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Storms impacting sandy coastal areas produce hazard such as erosion as overwash, in turn, promote risk to life and property damage in occupied areas.

Methodologies to be used in numerical models based on Reynolds-averaged Navier

With the sea level rise and all the processes associated with wave action.

É cada vez mais usual o recurso à modelação numérica para a simulação de eventos de galgamento, inundação e erosão em zonas costeiras. Neste estudo, recorre-se ao acoplamento de dois modelos, SWAN + XBeach (modo surf beat), para a propagação da agitação marítima do largo até à zona de espraio e para reproduzir a evolução morfodinâmica, a fim de avaliar a ocorrência de galgamento e erosão resultantes de eventos meteo-oceanográficos extremos. O local de estudo incide sobre o sector urbano artificializado da Costa da Caparica, que é composto por um campo de esporões e uma estrutura de proteção aderente em toda a extensão, formando seis células de praia arenosa. As simulações cobriram 96 h de forçamentos oceanográficos, representando, assim, a passagem da tempestade Hércules/Christine, entre os dias 3 e 7 de janeiro de 2014. O modelo SWAN propagou com sucesso as condições de agitação marítima para a área de estudo, quando comparado com os dados registados pela boia do Porto de Lisboa. Em relação ao modelo XBeach, este foi capaz de reproduzir alguma da evolução morfodinâmica espectável, contudo a erosão da praia emersa ficou aquém dos relatos documentados, não tendo sido possível avaliar quantitativamente os resultados. O alcance máximo do espraio obtido ao longo deste troço de costa foi inferior ao documentado, o que induz a falhas na previsão de inundações devido ao galgamento. Estes resultados podem ser devidos a uma parametrização inadequada do modelo e/ou à falta de levantamentos topo-batimétricos da praia. Esta abordagem metodológica representa um passo importante para uma melhor estimativa da evolução morfodinâmica na Costa da Caparica devido a eventos de tempestade e significa um importante esforço inicial para melhorar a avaliação dos eventos de galgamento e inundação.

O HIDRALERTA é um sistema de avaliação, previsão e alerta do risco da ocorrência de situações de emergência associadas aos efeitos da agitação marítima (galgamento, inundação e navios amarrados) em zonas costeiras e portuárias. Sendo um sistema de alerta, é fundamental que funcione corretamente, quer em situações correntes (apenas emitindo alertas quando tal se justifique), quer em situações de tempestade. Neste trabalho são apresentados os desenvolvimentos efetuados até à data na validação do sistema em situações de tempestade, com a sua aplicação na simulação do furacão Lorenzo e das depressões Elsa e Fabien. Da análise efetuada pode concluir-se que os alertas emitidos pelo sistema estiveram em oncordância com os danos/ocorrências reportadas localmente, o que contribui para reforçar a confiança no sistema que está a ser desenvolvido. A característica diferenciadora deste trabalho é que a avaliação do risco é efetuada com base nos parâmetros específicos do risco que se pretende prever, como caudais de galgamento ou as forças nas amarrações, e não apenas em parâmetros meteorológicos e oceanográficos.

The effects of a farm of bottom-fixed oscillating flaps on the wave propagation in Almagreira beach (Portugal) are evaluated. The SNL-SWAN (Sandia National Laboratories, Simulating WAves Nearshore) numerical model is validated from 2010 to 2018 against Nazaré wave buoy data and run for 19 years to characterize the wave resource and identify the most common and energetic sea states. By varying number (10 to 100) and configuration of wave energy converters (WECs) an optimal array is identified. Model sensitivity to two methods of determining the transmission coefficient, OBCASEs 1 and 3, is studied by analyzing changes in significant wave height, period and direction. OBCASE 1 overestimates the effects of the farm on the waves and changes result higher in the lee of the array with an increasing number of devices. As a future work OBCASE 2 and 4 will be compared to OBCASE 1 and 3.

Climate change studies already reported sea level rise as an accepted scenario, which induces changes in nearshore wave conditions. A large range of new experiences including water level, run-up, overtopping, hydrodynamic data for different wave steepnesses and directions was performed in the Leibniz Universität Hannover (LUH) wave basin for a rubble mound breakwater with a slope of 1(V):2(H). This work presents, focusing on oblique extreme wave conditions, numerical simulations of the hydrodynamics in that experiment using OpenFOAM®. Results of the wave generation boundary conditions and their propagation, namely levation of the water level free-surface and velocity data at specific locations are compared and discussed with data from experimental measurements acquired by acoustic wave gauges and acoustic doppler velocimeter (ADV) / Vectrino equipment. Although an exact match between numerical and laboratory values was not reached, an appropriate incident wave angle and a reasonable amplitude of velocities and water depths was achieved and the same happened to the statistics of those values.

Para caracterizar a resposta de um trecho do quebra-mar de taludes do porto da Ericeira à agitação marítima nele incidente, realizaram-se no canal de ondas irregulares do LNEC um conjunto de ensaios com um modelo reduzido desse mesmo trecho. Nesta comunicação descreve-se a instalação experimental, incluindo os diversos instrumentos utilizados para medir as séries temporais das várias grandezas de interesse e o programa de ensaios, apresentando-se as grandezas medidas num subconjunto dos ensaios considerado mais interessante. Nestas grandezas incluem-se a elevação da superfície livre associada à agitação incidente, o espraiamento ao longo do talude, o volume de água de água galgado, a pressão em vários pontos da superestrutura e a erosão do manto protetor utilizando um sensor cujo funcionamento se baseia na tecnologia Time of Flight.

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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