Publications

This paper presents the analysis of the probability of occurrence of wave overtopping events as well as its consequences at the Port of Las Nieves in Agaete, Gran Canaria Island, with the evaluation of the resulting level of flood risk. The study has been conducted using a third-generation spectral wave model to reproduce wave propagation from deep to shallow water depths considering the associated mean sea level, and a neural network-based model, for estimating mean wave overtopping discharges. Results reveal that overtopping in the initial sections of the port, located in the port access area, is substantially higher than that associated with the cross-sections of the main body of the breakwater, so that control actions to reduce overtopping are required due to the important socioeconomic implications regarding the infrastructure inoperability.

Neste trabalho, descreve-se a aplicação ao porto e baía da Praia da Vitória, na ilha Terceira, Açores, Portugal, da metodologia de avaliação do risco de galgamentos em estruturas marítimas em desenvolvimento no LNEC, considerando duas ferramentas neuronais para cálculo dos galgamentos baseadas em resultados da aplicação de redes neuronais artificiais, nomeadamente a ferramenta NN_Overtopping2 e a Overtopping Predictor v1.1. Em particular, avalia-se comparativamente quais as implicações que a utilização de cada uma destas ferramentas tem em termos de número de eventos de galgamento e magnitude dos caudais médios galgados, bem como consequente grau de risco, para as 9 secções-tipo de estruturas marítimas estudadas no porto e baía da Praia da Vitória. O período de estudo é de 5 anos (2008 a 2012).

O galgamento de estruturas portuárias consiste na passagem de água sobre o coroamento da estrutura pela ação da agitação marítima e é um dos fenómenos com maior impacto na integridade da estrutura e na segurança da zona por ela protegida. O principal objetivo deste trabalho é estudar o galgamento num quebra-mar de taludes, com um importante muro cortina, protegido por um quebra-mar submerso. Em particular, pretende-se otimizar a geometria do quebra-mar submerso situado a barlamar do quebra-mar de taludes, no qual se pretende diminuir o galgamento.A estrutura marítima em estudo é o molhe norte do Porto de Leixões, em frente ao qual já existe um quebra-mar submerso na zona da cabeça. Pretende-se estender a zona do molhe protegida pelo quebra-mar submerso e, para tal, é necessário estudar qual a melhor geometria e posição a adotar para este quebra-mar.Para estudar a influência da geometria e da posição do quebra-mar submerso no galgamento do molhe norte, utilizou-se o modelo numérico IH2VOF. Simularam-se três condições de agitação regular, que diferem somente na altura de onda, e sete geometrias do quebra-mar submerso, que diferem da configuração original (a existente atualmente) em três características: a distância entre o quebra-mar submerso e o molhe, a cota de coroamento do quebra-mar submerso e a sua largura de coroamento.Com a realização deste estudo, para as condições de agitação consideradas, verificou-se que as características com maior impacto na redução do galgamento no molhe norte do Porto de Leixões são: o aumento da distância entre o quebra-mar submerso e o molhe e o aumento da cota de coroamento do quebra-mar submerso. O caudal médio de galgamento para as condições de agitação em estudo reduziu-se de um valor máximo de 0,71 l/s/m para a configuração original para 0,02 l/s/m em duas das novas configurações analisadas, ou seja, uma redução de 97% face à configuração original.

The susceptibility of bridge decks to vortex induced oscillations can b eaddressed through wind-tunnel testing. This paper considers the case of the Vila-Real Bridge, in the north of Portugal, which has the highest deck above ground (230m), among concrete-deck bridges cable-stayed in the central plane. It has a single-cell rectangular box girder with a wide top flange supported by regularly spaced inclined struts. Aeroelastic studies of this precise type of deck seem nonexistent in the literature.Results of sectional model tests are presented for a selection of three distinct angles of attack and three deck configurations, including a solution, alternative to the usual mitigation measures, that solved the susceptibility to vortex induced vibration of the deck and that has no relevant additional design or building costs.With the proposed approach, bridge designers may be able to relegate the use of sections with high aerodynamic performance

Wave-induced flow velocity and turbulence may cause scouring in the seabed around coastal structures depending on the wave climate and tidal water depth. A 3-D physical modelling study was conducted to investigate the possible causes of the sinking of two submerged coastal structures on the Santa Maria del Mar (SMM) beach, Spain. The experimental investigation was conducted by employing a Froude similarity law with a geometric scale of 1:20, and the submerged modular structure was subjected to different wave climates and tidal water levels. The combinations of the significant wave height and peak period were chosen from in-situ real wave conditions thatwere monitored during the sinking of the prototype structures. Linking and unlinking conditions for the modules in the structure were investigated in this study. The results show that the modules sank to approximately 48% of their height at the end of the tests with storm waves and semi-linking conditions of low water depth. Most of the experimental results were compatible with the prototype monitoring results. Tests with proper linking among themodules and testswith an appropriate gravel foundation resulted in a sustainable solution because they presented much less or almost no scouring and sinking.

Despite the simplicity of the geometry of the circular cylinders, the uniform flow around them is complex,since it may induce unsteady forces on structures associated with vortex shedding. This paper describes the study of two circular cylinders (the downstream one is elastically mounted in transversal direction) in tandem arrangement subject to bi-dimensional uniform laminar flows at low Reynolds numbers. The academic numerical model Ifeinco, which is based on the finite element method and uses a partitioned scheme that considers two-way interaction of fluid flow and structure, has been employed to the analysis.Firstly, both stationary cylinders in tandem arrangement for Re = 100 are analysed for center to center distance between the cylinders, L/D, from 1.5 to 6.0. Results of lift and drag coefficients and Strouhal number are compared with other numerical results and good agreement is found. Secondly, numerical results for L/D = 5.25, considering downstream elastically mounted cylinder, are analysed for Reynolds numbers ranging from 100 to 140. It shows that the resonance occurs for Reynolds numbers between 115 and 120 and the maximum dimensionless amplitude of oscillation is 0.721 for Re = 118.

Techniques based on artificial neural networks (ANNs) have been increasingly applied to predict emergency situations, such as extreme wave conditions, wave overtopping or flooding, and damage to maritime structures, in coastal and port areas. In this work, a fuzzy adaptive resonance theory with mapping (FAM) ANN was trained to predict the wave regime both inside and at the entrance to the Port of Sines, one of the major trade and economic gateways of the Iberian Peninsula, located on the Portuguese west coast. In situ measurements using pressure sensors, wave buoy data, and results from two numerical wave propagation models

The main goal of this paper is to develop a photogrammetric method in order to obtain arobust tool for damage assessment and quantification of rubble-mound armour layers during physicalscale model tests. With the present work, an innovative approach based on a reduced number ofdigital photos is proposed to support the identification of affected areas. This work considers twosimple digital photographs recording the instants before and after the completion of the physicaltest. Mathematical techniques were considered in the development of the procedures, enabling thetracking of image differences between photos. The procedures were developed using an open-sourceapplication, Scilab, nevertheless they are not platform dependent. The procedures developed enablethe location and identity of eroded areas in the breakwater armour layer, as well as the possibilityof quantifying them. This ability is confirmed through the calculation of correlation coefficients ineach step of the search for the more damaged area. It is also possible to make an assessment of themovement of armour layer units.

The To-SEAlert project has the aim of increasing the efficiency, robustness and reliability of the HIDRALERTA system.

Communities can be vulnerable to wave-induced flooding and risk is expected with rising sea levels and population growth.

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. Aiming to evaluate damage evolution on rubble-mound breakwater, scale model tests were recently conducted on the maritime hydraulic facilities of the National Laboratory for Civil Engineering. This paper focuses on the use of novel, non-intrusive survey methodologies such as the Time of Flight (ToF) principle technique. Damage evaluation is based on the comparison of point clouds obtained before and after each test series, enabling the extraction of profiles, the calculation of eroded depths and eroded volumes and the estimation of displaced units.

Neste estudo recorre-se à modelação numérica para a simulação de eventos de galgamento, inundação e erosão costeira em zonas costeiras devido a ocorrência de tempestades. Esta metodologia está a ser estudada para o troço costeiro da Costa da Caparica, na área que compreende toda a extensão da estrutura de defesa aderente, para a tempestade Hércules/Christine. Nesta modelação numérica recorreram-se aos modelos numéricos SWAN e XBeach. Estes modelos foram utilizados para simular 96 h de forçamentos oceanográficos sobre a área de estudo, representando assim a tempestade entre os dias 3 e 7 de janeiro de 2014. Os resultados preliminares apontam para um subestima dos run-up consequência da parametrização do modelo e das características da batimetria considerada.

This work aims to determine the exploitable wave energy resource at six potential sites, located in the Azores, Madeira and Sines. For that purpose, the third-generation 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 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 analysed since it is of fundamental importance for the efficiency of the Wave Energy Converters (WEC).

A avaliação do espraiamento e do galgamento em estruturas de proteção costeira e portuária é fundamental para o projeto de novas estruturas e na verificação da segurança de estruturas já existentes. A sua determinação tem como objetivos principais a definição da cota de coroamento da estrutura e o estabelecimento das condições de serviço dessa estrutura. Uma das metodologias mais utilizadas para a avaliação do espraiamento e do galgamento em estruturas marítimas é a modelação física. Nessa metodologia, são várias as técnicas que podem ser usadas para a avaliação desses fenómenos físicos. Neste âmbito, salientam-se o uso de sondas resistivas, de balança ou de imagens vídeo. Neste trabalho são apresentados os resultados de um estudo em modelo físico do espraiamento e galgamento da estrutura de proteção portuária do Porto da Ericeira para diferentes condições de agitação marítima. Comparam-se ainda várias técnicas de avaliação do espraiamento e do galgamento que foram utilizadas nesses ensaios em modelo físico para avaliar o seu desempenho.

Neste trabalho apresentam-se os resultados de simulações numéricas do comportamento de um navio ferry amarrado nos dois portos da ilha do Pico, São Roque e Madalena, durante a passagem recente de duas grandes tempestades, nomeadamente o furacão Lorenzo entre 2 e 5 de outubro de 2019 e a depressão Elsa entre 19 e 22 de dezembro de 2019. No âmbito do projeto ECOMARPORT encontra-se em desenvolvimento um sistema de alerta para os riscos de navios amarrados nos referidos portos. Este sistema permite prever com 72 horas de antecedência os efeitos da agitação marítima em navios amarrados, mais concretamente, os seus movimentos e forças no sistema e amarração. A comparação destes resultados com os limites de segurança e de operacionalidade do terminal portuário permite avaliar o risco e tomar medidas preventivas. Os resultados obtidos em cada um dos portos permite comparar a eficácia da amarração proposta.

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 em modelo físico bidimensional (2D) desse mesmo trecho. Nesta comunicação descreve-se a instalação experimental, bem como a metodologia utilizada no levantamento da envolvente do quebra-mar com vista à caracterização da evolução do dano. Esta metodologia baseou-se na avaliação da erosão do manto resistente utilizando o sensor de posição Kinect na obtenção de modelos tridimensionais de superfície. Apresentam-se ainda, alguns resultados relativos aos danos ocorridos início e no final de uma das três séries de ensaios realizadas.

Esta comunicação apresenta uma análise dos coeficientes de segurança ao derrubamento e ao deslizamento na superestrutura do quebra-mar do Porto da Ericeira quando sujeito à acção de temporais, calculados com base nas forças obtidas por aplicação das fórmulas aplicáveis a este caso de estudo. Dada a previsão de subida do nível do mar na costa oeste portuguesa, é importante analisar a sua influência no agravamento das forças nas superestruturas destas estruturas e, consequentemente, na estabilidade da superestrutura. Para tal, foram calculadas as forças horizontais e verticais e respetivos coeficientes de segurança que se exercem na superestrutura do quebra-mar utilizando as condições de agitação no pé da estrutura obtidas de modelos de hindcast considerando os níveis de maré atuais e para uma projeção de subida do nível do mar de 5 mm/ano. A análise de resultados permitiu concluir que o efeito da subida do nível do mar reduz ligeiramente a segurança desta superestrutura para o cenário considerado, não sendo a alteração significativa.

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.

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A