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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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Analysis of the incident sea-waves and of the consequent run-up in the RODBreak experiment
In 2017, the RODBreak experiment was conducted. The experiment aimed at characterizing wave run-up, overtopping and damage in rubble-mound breakwaters. The reason for these experiments was the huge impact that climate can have on maritime structures, particularly in rubble mound breakwaters. In fact, the forecast sea level rise associated with more frequent and severe storms will have consequences either on the increase of wave runup, wave overtopping or on damage on existent structures since they were not design for those extreme values. However, for those climate change scenarios, little is known about the actual failure probability of such structures. Within this framework, a stretch of a rubble-mound breakwater was built in a wave basin. Under extreme wave conditions, with different incident wave angles (from 40° to 90°), a total of 49 tests were performed. Each test had different testing parameters, such as significant wave height (Hs), peak period (Tp) and wave direction. Also, for each test, different types of measurements were considered. Incident sea waves were measured with 3 arrays of 6 acoustic wave probes each as well as with isolated acoustic wave probes and 5 Acoustic Doppler Velocimeters (ADVs). For the run-up measurements five capacitive wave probes 0,87 m long, were placed along the model slope, 3 at the breakwater trunk and 2 at the breakwater roundhead. The analysis of the data from acoustic wave probes, as well as ADVs was carried out with two different methodologies: the first one uses the SAM package (Capitão 2001), whereas the second uses a MATLAB script (Pinheiro, 2019) with the DIWASP (DIrectional WAve SPectra) plugin (Johnson, 2002). To convert the capacitive wave probes measurements into run-up data, simple geometrical relationships were taken into consideration. This paper focuses on the methodology for incident wave characterization since there is little experience at LNEC with the short-crested sea states as the ones used in this experiment. The evaluation of the impact on wave runup by considering different wave attack is also made.
Year: 2019
Number Pages:
152-157pp.
Author(s): Spans, J.H.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Pinheiro, L.
Editor: EdiBios
Keywords: Run-up; RODBreak
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Analysis of wave overtopping on an impermeable coastal structure using a RANS-VOF numerical model
The global warming is responsible for increasing the sea level and, consequently, can cause overtopping on coastal structures. The prediction of this phenomenon is difficult because involves turbulence, wave breaking and run-up. The objective of this study is to analyze numerically the wave overtopping on coastal structures by using the FLUENT® numerical model, which is based on Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations (RANS) and uses the Volume of Fluid method (VoF) to track the interface between water and air. Influences of mesh size, turbulence model (k-? and k-? SST) and bottom condition (slip and no-slip) are investigated in a flume with an impermeable breakwater at its end. Two cases with different heights of incident regular waves are tested. In general, the free surface elevations up to the breakwater obtained by different conditions are very similar for both incident waves. However, the overtopping volumes have shown more important differences.
Year: 2019
Number Pages:
10p.
Author(s): Santos, G.C.; Teixeira, P.; Didier, E.
Editor: ABCM
Keywords: RANS-VoD; CFD simulation; Wave-structure interaction; Overtopping; Breakwater
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ANOSOM-WEB - uma plataforma web para a análise e observação sistemática de obras marítimas
Os quebra-mares de talude são estruturas normalmente utilizadas para proteção costeira e portuária e estão sujeitas durante a sua vida útil a diferentes solicitações (p.e., agitação marítima). A avaliação do seu estado estrutural e a previsão do seu comportamento ao longo do tempo torna-se fundamental para evitar significativos prejuízos materiais. É nesse âmbito que se insere o programa de observação sistemática, em curso no LNEC, desde 1986, para quebra-mares localizados em Portugal Continental, nos quais o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) realiza inspeções periódicas e avalia as respetivas condições de segurança. Para apoio a esse programa foi densenvolvida no LNEC a aplicação ANOSOM, a qual tem sofrido, ao longo dos tempos, diversas atualizações com vista a acompanhar a evolução que o programa OSOM+ tem vindo a sofrer. Esta comunicação descreve as funcionalidades da mais recente versão desta aplicação, a ANOSOM-WEB, como ferramenta de gestão de risco em estruturas de proteção costeira.
Year: 2019
Number Pages:
5p.
Author(s): Martins, T.; Capitão, R.; Lemos, R.; Fortes, C. J. E. M.
Editor: APRH
Keywords: OSOM+; Base de dados; ANOSOM-WEB; Quebra-mares
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Damage assessment in rubble-mound breakwaters under oblique wave incidence
Regarding the stability of armour layers, several authors have proposed guidelines on how to consider the effects of oblique waves (e.g. Yu et al., 2002, Van Gent, 2014; Maciñeira & Burcharth, 2016). Especially for very oblique waves, for which the increase in stability is the largest, limited data are available. Under the scope of the HYDRALAB+ transnational access project RODBreak, an experiment that lasted for six weeks was conducted in a tank at the Marienwerden facilities of the Leibnitz Universitaet Hannover (LUH), involving seventeen people from seven different institutions from four European countries. Those experiments comprised measurements of sea waves, run-up, overtopping and armour layer damage. This paper will focus on damage evolution of the rubble-mound breakwater roundhead under oblique extreme wave conditions, on the novelty of the tests and on the advancements on knowledge of round head stability.
Year: 2019
Number Pages:
7p.
Author(s): Lemos, R.; Peña, E.; Santos, J. A.; Sande, J.; Figuero, A.; Alvarellos, A.; Laiño, E.; Reis, M. T. L. G. V.; Fortes, C. J. E. M.; Kerpen, N.B.
Editor: EdiBios
Keywords: Large scale experiments; Measuring techniques; Surveying; Stability; Coastal structure
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Desenvolvimentos iniciais do projeto To-Sealert: galgamento e inundação em zonas portuárias e costeiras
O desenvolvimento de capacidade para prever a agitação marítima ao nível das bacias oceânicas com alguns dias de antecedência estimulou o aparecimento de sistemas informáticos para previsão dos efeitos da agitação marítima em zonas costeiras e portuárias. O HIDRALERTA é um desses sistemas: partindo das características da agitação marítima ao largo e utilizando modelos numéricos para a propagação da agitação marítima estima os parâmetros relevantes da agitação marítima para a avaliação do galgamento e do espraiamento quer em zonas portuárias, quer em zonas costeiras. 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 pretende melhorar as funcionalidades daquele sistema no que se refere às metodologias de previsão do galgamento e da delimitação da zona inundada, bem como no apoio à resposta a situações de emergência envolvendo aquele fenómeno. Esta comunicação pretende descrever o racional que justifica a existência do projeto, as tarefas em que o mesmo foi dividido e os principais resultados esperados.
Year: 2019
Number Pages:
4p.
Author(s): Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Santos, J. A.; Poseiro, P.; Capitão, R.; Pinheiro, L.; Lemos, R.; Fonseca, A. M.; Barateiro, J.; Serrazina, V.; Craveiro, J.; Ferreira, J.; DUARTE, C.M.; And
Editor: APRH
Keywords: Emergência; Previsão e alerta; Inundação; Galgamento; Hidralerta
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Diagnóstico de quebra-mares baseado em observações visuais e levantamentos aéreos com drone
Neste artigo descreve-se a metodologia atualmente existente no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) de observação e monitorização sistemática de obras marítimas, que tem sido aplicada com sucesso a um grande número de estruturas marítimas na costa continental portuguesa e no estrangeiro. A atual metodologia (OSOM+) de diagnóstico de quebra-mares para avaliação dos estados atual, de evolução e de risco, complementa a anterior (OSOM), baseada somente em observações visuais, utilizando agora também a informação obtida com as inspeções com drone. Os resultados obtidos com as observações de drone, nomeadamente as fotografias aéreas verticais, os ortomosaicos e a nuvens de pontos, a partir das quais são construídos os modelos digitais de superfície das estruturas, permitem melhor avaliação do dano. Para ilustrar a aplicação da atual metodologia de avaliação de segurança de quebra-mares, usam-se os resultados da campanha de levantamento aéreo realizada em setembro de 2018 no quebra-mar poente da entrada do porto de Portimão.
Year: 2019
Number Pages:
4p.
Author(s): Capitão, R.; Lemos, R.; Fortes, C. J. E. M.; Neves, M. G.; Silva, L. G.; Henriques, M. J.
Editor: APRH
Keywords: Diagnóstico e segurança de quebra-mares; Inspeções com drone; OSOM+
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Ensaios de agitação no porto de Leixões em cenário de alteração climática
Para caracterizar a agitação marítima no Porto de Leixões após o prolongamento do quebra-mar exterior, sob condições de alterações climáticas foi realizado um extenso grupo de ensaios em modelo físico tridimensional de agitação, num tanque do LNEC, à escala 1:80, representando-se toda a bacia portuária e o prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões. Foram realizados ensaios com diferentes condições de agitação incidente para o rumo W e com dois níveis de maré, que correspondem ao nível médio e a preia-mar com uma sobrelevação representativa dos efeitos das alterações climáticas e da sua influência na agitação marítima . Foi medida a agitação em 30 pontos localizados na entrada do porto e no interior da bacia portuária e analisou-se o abrigo da bacia portuária com a ampliação do quebra-mar norte e as diferenças entre o abrigo para os dois níveis de maré ensaiados. As principais conclusões dos ensaios realizados foram que os maiores valores de alturas de onda ocorreram na zona exterior e de entrada do porto, diminuindo para o seu interior. Ao longo do canal de navegação, as alturas de onda vão diminuindo e no interior do porto obtiveram-se valores da altura de onda pequenos. A subida do nível do mar, para as condições ensaiadas, não afeta significativamente a agitação no interior da bacia portuária. No entanto, no exterior e zona de entrada do porto contribui para alterações da agitação que diferem consoante o período de pico e a altura de onda significativa incidente.
Year: 2019
Number Pages:
221-232pp.
Author(s): Silva, M.; Fortes, C. J. E. M.; Lemos, R.; Neves, M. G.; Caeiro, C.
Editor: ISEP
Keywords: Modelo físico; Agitação; Porto de Leixões
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Estudo em modelo reduzido do espraiamento, galgamento e dano em quebra-mares de talude
A caraterização da rebentação / espraiamento / galgamento e do seu impacto na estabilidade de quebra-mares de taludes, quer no tronco, quer na cabeça, ainda é deficiente para cenários de alterações climáticas. O mesmo acontece com a influência nestes fenómenos de grandes ângulos de incidência da agitação marítima. A experiência RODBreak envolveu uma equipa de 23 pessoas de 8 instituições europeias e pretendeu criar um conjunto de dados para: - estender ou melhorar a gama de validade das fórmulas empíricas existentes para a estabilidade do manto protetor, o que facilitará a avaliação do desempenho das estruturas existentes; - calibrar e validar fórmulas empíricas para o espraiamento e galgamento, bem como modelos numéricos para a interação onda-estrutura. Além disso, esta foi uma oportunidade única para testar e melhorar algumas técnicas não intrusivas para medir quantidades relacionadas com aqueles fenómenos. Esta comunicação descreve os testes realizados no tanque de ondas 3D do Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Kusteningenieurwesen da Leibnitz Universität Hannover em outubro e novembro de 2017.
Year: 2019
Number Pages:
245-255pp..
Author(s): Santos, J. A.; Pedro, F.; Coimbra, M.; Figuero, A.; Fortes, C. J. E. M.; Sande, J.; Körner, M.; Lemos, R.; Bornschein, A.; Weimper, J.; van den Bos, J.; Dost, B.; Hofland, B.; Carvalho, R.; Alvarellos
Editor: ISEP
Keywords: Quebra-mares de talude; Galgamento; Run-up
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Extensão do molhe norte do porto de Leixões: modelação física de um navio amarrado no posto A
O Porto de Leixões, localizado na costa norte de Portugal, é um dos maiores do país, recebendo diariamente um grande número de navios de grandes dimensões. Um dos principais postos de acostagem situa-se à entrada do porto e encontra-se sujeito à agitação marítima que é difratada pelo olhe principal de proteção do porto. Para avaliar dos movimentos induzidos no navio estacionado nesse posto de acostagem e as forças exercidas nas suas amarras e defensas pela agitação incidente, utilizou-se o modelo físico de Leixões, construído num dos tanques do LNEC. Neste modelo físico, encontra-se representada a envolvente do porto de Leixões, assim como a sua batimetria. O modelo do navio Esso Osaka tnum comprimento de 3,43 m, uma boca de 0,53 m e um calado máximo de 0,23 m. A medição da elevação da superfície livre foi realizada com um conjunto de sondas resistivas. Os movimentos do Esso Osaka foram medidos segundo os seis graus de liberdade com recurso a um Sistema ótico de medição de movimentos, Optitrack. Efetuou-se ainda a determinação das forças nas amarras e defensas com recurso a células de carga. Foram efetuados um conjunto de ensaios com o navio Esso-Osaka para diferentes períodos de onda e alturas de onda incidente. Nesta comunicação descrevem-se os ensaios realizados e os resultados obtidos.
Year: 2019
Number Pages:
233-243pp.
Author(s): Pinheiro, L.; Pedro, F.; Abdelwahab, H.S.; Fortes, C. J. E. M.; Santos, J. A.; Capitão, R.
Editor: ISEP
Keywords: Porto de Leixões; Modelo físico; Navio amarrado
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Hidralerta system: application to the Madalena do Pico and S. Roque do Pico ports
Under the framework of the ECOMAPORT project, two new prototypes of the forecast, early warning and risk management HIDRALERTA system to the ports of Madalena do Pico and S. Roque do Pico, both on the Island of Pico, Azores are undergoing. Those prototypes are intended to assess and predict, on a regular basis, the risk of coastal overtopping and consequent flooding and the risk to navigation, in particular as regards the safety of moored and maneuvered vessels, both caused by wave agitation. Additionally, it is intended to guarantee the functionality of the prototype of the HIDRALERTA system currently implemented in the port of Praia da Vitória, in Terceira Island, Azores since 2015, and to implement a new aspect regarding navigation risk. The new prototypes are based on the methodology already developed for the port of Praia da Vitória, where the first prototype of the HIDRALERTA system has been in operation since 2015. This paper essentially describes the work carried out to date on the system and their application to the ports of S. Roque do Pico and Madalena do Pico.
Year: 2019
Number Pages:
126-131pp.
Author(s): Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Poseiro, P.; Pinheiro, L.; Mendonça, A. C.; SALVADOR, M.; Reis, F.; Azevedo, E. B.
Editor: EdiBios
Keywords: Azores; S. Roque do Pico; Madalena do Pico; Ecomaport; Hidralerta
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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
Info
Trapped-mode propagation along irregular coasts
N/A
Year: 1999
Number Pages:
159 p.
Author(s): Santos, J. A.
Info
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.
Info
Simulação da agitação irregular. Técnicas matemáticas
N/A
Year: 1973
Author(s): Carvalho, M. M.
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Dissertação de Mestrado
Info
Verificação de Fórmulas para a Evolução da Erosão em Quebra mares de Taludes
N/A
Year: 2010
Number Pages:
128.
Author(s): Lemos, R.
Info
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
Info
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
Info
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
Info
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.
Info
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
Info
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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