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Neste 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

This paper describes a first approach on the riskassessment in port navigation using GUIOMAR, an integratedsystem for port and coastal engineering modelling developed atthe National Civil Engineering Laboratory (LNEC), Portugal,using a GIS software environment. A set of automatic procedureswas designed to include a new methodology based on theamplitude of the wave-induced vertical movement of a shipalong its trajectory. In this methodology, the risk in port navigationis assessed on the basis of a combination of the probabilityof exceedance of a pre-set threshold for the ship

Neste trabalho descreve-se a aplicação de uma metodologia de avaliação de galgamentos de estruturasportuárias ao caso do porto de Ponta Delgada, Açores. Esta metodologia consiste em caraterizar a agitaçãomarítima na zona através de modelos numéricos de propagação de ondas desde o largo até ao interior do porto ecalcular os galgamentos gerados por essa agitação em frente a estruturas marítimas do porto.Nesse sentido, a agitação marítima na zona do porto, e mais concretamente em frente a estruturas em estudo, écaracterizada recorrendo a previsões de agitação marítima fornecidas pelo modelo WAVEWATCH III e aos modelosde propagação de ondas SWAN e DREAMS. Posteriormente, com base nessas características de agitação e com aajuda da ferramenta neuronal NN_OVERTOPPING2, determina-se o galgamento nas estruturas em estudo.Esta metodologia foi aplicada a duas estruturas do porto de Ponta Delgada, o molhe principal e a zona das piscinasnaturais, para o período de 21 de abril a 21 de maio de 2012 e para um conjunto de situações correspondentes atempestades. Foi efetuada uma validação do modelo SWAN com dados medidos in situ por uma boia-ondógrafo.

O escoamento em torno de um cilindro circular de comprimento infinito para números de Reynoldsde 10 até 300 é investigado utilizando um método de resolução totalmente acoplado, resolvendo assim simultaneamentetodas as equações discretas. O modelo numérico incorpora ainda um método de solução pouco convencionalem que a equação da continuidade é resolvida na sua forma original (i.e. não há reconstrução de umaequação de pressão). O estudo cuidadoso dos esforços de arrasto e de sustentação, da pressão de base e do númerode Strouhal é realizado em regime laminar e bidimensional em função da resolução e da extensão do domíniode cálculo. Resultados assimptóticos são obtidos aumentando a dimensão do domínio computacional de20 até 4800 diâmetros do cilindro. É assim verificado que em contraste ao número de Strouhal, os esforços e apressão de base são muito mais dependentes da resolução da malha e ainda mais da dimensão do domínio computacional.

Uma parte importante do dimensionamento de uma obra marítima é a determinação das resultantes das forças actuantes e, relacionadas com estas, as deformações, as tensões e as condições de estabilidade da estrutura.No caso de quebra-mares verticais e mistos e não se considerando assentamentos ou outro aspecto mais relacionado com ruina geotécnica, os modos de ruína da estrutura reduzem-se aos possíveis movimentos de deslizamento e derrubamento. Para analisar a estabilidade ao deslizamento e ao derrubamento, pode-se considerar o equilíbrio estático do sistema, supondo que a acção é constante, e calcular as resultantes das forças horizontais e verticais a que a estrutura está sujeita. Uma vez calculadas as resultantes das forças horizontais e de subpressão, estabelecem-se coeficientes de segurança ao deslizamento e derrubamento que relacionam as acções favoráveis e desfavoráveis à estabilidade da estrutura.Para a determinação das forças em quebra-mares verticais e mistos utilizam-se fórmulas empíricas (baseadas em ensaios em modelo físico) e semi-empíricas (baseadas em considerações teóricas e ensaios em modelo físico) e a modelação física.As fórmulas empíricas ou semi-empíricas são o método mais utilizado no projecto para o cálculo das forças. Estas fórmulas têm como grande vantagem a facilidade de utilização, o que as torna no elemento mais utilizado na fase de estudo prévio. A sua principal desvantagem deve-se a que a aplicação directa destas formulações está limitada a estruturas de geometrias simples e a condições específicas de agitação e níveis de maré para que foram desenvolvidas. Além disso, algumas destas fórmulas baseiam-se em hipóteses simplificativas que podem não ser válidas para casos concretos. Neste artigo apresentam-se as principais fórmulas disponíveis para o cálculo do diagrama de pressões e, com base, neste, das resultantes das forças actuantes em quebra-mares verticais e mistos, as suas características e os domínios de aplicação.Os modelos físicos são um método bastante fiável para o cálculo de forças em estruturas monolíticas e permitem reproduzir os fenómenos físicos sem as simplificações inerentes aos modelos numéricos ou aos métodos analíticos. No entanto são caros e morosos e podem estar afectados por efeitos de escala. Descrevem-se neste artigo os principais métodos de medição de pressões ou forças em modelo físico e descrevem-se os principais erros no que se refere à determinação das forças actuantes em quebra-mares verticais e mistos.Os dados de protótipo são raros mas extremamente importantes já que permitem verificar a qualidade das previsões obtidas pela aplicação das fórmulas. Com base em dados de campo medidos no quebra-mar vertical do Porto de Gijón entre Janeiro e Março de 2010, foi possível fazer uma apreciação das fórmulas para a determinação da resultante das forças actuantes em quebra-mares verticais e verificar as principais deficiências destas fórmulas.Com base nesses resultados, apresentam-se algumas considerações gerais e recomendações para melhor estimar a resultante das forças actuantes em quebra-mares verticais com base na aplicação de fórmulas.

The presented work describes a wide range of wave channel tests performed at the National Laboratoryof Civil Engineering (LNEC) with the main objective of introducing an extensive wave analysis regardingmainly the directional spreading analysis of the wave propagation under conditions of wave breakingon complex bathymetries. Therefore, this paper shows the experimental setup, the incident waveconditions, the measurements (free surface elevation and particle velocity) along the wave channel,especially at the wave breaking zone. Based upon the time series of the wave data measurements, atime, spectral and statistical analysis was performed and presented. Analyses are presented relating to:(i) the relative wave height (H/d); (ii) the wave celerity; (iii) the two-dimensional distribution of theparticle velocities components; finally (iv) the average wave direction and spreading angle were carriedout. The directional spreading analysis was supported by all the other calculated quantities in order tohave an effective analysis on the wave breaking phenomena. The work performed contributed for abetter understanding of the wave breaking process and especially at the end part of it. Moreover, thedata obtained and the results of the performed analysis constitute an important basis for theestablishment/improvement of numerical wave breaking models and its validation.

As a new alternative countermeasure to protect the coastal zone and to increase the surfing possibilities in the Leirosa area ofPortugal, multifunctional artificial reefs were investigated numerically in this paper. The primary surfing parameters used in the design(i.e., breaker type, peel angle, wave height at breaking, and currents around the artificial reef) were analyzed. The reef functionalitywas also analyzed for coastal protection. Two reef geometries with different reef angles of 45 and 66° were tested, considering two designwave conditions (storm and common) and two tide levels (medium and low). Simulations show that both reef geometries are adequate forsurfing, although the reef angle of 66° is more suitable for standard surfers, and the 45° angle is more adequate for advanced/professionalsurfers. A morphodynamic study should be carried out to analyze the efficiency of the artificial surf reef for coastal protection. DOI: 10.1061/(ASCE)WW.1943-5460.0000128. © 2012 American Society of Civil Engineers.

In the framework of a research project entitled

This paper presents a comparison of two URANS models based on the VoF approach, FLUENT (Fluent, 2006) and IH2VOF (Lara et al., 2011), to perform a detaiied analysis of the hydrodynamic phenomena outside and inside an open Oscillating Water Coiumn (OWC) device. This analysis is important to determine the ability of each solver in accurate modelling the complex non-linear phenomena which occur in the wave-fluid-structure interaction, in order to use it in the deveiopment of an innovative integrated tool at prototype scale. Numerical results of free surface elevation, oscillating free surface inside the water chamber, amplification factor and phase lag are analysed and compared with experimental data for several incident wave conditions. For an OWC with a fuliy open chamber, good agreement was achieved between experimental data and numerical results obtained with two modeis with different numerical methodologies.

In order to account for scour problems, protection systems are usually employed around the foundations, i.e. Arklow Bank OWF and Scroby Sands OWF (Whitehouse et al., 2011). Their design is main-ly of semi empiric nature (De Vos et al., 2011) and probabilistic approaches haven

An analytical model is applied to a schematic case of an oscillating water column (OWC), without head loss, to obtain a first estimation of the chamber hydraulic efficiency. The IH2VOF numerical model of wave-structure interations is applied to perform an investigation, useful to complement and verify the analytical approach and analyses the flow characteristics on the OWC, including nonlinear effects. The numerical model was validated against physical model tests on a schematic OWC stucture at the National Laboratory of Civil Engineering, presenting god agreement.A significant difference of amplification factor parameter was observed between lhe analytical results and numerical results and experimental data, which may be attributed to the absence of head loss in the analytical model.

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 permite 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.

This paper aims at presenting two diíferent methodologies to evaluale wave overtopping consequences: the Analytic Hierarchy Process (AHP) and the Analytic Network Process (ANP). The AHP is based on lhe comparison of successive and paired information that was selecled and quantified having in mind its hierarchic prioritization by taking into account lhe estimated relevance of each considered criterion or indicator. The ANP provides a general framework lo deal with decisions without making assumplions about the independence of higher level elements from lower level eiements and about the independence of the elements within a levei. In fact, the ANP uses a network without the need lo specify leveis as in a hierarchy structure iike lhe AHP. Influence is a central concept in the ANP. Applicalion of the AHP and the ANP melhodologies to lhe case study of Praia da Vitória harbour (Azores, Porlugal) is presenied. With the AHP, a consequences level map is obtained.

Wave run-up parameters are key factors in studying coastal flooding. An experiment was performed at LNEC to study wave run-up and overtopping on a breakwater.This work investigates the possibility of measuring wave run-up by using a video-monitoring technique.Water level oscillations were identified on the breakwater slope over time. Wave run-up was marked on each timestack image produced for each test.Run-up events were identified and related to the surf similarity parameter. Properties of wave run-up derived from video imagery were analysed and compared to data from a wave gauge placed over the breakwater cross-section. Results confirmed that the video imagery technique is an alternative technique for measuring run-up in physical model experiments.

Neste artigo apresenta-se uma metodologia que visa minimizar os erros associados à medição por ADV (Acoustic Doppler Velocimetry). Estes erros podem ter duas causas: insuficiência de partículas em suspensão na coluna de água; e desalinhamento dos eixos do ADV com os eixos coordenados do problema. Seguindo esta metodologia, aplica-se primeiramente um filtro digital para eliminar as frequências elevadas fisicamente irrealistas e, em seguida, aplica-se uma transformação de coordenadas para alinhar as componentes de velocidade medidas com o sistema de coordenadas do problema, sendo possível identificar o desalinhamento do ADV face a esse sistema de coordenadas.Apresenta-se a aplicação desta metodologia na propagação de ondas regulares num canal.

Para a praia da Galé, Algarve, foram efetuados um conjunto de ensaios em modelo físico (canal de ondas) com o principal objetivo de analisar a hidrodinâmica da propagação de ondas sobre um fundo rochoso, para várias condições de agitação regular e irregular incidente. Efetuaram-se medições da elevação da superfície livre com sondas resistivas ao longo do canal e das componentes da velocidade com ADV, a meio da coluna de água em várias secções ao longo do canal. A evolução dos resultados ao longo do canal permite um melhor conhecimento do processo de propagação e contribui com dados para a validação de modelos numéricos.

Ships berthed inside sheltered basins can experience excessive movements due to waves. The paper presents an integrated numerical tool that interconnects several numerical models to reproduce the most relevant physical phenomena associated to wave action on a moored ship, the resulting ship movements and the forces on mooring lines and fenders. A new methodology was developed to determine the hydrodynamic forces on the ship.A non-linear phase resolving Boussinesq model is used to propagate waves from outside the harbour to wherever desired location inside the harbour. A modified version of a 3D panel method model computes the hydrodynamic coefficients of the ship, whereas the Haskind relations determine the wave forces on the ship. The time series of the moored ship motions and forces on moorings are obtained with another numerical model. This new methodology is used to replicate the scale model tests of a moored tanker inside Leixões Harbour.

Neste artigo, apresenta-se uma descrição do papel da modelação física no apoio aos estudos de Engenharia Costeira e Portuária, ilustrando-se as suas potencialidades com exemplos de casos de estudo.Referem-se os contributos inovadores em conceitos, equipamentos, técnicas e procedimentos experimentais que têm sido desenvolvidos nos recentes anos. Assim, apresentam-se metodologias a explorar no futuro, tais como procedimentos destinados a facilitar, agilizar e automatizar as análises de estabilidade e galgamentos de quebra-mares, assim como dos danos no manto protetor, provocados pela agitação marítima nele incidente, e o acesso remoto a ensaios experimentais, e à informação associada à realização destes, a clientes/investigadores interessados.Por fim, são apontados cenários de desenvolvimento para a modelação física de modo a lidar com as consequências das alterações climáticas, e que incorporem: a) sequências de eventos de temporal, incluindo efeitos cumulativos, b) a subida do nível médio do mar; c) técnicas de medição não intrusivas que permitam obter a análise de fenómenos complexos, com características de grande variabilidade temporal e espacial, sem interferir nos mesmos ou no próprio sistema modelado.

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