Publications

In Portugal, emergency situations caused by sea waves are common, and usually have serious consequences for the economy and society. It is thus crucial to implement an early warning system to forecast the occurrence of these situations in relation to wave overtopping and flooding events in coastal/port areas. The European Framework Directive 2007/60/EC of 23 October 2007 recommended the development of risk maps and flood risk management plans, including the establishment of systems for forecasting and early warning. The national and local authorities need to implement short-term/emergency measures to prevent the loss of lives and reduce economic and environmental damage.

Nesta comunicação, descrevem-se os ensaios em modelo físico realizados com o objetivo de caracterizar o campo de ondas em torno de um navio livre, quando sujeito a condições de agitação incidente regular e irregular. Estes dados são especialmente importantes para a validação de modelos numéricos de caracterização da resposta de navios à ação da agitação incidente. Assim, para cada condição de agitação incidente, efetuaram-se medições da elevação da superfície livre e das componentes da velocidade em diversos pontos em redor do navio. Apresentam-se as seguintes análises dos dados experimentais: análise temporal e espetral (espetro de energia e wavelets) dos valores de elevação da superfície livre e análise temporal da velocidade das partículas, a meio da coluna de água. A análise temporal e espetral de cada série de medições obtida permitem a caracterização da agitação nos pontos em redor do navio, em termos de alturas, períodos e velocidade. Avalia-se também a influência do navio nas características da agitação.

Este artigo apresenta os resultados da aplicação do modelo numérico Simulating Waves Nearshore SWAN) com análises comparativas das medidas obtidas a partir dos resultados de modelagem e de edições durante as campanhas de campo em 2010 e 2012 no Litoral Setentrional do Rio Grande do Norte (NE do Brasil). O objetivo principal do presente estudo foi aplicar e validar o modelo numérico SWAN na determinação do clima de ondas, avaliar seus pontos fortes e limitações para a região de interesse. Os dados de campo realizados em dois pontos próximo da costa em profundidades de 3 m (PT_1) e 6 m (PT_2) por meio do uso de dois adcp: AWAC e AQUADOPP. Os dados adquiridos com estes equipamentos foram processados e permitiram a realização de análises espectrais de altura signifi cativa, HS (m), período médio, Tmed (s), e direção média, DIR (º). Para a implementação do modelo SWAN foram empregados para as condições de contorno os dados de agitação a partir do modelo de 3ª geração de escala oceânica Wavewatch III. Para o refi namento e aplicabilidade do modelo, foram introduzidos dados de ventos e maré locais, corrigidos com base no Manual de Engenharia Costeira (CEM), permitindo assim, melhor ajuste dos resultados da modelagem. O domínio de cálculo foi referenciado para as imensões da carta náutica 720, com três malhas regulares de diferentes dimensões e resolução: externa, intermediária e interna, sendo esta última, utilizada para fornecer os parâmetros de propagação da onda ao longo da costa. As confi gurações usadas para o SWAN foram as padrões em modo estacionário, com as formulações KOMEN, a dissipação devido à rebentação induzida pelo fundo com atrito de fundo usando a formulação JONSWAP com coefi ciente de atrito

Wave energy extraction in coastal regions may be an excellent alternative due to the increase in global demand for renewable energy. The viability study of this extraction depends on the evaluation of the wave energy potential that is higher in regions located in high latitudes. Therefore, this study shows evaluation and characterization of wave energy in the south of Brazil. Numerical simulations were carried out by the Mike 21 SW spectral model which was calibrated and validated in the region measurement campaigns. Annual, seasonal and monthly means and the temporal variability of the wave energy potential in a 10-year wave hindcast were analyzed offshore and nearshore. Annual mean fluxes in three points nearshore had similar values; the highest one was 6.7 kW/m, while the wave energy flux offshore was 22.3 kW/m. The refraction and the bottom friction dissipation were responsible for the wave attenuation from offshore to nearshore and, consequently, for the decrease in wave energy. The annual, seasonal and monthly variabilities of wave energy fluxes were moderate offshore and high nearshore. A directional analysis showed that the dominant wave directions were S and NE offshore whereas they were SSE and E nearshore.

No presente trabalho descreve-se a aplicação de uma metodologia para avaliação das consequências do galgamento no porto de Ponta Delgada, S. Miguel, Açores, recorrendo a uma análise multicritério (Processo de Análise Hierárquica, AHP) do impacto da ocorrência de galgamentos superiores aos limites admissíveis. Esta metodologia permite obter resultados baseados numa análise espacial dos indicadores que caraterizam a zona portuária em estudo, no que diz respeito à sua importância relativa.

This paper describes the analysis of the propagation of regular and irregular waves in a flume by using Fluent® model, which is based on the Navier-Stokes (NS) equations and employs the finite volume method and the Volume of Fluid (VoF) technique to deal with two-phase flows (air and water). At the end of the flume, a numerical beach is used to suppress wave reflections. The methodology consists of adding a damping sink term to the momentum equation. In this study, this term is calibrated for three cases of regular incident waves (H = 1 m, T = 5, 7.5, and 12 s) by varying the linear and quadratic damping coefficients of the formulation. In general, while lower values of damping coefficients cause residuals on the free surface elevation due to wave interactions with the outlet boundary, reflection occurs on the numerical beach when higher values are used. A range of optimal damping coefficients are found considering one of them null. In one of these cases, temporal series of free surface elevation are compared with theoretical ones and very good agreement is reached. Afterwards, an irregular wave propagation, characterized by a JONSWAP spectrum, is investigated. Several gauges along the flume are evaluated and good agreement between the spectrum obtained numerically and the ones imposed at beginning of the flume is verified. This study shows the capacity of NS models, such as Fluent®, to simulate adequately regular and irregular wave propagations in a flume with numerical beach to avoid reflections.

Scale-model tests are usually required to evaluate the hydraulic and structural behavior of proposed rubble-mound breakwater designs. In order to speed up and ease the armor layer damage assessment, we developed a technique based on stereo photogrammetry. A key feature of this technique is its ability to compensate for the refraction in the air-water interface, thus producing a survey of the envelope of the armor layer without the need to empty the wave flume or wave basin where the scale model tests are carried out. This article describes this technique and the tests made to establish confidence in it and in the damage evaluation on a breakwater scale model. Results led to an error estimation of only fractions of a centimeter.

A set of physical model tests was run in to characterize the ship

O conhecimento das forças devido à acção das ondas que atuam nos emissários submarinos, compostos por uma conduta e anéis de estabilização de betão, para agitação com direcção de propagação próxima da direcção do emissário, é essencial para o seu dimensionamento. Esta é uma configuração complexa, para a qual a modelação numérica, utilizando modelos 3D de tipo RANSVoF (Reynolds-Average-Navier-Stokes Volume-of-Fluid), é especialmente adequada para obter uma estimativa das forças na conduta e nos anéis. O presente estudo consiste na simulação de um emissário submarino com anéis de estabilização à escala 1:15 que foi ensaiado num tanque de ondas tridimensional, nas instalações do Danish Hydraulics Institute, para estudar a influência da direcção da agitação incidente e da distância da conduta ao fundo nas forças que atuam no emissário. Os resultados numéricos são comparados aos experimentais: obtém-se uma boa concordância nas forças de arrasto, mas as forças de sustentação são subestimadas numericamente.

Os quebra-mares de talude estão entre as obras de proteção marítimo-portuárias mais frequentes em Portugal. Devido ao ambiente marítimo agressivo a que estão sujeitos, requerem obras de manutenção periódicas que garantam o seu funcionamento adequado.O elevado valor associado às reparações e/ou reabilitações e às grandes dimensões dos quebra-mares, muitas vezes inviabilizam que intervenções em estruturas desta natureza sejam realizadas de forma completa.Realizou-se um estudo de análise multicritério, com objetivo de propor critérios a serem utilizados na metodologia Measuring Attractiveness by a Category Based Evaluation Technique (MACBETH), acrescida de informações técnicas da base de dados da aplicação de Análise de Observação Sistemática de Obras Marítimas (ANOSOM), com a intenção de otimizar o impacto dos investimentos e auxiliar a tomada de decisões quanto a priorização de intervenções diretamente relacionadas com a maximização da vida útil dos quebra-mares e o seu correto funcionamento. Os casos de estudo são os quebra-mares de Vilamoura, Quarteira e Faro-Olhão.

A geografia marítima nem sempre proporciona à costa um ambiente seguro para a instalação e manutenção de portos. Com este propósito, constroem-se obstáculos estruturais capazes de proteger o porto contra a agitação marítima, permitindo que as embarcações executem com segurança e eficiência as operações portuárias.Os quebra-mares de talude são as estruturas de proteção marítimo-portuárias mais frequentes em Portugal e estão sujeitos à ação de intempéries e agitação marítima intensa, requerendo obras de manutenção periódicas que garantam o seu funcionamento adequado. No entanto, devido ao elevado valor associado às reparações e/ou reabilitações e à envergadura deste tipo de obras, nem sempre é possível que as intervenções sejam realizadas de forma completa.As informações técnicas, relativas às intervenções em quebra-mares de talude, estão registadas na base de dados de Análise de Observação Sistemática de Obras Marítimas (ANOSOM), uma ferramenta de diagnóstico de estruturas marítimas de proteção portuária e de embocaduras, desenvolvida em MS ACESS pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), a qual mantém uma ampla biblioteca de registos originados em observações regulares de obras marítimas portuguesas, desde o ano de 1995 até à atualidade.As metodologias de análise de multicritério contribuem de forma significativa para a maximização do impacto dos investimentos, proporcionando a tomada de decisões de forma eficiente, no que tange a priorização das intervenções diretamente relacionadas com a vida útil da estrutura e com o seu correto funcionamento.O estudo contido na presente comunicação tem por objetivo propor a utilização de metodologias de análise multicritério para apoio à decisão, através do levantamento de diversos critérios, submetidos a avaliação de especialistas neste tipo de infraestruturas.

Damage evolution in rubble mound breakwaters is one of the key issues in coastal engineering, in particular their design, linked to maintenance and preventive strategies. One of the major challenges is to determine how the lower parts of the breakwaters evolve under sea states. The settlements and movements in this area are responsible of the evolution in the medium and upper parts, in particular the active zone, that are finally the areas where the initial damage and destruction are produced. To analyze these zones, scanning methodologies are increasing their application, specially to determine more precisely the initial movements of the pieces, porosity evolution and damage.This paper presents the application of a scanning device, a Kinect® system, both to analyze a rock armour and Antifer protection in 2D tests conducted in two facilities: LNEC (Portugal) and CITEEC (University of A Coruña, Spain). The analysis presents the initial approach to the validation process and calibration errors, and comparison with existing formulae. The comparison was done only in the initial and final steps, so no water was present in the flume when scanning. Further work is actually developed with intermediate steps (and water), and 3D tests including a roundhead (RODBreak project, Hydralab+, H2020-INFRAIA-2014-2015. Project ID: 654110).

Esta comunicação apresenta uma avaliação do risco de galgamento das estruturas de defesa marítima do Porto de Leixões, nomeadamente o quebra-mar norte e o quebra-mar sul.Recorrendo a previsões de agitação marítima em águas profundas fornecidas pelo modelo WAM, é feita a sua propagação com os modelos numéricos SWAN e DREAMS de modo a obter-se a caracterização da agitação marítima incidente nestas estruturas. Este trabalho assenta na utilização de dados de agitação marítima que cobrem um período de 38 anos (1979

Nesta comunicação descreve uma aplicação do modelo numérico XBEACH no cálculo do espraiamento, galgamento e consequente inundação de sete praias da zona da Costa da Caparica, concelho de Almada, recorrendo à metodologia desenvolvida no âmbito do projeto de investigação HIDRALERTA.Com base nos dados de 2007 a 2016 de agitação marítima ao largo, fornecidos pelo modelo de previsão da agitação marítima WAVEWATCH III, procede-se à transferência destes dados para locais em frente a cada uma das praias da Costa da Caparica, utilizando o modelo numérico SWAN, de modo a caraterizar o regime de agitação marítima nesses locais. De seguida, para o cálculo do espraiamento, galgamento e inundação, recorre-se ao modelo XBEACH, de previsão do efeito de tempestades marítimas na erosão e inundação de zonas costeiras. Os resultados numéricos obtidos para um conjunto de 4 tempestades e para as várias praias são comparados com valores calculados com base em fórmulas empíricas.Os resultados numéricos e das fórmulas empíricas apresentam uma concordância razoável em termos do nível máximo de inundação para a zona norte da Praia de São João da Caparica, o mesmo não se verificando nas zonas também protegidas por estruturas de defesa costeira.

This paper describes the 2D physical model tests performed for a rock armour breakwater at LNEC´s facilities, under the framework of the HYDRALAB+ project. The aim of the present work was to evaluate damage evolution under different approaches of storm sequences, corresponding to different climate change scenarios. The tested wave conditions intended to simulate different sequences of water levels (low water and high water), significant wave heights and peak periods. Damage evaluation was based on the traditional visual method and on stereo-photogrammetric techniques. Results in terms of the non-dimensional damage parameter, the non-dimensional damage depth and the percentage of displaced armour units are compared for the different storm sequences.

This paper describes the 2D physical model tests performed for a rock armour breakwater at LNEC´s facilities, under the framework of the HYDRALAB+ project. The aim of the present work was to evaluate damage evolution under different approaches of storm sequences, corresponding to different climate change scenarios. The tested wave conditions intended to simulate different sequences of water levels (low water and high water), significant wave heights and peak periods. Damage evaluation was based on the traditional visual method and on stereo-photogrammetric techniques. Results in terms of the non-dimensional damage parameter, the non-dimensional damage depth and the percentage of displaced armour units are compared for the different storm sequences.

Understanding damage progression under future climate changes is of utmost importance for effective management of coastal defenses. Significant wave height, wave period, storm direction and water level have been considered the main design variables for coastal structures. Usually, physical model tests support the design of breakwaters considering different incident wave conditions that include also extreme events.This paper describes the two-dimensional (2D) physical model tests of a rock armor breakwater, performed at LNEC´s experimental facilities, under the framework of the HYDRALAB+ project. The aim of the present work was to evaluate damage evolution under future climate change scenarios, by using different damage evaluation techniques. The tested wave conditions simulated a storm sequence where two water levels (low water and high water) were considered, as well as an increase of the wave height. The water levels and the wave heights were chosen to simulate extreme events forecasted on climate change scenarios.Damage evaluation was based on the traditional counting method and on stereophotogrammetric techniques. Test results are presented in terms of the damage parameter S (Broderick & Ahrens, 1982) and in terms of the percentage of removed armor units. The analysis is focused on the damage progression during the scale model tests, for the imposed storm sequence.The damage presents an oscillating behavior with two main damage areas corresponding to the active zones for each level, due to the variation of the water level between low-water and highwater. This behavior differs significantly from that found for the common storm sequences usually tested, where the water level does not change.Both measuring techniques lead to an intermediate damage of the cross-section breakwater. However, the damage parameter assessment with the stereo-photogrammetric technique allows a more versatile evaluation, since it is possible to characterize damage in representative zones of the cross-section.

This paper analyses the influence of water depth and speed variation in the hydrodynamic interaction between a navigating ship and a stationary one, using physical and numerical modelling. The passing ship is a self-propelled scale model of the

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A