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Análise de eventos de risco através de modelação numérica XBeach. Caso de Estudo - Costa da Caparica
É cada vez mais usual o recurso à modelação numérica para a simulação de eventos de galgamento, inundação e erosão em zonas costeiras. Neste estudo, recorre-se ao acoplamento de dois modelos, SWAN + XBeach (modo surf beat), para a propagação da agitação marítima do largo até à zona de espraio e para reproduzir a evolução morfodinâmica, a fim de avaliar a ocorrência de galgamento e erosão resultantes de eventos meteo-oceanográficos extremos. O local de estudo incide sobre o sector urbano artificializado da Costa da Caparica, que é composto por um campo de esporões e uma estrutura de proteção aderente em toda a extensão, formando seis células de praia arenosa. As simulações cobriram 96 h de forçamentos oceanográficos, representando, assim, a passagem da tempestade Hércules/Christine, entre os dias 3 e 7 de janeiro de 2014. O modelo SWAN propagou com sucesso as condições de agitação marítima para a área de estudo, quando comparado com os dados registados pela boia do Porto de Lisboa. Em relação ao modelo XBeach, este foi capaz de reproduzir alguma da evolução morfodinâmica espectável, contudo a erosão da praia emersa ficou aquém dos relatos documentados, não tendo sido possível avaliar quantitativamente os resultados. O alcance máximo do espraio obtido ao longo deste troço de costa foi inferior ao documentado, o que induz a falhas na previsão de inundações devido ao galgamento. Estes resultados podem ser devidos a uma parametrização inadequada do modelo e/ou à falta de levantamentos topo-batimétricos da praia. Esta abordagem metodológica representa um passo importante para uma melhor estimativa da evolução morfodinâmica na Costa da Caparica devido a eventos de tempestade e significa um importante esforço inicial para melhorar a avaliação dos eventos de galgamento e inundação.
Year: 2021
Number Pages:
51-63pp.
Author(s): Ferreira, A. M.; Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Garzon, J.L.
: Revista Recursos Hidricos
Editor: APRH
Volume:
Volume 41, Nº 2.
Keywords: Tempestade marítima; Espraiamento; Erosão; Inundação; Galgamento; Riscos costeiros
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Aplicação e validação do sistema HIDRALERTA em situações de tempestade
O HIDRALERTA é um sistema de avaliação, previsão e alerta do risco da ocorrência de situações de emergência associadas aos efeitos da agitação marítima (galgamento, inundação e navios amarrados) em zonas costeiras e portuárias. Sendo um sistema de alerta, é fundamental que funcione corretamente, quer em situações correntes (apenas emitindo alertas quando tal se justifique), quer em situações de tempestade. Neste trabalho são apresentados os desenvolvimentos efetuados até à data na validação do sistema em situações de tempestade, com a sua aplicação na simulação do furacão Lorenzo e das depressões Elsa e Fabien. Da análise efetuada pode concluir-se que os alertas emitidos pelo sistema estiveram em oncordância com os danos/ocorrências reportadas localmente, o que contribui para reforçar a confiança no sistema que está a ser desenvolvido. A característica diferenciadora deste trabalho é que a avaliação do risco é efetuada com base nos parâmetros específicos do risco que se pretende prever, como caudais de galgamento ou as forças nas amarrações, e não apenas em parâmetros meteorológicos e oceanográficos.
Year: 2021
Number Pages:
145-167pp.
Author(s): Zózimo, A. C.; Pinheiro, L.; SANTOS, M.I.; Fortes, C. J. E. M.
: Revista Territorium
Editor: Riscos
Volume:
28 (II).
Keywords: depressões Elsa e Fabien; HIDRALERTA; Furacão Lorenzo; Navios amarrado; Galgamento
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Comparison of existing equations for the design of crown walls: application to the case study of Ericeira breakwater (Portugal)
The correct calculation of forces and moments caused by wave action over crown wall structures is critical for their design. There are several existing equations for this, some of which are sanctioned in practice as it is the case for Jensen (1984) and Bradbury et al. (1998), Günback and Gökce (1984), Martin et al. (1999), Berenguer and Baonza (2006), and Pedersen (1996) and Nørgaard et al. (2013). These equations are the main tool for the design of breakwater crown walls and their accuracy is crucial to ensure the stability of the crown wall, especially when considering the sea level rise due to climate change and the possible damage of the armor, since both aspects are not usually considered in most original design studies. In a scenario of climate change, it is very important to estimate the possible changes in security factors due to both these aspects, comparing the results with the original design ones. This paper has as main objective to analyze it for the case study of Ericeira rubble mound breakwater in Portugal. For this, a comparison of the results using those equations and different scenarios including the current, considering sea level rise and armor damage, were performed to extract some conclusions: the increase in the sea level in the case study was not significant and therefore its incidence is very small; and the damage to the main armor by losing pieces at the berm is much more important in this case study, so it is essential to carry out the proper maintenance of the design section. On the other hand, horizontal forces are more conservative using Pedersen and Nørgaard equations, obtaining the lowest value with Martin. Regarding uplift pressures, Martin gives the lowest value, while the most conservative values are given by Günbak and Gökces for two scenarios, and Pedersen and Nørgaard for the other two scenarios. Furthermore, the sliding safety coefficient is more conditioning than overturning the safety coefficient in all the scenarios.
Year: 2021
Number Pages:
25p.
Author(s): Pereira, F.; Neves, M. G.; LÓPEZ-GUTIÉRREZ, J.S.; ESTEBAN, M.D.; Negro, V.
: Journal of Marine Science and Engineering
Editor: MDPI
Volume:
Volume 9, Issue 3.
Keywords: Ccrown wall; Armor damage; Climate change; Rubble mound breakwater
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Effects of varying the transmission coefficient in SNL-SWAN for a wave farm in Peniche
The effects of a farm of bottom-fixed oscillating flaps on the wave propagation in Almagreira beach (Portugal) are evaluated. The SNL-SWAN (Sandia National Laboratories, Simulating WAves Nearshore) numerical model is validated from 2010 to 2018 against Nazaré wave buoy data and run for 19 years to characterize the wave resource and identify the most common and energetic sea states. By varying number (10 to 100) and configuration of wave energy converters (WECs) an optimal array is identified. Model sensitivity to two methods of determining the transmission coefficient, OBCASEs 1 and 3, is studied by analyzing changes in significant wave height, period and direction. OBCASE 1 overestimates the effects of the farm on the waves and changes result higher in the lee of the array with an increasing number of devices. As a future work OBCASE 2 and 4 will be compared to OBCASE 1 and 3.
Year: 2021
Number Pages:
11-18pp.
Author(s): FANTI; Jacob, J.; Pacheco, A.; Fortes, C. J. E. M.; Didier, E.
: Marine Technology and Ocean Engineering Series
Editor: CRC Press
Volume:
Volume 5.
Keywords: SWAN; Modelação numérica; Aguçadora; Energia das ondas
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Experimental and numerical simulations of oblique extreme wave conditions in front of a breakwaters trunk and round head
Climate change studies already reported sea level rise as an accepted scenario, which induces changes in nearshore wave conditions. A large range of new experiences including water level, run-up, overtopping, hydrodynamic data for different wave steepnesses and directions was performed in the Leibniz Universität Hannover (LUH) wave basin for a rubble mound breakwater with a slope of 1(V):2(H). This work presents, focusing on oblique extreme wave conditions, numerical simulations of the hydrodynamics in that experiment using OpenFOAM®. Results of the wave generation boundary conditions and their propagation, namely levation of the water level free-surface and velocity data at specific locations are compared and discussed with data from experimental measurements acquired by acoustic wave gauges and acoustic doppler velocimeter (ADV) / Vectrino equipment. Although an exact match between numerical and laboratory values was not reached, an appropriate incident wave angle and a reasonable amplitude of velocities and water depths was achieved and the same happened to the statistics of those values.
Year: 2021
Number Pages:
73-85pp.
Author(s): Carvalho, R.; Santos, J. A.; BARAJAS, G.O.; Beg, Md. N.A.; LOPES, P.M.; Fortes, C. J. E. M.; Lara, J. L.
: Revista de Gestão Costeira Integrada
Editor: APRH
Volume:
Volume 21, Número 2, 73-85.
Keywords: Oblique extreme wave conditions; Scale-model tests; OpenFOAM®; Wave generation; Breakwater
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Marine geohazards: Safeguarding society and the Blue Economy from a hidden threat
Marine geohazards pose a significant threat to the European coastal population and to the development of the Blue Economy. This Position Paper discusses the type (Chapter 2), distribution (Chapter 3) and impact (Chapter 4) of marine geohazards on the European coastal regions and the Blue Economy, as well as what and how novel scientific approaches may broaden our understanding of their trigger mechanisms and drive a risk-mitigating European policy (Chapter 5). This document focuses on short-onset geological hazards and does not deal with long-term processes such as coastal erosion, land subsidence, intrusion of salt water in coastal aquifers; or with hazards associated by atmospheric disturbances such as storm surges and meteo-tsunamis. This document is primarily aimed at local, regional, national and European institutions in charge of managing risk assessments & mitigation, land and sea management, funding research, monitoring and infrastructures, and public awareness of hazards. In addition, this document may also be relevant to the scientific community interested in, or exploring this subject, and to stakeholders outside Europe, in light of the United Nations Decade of Ocean Science for Sustainable Development (2021-2030).
Year: 2021
Number Pages:
100p.
Author(s): KOPP, H.; CHIOCCI, F.L.; BERNDT, C.; ÇA?ATAY, M.N.; FERREIRA, T.; Fortes, C. J. E. M.; GRÀCIA, E.; GONZÁLEZ VEGA, A.; KOPF, A.J.; SØRENSEN, M.B.; SULTAN, N.; YEO, I.A.
: EUROPEAN MARINE BOARD
Editor: European Marine Board IVZW
Volume:
POSITION PAPER 26.
Keywords: Risk; Trigger mechanisms; Blue-economy; Marine geohazards
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Modelação física da resposta à agitação incidente de um trecho do quebra-mar do porto da Ericeira
Para caracterizar a resposta de um trecho do quebra-mar de taludes do porto da Ericeira à agitação marítima nele incidente, realizaram-se no canal de ondas irregulares do LNEC um conjunto de ensaios com um modelo reduzido desse mesmo trecho. Nesta comunicação descreve-se a instalação experimental, incluindo os diversos instrumentos utilizados para medir as séries temporais das várias grandezas de interesse e o programa de ensaios, apresentando-se as grandezas medidas num subconjunto dos ensaios considerado mais interessante. Nestas grandezas incluem-se a elevação da superfície livre associada à agitação incidente, o espraiamento ao longo do talude, o volume de água de água galgado, a pressão em vários pontos da superestrutura e a erosão do manto protetor utilizando um sensor cujo funcionamento se baseia na tecnologia Time of Flight.
Year: 2021
Number Pages:
91-100pp.
Author(s): Santos, J. A.; Lemos, R.; Fortes, C. J. E. M.; Neves, M. G.; Pinheiro, L.; Pinto, M.; Sanches, C.; Gueifão, J.; Zózimo, A. C.
: Revista Recursos Hídricos
Editor: APRH
Volume:
Vol. 42, N.º 1.
Keywords: Dano; Superestrutura; Galgamento; Espraiamento; Agitação marítima
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Numerical and physical modelling of wave overtopping on a smooth impermeable dike with promenade under strong incident waves
This paper presents a study of run-up/overtopping over a smooth impermeable dike with promenade using 2D and 3D mesh-based and mesh-free numerical models and results from 2D physical modelling for strong energetic incident waves. These waves induce plunging wave breaking and a complex water/air mixture turbulent flow before overtopped the dike, a challenging configuration for numerical models. The analysis is structured in two phases: (i) evaluates the results of 2D numerical and physical models for run-up and overtopping; (ii) compares qualitatively the results of 3D numerical models for overtopping over a dike with promenade between groins located in front of a slope beach. The results indicate that the main differences obtained in run-up and overtopping are due to differences in wave generation and active absorption systems used in physical and numerical models and in turbulent models used by the numerical models. These differences lead to changes on incident wave height and on wave breaking and, consequently, on reflection, run-up and overtopping over the structure. For 3D simulation, even if larger discrepancies were found on overtopping along the dike, mean wave overtopping discharge and water flow height at the crest of the groin head show a similar order of magnitude.
Year: 2021
Number Pages:
29p.
Author(s): Neves, M. G.; Didier, E.; Brito, M.; Clavero, M.
: Journal of Marine Science and Engineering
Editor: MDPI
Volume:
Vol 9(8), 865.
Keywords: Mesh-free numerical model; Mesh-based numerical model; Physical modelling; Overtopping; Wave breaking
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Optimizing wave overtopping energy converters by ANN modelling: evaluating the overtopping rate forecasting as the first step
Artificial neural networks (ANN) are extremely powerful analytical, parallel processing elements that can successfully approximate any complex non-linear process, and which form a key piece in Artificial Intelligence models. Its field of application, being very wide, is especially suitable for the field of prediction. In this article, its application for the prediction of the overtopping rate is presented, as part of a strategy for the sustainable optimization of coastal or harbor defense structures and their conversion into Waves Energy Converters (WEC). This would allow, among others benefits, reducing their initial high capital expenditure. For the construction of the predictive model, classical multivariate statistical techniques such as Principal Component Analysis (PCA), or unsupervised clustering methods like Self Organized Maps (SOM), are used, demonstrating that this close alliance is always methodologically beneficial. The specific application carried out, based on the data provided by the CLASH and EurOtop 2018 databases, involves the creation of a useful application to predict overtopping rates in both sloping breakwaters and seawalls, with good results both in terms of prediction error, such as correlation of the estimated variable.
Year: 2021
Number Pages:
25p.
Author(s): OLIVER, J.M.; ESTEBAN, M.D.; LÓPEZ-GUTIÉRREZ, J.S.; Negro, V.; Neves, M. G.
: Journal Sustainability
Editor: MDPI
Volume:
Volume 13, Issue 3.
Keywords: Wave overtopping rate; Wave energy converters; Principal component analysis; Artificial neural network
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Prótotipo do To-Sealert para o Porto da Ericeira. To-SEAlert prototype for Ericeira harbour
O projeto de investigação e desenvolvimento To-SEAlert financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia e envolvendo o LNEC, a FCiências.ID, a NOVA.ID.FCT e o ISEL tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de previsão, alerta, planeamento de emergência e gestão de risco de galgamentos e inundações em zonas costeiras e portuárias, com base no sistema HIDRALERTA. Partindo das características da agitação marítima ao largo e utilizando modelos numéricos para a propagação e deformação da agitação marítima, o sistema HIDRALERTA estima os parâmetros relevantes da agitação marítima para a avaliação do galgamento e da inundação bem como o risco associado a esses eventos. As funcionalidades que se pretendem melhorar no âmbito do projeto To-SEAlert dizem respeito às metodologias de previsão do galgamento e da delimitação da zona inundada, bem como no apoio à resposta a situações de emergência envolvendo fenómenos de galgamento. A implementação e a validação do protótipo do To-SEAlert estão a ser efetuadas para a zona costeira da Costa da Caparica e para o porto da Ericeira. Este artigo apresenta o trabalho desenvolvido até à data na construção e desenvolvimento do protótipo do To-SEAlert para o porto da Ericeira.
Year: 2021
Number Pages:
21-36pp.
Author(s): Zózimo, A. C.; Fortes, C. J. E. M.; Pinheiro, L.; SMITHERS, N; Serrazina, V.; Reis, M. T. L. G. V.
: Revista Recursos Hídricos
Editor: APRH
Volume:
Volume 41, Nº 2.
Keywords: Emergência; Previsão e alerta; HIDRALERTA; Galgamento; To-SEAlert; Ericeira
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Comunicação
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Comparação entre modelos numéricos na avaliação de eventos de galgamento costeiro Caso de estudo: Costa da Caparica
Este estudo recorre a ferramentas de modelação numérica, XBeach e SWASH, para a avaliação dos eventos de galgamento costeiro devido a tempestades marítimas no troço costeiro urbano da Costa da Caparica, que compreende a estrutura rígida aderente. Faz-se uma análise comparativa entre os modelos, e confronta-se com a informação de eventos documentados (tempestades Hércules e Emma). Ambos os modelos, refletem as variações entre tempestades, com maior intensidade de galgamento para a tempestade mais energética. Existem diferenças entre os modelos, ainda que pouco significativas face aos níveis de perigosidade associados (CEM, 2002; EurOtop, 2018) e ambos apresentaram resultados satisfatórios quando comparados com os relatos históricos das tempestades analisadas. O modelo XBeach requer um maior tempo de computação, contudo permite obter intervalos de confiança na previsão de galgamentos. Este estudo aponta para a viabilidade da utilização de ambos os modelos na avaliação dos eventos de galgamento costeiro na Costa da Caparica.
Year: 2020
Number Pages:
296-299pp.
Author(s): Ferreira, A. M.; Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Garzon, J.L.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: XBeach; SWASH; Tempestade marítima; Riscos costeiros
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Numerical analysis of the influence of chamber sizes and turbine characteristics on an oscillating water column wave energy converter
Nowadays, renewable energy is a topic widely discussed in scientific community. Specifically wave energy attracts attention because it has a high energy potential distributed throughout the planet. Oscillating Water Column (OWC) wave energy converter is one of the most studied devices that have promising perspectives to be installed commercially. This study aims investigating the influence of chamber sizes and turbine characteristics dimensions of an OWC device located at the southern Brazilian coast is carried out. Numerical simulations for incident waves with period T = 7 s and 10 s and height H = 1.5 m, by using the FLUENT® model, based on the finite volume method (VFM) are carried out. Efficiencies for different chamber sizes and Wells turbine characteristic relations (kt) in each incident wave are determined. The highest efficiencies were obtained by a chamber with 5 x 5 m and kt = 530 Pa.s/m³ in the case of an incident wave with T = 7s (52%), and 30 x 30 m and kt = 15 Pa.s/m³ at T = 10s (65%).
Year: 2020
Number Pages:
9p.
Author(s): Wiener G.F.; Teixeira, P. R. F.; Didier, E.
Editor: ABCM - Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering
Keywords: Pneumatic energy; Oscillating water column; Wave energy converter
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Risk forecast system for moored ships
Port terminals downtimes lead to large economic losses and largely affect the ports overall competitiveness. In the majority of cases, port activities such as ships approach maneuvers and loading/unloading operations, are conditioned or suspended, based solely on weather or wave forecasts. These forecasts do not always result in effective hazardous conditions for the ships. Additionally, moored ships often experience problems of excessive movements and mooring forces in apparent good weather conditions. If, instead, one could forecast the ships movements and mooring forces, risk assessment would be much more accurate. This would allow selecting an appropriate reinforced mooring arrangement and thus minimizing effective terminal downtime. In this paper, the development of a risk forecast system for moored ships, that takes into account all of the moored ships system, is detailed and an illustration on how it applies to real ports is presented. The system was first developed to the Praia da Vitória Port (Pinheiro et al. 2018), followed by the ports of S. Roque do Pico and Madalena do Pico, in the Azores archipelago and is now being developed for the port of Sines, Portugal.
Year: 2020
Author(s): Pinheiro, L.; Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Santos, J. A.; Guedes Soares, C.
: Proceedings of virtual Conference on Coastal Engineering, 2020
Editor: University of Southern California, USA
Volume:
No 36v (2020).
Keywords: Azores; Ports; Waves; Moored ships; Forecast system
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Scale model tests of a moored tanker at leixões port with breakwater´s extension
This paper describes the physical model, experimental setup and tests performed to study the motions and forces of a ship moored to the pier A at the Leixões oil terminal, following the breakwaters extension at 300m, for different sea states.
Year: 2020
Author(s): Pinheiro, L.; Abdelwahab, H.S.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Guedes Soares, C.
: Proceedings of virtual Conference on Coastal Engineering, 2020
Editor: University of Southern California, USA
Volume:
No 36v (2020).
Keywords: Experimental tests; Leixões; Physical scale model; Ports; Waves; Moored ships
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Simulation of hurricane Lorenzo at the port of Lajes das Flores, Azores, by using the HIDRALERTA system
HIDRALERTA is a forecast, early warning and risk assessment system for port and coastal areas that uses measurements and estimates of sea-waves and water levels to evaluate overtopping/flooding events. The calculation of the mean overtopping discharge over a maritime structure is performed through artificial neural network-based tools and/or empirical formulae. The system is developed in open source software, mainly using the Python language. This paper presents the application of HIDRALERTA system to reproduce the hurricane Lorenzo conditions and impacts at Lajes das Flores port on October 2nd 2019, the most affected port in Azores. This hurricane was regarded as the strongest storm to hit Azores in 20 years. The system predicted the expected results for the hurricane wave characteristics, as well as overtopping discharge volumes. Further validation still need to be improved with the collaboration of the local authorities and the use of historical data.
Year: 2020
Number Pages:
376-379pp.
Author(s): SANTOS, M.I.; Reis, M. T. L. G. V.; Pinheiro, L.; Fortes, C. J. E. M.; Zózimo, A. C.; Serrazina, V.; SALVADOR, M.; Azevedo, E. B.; Reis, F.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Warning system; Overtopping; Lorenzo; Lajes das Flores; Hidralerta
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Testing storm impact modelling at São Pedro de Moel beach
Numerical models are useful tools to predict the effects of storms in coastal areas. The objective of this work was to simulate the effects of storms in São Pedro de Moel beach by using XBeach. The nearshore sea state was obtained by propagating offshore conditions using the SWAN model. The XBeach model was divided into two setups to analyse overtopping events and coastal evolution. Sensibility tests, calibration, and validation, using information from different storms, were performed for the different setups. The results from the overtopping simulation were compared against results from an empirical formula. The comparison showed lower values obtained with the empirical formula. The coastal evolution run point out to the necessity of having better field data before and after storms to improve the model setting and accuracy.
Year: 2020
Number Pages:
97-100pp.
Author(s): Cabrita, P.; Ferreira, A. M.; Fortes, C. J. E. M.; Ferreira, Ó.; Freire, P.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: XBeach; Overtopping; Empirical formula; Coastal storms; Coastal evolution
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Three-dimensional survey in scale model tests of rubble-mound breakwaters. Laser scanning and time of flight methodologies
The assessment of damage evolution in scale model tests of rubble-mound breakwaters can be achieved by comparing eroded depths and volumes between consecutive surveys. This paper focuses on damage evolution of a model of a rubble-mound breakwater and on the novelty of the non-intrusive survey methodologies such as laser scanning and Time of Flight (ToF) techniques, based on point clouds, enabling the extraction of profiles and the calculation of eroded depths and eroded volumes. The final objective of this work is to evaluate the applicability of the estimation the number of displaced armour units, using a non-dimensional damage parameter based on the calculated eroded volume. The paper will also describe the experiments conducted under the RODBreak, a project sponsored by the HYDRALAB+ Transnational Access Program, in which a stretch of a rubble-mound breakwater was built at the wave-current basin of the Leibniz University Hannover (LUH) to assess the structure behavior. Four scan surveys were conducted using a Faro Focus 3D laser scan, as well as a ToF sensor. Those surveys were carried out before and after two test series, in order to evaluate the eroded volume and profile evolution.
Year: 2020
Number Pages:
388-391pp.
Author(s): Lemos, R.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Kerpen, N.B.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Stability; Measuring techniques; Breakwater; 3D surveying
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Validação do protótipo do sistema To-SEAlert para o porto da Ericeira. Depressões Elsa e Fabien
Neste trabalho é efetuada a validação do protótipo To-SEAlert para o porto da Ericeira. Para a validação dos resultados do modelo SWAN foram utilizados os dados de duas boias situadas ao largo da Nazaré e para a validação das previsões do sistema de cálculo do grau de risco foram simuladas as depressões Elsa e Fabien (ocorridas em dezembro de 2019) e que foram responsáveis por fortes danos na cabeça do molhe do porto da Ericeira. Verificou-se uma boa concordância entre os dados das boias e os resultados do modelo SWAN, tendo no entanto o modelo reproduzido melhor a direção média e a altura significativa do que o período de pico. Relativamente aos valores de galgamento, os resultados obtidos na simulação das depressões Elsa e Fabien estiveram em concordância com os valores referidos na literatura como causadores de danos nas estruturas.
Year: 2020
Number Pages:
183-186pp.
Author(s): Zózimo, A. C.; Fortes, C. J. E. M.; Pinheiro, L.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: To-SEAlert; Galgamentos; Depressão Faien; Depressão Elsa; Alerta
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Wave energy assessment in Portugal potential locations for OWC installation
This work aims to determine the exploitable wave energy resource at six potential sites, located in the Azores, Madeira and Sines breakwater city harbours. For that purpose, the thirdgeneration wave model SWAN is used to estimate the sea-wave conditions over the last 40 years. Boundary conditions of the sea states and wind fields are provided by the climate reanalysis datasets (ERA5). Using those results as inputs to the SWAN model, the sea-states were propagated shoreward, in order to estimate and analyse the wave climate conditions in the regions of interest. By combining the average energy flux per unit-length of wave front and the probability of occurrence of each sea state, the average exploitable annual energy per unit length of wave crest can be computed. The variability of this energy flux is described, since it is of fundamental importance for the efficiency of the Wave Energy Converters (WEC).
Year: 2020
Number Pages:
396-399pp.
Author(s): Anastas, G.; Pinheiro, L.; Fortes, C. J. E. M.; Santos, J. A.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Exploitable energy; SWAN; Oscillating water column; Wave energy converter
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Wave run-up and overtopping in rubble-mound breakwaters under oblique wave incidence
Former investigations on wave run-up and overtopping of (impermeable and permeable) coastal structures aimed at quantifying the influence of oblique waves on mean overtopping discharge, water layer thickness and velocities by developing empirical formulas of a reduction factor for wave obliquity, ?? (e.g. EurOtop, 2007; Nørgaard et al., 2013). However, most formulas did not consider very oblique waves. The existing data gaps triggered the interest in developing the present experimental work, whose main goal is to contribute to a new whole understanding of the phenomena to mitigate future sea level rise impacts in European coastal structures, including the run-up and overtopping characterization on rough and permeable slopes. The key point is to extend the range of wave steepness values in run-up, overtopping and armour layer stability studies, focusing on oblique extreme wave conditions and on their effects on a sloping breakwaters trunk armour and roundhead.
Year: 2020
Author(s): Reis, M. T. L. G. V.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Lemos, R.; Carvalho, R.; Pohl, R.; BJORNSCHEIN, A.
Editor: University of Southern California, USA
Volume:
No 36v (2020).
Keywords: Rubble mond breakwaters; Overtopping; Wave runup
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Capítulo de Livro
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Multi-functional artificial reefs for coastal protection
N/A
Year: 2009
Number Pages:
153-210 pp.
Author(s): Voorde, M.; Antunes do Carmo, J.; Neves, M. G.
Editor: Ch. A. Hudspeth, T. E. Reeve
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Tese de Doutoramento
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Trapped-mode propagation along irregular coasts
N/A
Year: 1999
Number Pages:
159 p.
Author(s): Santos, J. A.
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Probabilistic Assessment of the Safety of Coastal Structures
N/A
Year: 1998
Number Pages:
594 p.
Author(s): Reis, M. T.
Info
Unsteady Nearshore Currents on Longshore Varying Topographies
N/A
Year: 1998
Number Pages:
346 p.
Author(s): Sancho, F. E.
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Simulação da agitação irregular. Técnicas matemáticas
N/A
Year: 1973
Author(s): Carvalho, M. M.
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Dissertação de Mestrado
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Verificação de Fórmulas para a Evolução da Erosão em Quebra mares de Taludes
N/A
Year: 2010
Number Pages:
128.
Author(s): Lemos, R.
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Controlo de um gerador de ondas hidráulicas em canal com absorção activa
Esta dissertação aborda o problema da absorção activa de ondas hidráulicas reflectidas em canal. Para resolver problemas de engenharia costeira é comum os laboratórios de hidráulica marítima recorrerem a ensaios experimentais em modelos físicos. Um dos problemas associados à modelação física de ondas hidráulicas em canal é a presença de ondas re-refletidas. Na natureza o mar constitui uma fronteira aberta que dissipa as ondas reflectidas pela costa, em canal essas ondas reflectidas podem gerar ondas rereflectidas quando incidem na pá do gerador de ondas e se propagam novamente para as estruturas em ensaio. O problema da re-reflexão pode ser mitigado recorrendo à absorção activa, isto é, utilizando em simultâneo o gerador para gerar a onda pretendida e uma onda que cancela a onda re-reflectida. Neste sentido, são estudados e implementados modelos de absorção activa de ondas, utilizando o projecto de filtros digitais não-recursivos. Os filtros processam os sinais provenientes de duas sondas de condutância e sintetizam um sinal que, adicionado ao sinal de referência para o gerador, dá origem ao cancelamento das ondas re-reflectidas. Parte importante do trabalho foi a implementação de um método de absorção activa de ondas, o que requereu a remodelação de uma instalação existente. Para este efeito foi instalado um sistema de geração de ondas hidráulicas com accionamento por motor síncrono de magnetos permanentes controlado em posição, bem como um sistema de aquisição de sinal com capacidade de controlo em tempo real. Foi necessária uma cuidada modelação e identificação da instalação bem como uma adequação do método à dinâmica do actuador e às características específicas do Canal. Entre outras contribuições acham-se o pré-processamento dos sinais de comando, correcções adicionais nos filtros FIR e o desenvolvimento de um simulador para testes preliminares do sistema de controlo. Os resultados indicam que, com uma boa calibração e um controlo adequado, é possível com este método implementado absorver ondas rerefletidas em cerca de 70%.
Year: 2009
Author(s): Guilherme, L.
Keywords: Projecto de filtros fir; Sondas de condutância; Absorção activa; Propagação em canal; Ondas hidráulicas; Geradores electromecânicos de ondas
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Um método de elementos finitos para a discretização das equações de BOUSSINESQ
Nesta dissertação é apresentado um modelo de elementos finitos baseado nas equações de Boussinesq estendidas por Nwogu [60], BOUSSiw (versão unidimensional e bidimensional). Trata-se de um modelo especialmente indicado para a propagação de ondas não lineares e dispersivas que permite reproduzir alguns dos processos mais importantes envolvidos na propagação de ondas marítimas em regiões costeiras: a difracção, a refracção, a reflexão, o empolamento, a dispersão de frequência, a dispersão de amplitude e a geração de harmónicas. O modelo utiliza o pacote SPRINT (Berzins e Furzeland [14]) para a integração temporal e o método de Galerkin com uma malha não estruturada de elementos finitos triangulares para a discretização espacial. As condições de fronteira implementadas no modelo são a condição de reflexão total e a condição de radiação associada a uma zona absorvente. O modelo BOUSSiw resultou do aperfeiçoamento do modelo de elementos finitos de propagação de ondas, desenvolvido por Walkley [79]. Foram melhorados, neste trabalho, os aspectos relacionados com as oscilações numéricas, a geração e absorção de ondas no domínio de cálculo e a qualidade das malhas de elementos finitos utilizadas pelo modelo numérico. Assim, efectuou-se, no modelo BOUSSiw, a calibração do parâmetro de difusão artificial no domínio e nas fronteiras absorventes. Estabeleceu-se uma relação entre esse parâmetro de difusão artificial e as características da onda e da malha de elementos finitos. Implementou-se, também, uma nova condição de geração de ondas no interior do domínio por intermédio de uma função fonte (Wei et al. [82]). Esta nova condição de geração permite que as ondas reflectidas possam passar pela zona de geração e sair do domínio sendo absorvidas nas fronteiras absorventes. Para garantir a boa qualidade das malhas e o melhor desempenho do modelo foi desenvolvido um gerador automático de malhas de elementos finitos destinadas a modelos de propagação de ondas em zonas costeiras, designado por GMALHA. As malhas geradas têm refinamento local proporcional ao comprimento de onda e obedecem a critérios de qualidade, tais como: boa adaptabilidade às irregularidades da fronteira, forma dos triângulos o mais próxima possível da equilátera, valência dos nós igual a seis, variação suave do tamanho dos elementos e numeração dos nós da malha de modo a minimizar a largura de banda das matrizes. O desempenho deste gerador de malhas foi avaliado com dois casos de teste reais, observando-se, nestes casos, que a qualidade das malhas é boa e que o refinamento local permite reduzir o número de pontos das malhas e, consequentemente, os tempos de CPU necessários para gerar a própria malha, enquanto a renumeração dos nós permite diminuir a quantidade de memória utilizada pelos modelos numéricos assim como os tempos de CPU necessários para execução dos modelos numéricos. Foram também desenvolvidas interfaces com o utilizador para a construção dos ficheiros de dados e para a obtenção e visualização de resultados, tanto do modelo BOUSSiw como do gerador de malhas GMALHA. O modelo, com as alterações mencionadas foi validado e testado com casos de teste referidos na bibliografia, que simulam a propagação de ondas sobre um canal de profundidade constante (1D e 2D), sobre um quebra-mar submerso (Dingemans [18]) e sobre um baixio elíptico numa praia de inclinação constante (Berkhoff [13]). Finalmente, aplicou-se o modelo BOUSSiw a um caso de teste real: a propagação de ondas na bacia de adução da central termoeléctrica de Sines. Os resultados numéricos obtidos com este modelo foram comparados com os resultados de outros modelos numéricos e/ou experimentais. Em geral, verificou-se que o modelo simulou com precisão a propagação sobre fundos moderadamente inclinados e reproduziu bastante bem os efeitos não lineares (por exemplo, geração de harmónicas ou alterações na forma da onda) na propagação dessas ondas. No entanto, o modelo apresentou limitações em zonas onde os efeitos não lineares são significativos (águas muito pouco profundas), pois baseia-se nas equações de Nwogu que são deduzidas admitindo que os efeitos não lineares são da mesma ordem dos efeitos dispersivos e = O(m 2 ). Observaram-se também algumas oscilações numéricas no cálculo da elevação da superfície livre. Estas oscilações são controladas pelo valor do parâmetro de difusão artificial, o qual deve ser previamente calibrado de modo a não influenciar significativamente a solução numérica. O método da função fonte é eficaz na geração de ondas no interior do domínio de cálculo e, em geral, conduz a resultados numéricos mais próximos dos experimentais do que a geração de ondas na fronteira de entrada do modelo. Com este método, verificou-se também menor ocorrência de instabilidades numéricas. A aplicação do modelo ao caso real de propagação de ondas na bacia de adução da central termoeléctrica de Sines evidenciou capacidades de boa utilização em estudos de engenharia portuária e costeira.
Year: 2007
Author(s): Pinheiro, L.
Keywords: Geração de malhas de elementos finitos; Geração de ondas; Propagação de ondas; Modelo de elementos finitos; Equações de boussinesq
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Modelo de elementos finitos para a propagação e deformação de ondas irregulares em zonas costeiras
N/A
Year: 2002
Number Pages:
134 p.
Author(s): Zózimo, A. C.
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Relatório Científico
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Summary presentation of the R&D project Integrated harbour navigation control system (NATO Po-Navigation). Documento de divulgação do Projecto NATO Po-Navigation no estrangeiro
N/A
Year: 1995
Author(s): Covas, J. A.
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Valores extremos da agitação marítima. Missão a Copenhaga, Dinamarca, para participação na conferência Offshore Mechanics and Arctic Engineering de 19 a 23 de Junho de 1995.
N/A
Year: 1995
Author(s): Capitão, R.
Info
Waterborne user's requirements.
N/A
Year: 1995
Author(s): Covas, J. A.
Info
An integrated harbour navigation control system. NATO Po-Navigation. Adenda ao "Project Plan" proposto ao "Programa Ciência para a Estabilidade. Fase III" da OTAN
N/A
Year: 1994
Author(s): Covas, J. A.
Info
Cais da Calheta, Ilha de S. Jorge - Açores. Memorando
N/A
Year: 1994
Author(s): Silva, L. G.
Info
Ensaios em modelo reduzido de uma protecção marítima aderente.
N/A
Year: 1994
Author(s): Silva, L. G.
Info
Ensaios tridimensionais de estabilidade e galgamentos do molhe de protecção do porto de recreio náutico do porto de Sines.
N/A
Year: 1994
Author(s): Silva, L. G.
Info
Estudo da localização de um terminal de importação de gás natural liquefeito. Análise das condições do porto de Sines. Estudos de agitação marítima.
N/A
Year: 1994
Author(s): Capitão, R.
Info
Estudo da localização de um terminal de importação de gás natural liquefeito. Selecção de locais viáveis. Estudos de agitação marítima.
N/A
Year: 1994
Author(s): Capitão, R.
Info
Ligação da lagoa de Óbidos ao mar - Estudos de agitação marítima.
N/A
Year: 1994
Author(s): Carvalho, M. M.; Capitão, R.; Fortes, C. J. E. M.; Covas, J. A.
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Outro
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Relato da missão a Bruxelas (28 a 30 de Outubro de 1998) para participação na 10ª Reunião da Acção Concertada Added Value Services in VTMIS do Programa Comunitário de I&D TRANSPORTS . Relatório efectu
N/A
Year: 1998
Number Pages:
3 p.
Author(s): Covas, J. A.
Info
Short-term stochastic numerical and physical simulation of sea waves - Proposta de Projecto de Investigação apresentada ao Programa PRAXIS XXI, na área científica de Engenharia Civil
N/A
Year: 1998
Number Pages:
53 p.
Author(s): Capitão, R.; Pires Silva, A.; Medina, J. R.; Carvalho, M. M.
Info
Transformações Não-Lineares de Ondas Marítimas em Zonas Costeiras - Proposta de Projecto de Investigação apresentada ao Programa PRAXIS XXI , na área científica de Engenharia Civil
N/A
Year: 1998
Number Pages:
50 p.
Author(s): Covas, J. A.; Fortes, C. J. E. M.
Info
V Programa Quadro da União Europeia. Preparação da discussão dos Programas Específicos. Documento de trabalho da Comissão (COM (97) 553 Final). Grupo de Trabalho 6 Sustainable Mobility and Intermodali
N/A
Year: 1998
Number Pages:
2 p.
Author(s): Covas, J. A.
Info
Valores extremos da agitação marítima no Algarve - Proposta de Projecto de Investigação apresentado ao Programa de Intervenção nos Laboratórios do Estado (MCT-FCT), sub-projecto Valorização e Protecçã
N/A
Year: 1998
Number Pages:
11 p.
Author(s): Carvalho, M. M.; Capitão, R.
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