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In Portugal, emergency situations caused by sea waves are common, and usually have serious consequences for the economy and society. It is thus crucial to implement an early warning system to forecast the occurrence of these situations in relation to wave overtopping and flooding events in coastal/port areas. The European Framework Directive 2007/60/EC of 23 October 2007 recommended the development of risk maps and flood risk management plans, including the establishment of systems for forecasting and early warning. The national and local authorities need to implement short-term/emergency measures to prevent the loss of lives and reduce economic and environmental damage.

Nesta comunicação, descrevem-se os ensaios em modelo físico realizados com o objetivo de caracterizar o campo de ondas em torno de um navio livre, quando sujeito a condições de agitação incidente regular e irregular. Estes dados são especialmente importantes para a validação de modelos numéricos de caracterização da resposta de navios à ação da agitação incidente. Assim, para cada condição de agitação incidente, efetuaram-se medições da elevação da superfície livre e das componentes da velocidade em diversos pontos em redor do navio. Apresentam-se as seguintes análises dos dados experimentais: análise temporal e espetral (espetro de energia e wavelets) dos valores de elevação da superfície livre e análise temporal da velocidade das partículas, a meio da coluna de água. A análise temporal e espetral de cada série de medições obtida permitem a caracterização da agitação nos pontos em redor do navio, em termos de alturas, períodos e velocidade. Avalia-se também a influência do navio nas características da agitação.

Este artigo apresenta os resultados da aplicação do modelo numérico Simulating Waves Nearshore SWAN) com análises comparativas das medidas obtidas a partir dos resultados de modelagem e de edições durante as campanhas de campo em 2010 e 2012 no Litoral Setentrional do Rio Grande do Norte (NE do Brasil). O objetivo principal do presente estudo foi aplicar e validar o modelo numérico SWAN na determinação do clima de ondas, avaliar seus pontos fortes e limitações para a região de interesse. Os dados de campo realizados em dois pontos próximo da costa em profundidades de 3 m (PT_1) e 6 m (PT_2) por meio do uso de dois adcp: AWAC e AQUADOPP. Os dados adquiridos com estes equipamentos foram processados e permitiram a realização de análises espectrais de altura signifi cativa, HS (m), período médio, Tmed (s), e direção média, DIR (º). Para a implementação do modelo SWAN foram empregados para as condições de contorno os dados de agitação a partir do modelo de 3ª geração de escala oceânica Wavewatch III. Para o refi namento e aplicabilidade do modelo, foram introduzidos dados de ventos e maré locais, corrigidos com base no Manual de Engenharia Costeira (CEM), permitindo assim, melhor ajuste dos resultados da modelagem. O domínio de cálculo foi referenciado para as imensões da carta náutica 720, com três malhas regulares de diferentes dimensões e resolução: externa, intermediária e interna, sendo esta última, utilizada para fornecer os parâmetros de propagação da onda ao longo da costa. As confi gurações usadas para o SWAN foram as padrões em modo estacionário, com as formulações KOMEN, a dissipação devido à rebentação induzida pelo fundo com atrito de fundo usando a formulação JONSWAP com coefi ciente de atrito

Wave energy extraction in coastal regions may be an excellent alternative due to the increase in global demand for renewable energy. The viability study of this extraction depends on the evaluation of the wave energy potential that is higher in regions located in high latitudes. Therefore, this study shows evaluation and characterization of wave energy in the south of Brazil. Numerical simulations were carried out by the Mike 21 SW spectral model which was calibrated and validated in the region measurement campaigns. Annual, seasonal and monthly means and the temporal variability of the wave energy potential in a 10-year wave hindcast were analyzed offshore and nearshore. Annual mean fluxes in three points nearshore had similar values; the highest one was 6.7 kW/m, while the wave energy flux offshore was 22.3 kW/m. The refraction and the bottom friction dissipation were responsible for the wave attenuation from offshore to nearshore and, consequently, for the decrease in wave energy. The annual, seasonal and monthly variabilities of wave energy fluxes were moderate offshore and high nearshore. A directional analysis showed that the dominant wave directions were S and NE offshore whereas they were SSE and E nearshore.

No presente trabalho descreve-se a aplicação de uma metodologia para avaliação das consequências do galgamento no porto de Ponta Delgada, S. Miguel, Açores, recorrendo a uma análise multicritério (Processo de Análise Hierárquica, AHP) do impacto da ocorrência de galgamentos superiores aos limites admissíveis. Esta metodologia permite obter resultados baseados numa análise espacial dos indicadores que caraterizam a zona portuária em estudo, no que diz respeito à sua importância relativa.

This paper describes the analysis of the propagation of regular and irregular waves in a flume by using Fluent® model, which is based on the Navier-Stokes (NS) equations and employs the finite volume method and the Volume of Fluid (VoF) technique to deal with two-phase flows (air and water). At the end of the flume, a numerical beach is used to suppress wave reflections. The methodology consists of adding a damping sink term to the momentum equation. In this study, this term is calibrated for three cases of regular incident waves (H = 1 m, T = 5, 7.5, and 12 s) by varying the linear and quadratic damping coefficients of the formulation. In general, while lower values of damping coefficients cause residuals on the free surface elevation due to wave interactions with the outlet boundary, reflection occurs on the numerical beach when higher values are used. A range of optimal damping coefficients are found considering one of them null. In one of these cases, temporal series of free surface elevation are compared with theoretical ones and very good agreement is reached. Afterwards, an irregular wave propagation, characterized by a JONSWAP spectrum, is investigated. Several gauges along the flume are evaluated and good agreement between the spectrum obtained numerically and the ones imposed at beginning of the flume is verified. This study shows the capacity of NS models, such as Fluent®, to simulate adequately regular and irregular wave propagations in a flume with numerical beach to avoid reflections.

Scale-model tests are usually required to evaluate the hydraulic and structural behavior of proposed rubble-mound breakwater designs. In order to speed up and ease the armor layer damage assessment, we developed a technique based on stereo photogrammetry. A key feature of this technique is its ability to compensate for the refraction in the air-water interface, thus producing a survey of the envelope of the armor layer without the need to empty the wave flume or wave basin where the scale model tests are carried out. This article describes this technique and the tests made to establish confidence in it and in the damage evaluation on a breakwater scale model. Results led to an error estimation of only fractions of a centimeter.

A set of physical model tests was run in to characterize the ship

This work presents the development of a numerical integrated system to help prevent emergency situations and minimize risks associated with sea waves

Neste trabalho estuda-se o galgamento em estruturas marítimas verticais impermeáveis através da aplicação do modelo numérico AMAZON, que é um modelo bidimensional, baseado na resolução das equações não lineares de águas pouco profundas. Para validar a sua aplicação, os resultados de caudal médio galgado obtidos com o modelo foram comparados com os resultados de ensaios em modelo físico bidimensional realizados anteriormente e disponíveis na base de dados do projeto europeu CLASH. Os resultados foram ainda comparados com os das fórmulas empíricas / semi-empíricas de Van der Meer & Bruce (2014), Goda (2008) e de Hedges & Reis (Reis et al., 2013). A fórmula de Van der Meer & Bruce apresenta melhores aproximações aos caudais médios medidos que constam na base de dados do CLASH, seguida da fórmula de Goda e dos resultados do AMAZON, embora estes dois últimos apresentem valores bastante próximos. Assim, enquanto não se fizerem melhorias no modelo e/ou não se estender a outros ensaios a análise feita no âmbito deste trabalho, os resultados sugerem que não há vantagem na sua utilização face às formulações disponíveis, tendo também em conta o tempo computacional significativo exigido para executar o AMAZON.

O projeto HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015) reúne uma rede Europeia de institutos de hidráulica para o estudo de estratégias de adaptação às alterações climáticas através de ensaios experimentais e cujos resultados são essenciais para a calibração e validação de modelos numéricos, fórmulas empíricas, redes neuronais, etc. Os ensaios experimentais desenvolvidos no LNEC, no âmbito do HYDRALAB+, Tarefa 8.2 do RECIPE tem como objetivo a análise do dano num quebra-mar de talude, do galgamento e do espraiamento para quatro cenários de temporal correspondentes a situações extremas associadas a cenários de alterações climáticas. Os ensaios foram realizados num canal de ondas irregulares no qual foiimplementada uma secção transversal do quebra-mar, com um manto constituído por enrocamento.No presente estudo comparam-se os valores do galgamento medidos nos ensaios em modelo físico com resultados estimados por fórmulas empíricas. Testou-se o efeito de um temporal num cenário de alterações climático, através do aumento da altura significativa de onda com o aumento do nível de água. Foi testado um conjunto de condições de agitação incidentes em combinação com dois níveis de maré.A análise dos resultados é feita com o intuito de estimar com precisão a ocorrência de galgamento em quebra-mares, um fenómeno que ainda se torna mais relevante em cenários de alterações climáticas. Com efeito, nestes cenários é previsível a subida do nível médio do mar, bem como o aumento da intensidade e frequência de temporais, o que pode dar origem a fenómenos de espraiamento/galgamento cada vez mais frequentes, tornando assim cada vez mais vulneráveis as estruturas de proteção costeiras e portuárias, bem como as zonas por elas protegidas.

Este trabalho pretende mostrar os procedimentos utilizados pelo sistema HIDRALERTA para a previsão dos galgamentos costeiros, bem como as ferramentas que têm sido utilizadas para a sua validação. Foram reproduzidas com o sistema as situações de tempestades passadas, para as quais houve relatos documentados de galgamentos significativos e que causaram danos. Esta simulação permitiu perceber a fiabilidade global do sistema e ajustar os limites pré- estabelecimentos para o acionamento de alertas. Com o sistema operacional desde 2015, a documentação que tem sido levantada, através de fotografias e vídeos, pelas autoridades e comunidade locais aquando da previsão da ocorrência de tempestades, têm sido um grande contributo para o melhoramento do sistema. Foi instalado no campo, um sistema de videovigilância que permite detetar e captar automaticamente imagens de galgamentos para comparar com os resultados do sistema. De forma complementar, para avaliação da agitação marítima, utilizam-se as medições da boia ondógrafo instalada junto ao porto e para a validação do fenómeno do galgamento, compararam-se as medições obtidas nos ensaios em modelo físico do perfil tipo do quebra-mar sul, com os resultados da ferramenta neuronal NN_OVERTOPPING2 (Coeveld et al., 2005) (atualmente incorporada no sistema) e com o modelo numérico SWASH (Zijlema et al., 2011) (que se encontra em processo de implementação).

This paper studies novel ways to evaluate armour damage in physical models of coastal structures. High-esolution damage data for reference rubble mound breakwaters obtained under the HYDRALAB+ joint-esearch project are analysed and discussed. These tests are used to analyse the way to describe damage, the influence of the sequence of testing, and touches on the possible influence of sea level rise. Results of two test programmes were used. Firstly, 3D physical model tests carried out at the University of Porto, in cooperation with Deltares, were used. Here a wide breakwater trunk was used for statistical reasons. Additionally, 2D test results from LNEC were analysed. Tests for a sea level rise scenario resulted in less damage to the seaside slope. In addition, clear differences between

Nesta comunicação, analisa-se, recorrendo à modelação física e à modelação numérica, a interação hidrodinâmica entre dois navios, um dos quais parado, o navio

In this study, a numerical analysis to evaluate the energy efficiency of an Oscillating Water Column (OWC) wave energy converter is carried out. The device geometry is based on the pilot plant installed on Pico Island, Azores, Portugal. The methodology consists in calculating the percentage of the incident energy that is distributed along the wave energy conversion. The FLUENT® numerical model, which is based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, is used. The Volume of Fluid (VoF) method is employed to take into account the water and air fluids. The case study comprises a flume 10 m deep with an onshore OWC at its end. The distribution of the incident wave energy (1 m wave height with a 9 s period) is determined in terms of reflected wave energy, water column oscillation potential energy, pneumatic energy and energy losses due to viscosity and turbulence dissipations. Results show that the incident wave energy is distributed around 37% for the sum of reflected wave energy and viscosity energy loss, 52% for pneumatic energy and 11% for water column oscillation potential energy.

The most studied device used for extracting wave energy is the Oscillating Water Column (OWC). In general, numerical simulations of these cases by means of models based on Reynolds-Averaged-Navier-Stokes (RANS) equations adopt the Volume of Fluid (VoF) method to take into account the water and air whose flows are incompressible. The aim of this study is to investigate the influence of the compressibility effect on the air inside the chamber by means of FLUENT® numerical model. Both water and air flows are still considered incompressible, but, at every instant, a pressure based on an analytical equation that takes into account the turbine characteristic relation (kt) of a Wells turbine and the isentropic transformation of the air is imposed on the top boundary of the chamber. Incident waves with period of 9 s and 1 and 2 m high are imposed in a flume 10 m deep with an onshore OWC at its end (kt = 240 Pa s m-3). Results show differences between incompressible and compressible air around 12% in the air pressure amplitude inside the chamber and about 21% in the average pneumatic power.

Reliable prediction of wave run-up/overtopping and structure damage is a key task in the design and safety assessment of coastal and harbor structures. Run-up/overtopping and damage must be below acceptable limits, both in extreme and in normal operating conditions, to guarantee the stability of the structure as well as the safety of people and assets on and behind the structure. The mean-sea-level rise caused by climate change and its effects on wave climate may increase run-up/overtopping events and make the existing coastal/harbour structures more vulnerable to damage. Accurate estimates, through physical modelling, of the statistics of overtopping waves for a set of climate change conditions, are needed. Project HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015) gathers an advanced network of environmental hydraulic institutes in Europe, which provides access to a suite of environmental hydraulic facilities. They play a vital role in the development of climate change adaptation strategies, by allowing the direct testing of adaptation measures and by providing data for numerical model calibration and validation. The use of physical (scale) models allows the simulation of extreme events as they are now, and as they are projected to be under different climate change scenarios. The experimental work developed at LNEC within HYDRALAB+, TASK 8.2 of RECIPE, entitled

O conhecimento das características de propagação, transformação e rebentação das ondas próximo da costa é fundamental para estudos de hidrodinâmica e para o projeto de estruturas costeiras e portuárias.No presente artigo apresentam-se as simulações numéricas feitas utilizando o pacote de software OpenFOAM®, recorrendo ao solver IHFoam, para simular a propagação de ondas regulares sem rebentação num canal tridimensional. O código numérico resolve as equações de Navier-Stokes em regime transitório e utiliza um esquema do tipo VoF (Volume of Fluid) para identificar a superfície livre. Foi considerada uma onda regular incidente com 1,5 s de período e 0,1 m de altura. Esta é uma das condições de entre o vasto conjunto de ensaios em canal de ondas, realizado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) cujo objetivo foi a análise da hidrodinâmica da propagação de ondas sobre um fundo de batimetria variável, para várias condições de agitação incidente.São feitas comparações entre os resultados numéricos e os experimentais. Estas comparações incluem: evoluções temporais de sondas de nível em várias localizações ao longo do canal e correspondentes espetros de amplitude; evolução da altura significativa e do período médio das ondas ao longo do canal; evolução temporal das componentes da velocidade em localizações selecionadas no canal e distribuição bidimensional dessas componentes.Constata-se que os resultados numéricos obtidos apresentam valores próximos dos experimentais. As diferenças verificadas são atribuíveis a imprecisões numéricas bem como a diferenças entre a forma de geração e dissipação de ondas entre o numérico e o experimental.

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