-1, were calculated. The contribution of the individual components of the representative wave regime, discretised by directional sector and height class of incidence, was evaluated as well as the spatial distribution of the longshore sediment transport in the active part of the beach profile. The characteristics of the wave groups generated by the passage of catamarans at different speeds were estimated and their action on the beach morphology was simulated. Although when the catamarans travel at 20 knots speed the average annual wake wave energy dissipated at the beach is 2.5 times higher than the average annual wind wave energy, the erosion effect on the beach profile is still not relevant for the present traffic. In opposition, short duration storm events generate the formation of an erosion scarp at the upper part of the beach face. The numerical modelling of this phenomenon allowed to acknowledge on the protective effect that the low gradient terrace has on the beach face.
Year: 2009
Number Pages:
pp. 35-49.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.; Vargas, C.
Editor: Wiley-Blackwell Publishing
Volume:
Integrated Coastal Zone Management.
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Tese de Doutoramento
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AvaliaÆo da eficincia energtica nos servios urbanos de guas. Guia para diagn¢stico, priorizaÆo de alternativas, monitorizaÆo e revisÆo do plano de aÆo
A presente tese tem como objetivo melhorar a gestÆo dos sistemas de distribuiÆo de gua atravs da utilizaÆo de mtodos probabil¡sticos e estat¡sticos para analisar os dados de contadores inteligentes. Assim, proposta uma metodologia para avaliaÆo da incerteza em mediäes de caudal dinmicas, baseada apenas nas pr¢prias mediäes, no mtodo de bootstrap por blocos e no ajustamento de um modelo adequado aos dados em estudo. De seguida, desenvolvida uma metodologia de amostragem probabil¡stica estratificada dos clientes para identificaÆo de uma amostra representativa onde deverÆo ser instalados contadores inteligentes, sendo os estratos definidos pelos grupos obtidos numa an lise de clusters baseada em dados de faturaÆo. ainda apresentada uma metodologia para a decomposiÆo÷ de sries temporais de caudal em consumo autorizado, consumo nÆo autorizado, roturas e perdas, utilizando tcnicas de suavizaÆo de sries temporais e an lise do espetro singular (singular sprectum analysis). Por £ltimo, sÆo testados alguns mtodos robustos e de analise funcional para deteÆo de valores an¢malos em series temporais de caudal.
Year: 2022
Author(s): Almeida e Silva, M.
Keywords: Sistemas de distribuiÆo de gua; Sries temporais de caudal; Incerteza; DecomposiÆo de sries temporais; Amostragem estratificada
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Análise dos Efeitos de Factores Climáticos e Antropogénicos na Ria de Aveiro
A compreensão dos impactes das alterações climáticas é fundamental para a gestão a longo do prazo dos ecossistemas estuarinos. Esta compreensão só poderá ser efectiva considerando a variabilidade climática natural e o papel relativo das intervenções antropogénicas nestes ecossistemas. Assim, a presente dissertação analisa a influência das alterações climáticas e pressões antropogénicas na qualidade da água e dinâmica ecológica da Ria de Aveiro com base numa abordagem integrada, que combinou a análise de séries temporais dos últimos 25 anos e a modelação numérica de elevada resolução de cenários futuros de alterações climáticas e intervenções antropogénicas. A componente de modelação de qualidade da água e ecológica foi melhorada a vários níveis. A análise de sensibilidade do modelo 3D hidrodinâmicoecológico ECO-SELFE aplicado à Ria de Aveiro e a revisão das constantes de semi-saturação para absorção de nutrientes pelo fitoplâncton contribuíram para a precisão e robustez das aplicações. A concentração do fitoplâncton foi significativamente influenciada pelas taxas de crescimento do fitoplâncton e de mortalidade e excreção do zooplâncton, e apresentou uma sensibilidade reduzida à variação das constantes de semi-saturação na gama identificada para as diatomáceas. O acoplamento do ECO-SELFE a um modelo de campo próximo e a integração do ciclo do oxigénio aumentaram a sua capacidade de representação dos processos e das escalas espaciais relevantes. A validação do ECO-SELFE foi realizada com base num conjunto de campanhas específicas realizadas no canal de Mira. Os padrões espaciais e temporais observados para as várias variáveis (clorofila a, nutrientes, oxigénio dissolvido, salinidade, temperatura da água, correntes e níveis) foram simulados com erros menores ou semelhantes aos obtidos neste tipo de aplicações. A análise dos padrões de variabilidade espacial e temporal da qualidade da água e ecológica na Ria de Aveiro a diferentes escalas, efectuada com base nos dados históricos de 1985 a 2010 complementados pelas campanhas realizadas, sugeriu uma influência combinada da variabilidade climática e das acções antropogénicas. Os cenários futuros de alterações climáticas e intervenções antropogénicas simulados evidenciaram uma influência mais significativa das alterações climáticas quando comparadas com os efeitos das acções antropogénicas analisadas. As variações mais significativas são previstas para os cenários de subida do nível do mar, seguidos dos cenários de alterações dos regimes hidrológicos, evidenciando o papel da circulação (maré e caudal fluvial) no estabelecimento da qualidade da água e dinâmica ecológica na laguna. Para os cenários de subida do nível do mar são previstos decréscimos significativos da clorofila a e dos nutrientes a jusante e nas zonas intermédias do canal, e um aumento significativo da salinidade a montante. Estas alterações poderão favorecer modificações da composição e distribuição das comunidades, afectando a cadeia alimentar e causando uma progressão para montante de espécies marinhas. Os resultados sugerem ainda que os efeitos poderão ser mais significativos em estuários pouco profundos.
Year: 2012
Number Pages:
265p.
Author(s): Rodrigues, M.
Keywords: Intervenções antrópicas; Regimes hidrológicos; Aumento da temperatura do ar; Subida do nível do mar; Alterações climáticas; Séries temporais longas; Modelação numérica; Oxigénio dissolvido; Nutrientes; Clorofila a; Estuários
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Modelação da Morfodinâmica de Estuários
N/A
Year: 2010
Number Pages:
1-188pp.
Author(s): Pinto, L.
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Sistema integrado de modelação para apoio à prevenção e mitigação de acidentes de hidrocarbonetos em estuários e orla costeira
A temática dos derrames de hidrocarbonetos continua a ser um assunto de extrema importância dados os graves impactes continuadamente causados no meio marinho. O desenvolvimento de ferramentas para auxilio às autoridades responsáveis pela gestão costeira no combate e mitigação deste tipo de acidentes é prioritário nos planos estratégicos governamentais. Neste trabalho propõe-se um novo sistema integrado de análise de hidrocarbonetos desenvolvido para aplicação a derrames em zonas costeiras, portuárias e oceânicas. Desenvolveuse uma nova metodologia baseada na sinergia da modelação numérica com a detecção remota por satélites. Este sistema integra uma componente de modelação numérica flexível (2D/3D) e um novo algoritmo de segmentação de manchas de hidrocarbonetos observadas em imagens SAR. O algoritmo de detecção remota foi concebido para validar os resultados do sistema de modelos. O sistema de modelação baseia-se numa abordagem Euleriana- Lagrangeana para a resolução dos processos de evolução dos hidrocarbonetos, utilizando malhas não-estruturadas para a representação dos domínios de estudo numa perspectiva multi-escala. O modelo de hidrocarbonetos inclui a maioria dos processos relevantes num derrame à superfície e na coluna de água e inclui um novo algoritmo para a retenção costeira que considera a dinâmica intertidal para aplicação a domínios praias, lagunas e estuários. Realizaram-se diversas aplicações sintéticas e reais que comprovaram a precisão, robustez, fiabilidade e flexibilidade do sistema integrado, com custos computacionais e níveis de complexidade variável. A aplicação do sistema ao caso Prestige permitiu demonstrar que a sinergia entre a modelação numérica e a detecção remota é uma mais-valia para a previsão de derrames de hidrocarbonetos no mar e serviu como base para uma análise qualitativa da influência da precisão da previsão do vento como agente forçador. Futuramente, o sistema poderá ser aplicado na optimização de planos de contingência, sustentando análises de risco, e em sistemas de alerta e aviso para acidentes de poluição.
Year: 2010
Number Pages:
258 pp.
Author(s): Azevedo, A.
Keywords: Prestige; Sar; Detecção remota; Modelação euleriana-lagrangeana; Derrames de hidrocarbonetos
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Evolução Morfo-Sedimentar de Margens Estuarinas (Estuário do Tejo, Portugal)
As margens estuarinas são constituídas por diversos elementos morfo-sedimentares, interdependentes entre si através de processos hidrodinâmicos, sedimentares, morfológicos e ecológicos. Estas características conferem à zona marginal do estuário uma sensibilidade particular a desequilíbrios entre o suporte morfológico e sedimentar e à acção dos agentes hidrodinâmicos, climáticos e antrópicos. A presente tese contempla o estudo da evolução morfo-sedimentar de margens estuarinas, procurando identificar as condições genéticas, caracterizar e quantificar os processos evolutivos actuais e passados. A área em estudo situa-se na margem sul do estuário interno do Tejo, entre Alcochete e Cacilhas, incluindo a restinga do Alfeite e a baía do Seixal. Efectuou-se a caracterização hidrodinâmica, morfológica e sedimentar da região em estudo e a avaliação dos padrões evolutivos à mesoescala e microescala. O estuário do Tejo é caracterizado por extensas zonas intertidais constituídas por rasos de maré e sapais. Estas áreas são alimentadas por sedimento em suspensão de origem fluvial, redistribuído pelas correntes de maré. Contrastando com o predomínio da sedimentação essencialmente silto-argilosa, surgem na margem sul praias e restingas de natureza arenosa que indicam a actividade de ondas de geração local. A morfologia da restinga do Alfeite evidencia a actividade de ondas, quer na sua formação, quer na sua evolução temporal. A sua instalação, há cerca de 500 anos atrás, terá correspondido a um episódio de mobilização considerável de material grosseiro proveniente de fontes sedimentares próximas - as rochas detríticas miocénicas e pliocénicas. A instalação da restinga proporcionou a manutenção de um ambiente de baixa energia, constituído por rasos de maré e sapais (baía do Seixal). O clima de agitação local está sobretudo relacionado com as nortadas, devido às maiores distâncias de fetch associadas e à intensidade mais elevada dos ventos daquele quadrante. O clima de agitação médio, obtido através de um modelo de previsão da agitação, caracteriza-se por alturas significativas de onda entre 0,2 e 0,4 m e por períodos de zero ascendente de 2 s. Em condições extremas a altura significativa de onda pode atingir 1,3 m. As ondas de geração local no estuário interno têm capacidade para causar a ressuspensão, transporte e acumulação de areias na margem sul, virada às direcções de fetch mais longo. Identificaram-se dois domínios principais de transporte longitudinal, envolvendo um caudal sólido semelhante de 20 000 - 30 000 m3/ano. Estes resultados concordam como as direcções de desenvolvimento e de progradação das restingas de areia. O padrão de dispersão de material sedimentar concorda também com a localização de fontes sedimentares potenciais. A restinga do Alfeite mostra uma variação morfológica evidente nos últimos 150 anos, dominada pelos processos de erosão e envolvendo a redução da área da praia em cerca de 15 ha. As modificações mais importantes ocorreram no período 1930-1979, com uma taxa de erosão média de 0,3 ha/ano, que coincidiu com intensa intervenção antrópica no sistema envolvendo alteração dos balanços sedimentares locais. As taxas de erosão obtidas através da análise evolutiva à mesoescala concordam com os volumes sedimentares avaliados para a deriva litoral local. O padrão evolutivo à microescala da praia do Alfeite mostra igualmente um comportamento particular de resposta a alterações hidrodinâmicas locais e à acção antrópica. O padrão de evolução à mesoescala e microescala da baía do Seixal sugere uma diferença acentuada entre o comportamento das zonas subtidal e intertidal inferior, com alguma dominância dos processos erosivos (com uma taxa de erosão média de 1-2 cm/ano), e o da zona supratidal com taxas de sedimentação relativamente elevadas (1cm/ano). O modelo morfo-sedimentar proposto para a baía do Seixal é essencialmente um modelo de redistribuição de sedimentos entre os rasos de maré superiores e sapais e os canais; resulta a selecção natural entre siltes grosseiros e areia e uma fracção mais fina com componente orgânica importante. À macroescala, o modelo evolutivo proposto será interrompido por episódios de entrada excepcional de material, principalmente através da rede hidrográfica local, associados a eventos extremos. As margens estuarinas são particularmente sensíveis a alterações extremas dos balanços sedimentares locais, sendo clara a interdependência entre a evolução morfológica e a interferência antrópica no sistema.
Year: 2003
Author(s): Freire, P.
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Instrumentos de Apoio à Gestão de Estuários - Indicadores Ambientais
Os estuários são sistemas ricos em recursos naturais e de grande fragilidade ecológica. O seu uso, como suporte de múltiplas actividades, faz com que seja necessário definir planos de gestão destinados a compatibilizar tais utilizações, salvaguardando o equilíbrio ecológico e a saúde pública. Reviram-se os conceitos de estuário, suas características e tipos. Identificaram-se princípios e metodologias para a sua gestão, que requerem o uso de instrumentos, dentre os quais são objecto central do presente estudo os sistemas de indicadores ambientais. O modelo de enquadramento adoptado foi o de Pressão Estado Resposta. As aplicações do conceito de indicador ambiental a estuários são recentes e limitadas, devido à especificidade destes sistemas, em particular, da coexistência de escalas de tempo distintas no controlo dos processos hidrodinâmicos e das suas características bio-geo-químicas. A caracterização ambiental dum estuário requer a aplicação de uma metodologia que inclui, além de informação de contexto, a identificação das zonas homogéneas, definidas com base em critérios morfológicos, de salinidade e de gestão, e das escalas de tempo relevantes, para definir os domínios de integração espacial e temporal das variáveis observadas, que conduzem aos valores significativos. A estes é removida a dimensão, sendo normalizados por aplicação de operadores algébricos e gráficos, inferindo-se a conformidade com a qualidade ambiental a partir dos valores dos indicadores normalizados. A metodologia inclui a definição de classes de qualidade. A metodologia foi ensaiada no estuário do Tejo. A sua caracterização, cobrindo as temáticas da eutrofização e estado de oxigenação, da qualidade estética e da contaminação bacteriológica e por xenobióticos, demonstrou a exequibilidade do método. Os resultados, se bem que de interesse relativo por recorrerem a dados heterogéneos e, por vezes, sem actualidade, revelam um estuário com baixa susceptibilidade à poluição, onde o incumprimento das normas de emissão pelas fontes poluentes era dominante. Porém, o estado do estuário revelou-se, em grande parte da sua extensão, bom ou excelente relativamente a alguns parâmetros, embora tenham sido identificadas situações de não conformidade. A metodologia é, assim, exequível, mesmo quando aplicada a um estuário complexo como o Tejo, e capaz de diferenciar situações de qualidade ambiental distintas. Constitui um instrumento de gestão útil para o apoio ao planeamento de programas de monitorização, para a sistematização da informação e para a comunicação clara com os responsáveis pelas decisões e com o público.
Year: 2003
Author(s): Cardoso da Silva, M.
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Eulerian-Lagrangian analysis of transport and residence times in estuaries and coasts
Eulerian-Lagrangian methods (ELMs) are increasingly used to simulate groundwater and surface water transport and water quality, largely due to their ability to use large time steps and to formally decouple processes with distinct time scales. Yet, two severe limitations remain: (1) ELMs do not inherently conserve mass, AND (2) in multiple dimensions, robust implementations of "higher-order" ELMs are expensive. Our research focused on the understanding of the main sources of errors in ELMs. We analyzed systematically the impact and relative importance of tracking errors, integration errors and forcing by non-conservative flow fields, on measures of mass conservation, overall accuracy and stability. From this analysis, we propose new methodologies and general guidelines towards mass conservative, globally accurate and stable multi- dimensional ELM transport simulations in estuarine and coastal regions. We performed a pioneering study of the influence of tracking errors, demonstrating their very strong negative impact on mass conservation, overall accuracy and stability. Low-order tracking methods are strongly discouraged in the presence of complex flow fields, typical of estuaries, because they are too inaccurate to allow overall mass balance and phase preservation, and they lead to potential instability. We show that the evaluation of the integrals at the feet of the characteristic lines is an important source of mass and overall errors, which can be controlled through grid refinement. To avoid such errors, we develop a new method that combines the flexibility and local mass properties of control volume finite element methods (CVFE), with a new quadrature integration technique. Subdivision quadrature overcomes stability constrains of traditional quadratures and allows for easy implementation in multiple dimensions. We find subdivision quadrature CVFE-ELMs to be an attractive alternative to current finite element ELMs in estuaries and coasts. Non-conservative flow fields are the primary concern for estuarine and coastal applications because ELMs cannot mitigate their effect without jeopardizing overall accuracy. We found bathymetric gradients and complex geometry to be the main sources for flow mass errors, and grid refinement to be inadequate to eliminate them. Consequently, mass imbalances in ELM solutions cannot be removed by grid refinement. Control volume finite elements and conservative-equation-based formulations are equally ineffective in the presence of a non-conservative flow. The problem needs to be addressed at the source, i.e., the circulation models that generate the flows. A detailed analysis of residence times illustrates the importance of improving numerical models, and provides new insights on the variability of residence times in estuarine systems. A new methodology is proposed, which emphasizes the importance of local analysis of residence times to understand the fluxing properties of a complex system, while providing an alternative approach to traditional bulk evaluations of residence times. Key Words: Flow mass conservation. Transport Mass conservation. Transport equation. Eulerian-Lagrangian methods. Finite Volumes. Finite elements. Accuracy Analysis. Residence Times.
Year: 1997
Author(s): Oliveira, A.
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Numerical modelling of irregular wave propagation in the nearshore region
The thesis deals with the numerical modelling of random wave propagation in the nearshore region. The mathematical modelling is based on the mild - slope equation. The mild - slope equation has been considered in a linear elliptic form in order to take into account wave refraction, diffraction, and reflections, and therefore to allow for the applicability of the model without constraints even to areas like harbours where reflections play an important role. Owing to the fact that we are dealing with a boundary value problem, the mathematical methods for solving the linear system of equations generated after discretising the governing equation and the boundary conditions imposed are fundamental to developing an efficient numerical model. A range of mathematical methods for solving the linear elliptic form of the mild-slope equation as well as a range of appropriate radiation boundary conditions are analysed, implemented and compared. Comparisons with available results, experimental and numerical, for different cases of study, validate the model for monochromatic waves. To overcome the difficulty of applying the linear elliptic model over large areas, a multigrid technique was deployed in a numerical model of a non-linear transformed form of the mild-slope equation in order to accelerate convergence. This technique was applied to a range of iterative solvers and satisfactory results were obtained. A numerical model of a hyperbolic form of the mild-slope equation, an initial value problem, was also developed and extended in order to test a range of radiation boundary conditions. Results show that "sponge layers" provide the best means of dealing with radiation type boundary conditions. The elliptic model was then further developed by extending it to random waves using the concept of superposition of spectral components. The importance of frequency and directional spreading was investigated. Based on the energy balance equation the phenomenon of breaking of irregular waves in the surf zone was incorporated, using two different approaches, in the model which was applied to cases that had been experimentally studied before. The results from this part of the work are unique and demonstrate the practical usefulness of the model.
Year: 1997
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
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Modelação matemática de processos hidrodinâmicos e da qualidade da água no estuário do Tejo
STERNA é um sistema de modelos matemáticos para a simulação de processos hidrodinâmicos e de qualidade da água em estuários não-estratificados. Este sistema é constituído pelo modelo hidrodinâmico MOHID, previamente existente, e por um modelo de transporte e por um conjunto de módulos de qualidade da água, desenvolvidos no decurso deste estudo. As equações de conservação da massa e de conservação da quantidade de movimento, do modelo hidrodinâmico, e a equação de advecção-difusão, do modelo de transporte, são resolvidas pelo método das diferenças finitas, a partir de uma formulação bidimensional (2D), integrada na vertical. Descreve-se a aplicação do sistema STERNA ao estuário do Tejo. Os resultados são comparados com observações efectuadas em campanhas do "Estudo Ambiental do Estuário do Tejo". Estas observações compreendem: a) séries temporais de correntes, salinidade, temperatura e sedimentos em suspensão, com cerca de 24 horas de duração; b) séries de valores mensais de salinidade, temperatura, clorofila-a, fosfato, amónia, nitrato, CBO e oxigénio dissolvido, com 4 anos de duração. Verifica-se, para a generalidade dos parâmetros, uma concordância satisfatória entre observações e resultados dos modelos. Os dados de campo e o sistema de modelos proposto servem de suporte a uma análise das características do ambiente no estuário do Tejo. Discutem-se, em particular: as trocas de maré entre o estuário e o exterior; a importância da estratificação de densidade; os fluxos de calor através da superfície; os mecanismos de formação da zona de turvação máxima; os factores responsáveis pela limitação da produção primária fitoplanctónica; os processos envolvidos no ciclo do fósforo e do azoto; e a ocorrência de défices de oxigénio. Conclui-se pela importância de uma abordagem integrada no estudo dos processos estuarinos. Palavras-chave: Modelos matemáticos; método das diferenças finitas; hidrodinâmica de estuários; qualidade da água; estuário do Tejo.
Year: 1996
Number Pages:
pp. 240.
Author(s): Portela, L. I.
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Three-dimensional modeling of coastal flows using unstructured grids
Although three-dimensional (3D) modeling of coastal and estuarine flows is becoming common, several limitations remain related to our ability both to describe and to numerically simulate the correct physics. Two key limitations concern vertical resolution: the lack of flexibility of current methods for vertical discretization prevents the optimal use of computational resources, and guidelines for vertical nodal placement are not available. The major contribution of this thesis is the development, analysis and test of an approach that allows for an unprecedented flexibility in the vertical refinement of the domain. This approach, which we refer to as localized sigma coordinates (LSC), is the first to allow the number of nodes per vertical to vary horizontaly, and can therefore be considered a natural extension to the use of unstructured grids in the horizontal. To take advantege of the LSC, we perform the first systematic study for the vertical discretization in barotropic tidal flow simulations. The resulting optimal grid can reduce the errors relative to a uniform grid by over an order of magnitude and compares favorably with non-uniform grids previously proposed. A criterion to guide the horizontal distribution of the total number of nodes is proposed and discussed in the context of simple one- and two-dimensional models, and is then extended to three dimensions. Accounting for advection in three dimenions forces modifications to the criterion, but the overall concept proved to be useful: using a variable number of nodes per vertical reduces the maximum velocity errors by a factor of two. As part of our analysis of the LSC, we investigate the evaluation of the horizontal gradients in sigma-coordinate shallow water models. We show that horizontal gradients should be computed in sigma rather than z-coordinates, and that the so-called hydrostatic inconsistency typically associated with sigma coordinates does not correspond to a numerical inconsistency. The large errors associated with the evaluation of horizontal gradients can be by-passed through appropriate horizontal resolution, and a procedure to define this resolution is proposed based on results from a truncation error analysis. An application to the Tagus estuary demonstrates the enhanced accuracy provided by the LSC, and provides new insights into the estuarys 3D barotropic circulation. Strong residual currents (depth-averaged eulerian residual velocities of up to 0.5 m/s) are generated by advective accelerations and have a major impact on the mixing characteristics at the mouth of the estuary. The assymetry between ebbing and flooding promotes exchanges between marine and estuarine waters, while he interaction between tidal and residual flows leads to strong chaotic stirring. The good performance of the LSC in a complex application establishes this method as an attractive alternative to the traditional sigma- and z-coordinates.
Year: 1996
Author(s): Fortunato, A. B.
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Dissertação de Mestrado
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Study of the hydrodynamics and morhodynamics of the Óbidos Lagoon, Portugal,
Na lagoa de Óbidos, as ondas e as correntes de maré induzem rápidas alterações morfológicas levando ao fecho da sua embocadura. As dragagens são frequentes tendo o objetivo de manter a laguna aberta e proteger as construções marginais. No entanto, o efeito das dragagens no comportamento da embocadura é um tema pouco estudado, especialmente o impacto que poderá ter a adição de canais transversais aos tradicionais canais dragados. No interior desta laguna as ondas induzem alterações significativas nas condições hidrodinâmicas. Através da aplicação de um modelo acoplado constituído por um modelo hidrodinâmico e um modelo de agitação marítima concluiu-se que as elevações da superfície livre dentro da lagoa aumentaram para uma direcção média da onda perpendicular à linha de costa. Foi também investigado o impacto que a interacção completa entre ondas e correntes tem na dinâmica sedimentar da lagoa de Óbidos, concluindo-se que o transporte de sedimentos para o interior aumenta em 30% durante a enchente se esta interacção for tida em conta no modelo numérico. Os três planos de dragagens foram avaliados através da implementação de um modelo morfodinâmico. Os novos planos de dragagens aumentaram o prisma de maré e reduziram as diferenças de duração entre a vazante e a enchente devido aos canais principais norte e sul. Os canais transversais aumentaram o assoreamento no canal principal sul e promoveram a estabilidade do canal principal norte. No entanto, devido às baixas profundidades e a uma agitação marítima muito energética, as soluções de dragagens são incapazes estabilizar permanentemente a lagoa de Óbidos
Year: 2015
Author(s): Mendes, D.
Keywords: Dredging equilibrium depth; Transverse channels; Tidal inlets; Wave-induced processes; Dredging; Morphodynamic model
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Modélisation numérique de la circulation hydrodynamique tridimensionnelle à la plage de Saint-Trojan
This fellowship aimed at studying and modeling the tridimensional hydrodynamic circulation in the case of a wavedominated dissipative beach. The studied site corresponds to Saint-Trojan Beach, located to the South-West of Oléron Island in the central part of the French Atlantic. Two instruments were deployed to characterize hydrodynamics in the surf zone: with an ADCP courantometer and a RBR pressure gauge. The modeling system used in this study is based on the coupling of the circulation model SELFE and the spectral wave model WWM-II. Model/data comparison revealed that the modeling system was capable of reproducing water levels and waves with a high accuracy compared to previously published studies. Different theories for vertical radiation stress were compared in terms of their capacity to reproduce the circulation in the surfzone. The comparison with the measurements showed that only the Mellor (2003) theory was able to reproduce the undertow in the surf zone. Besides, setup predictions in 2DH and 3D were compared with measured setup. This comparison comparisons revealed indicated that the setup predicted with the 3D approach was locally twice as large as the 2DH setup while fitting much better with the data. This interesting behavior is explained by the presence of strong undertows, which induce shoreward oriented bottom stress. Furthermore, the comparison of the relevant terms in the momentum equations showed that the bottom stress represents about 50 % of the wave-induced radiation stress gradients, which supports our hypothesis. This study confirmed the necessity of using fully coupled wave and current 3D models to properly account for the vertical current structure of currents, including undertows, which has implications on water levels along the shorelines during storms.
Year: 2013
Number Pages:
60pp.
Author(s): Mengual , B.
Keywords: Selfe-wwm-ii; Setup; Undertow; Radiation stress; 3d hydrodynamic circulation; Dissipative beach
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Modelação morfodinâmica da ribeira de Aljezur
The morphology of tidal inlets is very dynamic, due to the combined action of waves, tides and river flows. The morphological changes of small and shallow inlets are particularly relevant, as even slight variations in the bathymetry may induce a dramatic effect on tidal propagation and distortion. Occasionally, these complex dynamics may lead to the closure of the inlet and thus degrade the water quality upstream. Numerical morphodynamic models constitute attractive tools to study these morphological changes, although their application is still time-consuming and requires a deep insight into the relevant processes. This study aims at analyzing the morphodynamics of the tidal inlet of a small and shallow coastal system (the Aljezur coastal stream), through the implementation, validation and exploitation of the MORSYS2D morphodynamic modeling system. The Aljezur stream is located in the south-west coast of Portugal and subject to the north Atlantic waves and winds, and tides along the Iberian shelf. The stream is about 36 km long, 1-3 m deep and 10-40 m wide. Five field campaigns were carried out between 2008-2010 to provide bathymetry, water levels, waves and currents, both in the estuary and the adjoining beach, for the understanding of the dynamics of the stream and for the application, calibration and validation of MORSYS2D. This 2D morphodynamic modeling system simulates the non-cohesive sediment transport processes and the resulting bathymetric evolution in coastal regions. The system includes a wave model (SWAN), a circulation model (ELCIRC) and a sediment transport and bottom update model (SAND2D). The application, calibration and validation of MORSYS2D were a step-by-step procedure due to the numerous variable inputs and processes involved (e.g., forcings, parameters, formulations). The procedure started with simulations forced only by the tide, and progressively were added the wave and sediment transport processes. Different data sets (water levels, velocities, wave parameters and bathymetries) were used to validate each step. Morphodynamic simulations conducted between consecutive field campaigns provided the final validation. In order to investigate the effect of the several processes on the morphodynamic evolution of the inlet (e.g., waves and peak river flows), synthetic simulations were performed. From the exploitation of the model, results show that the morphodynamic variability of the beach is dominated mostly by the waves while river flow dominates the morphodynamics of the inlet region when peak flows occur. The model system reproduces correctly the hydrodynamics (waves, levels and velocities), and produces predictions of bathymetry qualitatively correct. This study brought a new understanding of the system and its variability.
Year: 2010
Number Pages:
1-58pp.
Author(s): Guerreiro, M.
Keywords: Aljezur stream; Tidal inlets; Morphodynamic modeling
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Modelação da dinâmica do zooplâncton na ria de Aveiro
O zooplâncton, composto maioritariamente por copépodes em diferentes estágios de desenvolvimento, é uma das principais comunidades biológicas da teia trófica estuarina. Esta comunidade é responsável pela transferência de nutrientes e de energia para níveis tróficos superiores, sendo o principal alimento para larvas de peixes, e pode também desempenhar um papel relevante no controlo de blooms de algas. Assim, a compreensão dos factores que afectam a dinâmica do zooplâncton nos estuários é de especial importância, constituindo os modelos numéricos, devidamente validados com dados, ferramentas úteis no estudo desta dinâmica. No presente estudo desenvolveu-se um novo modelo para simular a dinâmica ecológica da Ria de Aveiro. Este modelo tridimensional, ECO-SELFE, resulta do acoplamento de um modelo hidrodinâmico de malhas não-estruturadas, SELFE, e da extensão do modelo ecológico EcoSim 2.0 para simular a dinâmica do zooplâncton. O modelo acoplado, de aplicação genérica a qualquer sistema estuarino e costeiro, permite a simulação de várias variáveis ecológicas (zooplâncton, fitoplâncton, bacterioplâncton, matéria orgânica dissolvida e particulada, nutrientes inorgânicos e carbono inorgânico dissolvido), considerando os ciclos do carbono, do azoto, do fósforo, da sílica e do ferro. A formulação adoptada para a simulação da dinâmica do zooplâncton baseia-se em resultados de trabalhos de investigação realizados na Ria de Aveiro. Os testes sintéticos realizados preliminarmente evidenciaram o bom desempenho do modelo acoplado em termos de conservação de massa e permitiram reproduzir de forma adequada a dinâmica zooplânctonfitoplâncton num sistema fechado. Dado que uma das principais dificuldades na aplicação de modelos ecológicos complexos a sistemas reais consiste no elevado número de parâmetros de entrada, realizou-se uma análise de sensibilidade à influência destes parâmetros nos resultados finais do modelo. Esta análise evidenciou que os parâmetros relativos ao crescimento do fitoplâncton dependente da temperatura, à ingestão de alimento pelo zooplâncton e às taxas de mortalidade e de excreção do zooplâncton são dos que mais influenciam os resultados do modelo. A aplicação do modelo à Ria de Aveiro, considerando um total de 23 traçadores ecológicos, revelou que o modelo representa de forma razoável a dinâmica ecológica ao longo da Ria durante os períodos simulados (Outono de 2000 e Primavera de 2001), para além de reproduzir adequadamente a hidrodinâmica e o transporte de escalares neste sistema. Uma análise preliminar da dinâmica deste ecossistema sugere a importância da especificação adequada das condições de fronteira e das parametrizações dos processos nas simulações ecológicas, evidenciando também a complexidade associada à sua dinâmica.
Year: 2009
Author(s): Rodrigues, M.
Keywords: Pt; Dissertação de mestrado; Ria de aveiro; Zooplâncton; Modelo de simulação; Hidrodinâmica de estuários
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Modelação da dinâmica do zooplâncton na Ria de Aveiro
O zooplâncton, composto maioritariamente por copépodes em diferentes estágios de desenvolvimento, é uma das principais comunidades biológicas da teia trófica estuarina. Esta comunidade é responsável pela transferência de nutrientes e de energia para níveis tróficos superiores, sendo o principal alimento para larvas de peixes, e pode também desempenhar um papel relevante no controlo de blooms de algas. Assim, a compreensão dos factores que afectam a dinâmica do zooplâncton nos estuários é de especial importância, constituindo os modelos numéricos, devidamente validados com dados, ferramentas úteis no estudo desta dinâmica. No presente estudo desenvolveu-se um novo modelo para simular a dinâmica ecológica da Ria de Aveiro. Este modelo tridimensional, ECO-SELFE, resulta do acoplamento de um modelo hidrodinâmico de malhas não-estruturadas, SELFE, e da extensão do modelo ecológico EcoSim 2.0 para simular a dinâmica do zooplâncton. O modelo acoplado, de aplicação genérica a qualquer sistema estuarino e costeiro, permite a simulação de várias variáveis ecológicas (zooplâncton, fitoplâncton, bacterioplâncton, matéria orgânica dissolvida e particulada, nutrientes inorgânicos e carbono inorgânico dissolvido), considerando os ciclos do carbono, do azoto, do fósforo, da sílica e do ferro. A formulação adoptada para a simulação da dinâmica do zooplâncton baseia-se em resultados de trabalhos de investigação realizados na Ria de Aveiro. Os testes sintéticos realizados preliminarmente evidenciaram o bom desempenho do modelo acoplado em termos de conservação de massa e permitiram reproduzir de forma adequada a dinâmica zooplâncton-fitoplâncton num sistema fechado. Dado que uma das principais dificuldades na aplicação de modelos ecológicos complexos a sistemas reais consiste no elevado número de parâmetros de entrada, realizou-se uma análise de sensibilidade à influência destes parâmetros nos resultados finais do modelo. Esta análise evidenciou que os parâmetros relativos ao crescimento do fitoplâncton dependente da temperatura, à ingestão de alimento pelo zooplâncton e às taxas de mortalidade e de excreção do zooplâncton são dos que mais influenciam os resultados do modelo. A aplicação do modelo à Ria de Aveiro, considerando um total de 23 traçadores ecológicos, revelou que o modelo representa de forma razoável a dinâmica ecológica ao longo da Ria durante os períodos simulados (Outono de 2000 e Primavera de 2001), para além de reproduzir adequadamente a hidrodinâmica e o transporte de escalares neste sistema. Uma análise preliminar da dinâmica deste ecossistema sugere a importância da especificação adequada das condições de fronteira e da parametrizações dos processos nas simulações ecológicas, evidenciando também a complexidade associada à sua dinâmica.
Year: 2008
Author(s): Rodrigues, M.
Keywords: Ria de aveiro; Zooplâncton; Hidrodinâmica; Modelação ecológica
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Estratificação salina no estuário do Guadiana
A construção, em curso e prevista, de vários empreendimentos hidráulicos na bacia hidrográfica do rio Guadiana, com as alterações de caudais fluviais associadas, motivou recentemente vários estudos multidisciplinares sobre o estuário deste rio. Neste contexto, o presente estudo visou contribuir para o conhecimento da hidrodinâmica e da estratificação salina no estuário do Guadiana, dada a importância destes fenómenos na dinâmica sedimentar, na qualidade da água e nos ecossistemas aquáticos. Pretendeu-se, em particular, elucidar as condições e os factores que afectam a estratificação neste estuário, assim como caracterizar a distribuição vertical e horizontal dos campos de salinidade e de velocidade em situações estratificadas. Devido à complexidade e à variabilidade espacial e temporal da estratificação em estuários, a sua análise detalhada requer várias ferramentas, cada uma com as suas potencialidades e limitações. Recorreu-se por isso a uma combinação da análise de dados de campo e de imagens de detecção remota com a aplicação de um modelo numérico tridimensional. Assim, os dados de campo permitiram obter representações detalhadas da realidade, ainda que limitadas no espaço e na gama de parâmetros, e validar o modelo numérico. As imagens de satélite ajudaram a delimitar o domínio de cálculo do modelo e a compreender o comportamento da pluma. Finalmente, o modelo forneceu uma representação da realidade espacialmente abrangente e permitiu analisar o efeito de parâmetros seleccionados. A análise dos dados de campo confirmou a descrição da redução da amplitude de maré para montante e da geração de constituintes não-lineares apresentada em estudos anteriores. Mostrou ainda que a contribuição da temperatura para a variação da densidade é desprezável face à da salinidade, e, em conjunto com os dados de satélite, que a água do mar é mais quente do que a do rio no Inverno e mais fria no Verão. Finalmente, verificou-se uma hipótese proposta anteriormente, segundo a qual, no estuário do Guadiana, a circulação baroclínica em condições estratificadas permite que organismos com capacidade de migração vertical se mantenham no estuário com caudais elevados. A simulação do movimento de um organismo fictício, a partir dos dados de velocidade, mostrou que esta hipótese é plausível tendo em conta o desfasamento vertical das velocidades devidas à maré em condições estratificadas. A modelação da hidrodinâmica e da salinidade no estuário do Guadiana foi efectuada com uma versão beta de um modelo tri-dimensional baroclínico em desenvolvimento na Oregon Health and Sciences University (E.U.A.). A validação do modelo mostrou uma concordância qualitativa e quantitativa com os dados de níveis e de velocidades. No entanto, os resultados de salinidade foram sistematicamente sub-avaliados devido à incorrecta representação da mistura da pluma na zona costeira. Apesar deste erro sistemático, o modelo representa qualitativamente a estratificação salina, o que permite utilizá-lo para estudar o efeito do caudal fluvial e da amplitude de maré. Os resultados das simulações de salinidade mostraram que a estratificação aumenta com o caudal fluvial e diminui com a amplitude de maré. Verificou-se ainda que o grau de estratificação do estuário é superior nas estofas de vazante relativamente às estofas de enchente e que a profundidade também pode influenciar a estratificação no estuário do Guadiana. Finalmente, o modelo permitiu elucidar uma aparente incongruência dos dados de campo, mostrando como a omissão de dados de velocidade de zonas da coluna de água, não cobertas pelo ADCP, no cálculo da velocidade residual média na vertical podem levar a conclusões erróneas sobre as flutuações quinzenais da velocidade.
Year: 2003
Number Pages:
pp. 153.
Author(s): Pinto, L.
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Refined numerical modelling of random wave propagation inside harbours
N/A
Year: 1995
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
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A comparison of Eulerian-Lagrangian methods for the solution of transport equation
We present an extensive formal and experimental comparison of the accuracy and stability of selected finite-element Eulerian-Lagrangian methods (FE-ELMs) for the solution of the 1D transport equation. The comparison shows that recent FE-ELMs that use the perspective of integration (rather than the more conventional perspective of interpolation) to treat initial conditions at the feet of the characteristic lines have excelent accuracy properties. Although some "integration" FE-ELMs are only conditionally stable, the associated constraints are expected to be minor for most applications of interest. Motivation for the comparison was motivated by the on-going development of a new generation of multi-dimensional Eulerian-Lagrangian water quality models, oriented towards surface water applications, and addressing tracers with increasingly complex chemical and biological pathways. While this motivation may appear remote for a theoretical study of numerical methods, the need for the information now generated is strong, and the practical contributions are significant. Indeed, the need stems from the fear (partly rooted in accummulated experience) that complex water quality models may magnify remaining shortcomings in fundamental aspects of the solution of the transport equation, such as stability, mass conservation, and ability to accurately transport sharp gradients of concentration. Pratical contributions include: * the recommendation to initiate the systematic replacement of "interpolation" FE-ELMs by "integration" FE-ELMs, as the reference strategy to solve for hydraulic transport in the family of ELA water quality models (ELA, ELAcol, ELAsed, ELAmet, etc.); * the development of basic data and understanding necessary for the informed use of "integration" FE-ELMs; an example is the development of basic data necessary to drive the semi-automatic generation of finite element grids taylor-made for the simulation of transport processes by "integration" FE-ELMs. Key Words: Transport equation. Eulerian-Lagrangian methods. Stability analysis. Accuracy analysis. Numerical experimentation.
Year: 1994
Author(s): Oliveira, A.
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Caracterização e dinâmica de sedimentos em sistemas de canais do estuário do Tejo. Cala do Norte (Portugal)
A Cala do Norte constitui um canal de 1ªordem da Zona Montante do estuário do Tejo, desenvolvendo-se entre a margem direita e o Mouchão da Póvoa. Esta região do estuário é caracterizada por uma morfologia típica de intenso assoreamento, devido não só à perda de competência do sistema fluvial, como também por constituir área preferencial para retenção de sedimentos. Na presente dissertação faz-se a caracterização dos principais aspectos fisiográficos, hidrodinâmicos e sedimentológicos da Cala do Norte, analisando a morfologia e processos evolutivos da região envolvente. O objectivo principal consiste na interpretação dos fenómenos morfodinâmicos daquele canal no contexto sedimentar estuarino. Os resultados obtidos indicam que a sedimentação no canal é essencialmente silto argilosa, estando a dinâmica dos sedimentos finos (transporte em suspensão e deposição) dependente das condições de floculação e da acção dos processos de circulação estuarina com consequente participação nos ciclos de maré (ressuspensão-deposição). A presença de sedimentos grosseiros (areia, areão e bioclastos) resulta da erosão de fontes sedimentares locais (antigos bancos de ostras e terraços plistocénicos submersos), surgindo misturados com os sedimentos vasosos nos espraiados, ou constituindo depósitos com características residuais, ao longo do canal. Como resultado da dinâmica sedimentar descrita, encontrar-se-ão sucessões de facies silto-argilosas com intercalações, sem grande continuidade lateral, de material mais grosseiro em que a componente bioclástica pode ser importante. O estudo da evolução morfológica da Cala do Norte e sistema de canais associado, mostra que esta é dominada por processos de assoreamento, traduzidos pela elevação dos fundos e acentuada migração lateral do talvegue, o que vai influenciar a evolução das zonas marginais.
Year: 1993
Author(s): Freire, P.
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Waves in harbours
This work consists mainly of two parts: a literature review on breaking waves and corresponding modelling^ techniques, and an introduction of spectral wave components into a numerical model that solves the mild-slope equation by a finite differences technique. Special attention was given to the method of generating the spectral components and their breaking in shallow water. Breaking waves were evaluated using two breaking criteria. Keywords: wave spectrum; mild-slope equation; breaking waves; harbours and coastal zones.
Year: 1993
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
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Relatório Científico
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Soft coastal protection measures for Langue de Barbarie and Saint Louis, Senegal - Dynamics and potential long-term evolution of the proposed solutions
This report presents the methodology and results of a study of the sediment dynamics and potential medium-term coastline evolution induced by hybrid-type coastal protection solutions for the Langue de Barbarie and the city of Saint-Louis, Senegal. The analysed solutions considered four designs of an artificial island, or a peninsula/spit connected to the mainland. The study includes gathering of study site data, preparation of model inputs, set-up and calibration of the shoreline evolution model ShorelineS, simulations of the potential coastal evolution for the proposed interventions, and critical and comparative analysis. The model succeeded in reproducing the main coastline modifications observed during the calibration period (2015 to 2019). It was found that any of the proposed hybrid solutions are likely to trigger substantial instabilities in the delicate sediment dynamics of Langue de Barbarie, eventually breaching this spit not far from the city of Saint-Louis. The analysis of alternative soft solutions led to similar conclusions.
Year: 2024
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.; Nahon, A.; Sancho, F. E.
Keywords: Erosion; breaching; Shoreline evolution; Spit; Sand barrier; ShorelineS model
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Programa de monitorização da hidrodinâmica das dragagens da zona superior da Lagoa de Óbidos - Relatório 3
O Programa de Monitorização das Dragagens da Zona Superior da Lagoa de Óbidos, promovidas pelaAgência Portuguesa do Ambiente, destina-se a acompanhar a evolução das condições hidrodinâmicas e da morfologia da lagoa. Apresentam-se neste relatório os resultados relativos à fase de pós-obra. Na zona inferior da lagoa, entre abril de 2022 e outubro de 2023, o canal da embocadura manteve uma posição relativamente estável no terço central do cordão litoral, sem situações de fecho da embocadura. Na zona superior da lagoa, a comparação dos levantamentos hidrográficos de pós-dragagem (março de 2022) e de monitorização após 20 meses (novembro de 2023) indicam que a zona intervencionada de canais (braço da Barrosa, foz do rio Real e braço do Bom Sucesso) e bacias (braço da Barrosa e foz do rio Real) apresentou uma taxa de assoreamento moderada (0,23 m ano-1). Assim, estima-se que os efeitos da intervenção de dragagem na redução da acumulação sedimentar na zona superior da lagoa sejam relativamente duradouros.
Year: 2023
Author(s): Azevedo, A.; Fortunato, A. B.; Freire, P.; Portela, L. I.
Keywords: Lagoa costeira; Assoreamento; Hidrodinâmica; Evolução morfológica
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira - (T2) Estudos em modelo físico reduzido: Resultados do modelo Relatório 13
Apresenta-se neste relatório os principais resultados dos ensaios em modelo físico reduzido referentes ao Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira. Os ensaios, realizados à escala 1:65 com fundo móvel, permitiram analisar o efeito do quebra-mar destacado (QMD) na dinâmica sedimentar próxima e na geração de ondas para o surf. No que se refere à dinâmica sedimentar, verificou-se a reprodução de fenómenos de evolução morfológica no modelo físico, com predominância de movimentos sedimentares transversais na ausência do QMD e quase inexistência de transporte longilitoral. A implantação de um QMD paralelo à praia induziu a formação de células de circulação na zona abrigada que conduziram à formação de um saliente de pequenas dimensões, centrado com o eixo transversal do QMD. A implantação de um QMD 45º oblíquo à costa provocou a formação de dois salientes, de dimensões semelhantes aos da configuração anterior. No que se refere à geração de ondas para surf comparam-se os resultados obtidos sem QMD, com QMD paralelo e com QMD oblíquo à costa. Analisam-se os índices de agitação, localização, comprimento e tipo de rebentação para cada situação. Para todas as condições de agitação ensaiadas, a rebentação na situação atual (sem QMD) ocorre a sotamar da posição de implantação prevista para o QMD, próxima da linha de costa. O QMD provoca alteração das condições de rebentação, levando a que esta ocorra na zona próxima ou sobre o QMD. Da observação da posição e comprimento da linha de rebentação, assim como do tipo e forma de rebentação pode concluir-se que, dos casos ensaiados, no caso sem QMD e no caso com QMD oblíquo se obtiveram condições de rebentação adequadas à prática de surf. Apresenta-se a calibração realizada com o modelo numérico COULWAVE para o caso do QMD oblíquo, para uma condição de agitação regular. O modelo numérico permite calcular alguns parâmetros importantes para a verificação das condições de rebentação e da sua adequabilidade para a prática do surf, tais como o comprimento da linha de rebentação, a direção da onda no ponto de rebentação, o ângulo de rebentação e o número de Iribarren. Com base nos resultados obtidos é possível concluir que o QMD oblíquo gera uma onda de boa qualidade para o surf, já que se obtém uma rebentação mergulhante e um ângulo de rebentação adequado para surfistas standard/profissionais. Realizaram-se ensaios de galgamento e, para as condições de agitação ensaiadas, não se verificou galgamento da estrutura de defesa longitudinal aderente nem no caso dos ensaios sem QMD nem com QMD, quer paralelo à costa quer oblíquo.
Year: 2022
Author(s): Mendonça, A. C.; Sancho, F. E.; Neves, M. G.; Fortes, C. J. E. M.; Freire, P.
Keywords: Dinâmica sedimentar; Fundo móvel; Surf; Ensaios em modelo físico
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira - Relatório final síntese
Apresenta-se neste documento um texto integrador e conclusivo dos trabalhos executados no Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira. Identificam-se, primeiramente, as alternativas e soluções para um quebra-mar destacado submerso e os principais condicionamentos morfo-sedimentares. Sintetizam-se os resultados da análise do desempenho das soluções relativamente à redução do galgamento costeiro, promoção do acréscimo da largura de praia e promoção de ondas de referência para o surf. Por fim, elencam-se os principais resultados da análise de viabilidade económica, discutem-se intervenções alternativas e/ou complementares e apresentam-se os resultados dos parâmetros de dimensionamento de soluções técnica e/ou economicamente viáveis, que melhor satisfazem os objetivos. Alerta-se também para algumas limitações, oportunidades e trabalhos adicionais para a eventual execução do projeto da obra.
Year: 2022
Author(s): Sancho, F. E.; Freire, P.; Neves, M. G.; Oliveira, F. S. B. F.; Mendonça, A. C.; Fortes, C. J. E. M.; Roebeling, P.; Baptista, R. P.
Keywords: Alimentação artificial; Surf; Quebramar destacado submerso; Proteção costeira; Galgamento; Viabilidade técnica e económica
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à praia da Vagueira - (T1) Estudos em modelo matemático: Efeito do quebra-mar destacado nas correntes e morfo
O presente estudo é constituído por duas componentes. Na primeira analisa-se, com recurso a modelação numérica, o efeito da morfologia da praia da Vagueira na resposta de um quebra-mar destacado submerso implementado na frente marítima. Para isso, utilizam-se dois levantamentos topo-batimétricos recentes, de verão marítimo, que evidenciam grandes diferenças de elevação do fundo. Concluiu-se que a implementação do quebra-mar favorece a geração de elevados gradientes de fundo, incluindo a geração de novos canais, devidos às correntes divergentes, cuja mobilidade constrange a formação de um saliente estável que permita um aumento permanente da largura de praia. Na segunda componente do estudo, desenvolvida para apoiar o estudo em modelo físico, testou-se em modelo numérico o efeito do quebra-mar destacado submerso nas correntes e morfologia adjacentes, em condições hidro-morfológicas representativas. Concluiu-se que os padrões de erosão-acumulação gerados pelo quebra-mar (canais de erosão divergentes, enraizados nos extremos do quebra-mar, que geram a fuga de sedimentos locais e crescimento de um saliente não simétrico relativamente ao eixo transversal do quebra-mar) são mais regulares do que os previstos em condições de topo-batimetria real, pelo facto da batimetria inicial ser mais uniforme e, por isso, permitir um efeito mais destacado (menos difuso) dos mecanismos de resposta do fundo ao forçamento hidrodinâmico.
Year: 2021
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
Keywords: Morfodinâmica; Saliente; Proteção costeira
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à praia da Vagueira - (T2) Estudos em modelo físico reduzido: Estabelecimento do modelo físico Relatório 12
Apresenta-se neste relatório o estabelecimento do modelo físico reduzido e as condições de ensaio referentes ao Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira. A escala selecionada, de 1:65, resultou do compromisso entre as dimensões do tanque de ondas, as dimensões da zona de estudo e das obras a implantar, as características e capacidades do batedor de ondas e as condições de agitação marítima, tendo ainda em consideração a dimensão do sedimento a utilizar no fundo móvel. Face à elevada variabilidade da topo-batimetria em protótipo (Praia da Vagueira), adotou-se pela escolha de uma configuração de fundo, para reprodução em modelo físico, média das medidas.
Year: 2021
Author(s): Sancho, F. E.; Neves, M. G.; Fortes, C. J. E. M.; Oliveira, F. S. B. F.; Silva, L. G.
Keywords: Fundo móvel; Escala do modelo reduzido; Surf; Condições de agitação
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à praia da Vagueira - (T4) Análise custo-benefício da melhor solução técnica e conjunto de soluções alternati
No âmbito do contrato de prestação de serviços para o Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à praia da Vagueira, determina-se a viabilidade económica de 4 alternativas para a construção de um quebra-mar destacado (QMD) na praia da Vagueira. As opções selecionadas variam no comprimento da estrutura (c) e na distância à linha de costa (d), numa combinação de 4 cenários designados c200d200, c300d400, c350d400 e c350d580. Os resultados mostram que a construção do QMD poderá vir a constituir um impacto positivo na zona urbana da praia da Vagueira, com relevantes benefícios económicos. Demonstra-se também que, para todas as configurações estudadas, os maiores benefícios concentram-se na praia da Vagueira, como desejável, enquanto as áreas vizinhas ressentem o défice sedimentar. Conclui-se que o cenário c200d200 apresenta uma solução viável relativamente pouco dispendiosa, mas também com benefícios relativamente baixos. O cenário c300d400 apresenta uma solução alternativa potencialmente viável, com maiores custos, mas também com benefícios mais acentuados.
Year: 2021
Author(s): Pombo, R.; Roebeling, P.; Coelho, C.; Sancho, F. E.
Keywords: Viabilidade económica; Valor do território; Uso do solo; Proteção costeira
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Modelação para apoio às intervenções nas praias da Costa da Caparica Almada - Análise de levantamentos topo-hidrográficos do sistema Bugio-Caparica (1980-2018)
Procede-se à comparação de levantamentos topo-hidrográficos a escalas espaciais e temporais alargadas (desde 1980-1982) com o objetivo de apoiar a interpretação da evolução morfológica do sistema Bugio-Caparica e, em particular, contribuir para: (a) a identificação do destino das areias utilizadas na alimentação das praias da Costa da Caparica; (b) a avaliação da importância dos fluxos sedimentares entre as praias da Caparica e o banco do Bugio; e (c) a apreciação dos efeitos das intervenções estruturais e não-estruturais. Identifica-se uma área de acumulação sedimentar parcialmente no exterior da célula de monitorização, com cotas da ordem de -4 a -2 m ZH, no bordo meridional do banco do Bugio, que poderá estar associada quer às alimentações artificiais realizadas na Caparica, quer a alterações morfológicas ocorridas na envolvente da Cova do Vapor.
Year: 2020
Author(s): Portela, L. I.
Keywords: Embocadura; Dinâmica sedimentar; Levantamentos topo-hidrográficos; Costa da Caparica
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MOSAIC.pt field campaigns - Cova-Gala beach, March 2020
The present report describes a fieldwork campaign that took place within the scope of the project MOSAIC.pt. The campaign was performed in March 2020 at Cova-Gala beach. Cova-Gala beach is located south of the entrance to Figueira da Foz harbour, along central Portugal western coast. The campaign aimed to acquire hydrodynamic and topographic data on the subaerial beach cells between the groynes in front of Cova ur anizations waterfront promenade. These data aim to validate numerical models to simulate hydro- and morphodynamics.
Year: 2020
Author(s): Nahon, A.; Fortunato, A. B.; Freire, P.; Oliveira, F. S. B. F.; Oliveira, J. N.; Pedro, L.; Rogeiro, J.; Jesus, G.; Oliveira, A.; Azevedo, A.; Henriques, M. J.; Silva, P. A.; Baptista, R. P.; Oliveira
Keywords: Hydrodynamic measurements; Photogrammetric survey; Topographic survey
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Project UBEST: Understanding the biogeochemical buffering capacity of estuaries relative to climate change and anthropogenic inputs - Final Report
The final technical report of the project UBEST Understanding the biogeochemical buffering capacity of estuaries relative to climate change and anthropogenic inputs (ref. PTDC/AAGMAA/ 6899/2014), funded by the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT), is presented. The project contributed to improve the knowledge on the biogeochemical dynamics in estuaries and coastal lagoons, in particular the Tagus estuary and the Ria Formosa. A detailed characterization of the current water quality and biogeochemical dynamics in these systems and further insights about their response to climate change and anthropogenic pressures are provided. The use of an integrated approach, combining field observations and numerical modelling, was fundamental as it allowed to effectively cover the relevant temporal (past-present-future) and spatial scales. An innovative coastal observatory was developed, the UBEST coastal observatory (http://portal-ubest.lnec.pt), which integrates all the main results of the project as layers of information with different levels of aggregation.
Year: 2020
Author(s): Rodrigues, M.; Fortunato, A. B.; Martins, R.; Rogeiro, J.; Oliveira, A.; Azevedo, A.; Freire, P.; Cravo, A.; Jacob, J.; Rosa, A.
Keywords: Ria Formosa; UBEST coastal observatory; Tagus estuary; Water quality; Hydrodynamics
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Memória
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Evolução de Linhas de Costas. Desenvolvimento e Aplicação de Um Modelo Numérico
N/A
Year: 2003
Author(s): Vicente, C.; Clímaco, M.
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Outro
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Estuarine and coastal morphodynamics
N/A
Year: 2015
Author(s): Fortunato, A. B.; Bertin, X.; Coco , G.; Concejo, A.; Dias, J. M.; Fernandes, E.; Larson, M.; Matias, A.; Oliveira, A.; Silva, P. A.; Dias, J. A.; Azeiteiro, U.; Costa , M.; Boski, T.
Keywords: coastal; Estuarine
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