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In the framework of a research project entitled

Neste trabalho, descreve-se a metodologia desenvolvida para a avaliação do risco associado à ocorrência de galgamentos de estruturas portuárias e costeiras que foi implementada no sistema integrado de apoio à decisão na gestão portuária e costeira, GUIOMAR.Componente básica desta metodologia é a caracterização da agitação marítima incidente no trecho da estrutura em estudo e a estimação dos valores correspondentes do caudal médio galgado por unidade de comprimento do coroamento daquela estrutura. A determinação da agitação marítima é efetuada recorrendo a uma metodologia de acoplamento de modelos numéricos de propagação de ondas, com base em dados de agitação marítima provenientes de bóias ou de modelos regionais de previsão da agitação. O cálculo dos galgamentos é efetuado com recurso a uma ferramenta baseada na análise de redes neuronais.A avaliação simplificada do risco dos galgamentos aqui apresentada resulta da combinação dos valores da probabilidade e das consequências associados à ocorrência de caudais médios galgados que ultrapassam um determinado limiar de caudal galgado. Embora a definição deste limiar dependa das consequências dos galgamentos para a zona em estudo, considera-se apenas um valor para as consequências da ultrapassagem do limiar fixado, sem refletir a expectável variação dos prejuízos com o valor do caudal galgado. A probabilidade de excedência do limiar é determinada calculando o quociente entre o número de estados de agitação marítima incidentes na estrutura em que tal ultrapassagem ocorreu pelo número total de estados de agitação marítima incidentes na zona em estudo.Uma vez obtido o valor do risco é possível representar graficamente o grau de risco e o grau de aceitabilidade desse mesmo risco em cada zona e estrutura estudada. Esta informação é crucial do ponto de vista de planeamento a longo prazo de intervenções em zonas portuárias ou costeiras .Testou-se a metodologia com três trechos distintos de estruturas de proteção costeira ou portuária existentes na baía da Praia da Vitória, Ilha Terceira, Açores, onde se localiza o porto da Praia da Vitória. Os trechos estudados são: a secção do molhe sul do porto que protege diretamente o cais 12, um trecho da proteção marginal da baía diretamente em frente à entrada da baía da Praia da Vitória e o trecho corresponde ao perfil corrente do enraizamento do esporão existente na mesma zona. Em qualquer dos trechos estudados, avaliou-se o risco associado ao galgamento provocado pela agitação marítima incidente, sendo esta caraterizada pelas previsões correspondentes aos anos de 2009 e de 2010.Verificou-se que a metodologia aqui apresentada é simples e eficaz e que pode ser facilmente estendida a outros tipos de risco (navegação, inundação, etc.). Mais ainda, a metodologia agora implementada no sistema GUIOMAR constitui mais um passo e um contributo valioso no sentido de o tornar um sistema mais robusto e eficaz de apoio à gestão portuária e costeira.

This work presents the new developments and the validation of a SmoothedParticle Hydrodynamics (SPH) numerical model used in the NationalLaboratory of Civil Engineering (Laboratório Nacional de Engenharia Civil- LNEC) for studies in coastal engineering processes. Although the modelrequires a high CPU time, it proved to be very promising in the simulationof complex flows, such as the wave-structure interaction and the wavebreaking phenomenon. For the SPH model validation, physical modelingtests were performed in one LNEC

The vortex-induced vibration (VIV) phenomenon has drawn the attention ofresearchers in Engineering for several decades. An example is the riser usedfor petroleum exploration, in which it is subjected to marine flows that maycause oscillations due to vortex shedding. In this paper, numerical analysesof the phenomena that occur in the interaction among flows at low Reynoldsnumbers and elastically mounted cylinders are presented. The simulation iscarried out by using the numerical model Ifeinco that uses a semi-implicittwo-step Taylor-Galerkin method to discretize the Navier-Stokes equationsand the arbitrary Lagrangean-Eulerian formulation to follow the cylindermotion. The rigid body motion description is calculated by using theNewmark method. Firstly, the characteristics of the vortex generationprocess for the fixed cylinder are analyzed. In this case, the Strouhalnumber, the mean drag and the RMS lift coefficients for Reynolds numbersranging from 90 to 140 are shown. Afterwards, an analysis of a flexiblesupported cylinder (with a spring and a damper) in transverse directionsubject to flows with Reynolds numbers ranging from 90 to 140 is carriedout. The cylinder displacement and the vibration frequencies are studied;the synchronization between the vortex shedding and the vibrationfrequency (lock-in) is analyzed. Similar results to the experimental onesdeveloped by Anagnostopoulos and Bearman (1992) were obtained in thisstudy.

Coastal waters are an integral part of the natural environment. Careful planning and management is needed to protect andconserve them, and to ensure that the water supply is useful for a variety of uses.Submarine outfalls for effluent disposal are used to ensure that the water quality is maintained and that the environmental valuesand water uses are protected.Decision on treatment and disposal is based on objectives set by national and international legislation and on coastal and maritimeuses identification.An operational forecast methodology is proposed for the management of submarine outfalls providing information to deal with themarine environment problems and to satisfy needs at different levels for coastal communities.From a management perspective the forecast methodology will support decision making by predicting where a discharged plume islikely to be transported over a few days from its last known location.Short-term forecasts of maritime climate and hydrological conditions along with foreseen effluent characteristics (depending onseasons and population equivalent) of the studied region are used for an accurate estimation of the effluent plume advection anddiffusion processes near the coastline.The operational forecast methodology, continuously evaluating the plume behavior and its relation with the protection perimeter(identified through a coastal usage map), allows the implementation of a precautionary and adjustable management of thesubmarine outfall. Corrective measures (e.g. increase dilution, increase the number of outlets, increase outflow speed) may avoidpossible operational disruptions and minimize potential water quality impacts.To illustrate the application of the procedure, a submarine outfall case study located in the Portuguese coast is analysed.

Neste trabalho é analisado um dispositivo de extração de energia das ondas do tipo coluna de água oscilante sob a ação de ondas regulares de diferentes períodos. São realizadas variações no comprimento submerso da parede frontal e no comprimento da câmara. Para tal é utilizado o código numérico FLUINCO, o qual é baseado nas equações RANS e a discretização é realizada utilizando o método semi-implícito de Taylor-Galerkin de dois passos. Uma formulação lagrangeana-euleriana arbitrária (ALE) é utilizada para permitir a solução de problemas que envolvem movimentos da superfície livre. Alguns resultados são comparados com os obtidos utilizando o programa FLUENT. São apresentados a amplificação (relação entre a altura da onda incidente a e dentro da câmara), distribuição das velocidades e vetores de velocidade.

This paper describes an application of theBoussinesq-type COULWAVE model to study the wavehydrodynamics in the vicinity of a multi-functional artificialreef (MFAR). This reef is under investigation and consists ofa supplementary protection solution for the Leirosa sanddune system located at South of Figueira da Foz, on thePortugueseWest coast. Such installation near the coastline isexpected to contribute to enhance the surfing conditions inthe area, protect the sand dune system in the surroundings ofLeirosa beach, and increase its environmental value.Numerical calculations with the COULWAVE model wereperformed for four test cases, considering two reef geometries(differing in the reef angle) and two incident waveconditions (storm condition and a common wave condition).Comparisons between the results obtained, in terms of waveheights and breaking line positions allow us to assess theinfluence of the reef on the hydrodynamics near the beachand around the reef. Moreover, the reef performance wasanalysed in terms of surfability and coastal protection. Thesurfability parameters (breaker height, Iribarren number andpeel angle) were calculated for each test case using thenumerical wave heights, wave directions and wave breakingpositions. Comparisons of parameters allow characterizingthe most appropriate configuration of the reef to improve thesurfing conditions in the study area. A methodology basedon numerical free surface elevations and horizontal velocitycomponents was developed to calculate wave directions,since this is not a direct output of the COULWAVE model.Concerning coastal protection, analyses of the mean currentsaround the reef were used together with observationsof the velocity cells near the shoreline as an indication of thesediment transport.

The knowledge of wave transformation and breaking characteristics nearcoastline is essential for the nearshore hydrodynamics and the design ofcoastal structures. This paper describes a wide range of wave flume testsperformed at the National Laboratory for Civil Engineering (LNEC),located in Lisbon (Portugal), which main objective was to study waveshoaling and breaking over a set of different gentle slopes for severalincident waves and thus to contribute for a better understand of thehydrodynamics of wave transformation.The experimental conditions, the measurement equipment, the incidentwave characteristics, the type of measurements performed (free surfaceelevation and particle velocity) and the data obtained are described. Timeand spectral analysis based upon the measured data are also performed andpresented. For a regular wave with a period of 1.5s and a height of 0.1m arepresented and discussed the following results: free surface elevation atselected sections along the flume; the spectral analysis; the significant waveheight and average period along the flume; the particle velocity componentsat different locations along the flume; the average, maximum and minimumvalues of the longitudinal component of the velocity along the flume; thetwo dimensional distribution of the three components of the velocity; andlongitudinal velocity component vertical profiles.

Neste trabalho, analisa-se o desempenho do modelo numérico SWAN (Booij et al., 1999) na caracterização da agitação marítima na zona costeira da praia da Amoreira, em Aljezur, Algarve. Para este efeito, efectua-se uma análise comparativa entre as medições de agitação marítima realizadas na Praia da Amoreira e as estimativas produzidas por esse modelo. Assim, partindo dos resultados do modelo regional de previsão da agitação marítima, WAVEWATCH III, Tolman (1999, 2002), para os dias em que foram realizadas as medições in-situ, efectuaram-se cálculos com o modelo SWAN, obtendo-se nos locais de medição valores de altura significativa, período de pico e período médio. A comparação das simulações numéricas com os dados medidos permitiu avaliar o desempenho do modelo numérico e reforçar a confiança que já existia neste modelo na sua utilização em estudos de morfodinâmica e dinâmica costeira.

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This work presents the development of a numerical integrated system to help prevent emergency situations and minimize risks associated with sea waves

Neste trabalho estuda-se o galgamento em estruturas marítimas verticais impermeáveis através da aplicação do modelo numérico AMAZON, que é um modelo bidimensional, baseado na resolução das equações não lineares de águas pouco profundas. Para validar a sua aplicação, os resultados de caudal médio galgado obtidos com o modelo foram comparados com os resultados de ensaios em modelo físico bidimensional realizados anteriormente e disponíveis na base de dados do projeto europeu CLASH. Os resultados foram ainda comparados com os das fórmulas empíricas / semi-empíricas de Van der Meer & Bruce (2014), Goda (2008) e de Hedges & Reis (Reis et al., 2013). A fórmula de Van der Meer & Bruce apresenta melhores aproximações aos caudais médios medidos que constam na base de dados do CLASH, seguida da fórmula de Goda e dos resultados do AMAZON, embora estes dois últimos apresentem valores bastante próximos. Assim, enquanto não se fizerem melhorias no modelo e/ou não se estender a outros ensaios a análise feita no âmbito deste trabalho, os resultados sugerem que não há vantagem na sua utilização face às formulações disponíveis, tendo também em conta o tempo computacional significativo exigido para executar o AMAZON.

O projeto HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015) reúne uma rede Europeia de institutos de hidráulica para o estudo de estratégias de adaptação às alterações climáticas através de ensaios experimentais e cujos resultados são essenciais para a calibração e validação de modelos numéricos, fórmulas empíricas, redes neuronais, etc. Os ensaios experimentais desenvolvidos no LNEC, no âmbito do HYDRALAB+, Tarefa 8.2 do RECIPE tem como objetivo a análise do dano num quebra-mar de talude, do galgamento e do espraiamento para quatro cenários de temporal correspondentes a situações extremas associadas a cenários de alterações climáticas. Os ensaios foram realizados num canal de ondas irregulares no qual foiimplementada uma secção transversal do quebra-mar, com um manto constituído por enrocamento.No presente estudo comparam-se os valores do galgamento medidos nos ensaios em modelo físico com resultados estimados por fórmulas empíricas. Testou-se o efeito de um temporal num cenário de alterações climático, através do aumento da altura significativa de onda com o aumento do nível de água. Foi testado um conjunto de condições de agitação incidentes em combinação com dois níveis de maré.A análise dos resultados é feita com o intuito de estimar com precisão a ocorrência de galgamento em quebra-mares, um fenómeno que ainda se torna mais relevante em cenários de alterações climáticas. Com efeito, nestes cenários é previsível a subida do nível médio do mar, bem como o aumento da intensidade e frequência de temporais, o que pode dar origem a fenómenos de espraiamento/galgamento cada vez mais frequentes, tornando assim cada vez mais vulneráveis as estruturas de proteção costeiras e portuárias, bem como as zonas por elas protegidas.

Este trabalho pretende mostrar os procedimentos utilizados pelo sistema HIDRALERTA para a previsão dos galgamentos costeiros, bem como as ferramentas que têm sido utilizadas para a sua validação. Foram reproduzidas com o sistema as situações de tempestades passadas, para as quais houve relatos documentados de galgamentos significativos e que causaram danos. Esta simulação permitiu perceber a fiabilidade global do sistema e ajustar os limites pré- estabelecimentos para o acionamento de alertas. Com o sistema operacional desde 2015, a documentação que tem sido levantada, através de fotografias e vídeos, pelas autoridades e comunidade locais aquando da previsão da ocorrência de tempestades, têm sido um grande contributo para o melhoramento do sistema. Foi instalado no campo, um sistema de videovigilância que permite detetar e captar automaticamente imagens de galgamentos para comparar com os resultados do sistema. De forma complementar, para avaliação da agitação marítima, utilizam-se as medições da boia ondógrafo instalada junto ao porto e para a validação do fenómeno do galgamento, compararam-se as medições obtidas nos ensaios em modelo físico do perfil tipo do quebra-mar sul, com os resultados da ferramenta neuronal NN_OVERTOPPING2 (Coeveld et al., 2005) (atualmente incorporada no sistema) e com o modelo numérico SWASH (Zijlema et al., 2011) (que se encontra em processo de implementação).

This paper studies novel ways to evaluate armour damage in physical models of coastal structures. High-esolution damage data for reference rubble mound breakwaters obtained under the HYDRALAB+ joint-esearch project are analysed and discussed. These tests are used to analyse the way to describe damage, the influence of the sequence of testing, and touches on the possible influence of sea level rise. Results of two test programmes were used. Firstly, 3D physical model tests carried out at the University of Porto, in cooperation with Deltares, were used. Here a wide breakwater trunk was used for statistical reasons. Additionally, 2D test results from LNEC were analysed. Tests for a sea level rise scenario resulted in less damage to the seaside slope. In addition, clear differences between

Nesta comunicação, analisa-se, recorrendo à modelação física e à modelação numérica, a interação hidrodinâmica entre dois navios, um dos quais parado, o navio

In this study, a numerical analysis to evaluate the energy efficiency of an Oscillating Water Column (OWC) wave energy converter is carried out. The device geometry is based on the pilot plant installed on Pico Island, Azores, Portugal. The methodology consists in calculating the percentage of the incident energy that is distributed along the wave energy conversion. The FLUENT® numerical model, which is based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, is used. The Volume of Fluid (VoF) method is employed to take into account the water and air fluids. The case study comprises a flume 10 m deep with an onshore OWC at its end. The distribution of the incident wave energy (1 m wave height with a 9 s period) is determined in terms of reflected wave energy, water column oscillation potential energy, pneumatic energy and energy losses due to viscosity and turbulence dissipations. Results show that the incident wave energy is distributed around 37% for the sum of reflected wave energy and viscosity energy loss, 52% for pneumatic energy and 11% for water column oscillation potential energy.

The most studied device used for extracting wave energy is the Oscillating Water Column (OWC). In general, numerical simulations of these cases by means of models based on Reynolds-Averaged-Navier-Stokes (RANS) equations adopt the Volume of Fluid (VoF) method to take into account the water and air whose flows are incompressible. The aim of this study is to investigate the influence of the compressibility effect on the air inside the chamber by means of FLUENT® numerical model. Both water and air flows are still considered incompressible, but, at every instant, a pressure based on an analytical equation that takes into account the turbine characteristic relation (kt) of a Wells turbine and the isentropic transformation of the air is imposed on the top boundary of the chamber. Incident waves with period of 9 s and 1 and 2 m high are imposed in a flume 10 m deep with an onshore OWC at its end (kt = 240 Pa s m-3). Results show differences between incompressible and compressible air around 12% in the air pressure amplitude inside the chamber and about 21% in the average pneumatic power.

Reliable prediction of wave run-up/overtopping and structure damage is a key task in the design and safety assessment of coastal and harbor structures. Run-up/overtopping and damage must be below acceptable limits, both in extreme and in normal operating conditions, to guarantee the stability of the structure as well as the safety of people and assets on and behind the structure. The mean-sea-level rise caused by climate change and its effects on wave climate may increase run-up/overtopping events and make the existing coastal/harbour structures more vulnerable to damage. Accurate estimates, through physical modelling, of the statistics of overtopping waves for a set of climate change conditions, are needed. Project HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015) gathers an advanced network of environmental hydraulic institutes in Europe, which provides access to a suite of environmental hydraulic facilities. They play a vital role in the development of climate change adaptation strategies, by allowing the direct testing of adaptation measures and by providing data for numerical model calibration and validation. The use of physical (scale) models allows the simulation of extreme events as they are now, and as they are projected to be under different climate change scenarios. The experimental work developed at LNEC within HYDRALAB+, TASK 8.2 of RECIPE, entitled

O conhecimento das características de propagação, transformação e rebentação das ondas próximo da costa é fundamental para estudos de hidrodinâmica e para o projeto de estruturas costeiras e portuárias.No presente artigo apresentam-se as simulações numéricas feitas utilizando o pacote de software OpenFOAM®, recorrendo ao solver IHFoam, para simular a propagação de ondas regulares sem rebentação num canal tridimensional. O código numérico resolve as equações de Navier-Stokes em regime transitório e utiliza um esquema do tipo VoF (Volume of Fluid) para identificar a superfície livre. Foi considerada uma onda regular incidente com 1,5 s de período e 0,1 m de altura. Esta é uma das condições de entre o vasto conjunto de ensaios em canal de ondas, realizado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) cujo objetivo foi a análise da hidrodinâmica da propagação de ondas sobre um fundo de batimetria variável, para várias condições de agitação incidente.São feitas comparações entre os resultados numéricos e os experimentais. Estas comparações incluem: evoluções temporais de sondas de nível em várias localizações ao longo do canal e correspondentes espetros de amplitude; evolução da altura significativa e do período médio das ondas ao longo do canal; evolução temporal das componentes da velocidade em localizações selecionadas no canal e distribuição bidimensional dessas componentes.Constata-se que os resultados numéricos obtidos apresentam valores próximos dos experimentais. As diferenças verificadas são atribuíveis a imprecisões numéricas bem como a diferenças entre a forma de geração e dissipação de ondas entre o numérico e o experimental.

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