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No ƒmbito do projeto das

Neste trabalho sÆo apresentados os resultados da compara‡Æo entre trˆs metodologias para obten‡Æo de modelos tridimensionais de superf¡cie, aplicadas … situa‡Æo espec¡fica do modelo f¡sico 3D do prolongamento do molhe leste do porto de Sines.

Melby presents a formula to predict damage evolution in rubble-mound breakwaters whose armour layer is made of rock, based on the erosion measured in scale-model tests and the characteristics of the incident sea waves in such tests. However, this formula is only valid for armour layers made of rock and for the range of tested sea states. The present work aims to show how the Melby methodology can be used to establish a similar formula for the armour layer damage evolu tion in a rubble-mound breakwater where tetrapods are employed. For that, a long-duration test series is conducted with a 1:50 scale model of the quay section of the Ericeira Harbour breakwater. The eroded volume of the armour layer was measured using a Kinect position sensor. The damage parameter values measured in the experiments are lower than those predicted by the formulation for rock armour layers. New

Os dispositivos de aproveitamento da energia das ondas do tipo Coluna de µgua Oscilante (CAO) podem ser inseridos em prote‡äes portu rias, tais como os quebra-mares verticais e de talude e quebra-mares sobre estacas. Assim, a intera‡Æo entre a onda incidente e a estrutura na qual o dispositivo de aproveitamento da energia das ondas ‚ integrado ‚ significativamente diferente, j  que, no caso de um quebra-mar vertical, a estrutura ‚ imperme vel e que, no caso de um quebra-mar de talude, a estrutura ‚ porosa. O desempenho do dispositivo de CAO para estas trˆs configura‡äes ‚ analisado para um intervalo de per¡odo de onda incidente regular entre 6 e 12 s e uma altura de onda de 1 m. O dispositivo de CAO integrado no quebra-mar vertical apresenta o maior desempenho (potˆncia pneum tica m xima de 70 kW), sendo que a potˆncia pneum tica ‚ globalmente 3 % maior do que a do CAO inserido no quebra-mar de talude (potˆncia pneum tica m xima de 67,4 kW). O desempenho do dispositivo de CAO integrado no quebra-mar sobre estacas ‚ similar ao do dispositivo em quebra-mar vertical para os per¡odos de onda inferiores a 9 s, mas apresenta uma perda de eficiˆncia significativa para per¡odos de onda maiores.

O objetivo deste trabalho ‚ a compara‡Æo de duas metodologias utilizadas na avalia‡Æo do espraiamento durante os ensaios em modelo f¡sico bidimensional dos quebra mares de prote‡Æo dos portos de Peniche e da Ericeira, realizados no ƒmbito do projeto BSafe4sea. As metodologias utilizadas foram a tradicional medi‡Æo da altura de espraiamento com uma sonda resistiva e uma metodologia baseada em an lise de v¡deos, tendo sido avaliado o seu desempenho para diversas condi‡äes de teste. Em rela‡Æo aos resultados obtidos, em termos de Ru2% e Rumax, verificou-se que o andamento e a ordem de grandeza dos valores obtidos com as duas t‚cnicas eram bastante semelhantes, embora os valores obtidos pela an lise do v¡deo tenham sido, em geral, superiores aos obtidos pela sonda. Constatou-se, assim, que a t‚cnica de imagem de v¡deo ‚ uma alternativa vi vel para medir o espraiamento. Recomenda-se, no entanto, o uso de luz difusa durante os testes, bem como a instala‡Æo fixa da cƒmara, para melhorar a precisÆo dos resultados obtidos com esta t‚cnica.

This work aims to determine the exploitable wave energy resource at five potential sites close to harbour pro tection facilities at the Portuguese coast, namely at the Azores archipelago, at Madeira Island and at Sines, on the coast of mainland Portugal. For that purpose, a third-generation wave model SWAN is used to transfer the offshore estimates of sea wave conditions to those points over the last 40 years. Sea states and wind fields are provided by the climate reanalysis datasets ERA5

Para determinadas condi‡äes de agita‡Æo mar¡tima e n¡vel de mar‚, sÆo frequentes os eventos de galgamentos costeiros no aglomerado urbano e a ocorrˆncia de problemas de erosÆo em certas zonas da praia da Vagueira. Para contrariar esta situa‡Æo, foram efetuados no LNEC (a pedido da Agˆncia Portuguesa do Ambiente, APA) um conjunto amplo de estudos em modelo num‚rico e f¡sico para caraterizar e analisar a viabilidade de um quebra-mar destacado (QMD) multifuncional em frente … Praia da Vagueira. Os objetivos estabelecidos para esse QMD multifuncional foram que contribu¡sse para reduzir o risco de galgamentos costeiros no aglomerado urbano da Praia da Vagueira, promover o acr‚scimo do areal da praia emersa em frente … defesa aderente, refor‡ando a defesa natural contra a erosÆo e inunda‡Æo costeira, e potenciar a cria‡Æo de ondas de referˆncia para o surf, e consequente refor‡o da economia associada a esta atividade. Na vertente do surf e dos estudos de modela‡Æo f¡sica, foram efetuados um conjunto de ensaios em modelo f¡sico 3D para analisar as condi‡äes hidrodinƒmicas em torno de um quebra-mar destacado (QMD) submerso, Sancho et al. (2021) e Mendon‡a et al. (2022). Testaram-se condi‡äes de agita‡Æo regular e irregular, com per¡odos de 10 s e 12 s, e alturas de onda de 1.5 a 2.0 m, para o n¡vel de mar‚ correspondente ao n¡vel m‚dio, NMM=+2.17 m (ZH). No seguimento daqueles trabalhos que, entretanto, finalizou, foram efetuados ensaios complementares considerando n¡veis de mar‚ de preia-mar e de baixa mar. No presente trabalho descrevem-se os ensaios de hidrodinƒmica realizados para estes 2 n¡veis de mar‚ e analisa-se a influˆncia de diferentes condi‡äes de agita‡Æo e n¡veis de mar‚ nas condi‡äes de rebenta‡Æo da onda e nos parƒmetros de surfabilidade (amplifica‡Æo de onda, comprimento da linha de rebenta‡Æo e tipo de rebenta‡Æo).

Na sequˆncia dos estragos causados pelo furacÆo Lorenzo no molhe principal do porto de Ponta Delgada, foi elaborado um projeto de repara‡Æo do mesmo, tendo havido necessidade derealiza‡Æo de ensaios em modelo f¡sico tridimensional com o objetivo de avaliar a estabilidade da solu‡Æo projetada.

Em 2 de outubro de 2019, o furacÆo Lorenzo atingiu as ilhas do Arquip‚lago dos A‡ores, provocando estragos nas infraestruturas portu rias, nomeadamente no molhe principal do porto de Ponta Delgada. No sentido de minorar este problema, foi elaborado um projeto de repara‡Æo do molhe (CONSULMAR, 2020), tendo nesse ƒmbito sido necess ria a realiza‡Æo dos ensaios em modelo f¡sico tridimensional com o objetivo de avaliar a estabilidade da solu‡Æo projetada.Os ensaios foram realizados num tanque de ondas irregulares do LNEC … escala geom‚trica1:65 e contemplaram 6 s‚ries de ensaios associados a 3 rumos de agita‡Æo mar¡tima (WSW, S, SSW) e a dois n¡veis de mar‚ (baixa-mar e preia-mar) associados a per¡odos de pico (Tp) entre 12 s e 20 s e alturas de onda significativa (Hs) variando entre 8 m e 15 m, Lemos et al. 2020.

A avalia‡Æo da estabilidade do manto resistente de quebra-mares de taludes requer, na maioria dos casos, a realiza‡Æo de ensaios em modelo f¡sico. Entre os diferentes m‚todos de avalia‡Æo da evolu‡Æo da estabilidade, destaca-se a medi‡Æo do volume erodido do manto resistente por a‡Æo da agita‡Æo mar¡tima. Este volume pode ser determinado a partir de levantamentos consecutivos da envolvente dos taludes. Melby[1] apresentou uma f¢rmula para previsÆo da evolu‡Æo do dano em quebra-mares de taludes com base nas caracter¡sticas da agita‡Æo neles incidente. No presente estudo pretendeu-se utilizar um programa de ensaiosem modelo f¡sico bidimensional semelhante ao programa que conduziu … referida f¢rmula aplicado a um caso de estudo correspondente a uma sec‡Æo do quebra-mar do porto de Peniche.Os ensaios realizados fazem parte do projeto BSafe4Sea que visa desenvolver, testar e comprovar o conceito de previsÆo do comportamento estrutural de quebra-mares de talude, que constitui a base de um sistema inovador de apoio … decisÆo. Os ensaios tiverem como objetivo analisar a resposta da estrutura a diferentes estados de agita‡Æo incidentes, cujos resultados sÆo fundamentais para o desenvolvimento d e formula‡äes emp¡ricas de previsÆo da evolu‡Æo do dano.

This paper presents a set of scale-model tests carried out to extend the range of wave steepness values analyzed in wave run-up, overtopping and armour layer stability studies, focusing on oblique extreme wave conditions and on their effects on a gently sloping breakwater trunk armour and roundhead. A stretch of a rubble-mound breakwater (head and part of the adjoining trunk, with a slope of 1(V):2(H)) was built in a wave basin at the Leibnitz Universität Hannover to assess, under extreme wave conditions (wave steepness of 0.055) with different incident wave angles (from 40º to 90º), the structure behaviour in what concerns wave run-up, wave overtopping and damage progression of the armour layers, composed by rock and Antifer cubes. Non-intrusive methodologies were used for the assessment of armour layer damage evolution, including a laser scanning technique, stereo photogrammetry and a Kinect© motion sensor. The aim of the present work is to characterize damage evolution, based upon surveys carried out with the Kinect© motion sensor, for 4 of the 11 test series conducted during the test program.

The ultimate goal of applying SWASH in the present work is to compare SWASH wave height results with laboratory results presented in Løvås (2000) and with field observations of Vo-Luong and Massel (2008) as well. Additionally, SWASH results will be also compared to the ones previously obtained by other empirical and numerical models (Mendez and Losada, 2004; Suzuki et al., 2012). Preliminary SWASH wave height simulations for breaking random waves over vegetation have shown an overall good agreement to the flume data presented in Løvås (2000). The agreement between SWASH and flume results looked worst at the wave breaking zone, which seems to be improved through a better wave breaking parametrization.

Most of the previous studies on wave propagation over vegetation fields estimated drag coefficients (CD) for rigid and flexible plants by the so called calibration method which gave similar CD for both types of plants. However, CD may actually be considerably different when the drag force is directly measured. In order to investigate the wave dissipation and CD further, flume experiments for wave propagation over vegetation are conducted with a special focus on the benchmark single cylinder test that calculates CD by direct measurements in single rigid and flexible artificial plants.

O projeto BSafe4Sea visa desenvolver, testar e comprovar o conceito de previsão do comportamento estrutural de quebra-mares de talude como a base de um sistema inovador de apoio à decisão. A utilização de fotografias aéreas obtidas com veículos aéreos não tripulados, de vídeo e de posicionamento com GNSS, juntamente com a avaliação probabilística do comportamento dos quebra-mares baseada em modelos físicos e numéricos, apoiarão o planeamento e a priorização de trabalhos de manutenção e reparação, aumentando a segurança, funcionalidade e resiliência destas obras. Este sistema é urgente devido à sua relevância para as modernas redes de transporte de mercadorias e passageiros e às condições extremas a que os quebra-mares estão sujeitos, e que se poderão agravar devido às alterações climáticas.

This paper describes a programme under the responsibility of LNEC for the systematic observation and monitoring of maritime works that has successfully been applied to an extensive number of maritime structures on the Portuguese mainland coast and abroad. The now-called OSOM+ programme comprises the following four main components for each structure: periodic visual inspections by an experienced technician; periodic aerial inspections with a UAV/drone; a ANOSOM-GIS database, to store and/or query obtained information on the observation campaigns, as well as to diagnose present, evolution and risk conditions of the structure; a mobile, portable, application, for real-time input and visualization of the database information. This recently updated methodology encompasses a number of tools and functionalities that are illustrated in this paper with applications to a real case, the Faro-Olhão’s entrance breakwaters, in the south coast of Portugal.

In this paper, the development of such system, called SWAMS ALERT, is detailed and an illustration on how it applies to a real port is presented, namely the port of S. Roque do Pico. SWAMS ALERT is as risk forecast and management system for the safety of transiting ships and moored ships in ports and harbors. This system can be fine-tuned to a specific port, thus becoming a valuable tool to help in the selection of docking and mooring devices. SWAMS ALERT extends the functionality of the wave overtopping events forecast system HIDRALERTA to include the ship’s safety related events. It was first tailored to the Praia da Vitória Port and is now being developed for the ports of S. Roque do Pico, Madalena do Pico.

Since 1986, the National Laboratory for Civil Engineering (LNEC) has developed a program for Systematic Observation of Maritime Works (OSOM) for the structures under the responsibility of the former Port and Maritime Transport Institute (IPTM).The objective of this program is to monitor the behavior of the structures and recommend timely interventions for their maintenance and/or repair. Recently, with the acquisition by LNEC of an unmanned aerial vehicle (UAV, or drone), a number of structural surveys have been carried out to complement the information obtained in above mentioned visual observation campaigns. The UAV provides more detailed and accurate information on the state of the structures. It also allows the assessment of the evolution of structures’ envelopes, as well as the production of representative profiles of the more problematic zones of such structures. On the other hand, the migration of the existing ANOSOM database to a WEB-based online platform was carried out, with a mobile app which assists the visual campaigns while also giving online access to all the information related to each maritime structure. All these new capabilities are now part of the so-called OSOM+, which methodologies will be described in this paper, with the study case of Sines breakwater harbours. The new features of OSOM+ described in this paper clearly contribute to a better and more efficient program of systematic observation of maritime works. Periodic visual observation campaigns complemented with drone observations allow a sounder determination of the Current, Evolution and Risk States of the structures and a more complete feeding of the ANOSOM_WEB database. During campaigns, the use of the mobile application in situ also streamlines the process. In the end, both the provider of this information (LNEC) and the end-users, namely Port Authority Administrations, benefit from a more accurate information on the state of the structures in a predominantly quantitative nature.

Neste artigo descreve-se o trabalho desenvolvido, até ao presente na construção, desenvolvimento e implementação dos 2 novos protótipos do sistema HIDRALERTA para os portos da Madalena do Pico e de S. Roque do Pico, ambos na Ilha do Pico, Açores. Este sistema permite a previsão e alerta de situações de emergência relacionadas com agitação marítima, galgamentos, inundações.

The recent acquisition of an UAV (Unmanned Aerial Vehicle), or drone, has enriched ongoing LNEC’s Systematic Observation of Maritime Works program (OSOM+) making it possible to use aerial photographic surveys along traditional information obtained in terrestrial visual observation campaigns. Actually, by making use of three-dimensional models of the breakwater provided by the drone, this new information allows a more detailed, qualitative analysis of the condition of the structures, namely a comparative analysis between surveys, regarding eroded volumes and damage progression between campaigns. Also, the same methodology may be adapted to be used in laboratory, for three-dimensional physical scale models of breakwaters, as the ones conducted at LNEC. Also here, the main goal is to obtain envelopes and profiles of the breakwater, allowing the evaluation of the eroded volume and area, of the eroded depth and of the non-dimensional damage parameter. The objective of this paper is therefore to present the capabilities of the surveys obtained by drone both in situ and in laboratory, based on the experience gained outside. To illustrate the methodology, results from the comparison between two surveys of Ericeira's breakwater conducted in 2013 and in 2018, as well as results on the comparison between profiles from a survey conducted on a three-dimensional physical scale model of a breakwater (Leixões) will be shown in this paper.

Nesta comunicação analisa-se a influência da variação da profundidade na interação hidrodinâmica entre dois navios, um estacionário e outro navegando na vizinhança, com recurso à modelação física e numérica. O navio em movimento é um modelo autopropulsionado à escala do navio de transporte de produtos químicos “Aurora”, sendo o navio estacionário um modelo à escala do navio tanque “Esso Osaka”. Foram realizados testes para várias velocidades do “Aurora” e para diferentes profundidades. Através dos dados obtidos foi feita a caraterização das ondas de esteira geradas pelo “Aurora” e dos movimentos induzidos no “Esso Osaka”. Estes movimentos foram comparados com os resultados obtidos com o pacote numérico SWAMS, que simula os movimentos de um navio (amarrado ou livre) sujeito à ação de ondas, ventos e correntes. As séries temporais das ondas de esteira geradas pelo “Aurora” foram utilizadas para definir as ondas incidentes no pacote numérico SWAMS. Analisou-se a influência da profundidade da água nos movimentos do navio, para os resultados físicos e numéricos.

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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%.

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.

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