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Neste artigo descreve-se um estudo de avaliação da dinâmica costeira com vista à reabilitação e proteção da praia de Colwyn Bay, no País de Gales, Reino Unido, em avançado estado de erosão e degradação das suas funções recreativa e de proteção costeira. O estudo insere-se no âmbito de uma estratégia de gestão costeira baseada em defesa da acção do mar. Numa primeira fase, foi caracterizada a dinâmica da praia, através da avaliação da evolução morfológica tridimensional do topo e da face de praia, da composição sedimentológica recente da mesma zona, da hidrodinâmica da praia, com base em séries temporais de agitação marítima e nível do mar (incluindo as componentes de maré e sobrelevação de origem meteorológica), e da distribuição do transporte sedimentar longitudinal na zona ativa submersa. Numa segunda fase, de simulação e avaliação de soluções alternativas, baseadas numa estratégia de alimentação artificial, definiu-se e testou-se o perfil de enchimento, bem como soluções de longo prazo, algumas com estruturas de retenção/proteção (esporões, esporões em Y e quebra-mares destacados). Nestes testes foi utilizada a modelação numérica para a análise da morfodinâmica transversal da praia a curto prazo, no caso do perfil de enchimento, e da evolução da linha de costa a longo prazo, no caso da forma plana da praia com e sem estruturas. As diversas metodologias de análise aplicadas e respetivos resultados são também descritos neste artigo com detalhe. Também no âmbito do teste de soluções de reabilitação da praia, foram realizados testes em modelo físico para análise da estabilidade e dos galgamentos para várias soluções alternativas do perfil transversal da defesa longitudinal aderente de enrocamento do extremo Este de Colwyn Bay. O estudo, com base na análise comparativa de soluções alternativas, permitiu definir o volume mínimo de alimentação artificial necessário à reabilitação e proteção da praia, qual a solução com melhor desempenho na retenção do enchimento da praia, e quais as características mais eficazes do perfil da defesa longitudinal (inclinação do talude do manto exterior, geometria do muro-cortina, geometria e permeabilidade da berma do coroamento) no que diz respeito à estabilidade do manto e aos galgamentos. Apresentam-se também recomendações relativamente às necessidades de execução de uma análise custo-benefício das soluções de alimentação com melhor desempenho e de monitorização da futura praia, e recomendações sobre aspetos adicionais a considerar no projeto de execução da defesa longitudinal

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

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

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

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

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

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

In the framework of a research project entitled

Com vista a otimizar a geometria do prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões, bem como avaliar os impactes desse prolongamento nas condições de agitação na praia de Matosinhos, efetuou-se a caraterização da agitação marítima na zona de estudo, considerando várias soluções alternativas para o quebra-mar. A presente comunicação descreve os estudos realizados em modelo numérico para: a) o estabelecimento de regimes de agitação no exterior do porto, b) a caracterização da agitação e ressonância no interior do porto; c) a avaliação dos impactes do prolongamento do quebra-mar nas condições de agitação da praia de Matosinhos.

No âmbito do projeto HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015), foi realizado no LNEC um conjunto de ensaios em modelo físico bidimensional (2D) de um perfil de um quebra-mar de talude em enrocamento, construído à escala geométrica 1:30, para diferentes condições de agitação marítima e níveis de maré correspondentes a cenários de alterações climáticas. Estas experiências tinham como objetivo analisar o dano, o espraiamento e o galgamento, nesses cenários.Em paralelo, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), e em colaboração com Deltares, NL, foram realizados testes com a mesma configuração do quebra-mar, mas utilizando um modelo físico tridimensional (3D), à escala geométrica 1:35. Os resultados obtidos permitiram analisar a evolução do dano no manto resistente do quebra-mar (talude anterior, talude posterior e cabeça), assim como o galgamento, para condições de teste com e sem sobrelevação do nível médio da água do mar, considerando ou não a reconstrução do talude do quebramar entre testes consecutivos de uma mesma série de testes. Foram também realizados testes com ondas multidirecionais.O presente trabalho incide sobre a análise da evolução do dano para as diferentes sequências de tempestade em cenários de alterações climáticas. O dano é avaliado com base no tradicional método de contagem de blocos removidos e ainda com base no parâmetro adimensional do dano, S recorrendo a técnicas estereofotogramétricas.Em termos gerais, concluiu-se que o dano era mais elevado na proximidade do nível de repouso da água e que aumentava com a altura de onda significativa. Os danos foram, em geral, menores nos testes com ondas multidirecionais. Observaram-se, ainda, diferenças significativas entre os testes com danos cumulativos e com reconstrução do quebra-mar após cada teste. Nos ensaios realizados no LNEC com aumento do nível médio do mar e alternância entre dois níveis de maré, verificou-se um ligeiro aumento do dano devido ao aumento faixa onde ocorre erosão do perfil.

This paper presents a series of tests on a reduced physical model to reproduce the behavior of a moored oil tanker. The measurement techniques used and all the instrumentation are presented. Data analysis techniques are also presented. The objective of the tests is the characterization of the incident marine agitation and the response of the ship, including the movements according to 6 degrees of freedom and the forces in the mooring system.The tests were carried out in one of the tanks of the Marine Hydraulic Pavilion of the National Laboratory of Civil Engineering, using for the generation of marine agitation a batter capable of generating irregular waves.The vessel used is a scale model of the "Esso Osaka" tanker with a length of 3.43 m, a width of 0.53 m and a maximum draft of 0.23 m and is lying in terminal A of the Port of Leixões. The entire port area was built at 1:80 scale, including bathymetry and port structures. The waves are generated outside the port to the bathymetric of -20m ZHL (zero hydrographic of Leixões). Several sea states were simulated with irregular waves with periods between 10s and 16s and significant wave heights between 2m and 6m.The vessel is instrumented with an optical motion capture system according to the six degrees of freedom, composed of 4 cameras of high resolution that allows to follow the position of several targets placed in the ship and 6 load cells to measure the forces in the moorings and defenses. The measurement of free surface elevation was performed with a set of resistive probes and an ADV.

O sistema de proteção costeira da Cova-Gala, a sul da Figueira da Foz, inclui defesas longitudinais aderentes datadas de 1975 que têm como objetivo proteger a povoação da ação do mar. Ao longo dos anos têm-se registado eventos de galgamento destas obras que colocam em risco pessoas e bens. Face a uma possível subida do nível do mar na costa oeste portuguesa, é importante analisar a sua influência no agravamento do galgamento destas estruturas. Para tal, calculou-se o galgamento com a fórmula de Mase et al. (2013) utilizando as condições de agitação ao largo e níveis de mar obtidas de modelos de hindcast. Calculou-se ainda o caudal galgado para as mesmas condições de agitação e diferentes projeções de subida do nível do mar. A comparação de resultados permitiu concluir sobre o efeito da subida do nível do mar no galgamento para os valores considerados.

Usually, physical model tests support the design of breakwaters considering different incident wave conditions, including extreme events. This paper describes two-dimensional physical model tests of a rock armour breakwater, performed at LNEC´s experimental facilities, under the framework of the HYDRALAB+ project. The goal of the present work is to evaluate damage evolution under wave conditions resulting from future climate change scenarios. Test results are presented in terms of the non-dimensional damage parameter (S) and of the percentage of displaced armour units (D). The data analysis is focused on the cumulative damage progression related with wave parameters as Hmax and H2%, for the imposed storm sequences. The use of the stability number (Ns), considering both H=Hs and H=H2% revealed a good agreement in order to characterize its relationship with damage evolution. On the other hand, the use of Hmax revealed a decrease of the linearity on damage evolution.

Usually, physical model tests support the design of breakwaters considering different incident wave conditions, including extreme events. This paper describes two-dimensional physical model tests of a rock armour breakwater, performed at LNEC´s experimental facilities, under the framework of the HYDRALAB+ project. The goal of the present work is to evaluate damage evolution under wave conditions resulting from future climate change scenarios. Test results are presented in terms of the non-dimensional damage parameter (S) and of the percentage of displaced armour units (D). The data analysis is focused on the cumulative damage progression related with wave parameters as Hmax and H2%, for the imposed storm sequences. The use of the stability number (Ns), considering both H=Hs and H=H2% revealed a good agreement in order to characterize its relationship with damage evolution. On the other hand, the use of Hmax revealed a decrease of the linearity on damage evolution.

Nesta comunicação descreve-se a análise bidimensional (2D) em modelo físico do espraiamento e galgamento de um quebra-mar de talude, em cenários de alterações climáticas, realizado no âmbito do projeto HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015). Com efeito, a subida do nível médio do mar, bem como o aumento da intensidade e frequência de temporais, previsível em tais cenários, pode dar origem a fenómenos de espraiamento e galgamento das estruturas de proteção costeiras e portuárias, cada vez mais intensos e frequentes, tornando as estruturas mais vulneráveis, bem como as zonas por elas protegidas.Assim, num canal de ondas irregulares do LNEC, foi construído um perfil de um quebra-mar de enrocamento, à escala 1:30, e definido um programa de 15 ensaios, considerando valores de altura de onda significativa, período de pico e níveis de água representativos de condições de agitação incidente extremas, a que se poderão associar os referidos cenários de alterações climáticas.Para cada ensaio, efetuaram-se medições da elevação da superfície livre, do espraiamento e do caudal médio galgado. Os valores experimentais de espraiamento e de galgamento foram comparados com os previstos pelas formulações empíricas do EurOtop, para um dos cenários de alterações climáticas testado.

This paper describes a programme under the responsibility of LNEC for the systematic observation and monitoring of maritime works, termed OSOM+, that has successfully been applied to an extensive number of maritime structures on the Portuguese mainland coast and abroad.The OSOM+ programme comprises the following four main components for each structure: Periodic visual inspections by a trained technician; Periodic aerial inspections with a UAV/drone; The ANOSOM-GIS database, to store and/or query obtained information, as well as to diagnose present, evolution and risk conditions; 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 scenario, the Ericeira

This paper describes the physical model, experimental setup and tests performed at the Portuguese Civil Engineering Laboratory (LNEC), to study the motions and forces of a moored ship at the Leixões port, for different sea states in irregular waves. The tests were carried out at one of the wave tanks of LNEC, where the Leixões port layout was implemented at scale 1:80 with the detailed model similar to the prototype bathymetry and surrounding structures. The moored ship is a 3.43 m long scale model of the well-known

Scour protections are commonly designed according to semi-empiric methodologies, which are based on a deterministic approach. This often results in overestimated dimensions of the protection, namely, regarding the required minimum stone size for offshore engineering. Therefore, excessive costs of the protection are expected, when the deterministic design methodology is used. Moreover, these methodologies do not provide a measure of safety associated to the design of the scour protection. In this paper, one uses copulas theory to model the correlated long-term behaviour of the significant wave height and peak period. The statistical models are then used to address the probability of failure of a case study scour protection. The results show that the copula models influence the safety assessment of the scour protection. The research also includes a brief analysis of physical model tests, which were successfully used to define dynamically and statically stable scour protections for the case study analysed.

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