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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

Nowadays, renewable energy is a topic widely discussed in scientific community. Specifically wave energy attracts attention because it has a high energy potential distributed throughout the planet. Oscillating Water Column (OWC) wave energy converter is one of the most studied devices that have promising perspectives to be installed commercially. This study aims investigating the influence of chamber sizes and turbine characteristics dimensions of an OWC device located at the southern Brazilian coast is carried out. Numerical simulations for incident waves with period T = 7 s and 10 s and height H = 1.5 m, by using the FLUENT® model, based on the finite volume method (VFM) are carried out. Efficiencies for different chamber sizes and Wells turbine characteristic relations (kt) in each incident wave are determined. The highest efficiencies were obtained by a chamber with 5 x 5 m and kt = 530 Pa.s/m³ in the case of an incident wave with T = 7s (52%), and 30 x 30 m and kt = 15 Pa.s/m³ at T = 10s (65%).

Port terminals downtimes lead to large economic losses and largely affect the port

This paper describes the physical model, experimental setup and tests performed to study the motions and forces of a ship moored to the pier A at the Leixões oil terminal, following the breakwater

HIDRALERTA is a forecast, early warning and risk assessment system for port and coastal areas that uses measurements and estimates of sea-waves and water levels to evaluate overtopping/flooding events. The calculation of the mean overtopping discharge over a maritime structure is performed through artificial neural network-based tools and/or empirical formulae. The system is developed in open source software, mainly using the Python language. This paper presents the application of HIDRALERTA system to reproduce the hurricane Lorenzo conditions and impacts at Lajes das Flores port on October 2nd 2019, the most affected port in Azores. This hurricane was regarded as the strongest storm to hit Azores in 20 years. The system predicted the expected results for the hurricane wave characteristics, as well as overtopping discharge volumes. Further validation still need to be improved with the collaboration of the local authorities and the use of historical data.

Numerical models are useful tools to predict the effects of storms in coastal areas. The objective of this work was to simulate the effects of storms in São Pedro de Moel beach by using XBeach. The nearshore sea state was obtained by propagating offshore conditions using the SWAN model. The XBeach model was divided into two setups to analyse overtopping events and coastal evolution. Sensibility tests, calibration, and validation, using information from different storms, were performed for the different setups. The results from the overtopping simulation were compared against results from an empirical formula. The comparison showed lower values obtained with the empirical formula. The coastal evolution run point out to the necessity of having better field data before and after storms to improve the model setting and accuracy.

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. This paper focuses on damage evolution of a model of a rubble-mound breakwater and on the novelty of the non-intrusive survey methodologies such as laser scanning and Time of Flight (ToF) techniques, based on point clouds, enabling the extraction of profiles and the calculation of eroded depths and eroded volumes. The final objective of this work is to evaluate the applicability of the estimation the number of displaced armour units, using a non-dimensional damage parameter based on the calculated eroded volume.The paper will also describe the experiments conducted under the RODBreak, a project sponsored by the HYDRALAB+ Transnational Access Program, in which a stretch of a rubble-mound breakwater was built at the wave-current basin of the Leibniz University Hannover (LUH) to assess the structure behavior. Four scan surveys were conducted using a Faro Focus 3D laser scan, as well as a ToF sensor. Those surveys were carried out before and after two test series, in order to evaluate the eroded volume and profile evolution.

Neste trabalho é efetuada a validação do protótipo To-SEAlert para o porto da Ericeira. Para a validação dos resultados do modelo SWAN foram utilizados os dados de duas boias situadas ao largo da Nazaré e para a validação das previsões do sistema de cálculo do grau de risco foram simuladas as depressões Elsa e Fabien (ocorridas em dezembro de 2019) e que foram responsáveis por fortes danos na cabeça do molhe do porto da Ericeira. Verificou-se uma boa concordância entre os dados das boias e os resultados do modelo SWAN, tendo no entanto o modelo reproduzido melhor a direção média e a altura significativa do que o período de pico. Relativamente aos valores de galgamento, os resultados obtidos na simulação das depressões Elsa e Fabien estiveram em concordância com os valores referidos na literatura como causadores de danos nas estruturas.

This work aims to determine the exploitable wave energy resource at six potential sites, located in the Azores, Madeira and Sines breakwater city harbours. For that purpose, the thirdgeneration 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 climate 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 described, since it is of fundamental importance for the efficiency of the Wave Energy Converters (WEC).

Former investigations on wave run-up and overtopping of (impermeable and permeable) coastal structures aimed at quantifying the influence of oblique waves on mean overtopping discharge, water layer thickness and velocities by developing empirical formulas of a reduction factor for wave obliquity,

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 (ADV

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