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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

O presente trabalho descreve a aplicação do modelo numérico COULWAVE ao estudo da propagação de ondas na zona da Praia do Lugar de Baixo, Madeira, com vista a simular as características hidrodinâmicas na zona de estudo permitindo analisar as alturas de ondas, zona de rebentação e reflexão da onda junto à costa. O objetivo final é propor soluções para a renaturalização desta zona e o melhoramento das condições de surf.

The objective of this paper is to describe and compare the use of different high-resolution survey techniques to create and analyse 3D surface models made up of point clouds, using open-source and freeware post-processing tools. Within this framework, several tests were conducted on a three-dimensional scale model of a breakwater, with surveys performed by a smartphone, the Microsoft® Kinect® sensor and a UAV camera. All the tests were conducted for a physical model placed in an empty wave tank. For this comparison, a number of post-processing software were used: the Microsoft Kinect Fusion Application, Visual SFM and MicMac, all freeware software. The clouds of points were compared using the CloudCompare freeware software and the Golden Software Surfer commercial software.In order to obtain a clear comparison between these tools (i.e., to better evaluate accuracy and associated errors), all the point clouds (with RGB colour information) were aligned with data coming from a survey used to coordinate some points in the model (Ground Control Points). All the clouds were compared with a corrected cloud based upon coordinated points painted on the concrete floor of the wave tank.The specific experimental conditions needed for using each of these methodologies were investigated and classified.

Nesta comunicação apresenta-se os novos desenvolvimentos que estão em curso no sistema SWAMS ALERT, que é um sistema previsão, alerta e avaliação de risco de eventos perigosos associados à navegação em áreas portuárias e ao comportamento dos navios amarrados.O sistema usa as características da agitação marítima previstas para determinar os seus efeitos em termos de forças em amarras e defensas, bem como de movimentos de um navio amarrado. Para isso, o sistema utiliza um conjunto de modelos numéricos. O sistema consiste em quatro módulos: I - Características da agitação marítima; II - Navegação em áreas portuárias; III - Avaliação de Risco e IV - Sistema de Alerta. A interface do sistema é através de uma plataforma web totalmente interativa e amigável.Ilustra-se a aplicação deste sistema ao porto da Praia da Vitória.

This paper presents recent new features of the Systematic Observation of Maritime Works (OSOM+) program, under development at LNEC since 1986, for using in an extensive number of maritime structures of mainland Portugal. Those functionalities are illustrated with applications to a real case scenario (the port of Ericeira) and by indicating their added-value on the existing methodology.

It is common for the local sea state in coastal waters to be a complex combination of waves due to local and recent wind (the "sea") and long period waves resulting from earlier weather systems, which have travelled many 100s of km with little attenuation of these very long waves (the "swell"). Sea and swell may have very different directions and periods.

This paper presents the validation of a wave maker with active absorption method implemented in FLUENT® RANS-VOF code for modelling long time series of waves propagating and interacting with coastal structures, more specifically, with Oscillating Water Column devices, to cancel out the reflected wave that reaches the wave maker. Verification of the numerical technique was performed in a 3D wave tank in which a technique of multiple active absorption wave makers was used. Good results were obtained in quasi-3D and fully-3D applications showing that active absorption should be used for modelling accurately the complex interaction between wave and coastal structures, in the present case, with an oscillating water column device integrated in a vertical breakwater.

Due to both its geographic location and maritime importance, Portugal is equipped with a large number of port infrastructures, the majority of which built for goals such as to guarantee the tranquility of the sheltered areas of the harbour basins, to help controlling sedimentation by guiding the currents, to protect water taken from thermoelectric plants, amongst others. In Portugal, the most common of these structures is the rubblemound breakwater. Due to its characteristics, maintenance or repair works are common throughout its lifetime. However, the need for these repair works should be evaluated in advance, in order to avoid significant costs associated to those works or, even worse, the collapse of the structure. It is therefore quite important to evaluate the Present Condition of the structure, as well its Evolution and Risk Conditions. The Present Condition is periodically checked on-site and all relevant data gathered is recorded, by filling in inspection forms, in order to perform further comparisons and analyses with previous inspections of the structure, as to eventually characterize Evolution and Risk conditions. To expedite all this process and prevent likely occurrence of errors in data collection, a monitoring tool, supported through a map-based online geographic information system (WebGIS) was developed, enabling the georeferencing of the structures concerned. This system adapts to the location of the user

The air entrainment effect on wave breaking is of the highest importance for the wave energy dissipation. Wave breaking is a complex phenomenon with several physical processes, making it difficult to quantify the contribution of the air in the energy dissipation process. This study presents a different approach where the wave propagation is exposed to air injected in the bottom of a wave flume. The experiment allows studying in a controlled environment the direct effect of the air bubbles in the wave propagation. The measurements show the free surface elevations and velocity profiles at two sections of the wave flume. The turbulence effect of the air injection on the wave propagation was evaluated. The results show differences for the three types of air injection that were tested. The air injection rate of each orifice is an important factor for the wave dissipation. The wave heights were found to decrease due to the air injection. The Turbulent Kinetic Energy shows an increase along the water column and on the downstream direction of the flume.

Apresenta-se nesta comunicação uma técnica baseada em análise de imagem para a medição e caraterização da concentração de ar produzida no processo de rebentação de onda. Para este efeito, realizaram-se filmagens dos ensaios num canal de ondas no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), que reproduzem dois tipos de rebentação de onda, progressiva e mergulhante. A validação da técnica de análise de imagem é feita por dois métodos, o primeiro com recurso à injeção de bolhas de ar através de uma bomba de ar e o segundo com a medição pontual da concentração de ar com uma sonda de deteção de bolhas de ar. Os resultados, relativos aos dois tipos de rebentação de onda, mostram as concentrações de ar e a distribuição da pluma de bolhas de ar. As medições realizadas permitem quantificar e caracterizar o ar emulsionado no processo de rebentação de onda.

Um dispositivo de aproveitamento da energia das ondas de tipo coluna de água oscilante (CAO) near-shore (que pode se assimilar a um cilindro vertical oco com a sua parte inferior aberta e a parte superior equipada com uma turbina Wells) implementada em profundidade intermédia pequena é estudado numericamente recorrendo a um modelo RANS-VOF 3D. O modelo numérico integra técnicas de geração e absorção das ondas por batedores múltiplos que permite dispor de um tanque de onda eficiente, eliminando as ondas reflectidas e difractadas. O dispositivo de CAO near-shore é um dispositivo alternativo ao clássico dispositivo integrado em quebra-mar ou na linha de costa e ao dispositivo off-shore (assimilado a um cilindro vertical oco estabilizado por um sistema de ancoragem por cabos) e tem duas vantagens: a resposta do dispositivo é independente da direcção das ondas e pode ser facilmente afundado no fundo do mar já que o dispositivo é desenhado para ser implementado em profundida pequena (~20 m). No entanto, a proximidade do fundo e a interacção complexa onda-estrutura resultante podem interferir em termo hidrodinâmico e energético na resposta do dispositivo CAO near-shore, comparativamente a um dispositivo off-shore. O artigo apresenta os primeiros resultados deste projecto através da análise pormenorizada de um caso de agitação marítima. Também, permite evidenciar e prever respostas diferentes do dispositivo CAO near-shore de um dispositivo clássico off-shore através da analise das series temporais de elevação de superfície livre, do caudal na turbina, da pressão na câmara-de-ar da CAO, da potência pneumática e dos vectores e campos de velocidade e de vorticidade ao redor e dentro do dispositivo.

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