Papers
Info
Process-based 2DH morphodynamic modeling of tidal inlets: A comparison with empirical classifications and theories
The economical and ecological importance of tidal inlets has fostered the development of empirical tools forinlet management during the last century. This study aims at confronting these empirical theories with resultsobtained with a process-based numerical model, MORSYS2D. This 2DH morphodynamic modeling system isapplied to an idealized tidal inlet/lagoon system with different combinations of significant wave height,tidal range and tidal prism. The numerical model predictions are compared to the empirical models ofHayes, Bruun, O'Brien and FitzGerald and to morphologies observed at natural tidal inlets. The results presentgood accordance with observations as well as with some key behaviors predicted with the empirical theories.The predicted morphologies satisfy the relation of O'Brien between the tidal prism and the cross-sectionalarea, the model reproduces the conceptual model of sand by-passing by ebb-tidal delta breaching of FitzGeraldand the classifications of Hayes and Bruun are generally respected. However, some inconsistencies betweenmodel results andHayes classification highlight the limitations of applying this classification,which only considersthe yearly-averaged significant wave height and tidal range, to a single tidal inlet case.
Year: 2012
Number Pages:
1-11pp.
Author(s): Nahon, A.; Bertin, X.; Fortunato, A. B.; Oliveira, A.
: Marine Geology
Editor: Marine Geology
Volume:
291-294.
Keywords: Empirical models; Morphodynamic modeling; Inlet morphodynamics; Tidal inlet classification
Info
Seasonal and diurnal water quality and ecological dynamics along a salinity gradient (Mira channel, Aveiro lagoon, Portugal)
The patterns of water quality and ecological dynamics in estuaries vary at different time scales. Characterizing thisvariability at short (diurnal and seasonal) time scales is a pre-requisite to investigate the effects of long-term climatechanges. Seasonal scales depend mostly on the natural climatic variability, while diurnal scales are generallyassociated with the tidal cycle and wind events. In order to study the role of these superimposed scales in the Aveirolagoon, an integrated approach, which combines data acquisition and numerical modelling, was followed. Theanalysis was conducted with the three-dimensional, fully coupled hydrodynamic and ecological numerical model,ECO-SELFE, extended to account for the oxygen cycle. For data acquisition three field campaigns were performedalong a salinity gradient (Mira channel), covering different seasonal situations: March 2009, September 2009 andJanuary 2010. These campaigns, each lasting 24 hours, included the measurement of physical, chemical andbiological parameters (river flow, water levels, currents velocities, water temperature, salinity, dissolved oxygen,nutrients and chlorophyll a). Results show the ability of the model to represent both the spatial and temporal patternsobserved for the different variables. Chlorophyll a and nutrients tend to present larger concentrations upstream thandownstream, with the largest values observed in spring. The distribution patterns are significantly influenced by thetidal dynamics.
Year: 2012
Number Pages:
899-918pp.
Author(s): Rodrigues, M.; Oliveira, A.; Queiroga, H.; Brotas, V.
: ELSEVIER
Editor: Procedia Environmental Sciences
Volume:
Procedia Environmental Sciences 13 (2012).
Keywords: Tide; Nutrients; Dissolved oxygen; Chlorophyll a
Info
Sediment transport measurements with tracers in very low-energy beaches
ABSTRACT: This study investigates sediment transport at a very low-energy backbarrier beach in southern Portugal, from aspring-to-neap tide period, during fair-weather conditions. Rates and directions of transport were determined based on the applicationof fluorescent tracer techniques. Wind and currents were collected locally, whereas the dominant small and short-period wind waveswere characterized using a morphodynamic modelling system coupling a circulation model, a spectral wave model, and a bottomevolution model, well validated over the study area.For the recorded conditions sediment transport was small and ebb oriented, with daily transport rates below 0.02m3 day-1. Tidalcurrents (mainly ebb velocities) were found to be the main causative forcing controlling sediment displacements. Transport rateswere higher during spring tides, tending towards very small values at neap tides. Results herein reported points towards thedistinction between tracer advection and tracer dispersion in this type of environment. Transport by advection was low as a consequenceof the prevailing hydrodynamic conditions (Hs<0.1 m, and max. current velocity of 0.5ms-1) and the tracer adjustment tothe transport layer, whereas dispersion was relatively high (few metres per day). Tracer techniques allowed distinguishing the broadpicture of transport, but revealed the need for refinement in this type of environments (bi-directional forcing by ebb and flood cycles).
Year: 2012
Number Pages:
561-569pp.
Author(s): Carrasco, A. R.; Ferreira, Ó.; Matias, A.; Freire, P.; Bertin, X.; Dias, J. A.
: Earth Surf. Process. Landforms
Editor: John Wiley & Sons, Ltd.
Volume:
Earth Surf. Process. Landforms 38.
Keywords: Fluorescent tracer; Backbarrier; Low-energy; Sediment transport
Info
Tidal asymmetry in a coastal lagoon subject to a mixed tidal regime
Tidal asymmetry is a key factor in the geomorphology of many coastal lagoons. Whilst tidal asymmetry insemi-diurnal tidal regimes has been extensively studied, its occurrence in mixed tidal regimes is less wellunderstood, and has a number of unique causes and characteristics. Tidal phase duration analysis andleast squares harmonic analysis have been used to study the temporal and spatial nature of asymmetryin both offshore and coastal lagoon tides at the Murray Mouth in south-eastern Australia. GIS analysis ofbathymetric survey data has been used to study the roles of lagoon bathymetry on tidal distortion.Tidal asymmetry in the Murray Mouth coastal lagoon results from frequency relationships between majorastronomical driving tides as well as bathymetry-induced tidal transformations. The frequency differencebetween the K1 and S2 tides produces an important 6-monthly ebb/flood-dominant asymmetry cycle in theincoming oceanic tides, whilst phase relationships between the K1 and K2 tides contribute to persistentasymmetry. The use of standard relationships between theM2 andM4 tides as asymmetry indicators is shown tobe invalid for this mixed tidal regime. In this shallow, microtidal system, the impacts of bathymetry on tidalasymmetry within the lagoon are profound, with inlet and channel configurations identified as the mostimportant controlling factors.The results of this study may inform the strategic management of tidal inlets in mixed tidal regimes, suchas the Murray Mouth, that are subject to intermittent or long-term constriction.
Year: 2012
Number Pages:
171-180pp.
Author(s): Jewell, S.; Walker, D.; Fortunato, A. B.
: Geomorphology
Editor: Geomorphology
Volume:
138.
Keywords: Murray mouth; Mixed tides; Coastal lagoon; Tidal asymmetry
Info
Automatic improvement of unstructured grids for coastal simulations
The generation of unstructured triangular grids for coastal applications requires extensive manual tunning, in order to improve the stability, accuracy and efficiency of the model simulations. As current grids reach 105-106 nodes, this manual tunning is no longer feasible. This paper presents a new post-processor that aims at optimizing the local distribution of nodes and elements by adding and deleting nodes and by changing the connections between nodes. The algorithms target a smooth transition between elements sizes by making the number of connections of each internal node as close to 6 as possible.An application of the post-processor to various grids shows that the grid roughness is reduced by 10-30%, while decreasing marginally the number of nodes and maintaining the global nodal distribution. To illustrate the benefits of the post-processor, a grid with 130.000 nodes of the maritime zone under Portuguese jurisdiction is used to simulate tides with a good accuracy (root mean square errors below 10 cm) and without numericaloscillations. The model results provide an extensive database of tidal elevations that can feed boundary conditions to local estuarine models.
Year: 2011
Number Pages:
1028 - 1032.
Author(s): Fortunato, A. B.; Bruneau, N.; Azevedo, A.; Araújo, M. A. V. C.; Oliveira, A.
: Journal of Coastal Research, ICS2011 (Proceedings)
Volume:
SI 64.
Keywords: Grid generation; Portuguese shelf; Tidal model
Info
Coastal Erosion Management in Algarve (Portugal) -- a Beach Nourishment Case Study
The Portuguese southern coast national and international appeal turns it into a highly relevant area concerning the country's economy. Vale do Lobo is a resort located in the centre of this coast, where the beach has been suffering from erosion problems for several years now. Local interventions have been executed in order to prevent the erosion of the beach, yet the efficiency of such strategy has not been verified.This study's main purpose is to enable a better understanding of the evolutionary trends of the coastline between Quarteira and Ancão inlet and to analyse the efficiency of the beach nourishment interventions as a protection technique for a coastal environment with the wave energy exposure and geomorphologic characteristics of the present one.The study focussed on a 10-year period, during which, 700x103 and 370x103 m3 of sand with D50=0.76 mm (slightly larger than the D50 of the native beach) were extracted from offshore, and deposited in the foreshore. The wave climate in the study area was processed, analysed and used as input for modelling the nearshore processes. In addition, beach profiles measured alongshore have been analysed to obtain the representative beach profile. Coastlines of different dates have been derived from aerial photographs.The longshore transport model Litdrift and the coastline model Litline were applied to study the sediment dynamics. Litdrift was used to estimate the longshore transport capacity of the beach for the hydrodynamic series considering the representative beach profile previously obtained. These results were then used to calculate the evolution of the coastline due to the incident wave climate with Litline model. Aerial photographs were used to verify the model. The analysis of the two beach nourishments performed allowed to infer on the efficiency of this coastal protection technique to delay the erosion process.
Year: 2011
Number Pages:
328-334 pp.
Author(s): Proença, B.; Oliveira, F. S. B. F.; Sancho, F. E.
Editor: Journal of Coastal Research
Volume:
Journal of Coastal Research.
Keywords: Portuguese coast; Coastline evolution; Coastal protection; Coastal erosion; Beach nourishment
Info
Coupling Monitoring and Mathematical Modelling of Beaches to Analyse a Problem of Harbour Sedimentation: Case Study
This article addresses the problem of sedimentation at the entrance of a harbour by evaluating and understanding thesediment dynamics in the adjacent beaches. The results of the methodology applied to acknowledge the beaches
Year: 2011
Number Pages:
104-115pp.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.; Freire, P.
: Journal of Coastal Research
Editor: Journal of Coastal Research
Keywords: Portuguese coast.; Coastal seasonality; Morphodynamics
Info
Development of a three-dimensional coupled wave-current model for coastal environments
In the past decade, two-dimensional (2DH) morphodynamic modeling systems were developed to simulate the morphological changes due to the combined action of waves, tides and winds. In spite of some significantsuccesses, they are unable to predict complex morphological behaviors, such as inlet infillings in highly dynamicenvironments during winter energetic wave conditions. For these reasons, the state of the art in morphodynamic modeling tends to evolve towards three-dimensional (3D) modeling systems. In this context, the present study focuses on the development of an unstructured 3D coupled wave-current model taking into account the verticalstructure of radiation stresses based on recent theoretical developments. The model is applied to the common breakwater test case and succeeds efficiently to reproduce the wave-driven circulation behind the breakwater.The study investigates also the vertical structure of the flow and the wave-induced setup along a cross-shore profile. The undertow is well-predicted by the model in the surf zone and the wave-induced setups predicted by the 3D model are about 30-40% greater than those simulated by a 2DH approach. This important aspect could berelevant in storm surge and inundation studies for which the quality of the predictions could be strongly improved by using a 3D fully coupled wave-current model.
Year: 2011
Number Pages:
986 - 990.
Author(s): Bruneau, N.; Dodet, G.; Bertin, X.; Fortunato, A. B.
: Journal of Coastal Research, ICS2011 (Proceedings)
Volume:
SI 64.
Keywords: Wave-driven circulations; Wave-current interactions; Wave-induced setup; 3d modeling
Info
Estudo da Evolução de uma Área de Extracção de Sedimentos ao largo de Vale do Lobo (Algarve Portugal) - Comparação entre Resultados Numéricos e Dados Batimétricos
A extracção de sedimentos nas zonas costeiras é uma actividade de importância e prática crescentes há já vários anos e em diversos países. A evolução de uma zona de extracção depende essencialmente do tipo de sedimento e das características hidrodinâmicas do local. No presente trabalho pretendeu-se estudar a evolução morfológica e sedimentar de uma escavação ao largo de Vale do Lobo (Algarve, Portugal) com base em 3 campanhas batimétricas realizadas entre 2006 e 2008, antes e após a extracção, assim como numericamente, através da aplicação de um modelo morfodinâmico
Year: 2011
Number Pages:
369-377pp.
Author(s): Rosa, J.; Gonçalves, D.; Silva, P. A.; Pinheiro, L.; Rebêlo, L.; Fortunato, A. B.; Bertin, X.
: Revista da Gestão Costeira Integrada
Editor: Revista da Gestão Costeira Integrada
Keywords: Modelo morfodinâmico; Plataforma continental; Evolução de uma escavação; Impacto morfológico; Dragagem
Info
Grain size effects on suspended sediment concentration profiles under breaking waves
Presently, conceptual and numerical sediment concentration modelling is largely based on the diffusionapproach. However, several works have shown that this approach is, frequently, unsuitable to model the profiledistribution of different grain size particles in the same flow. In order to understand the grain size effects onsuspended sediment concentration profiles under breaking wave conditions, a new data set was collected at threewest coast Portuguese beaches (Almagreira, Caparica and Comporta beaches). As expected, the relativeconcentration for the entire grain-size spectrum shows a systematic decrease with distance to the bed, thoughwith different profile shapes (exponential and power law). The analysis of the relative concentration profiles foreach sediment fraction show similar profile patterns; however, as expected, the decrease in the relativeconcentration with height strongly depends on particle size and assumes a different behaviour at each site. In thiscase, diffusion approach was unable to explain all the observed profile patterns, namely the overlapping ofcoarse sediment profiles and the different profile shapes in the same flow. These deficiencies were overcome bythe use of the convection-diffusion approach.
Year: 2011
Number Pages:
130-134pp.
Author(s): Ribeiro, M.; Taborda, R.; Cascalho, J.; Bosnic, I.; Oliveira, A.; Rodrigues, A.; Freire, P.
: Journal of Coastal Research
Editor: Journal of Coastal Research
Volume:
64.
Keywords: Convection; Diffusion; Beach
|
Comunicação
Info
Sediment research in estuaries and the coastal zone
Abstract: Sediment is the basic material from whichestuaries, coastal lagoons and beach and barriercoasts are made. These are among the most dynamiclandforms on earth. Human activity has left its markon coastal systems in many ways and, especiallysince the industrial revolution, also on the sediment.Sediment management becomes imperative whensediment is too much, too little or too contaminated,and measures have to be taken to address economic,social and environmental concerns.In a context of weak economic growth anddecreasing public resources across much of Europe,to sustainably manage estuarine and coastalsediment, innovative and cost-efficient approachesand solutions are needed. However, there is noinnovation without research.
Year: 2013
Number Pages:
1pp.
Author(s): Portela, L. I.
Info
Sheet-flow sediment transport formulae verification under a new set of experiments
N/A
Year: 2013
Number Pages:
10pp.
Author(s): Abreu, T.; Sancho, F. E.; Silva, P. A.
Info
Sistema computacional de alta resolução para planeamento e resposta a derrames de hidrocarbonetos em aplicações oceânicas, costeiras e estuarinas
Os derrames de hidrocarbonetos no oceano têm efeitos catastróficos a nível social, económico e ambiental, colocando em risco a sustentabilidade e o desenvolvimento das regiões costeiras afetadas. O aumento do número de concessões e blocos de exploração através da adoção de novas metodologias de prospeção, resulta num aumento do risco de ocorrência de derrames em profundidade durante as fases de exploração e produção. O aumento de atividade nestas fases enfatiza a necessidade de criação de ferramentas específicas para a prevenção e mitigação deste tipo de catástrofes, que consideram os vários mecanismos forçadores e os processos relevantes de degradação do óleo em meio estuarino e marinho.Este trabalho apresenta uma metodologia que permite abordar a problemática dos acidentes de derrames em duas vertentes: 1) a análise de risco detalhada para apoio à prevenção e mitigação de acidentes, através da otimização de planos de contingência à escala local em zonas costeiras, portos e estuários, e 2) o desenvolvimento e validação de um sistema de apoio à emergência de derrames de hidrocarbonetos, aliando um sistema de modelação com um sistema de previsão em tempo real. A utilização de modelos numéricos de malhas não-estruturadas é fundamental para as duas funcionalidades, dado que permite simular processos físicos numa abordagem multi-escala, abrangendo domínios que se estendem do oceano profundo até às zonas costeiras e estuarinas.A metodologia proposta poderá ser uma mais-valia para gestores costeiros, empresas petrolíferas e empresas consultoras, permitindo-lhes obter informações pormenorizadas sobre a dinâmica das regiões de estudo, e a quantificação detalhada do perigo de derrames e dos seus impactos, melhorando significativamente os planos de contingência a nível local, e contribuindo para a gestão da emergência e emissão de alertas precoces para proteção de bens em risco em caso de acidentes através do sistema de previsão em tempo real de derrames de hidrocarbonetos.
Year: 2013
Number Pages:
11p.
Author(s): Azevedo, A.; Boer, S.; Jesus, G.; Gomes, J. L.; Oliveira, A.; Fortunato, A. B.
Keywords: Sistemas de previsão em tempo real; Modelação numérica; Derrames de petróleo no mar
Info
Alerta precoce da contaminação fecal para o estuário do Tejo: implementação preliminar do modelo hidrodinâmico e de contaminação fecal
Resumo: Este trabalho apresenta os primeiros desenvolvimentos dum sistema de alerta precoce parasituações de risco de contaminação fecal, que integrará uma plataforma de previsão em temporeal(RDFSPT,http://ariel.lnec.pt), uma rede de monitorização em temporeale um modelo acopladohidrodinâmico e de contaminação fecal de elevada precisão. Este modelo numérico tridimensional foiimplementado no estuário do Tejo e foram analisados diferentes cenários de descarga do caneiro deAlcântara, em tempo húmido (Janeiro de 1996) e seco (Julho de 2011). A calibração do modelohidrodinâmico em modo barotrópico (Janeiro de 1972) apresenta erros quadráticos médios adequados,inferiores aos obtidos por Vargas et al. (2008). A validação em modo baroclínico (Fevereiro de 1988),em condições de significativa estratificação, revela boa concordância com os padrões observados. Aanálise de fatores que influenciam a contaminação mostrou a importância dos forçamentos fluvial e damaré na diluição e configuração da pluma.
Year: 2012
Number Pages:
77-80pp.
Author(s): Costa, R.; Rodrigues, M.; Oliveira, A.; Fortunato, A. B.; David, L. M.
Keywords: Modelo eulerianolagrangiano; Estuário do tejo; Contaminação fecal; Sistemas de alerta
Info
Aplicação de Modelação Numérica e Física para o Estudo da Reabilitação e Proteção da Praia de Colwyn Bay, País de Gales, Reino Unido *
ResumoNeste artigo descreve-se um estudo de avaliação da dinâmica costeira com vista à reabilitação e proteção da praia de Colwyn Bay, no País de Gales, Reino Unido, em avançado estado de erosão e degradação das suas funções recreativa e de proteção costeira. O estudo insere-se no âmbito de uma estratégia de gestão costeira baseada em defesa da acção do mar. Numa primeira fase, foi caracterizada a dinâmica da praia, através da avaliação da evolução morfológica tridimensional do topo e da face de praia, da composição sedimentológica recente da mesma zona, da hidrodinâmica da praia, com base em séries temporais de agitação marítima e nível do mar (incluindo as componentes de maré e sobrelevação de origem meteorológica), e da distribuição do transporte sedimentar longitudinal na zona ativa submersa. Numa segunda fase, de simulação e avaliação de soluções alternativas, baseadas numa estratégia de alimentação artificial, definiu-se e testou-se o perfil de enchimento, bem como soluções de longo prazo, algumas com estruturas de retenção/proteção (esporões, esporões em Y e quebra-mares destacados). Nestes testes foi utilizada a modelação numérica para a análise da morfodinâmica transversal da praia a curto prazo, no caso do perfil de enchimento, e da evolução da linha de costa a longo prazo, no caso da forma plana da praia com e sem estruturas. As diversas metodologias de análise aplicadas e respetivos resultados são também descritos neste artigo com detalhe. Também no âmbito do teste de soluções de reabilitação da praia, foram realizados testes em modelo físico para análise da estabilidade e dos galgamentos para várias soluções alternativas do perfil transversal da defesa longitudinal aderente de enrocamento do extremo Este de Colwyn Bay. O estudo, com base na análise comparativa de soluções alternativas, permitiu definir o volume mínimo de alimentação artificial necessário à reabilitação e proteção da praia, qual a solução com melhor desempenho na retenção do enchimento da praia, e quais as características mais eficazes do perfil da defesa longitudinal (inclinação do talude do manto exterior, geometria do muro-cortina, geometria e permeabilidade da berma do coroamento) no que diz respeito à estabilidade do manto e aos galgamentos. Apresentam-se também recomendações relativamente às necessidades de execução de uma análise custo-benefício das soluções de alimentação com melhor desempenho e de monitorização da futura praia, e recomendações sobre aspetos adicionais a considerar no projeto de execução da defesa longitudinal.
Year: 2012
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.; Reis, M. T.; Freire, P.; Neves, M. G.; Sancho, F. E.; Silva, L. G.; Clímaco, M.; Vicente, C.
Editor: Revista da Gestão Costeira Integrada
Keywords: Estruturas costeiras; Alimentação artificial; Erosão costeira
Info
Aplicação do modelo Duner para erosão de dunas
O estudo visou melhorar a avaliação e previsão da vulnerabilidade/resiliência de sistemas dunares à acção das ondas e da sobrelevação do nível do mar em condições de tempestade marítima. O objetivo específico foi testar o modelo matemático morfodinâmico Duner, desenvolvido com base no método de convolução, para uma experiência laboratorial em canal de grande escala. Utilizaram-se três casos de geometria de perfil de equilíbrio idealizada aproximados do perfil inicial para calcular o máximo potencial de erosão do perfil praia duna. Da avaliação do desempenho do modelo, realizada através de indicadores de impacto e de erro, resultou a classificação de bom para o melhor caso de aproximação do perfil inicial e a classificação de razoável para os outros dois casos testados. Estes resultados permitiram reforçar a conclusão de que o modelo constitui um instrumento simples e eficiente para avaliação e previsão da vulnerabilidade de dunas.
Year: 2012
Number Pages:
315-318.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Sobrelevação; Tempestade; Perfil de praia; Convolução; Morfodinâmica
Info
Assimilação de dados num modelo morfodinâmico para embocaduras lagunares
A simulação da evolução de embocaduras lagunares forçadas pela agitação marítima e correntes de maréenvolve erros muito elevados. Com vista a melhorar o desempenho destas simulações, desenvolveram-se doismétodos de assimilação de dados batimétricos aplicados a um modelo morfodinâmico 2DH para simular aevolução de embocaduras. Este artigo descreve os métodos desenvolvidos e a sua avaliação na simulação daevolução da embocadura da lagoa de Albufeira. Os resultados mostram que o modelo sem assimilação de dadostem erros muito significativos, enquanto ambas as técnicas de assimilação de dados conduzem a excelentesresultados.
Year: 2012
Number Pages:
6 pp.
Author(s): Fortunato, A. B.; Nahon, A.; Dodet, G.; Bruneau, N.; Oliveira, A.; Benevides, P; Azevedo, A.
Keywords: Lagoa de albufeira; Assimilação de dados; Embocaduras; Morfodinâmica
Info
Avaliação do modelo de erosão de praias e dunas xbeach: resultados preliminares
Este estudo visou melhorar a avaliação/previsão da vulnerabilidade de praias à acção de tempestadesmarítimas, através da avaliação do desempenho do modelo XBeach relativamente ao modelo Litprof(um dos mais eficazes nesta área). Esta avaliação foi feita com base na comparação da evoluçãomorfológica e de indicadores de desempenho (de impacto e de erro). Apresentam-se os parâmetros pordefeito (standard set of parameter settings) e discutem-se os parâmetros de calibração para ambos osmodelos, com os quais se reproduziu o desenvolvimento de um perfil de erosão do tipo barra-fossaobtido em canal de grande escala de laboratório. Da avaliação do desempenho dos dois modelos comos parâmetros por defeito, recomenda-se que, apesar do indicador de erro apontar para um melhordesempenho do modelo XBeach, se aplique o modelo Litprof num problema de engenharia num casosemelhante, uma vez que a geometria do perfil numérico é a que mais se aproxima do perfil observadoe a erosão da face de praia é sobrestimada, estando assim do lado da segurança. Realizaram-setestes aos parâmetros de calibração para os dois modelos e concluiu-se que os parâmetros maisinfluentes na evolução morfológica foram break, gammax, facua e lws, para o modelo XBeach, e 2 g escale a , para o modelo Litprof. Os parâmetros facua e lws do modelo XBeach foram aqueles queconferiram ao perfil final uma geometria mais próxima da configuração barra-fossa observada. Dostestes aos parâmetros de calibração concluiu-se que ambos os modelos reproduzem odesenvolvimento da barra submersa característica do perfil de erosão, mas foi o modelo Litprof queapresentou o melhor desempenho
Year: 2012
Number Pages:
18pp.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
Keywords: Litprof; Xbeach; Modelação morfodinâmica; Erosão costeira
Info
Coastal dunes vulnerability indexes: a new proposal and aplication to Ria Formosa Coast (Portugal)
In the present work it is proposed a new coastal dune vulnerability index based on its exposure (and resistance) tooverwashing and erosion under storm events, focusing solely on the short-term events. The methodology is appliedand validated against the available data for the Ria Formosa (Algarve, Portugal) coastal beaches. The overwash indexis determined as a function of the dune crest height in relation with the maxima water levels for different returnperiods, and the storm-erosion index is computed as function of the remaining beach/dune volume after the impact ofthe 10-year return period extreme-wave conditions in relation to the pre-storm volume. It is discussed the results ofthis application, enhancing the necessity of further validation.
Year: 2012
Number Pages:
1-12pp.
Author(s): Sancho, F. E.; Freire, P.; Oliveira, F. S. B. F.
Keywords: Ancão spit; Overwashing; Dune-erosion; Short-term; Maritime-storm; Barrier island
Info
Consequências da subida do nível médio do mar na hidrodinâmica do estuário do Tejo
A hidrodinâmica estuarina tem implicações significativas na dinâmica morfológica esedimentar, qualidade da água, navegabilidade e inundação das margens. A subida do nível médio domar, associada às alterações climáticas, assim como as tendências atuais e futuras de acreção, terãonecessariamente consequências nesta hidrodinâmica que é conveniente antecipar. O presente estudoavalia os efeitos da subida do nível médio do mar e do assoreamento na propagação da maré noestuário do Tejo, através do desenvolvimento, validação e exploração de um modelo hidrodinâmico dealta resolução. Os resultados mostram que a subida do nível médio do mar afetará significativamente operíodo de ressonância deste estuário, o que conduzirá ao aumento da amplitude das constituintessemidiurnasem 270%e aumentará a dominância de enchente no estuário. Pelo contrário, os ajustesmorfológicos decorrentes da sedimentação atual não conduzem a alterações significativas nahidrodinâmica do estuário do Tejo.
Year: 2012
Number Pages:
143-146pp.
Author(s): Guerreiro, M.; Fortunato, A. B.; Freire, P.; Rilo, Ana; Taborda, R.; Freitas, M. Conceição; Andrade, C.; Silva, T.
Keywords: Ressonância; Nível médio do mar; Alterações climáticas; Hidrodinâmica; Estuário do tejo
|
Books
Info
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.
|
Capítulo de Livro
Info
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.
|
Tese de Doutoramento
Info
Avaliação da eficiência energética nos serviços urbanos de águas. Guia para diagnóstico, priorização de alternativas, monitorização e revisão do plano de ação
A presente tese tem como objetivo melhorar a gestão dos sistemas de distribuição de água através da utilização de métodos probabilísticos e estatísticos para analisar os dados de contadores inteligentes. Assim, é proposta uma metodologia para avaliação da incerteza em medições de caudal dinâmicas, baseada apenas nas próprias medições, no método de bootstrap por blocos e no ajustamento de um modelo adequado aos dados em estudo. De seguida, é desenvolvida uma metodologia de amostragem probabilística estratificada dos clientes para identificação de uma amostra representativa onde deverão ser instalados contadores inteligentes, sendo os estratos definidos pelos grupos obtidos numa análise de clusters baseada em dados de faturação. É ainda apresentada uma metodologia para a decomposição¸ de séries temporais de caudal em consumo autorizado, consumo não autorizado, roturas e perdas, utilizando técnicas de suavização de séries temporais e análise do espetro singular (singular sprectum analysis). Por último, são testados alguns métodos robustos e de analise funcional para deteção de valores anómalos em series temporais de caudal.
Year: 2022
Author(s): Almeida e Silva, M.
Keywords: Sistemas de distribuição de água; Séries temporais de caudal; Incerteza; Decomposição de séries temporais; Amostragem estratificada
Info
Análise dos Efeitos de Factores Climáticos e Antropogénicos na Ria de Aveiro
A compreensão dos impactes das alterações climáticas é fundamental para agestão a longo do prazo dos ecossistemas estuarinos. Esta compreensão sópoderá ser efectiva considerando a variabilidade climática natural e o papelrelativo das intervenções antropogénicas nestes ecossistemas. Assim, apresente dissertação analisa a influência das alterações climáticas e pressõesantropogénicas na qualidade da água e dinâmica ecológica da Ria de Aveirocom base numa abordagem integrada, que combinou a análise de sériestemporais dos últimos 25 anos e a modelação numérica de elevada resoluçãode cenários futuros de alterações climáticas e intervenções antropogénicas.A componente de modelação de qualidade da água e ecológica foi melhoradaa vários níveis. A análise de sensibilidade do modelo 3D hidrodinâmicoecológicoECO-SELFE aplicado à Ria de Aveiro e a revisão das constantes desemi-saturação para absorção de nutrientes pelo fitoplâncton contribuírampara a precisão e robustez das aplicações. A concentração do fitoplâncton foisignificativamente influenciada pelas taxas de crescimento do fitoplâncton e demortalidade e excreção do zooplâncton, e apresentou uma sensibilidadereduzida à variação das constantes de semi-saturação na gama identificadapara as diatomáceas. O acoplamento do ECO-SELFE a um modelo de campopróximo e a integração do ciclo do oxigénio aumentaram a sua capacidade derepresentação dos processos e das escalas espaciais relevantes. A validaçãodo ECO-SELFE foi realizada com base num conjunto de campanhasespecíficas realizadas no canal de Mira. Os padrões espaciais e temporaisobservados para as várias variáveis (clorofila a, nutrientes, oxigénio dissolvido,salinidade, temperatura da água, correntes e níveis) foram simulados comerros menores ou semelhantes aos obtidos neste tipo de aplicações.A análise dos padrões de variabilidade espacial e temporal da qualidade daágua e ecológica na Ria de Aveiro a diferentes escalas, efectuada com basenos dados históricos de 1985 a 2010 complementados pelas campanhasrealizadas, sugeriu uma influência combinada da variabilidade climática e dasacções antropogénicas. Os cenários futuros de alterações climáticas eintervenções antropogénicas simulados evidenciaram uma influência maissignificativa das alterações climáticas quando comparadas com os efeitos dasacções antropogénicas analisadas. As variações mais significativas sãoprevistas para os cenários de subida do nível do mar, seguidos dos cenáriosde alterações dos regimes hidrológicos, evidenciando o papel da circulação(maré e caudal fluvial) no estabelecimento da qualidade da água e dinâmicaecológica na laguna. Para os cenários de subida do nível do mar são previstosdecréscimos significativos da clorofila a e dos nutrientes a jusante e nas zonasintermédias do canal, e um aumento significativo da salinidade a montante.Estas alterações poderão favorecer modificações da composição e distribuiçãodas comunidades, afectando a cadeia alimentar e causando uma progressãopara montante de espécies marinhas. Os resultados sugerem ainda que osefeitos 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
Info
Modelação da Morfodinâmica de Estuários
N/A
Year: 2010
Number Pages:
1-188pp.
Author(s): Pinto, L.
Info
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 extremaimportância dados os graves impactes continuadamente causados no meio marinho. O desenvolvimentode ferramentas para auxilio às autoridades responsáveis pela gestão costeirano 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 desenvolvidopara aplicação a derrames em zonas costeiras, portuárias e oceânicas. Desenvolveuseuma nova metodologia baseada na sinergia da modelação numérica com a detecção remotapor satélites. Este sistema integra uma componente de modelação numérica flexível(2D/3D) e um novo algoritmo de segmentação de manchas de hidrocarbonetos observadasem imagens SAR. O algoritmo de detecção remota foi concebido para validar os resultadosdo sistema de modelos. O sistema de modelação baseia-se numa abordagem Euleriana-Lagrangeana para a resolução dos processos de evolução dos hidrocarbonetos, utilizandomalhas não-estruturadas para a representação dos domínios de estudo numa perspectivamulti-escala. O modelo de hidrocarbonetos inclui a maioria dos processos relevantes numderrame à superfície e na coluna de água e inclui um novo algoritmo para a retenção costeiraque 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 níveisde complexidade variável. A aplicação do sistema ao caso Prestige permitiu demonstrarque a sinergia entre a modelação numérica e a detecção remota é uma mais-valia para aprevisão de derrames de hidrocarbonetos no mar e serviu como base para uma análise qualitativada 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
Info
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.
Editor: ******
Info
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.
Editor: ******
Info
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.
Editor: ******
Info
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.
Editor: ******
Info
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.
Editor: ******
Info
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.
Editor: ******
|
|
Relatório Científico
Info
ADAPTARia - Modelação das alterações climáticas no Litoral da Ria de Aveiro estratégias de adaptação para cheias costeiras e fluviais tarefa 4
N/A
Year: 2012
Number Pages:
20pp.
Author(s): Ribeiro, N. A.; Fortunato, A. B.
Editor: LNEC
Info
Estabilidade de praias artificiais
O desenvolvimento de actividades balneares, associadas ao turismo e lazer,tem conduzido a inúmeras intervenções para melhoramento e expansão depraias existentes. Mais raramente tem sido encarada a criação de praiasartificiais, em costas rochosas, sendo escassa a informação existente sobrea elaboração deste tipo de projectos.No sentido de contribuir para preencher esta lacuna, desenvolve-se umametodologia estruturada que contempla a análise dos aspectos e problemasdeterminantes da estabilidade de praias artificiais.
Year: 2012
Number Pages:
32pp.
Author(s): Vicente, C.; Clímaco, M.
Editor: LNEC
Info
Estudos de dinâmica costeira, mobilidade e protecção das margens na ria de Aveiro e zonas adjacentes: Assessoria técnica. Avaliação dos relatórios apresentados pela SENER. Estudo 1: Estudos de Evoluçã
N/A
Year: 2012
Number Pages:
3.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.; Sancho, F. E.; Clímaco, M.
Editor: LNEC
Info
Relatório Técnico da Campanha MORFEED IX de 23-07-2012
O presente relatório tem como objectivo a descrição da campanha de campo designada porMORFEED IX, realizada no âmbito do Projecto MORFEED (Mophodynamic feedback of estuarinemargins to climate change), financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (contratoPTDC/AAC-AMB/100092/2008).O principal objectivo do projecto MORFEED consiste no desenvolvimento de um modeloconceptual que traduza a resposta das margens estuarinas a diferentes cenários de alteraçõesclimáticas. Com vista à prossecução deste objectivo foi seleccionado o estuário do Tejo como localde estudo.Neste projecto participam o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), que coordena, ea Fundação da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FFCUL) através dos centros deinvestigação Instituto Dom Luís (IDL), Centro de Geologia (CGUL) e Centro de Oceanografia (CO).A campanha de campo MORFEED IX realizou-se na Póvoa de Santa Íria (imediações doparque industrial da Solvay), margem direita do Estuário do Tejo, durante a manhã do dia 23 deJulho de 2012.
Year: 2012
Number Pages:
8pp.
Author(s): Rilo, Ana; Freire, P.; Caçador, M.
Info
Trecho de costa do Douro ao cabo Mondego - Caracterização geral do processo erosivo
O trecho compreendido entre a foz do Douro e o cabo Mondego apresenta o maisacentuado processo de evolução da costa portuguesa, com erosões a sul deEspinho e a sul da embocadura da Ria de Aveiro e acumulação a norte destaembocadura. A comparação de linhas de água de diferentes datas, complementadacom a estimativa dos balanços de areia resultantes de perdas e ganhos ocorridosnas fronteiras norte e sul e no interior das três zonas referidas permitiu: quantificaras áreas e volumes perdidos pelo trecho de costa; caracterizar a evolução edistribuição espacial dessas perdas ao longo tempo; e interpretar de formaquantificada os processos de erosão e acumulação ocorridos entre a foz do Douro eo cabo Mondego.
Year: 2012
Number Pages:
64pp.
Author(s): Vicente, C.; Clímaco, M.
Editor: LNEC
Info
Avaliação do modelo de erosão de praias e dunas XBEACH
Este estudo enquadra-se na área da investigação científica da dinâmica litoral e visa melhorar aavaliação e previsão da vulnerabilidade/resiliência de sistemas dunares, que constituem a maisimportante defesa natural costeira na interface terra-mar, à acção das ondas em condições detempestade marítima caracterizadas por fortes ventos, baixas pressões atmosféricas e curta duração(horas a dias). O objectivo do estudo foi avaliar o desempenho do modelo XBeach, com elevadopotencial para erosão de praias e dunas, relativamente a um dos modelos mais eficazes nesta área,vastamente aplicado a nível mundial em projectos de investigação e consultoria, o modelo Litprof (DHI,2008) do sistema de modelação Litpack. A avaliação do desempenho dos modelos foi feita com base nacomparação da evolução morfológica e em indicadores de desempenho e erro. Apresentam-se ediscutem-se os parâmetros de calibração por defeito (standard set of parameter settings) em ambos osmodelos com os quais se reproduziu o desenvolvimento de um perfil de erosão do tipo barra-fossaobtido em canal de grande escala de laboratório. Com base nas conclusões da avaliação dedesempenho dos dois modelos para estas condições (parâmetros por defeito), recomenda-se que,apesar do indicador de erro utilizado (BSS) apontar para um melhor desempenho do modelo XBeach,seja o modelo Litprof a aplicar num problema de engenharia uma vez que a geometria do perfil é a quemais se aproxima do perfil observado e a erosão da face de praia é sobrestimada, estando assim dolado da segurança. Realizou-se um conjunto de testes aos parâmetros de calibração para os doismodelos e concluiu-se que os parâmetros mais influentes na evolução morfológica foram break,gammax, facua e lws, no caso do modelo XBeach, e Gamma2 e scale parameter , no caso do modelo Litprof. Osparâmetros facua e lws do modelo XBeach foram aqueles que conferiram ao perfil final uma geometriamais próxima da configuração barra-fossa observada. Dos testes aos parâmetros de calibraçãorealizados concluiu-se que ambos os modelos reproduzem o desenvolvimento da barra submersacaracterístico do perfil de erosão, mas foi o modelo Litprof que apresentou o melhor desempenho.
Year: 2011
Number Pages:
36pp.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
Editor: LNEC
Keywords: Litprof; Xbeach; Modelação morfodinâmica; Erosão costeira
Info
Erosão de dunas com os modelos XBeach e Litprof
Este estudo enquadra-se na área da investigação científica da dinâmica litoral e visa melhorar aavaliação e previsão da vulnerabilidade/resiliência de sistemas dunares à acção das ondas em condiçõesde tempestade marítima. O objectivo do estudo foi avaliar o desempenho dos modelos XBeach (comelevado potencial para erosão de praias e dunas) e Litprof do sistema de modelação Litpack (um dosmodelos mais eficazes nesta área, vastamente aplicado a nível mundial em projectos de investigação econsultoria) na erosão de dunas. Testaram-se os modelos para um caso de verificação de erosão deduna realizado em canal de grande escala de laboratório. A avaliação do desempenho dos modelos foifeita com base na análise da evolução morfológica e em indicadores de impacto (volume de erosão,recuo da duna e recuo do topo da duna) e de erro (Brier Skill Score). Apresentam-se e testam-se osparâmetros por defeito (standard set of parameter settings) para ambos os modelos. Da avaliação dedesempenho dos dois modelos com os parâmetros por defeito concluiu-se que o desempenho do modeloXBeach é razoável e do modelo Litprof é fraco. Recomenda-se que numa aplicação de engenharia paraprevisão da erosão de dunas, em que importa não só a precisão como também estar do lado dasegurança, o modelo XBeach com os parâmetros por defeito deve ser usado com precaução, uma vezque o volume de erosão foi subestimado. Apresentam-se, discutem-se e testam-se os parâmetros decalibração para ambos os modelos. Concluiu-se que os parâmetros mais influentes na evoluçãomorfológica foram: beta, break, facua, gammax, hswitch, lws e wetslp, para o modelo XBeach eMaximum Angle of Bed Slope, para o modelo Litprof. Os parâmetros lws e wetslp do modelo XBeachforam aqueles que conferiram ao perfil final uma geometria mais próxima da configuração observada. Osresultados obtidos para o indicador de erro BSS evidenciam que o melhor desempenho foi obtido comalteração do parâmetro lws e que o segundo melhor desempenho foi obtido com a alteração doparâmetro wetslp, sendo a ambos atribuída a classificação de excelente. Uma vez que a alteraçãomorfológica alcançada com a modificação do parâmetro lws permitiu melhorar a previsão das duascaracterísticas fundamentais sob o ponto de vista da engenharia que são o recuo do topo da duna e olimite da extensão da zona activa (onde se observou a formação da barra submersa durante aexperiência), considera-se que este parâmetro é de grande relevância na simulação da evolução daerosão de dunas com o modelo XBeach. No seu melhor desempenho o modelo Litprof calibradoreproduziu correctamente o recuo do topo da duna, simulou a formação de uma barra submersa naposição observada experimentalmente, simulou incorrectamente o volume de erosão (cerca de metadedo observado) e o declive da duna, e consequentemente gerou um avanço da duna ao nível do mar emvez de recuo. Por este motivo recomenda-se precaução na aplicação do modelo Litprof para previsão daerosão de dunas. Verificou-se também que a teoria de onda não foi relevante na evolução do perfil nestecaso de estudo. Da comparação dos modelos morfodinâmicos XBeach e Litprof nas duas fases, i.e., nafase de teste com os parâmetros por defeito e na fase de calibração, concluiu-se que foi o modeloXbeach que apresentou o melhor desempenho neste caso de estudo. A execução deste estudo permitiutestar e ficar a conhecer a elevada capacidade do modelo XBeach e a razoável capacidade do modeloLitprof na previsão da erosão de dunas.
Year: 2011
Number Pages:
48pp.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.
Editor: LNEC
Keywords: Modelação morfodinâmica; Duna; Erosão costeira; Litprof; Xbeach
Info
Estudos de dinâmica costeira, mobilidade e protecção das margens na ria de Aveiro e zonas adjacentes: Assessoria técnica. Avaliação dos relatórios apresentados pela SENER. Estudo 1: Estudos de Evoluçã
N/A
Year: 2011
Number Pages:
5.
Author(s): Oliveira, F. S. B. F.; Sancho, F. E.; Clímaco, M.
Info
Madycos
N/A
Year: 2011
Number Pages:
47pp.
Author(s): Freire, P.
Editor: LNEC
Info
Canal anular - Deposição e erosão de sedimentos do Esteiro dos Frades, Ria de Aveiro
N/A
Year: 2010
Number Pages:
28pp.
Author(s): Portela, L. I.; Brito, F.
Editor: LNEC
|
|
|
Outro
Info
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
|