Publications

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.

N/A

The To-SEAlert project has the aim of increasing the efficiency, robustness and reliability of the HIDRALERTA system.

Communities can be vulnerable to wave-induced flooding and risk is expected with rising sea levels and population growth.

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. Aiming to evaluate damage evolution on rubble-mound breakwater, scale model tests were recently conducted on the maritime hydraulic facilities of the National Laboratory for Civil Engineering. This paper focuses on the use of novel, non-intrusive survey methodologies such as the Time of Flight (ToF) principle technique. Damage evaluation is based on the comparison of point clouds obtained before and after each test series, enabling the extraction of profiles, the calculation of eroded depths and eroded volumes and the estimation of displaced units.

Neste estudo recorre-se à modelação numérica para a simulação de eventos de galgamento, inundação e erosão costeira em zonas costeiras devido a ocorrência de tempestades. Esta metodologia está a ser estudada para o troço costeiro da Costa da Caparica, na área que compreende toda a extensão da estrutura de defesa aderente, para a tempestade Hércules/Christine. Nesta modelação numérica recorreram-se aos modelos numéricos SWAN e XBeach. Estes modelos foram utilizados para simular 96 h de forçamentos oceanográficos sobre a área de estudo, representando assim a tempestade entre os dias 3 e 7 de janeiro de 2014. Os resultados preliminares apontam para um subestima dos run-up consequência da parametrização do modelo e das características da batimetria considerada.

This work aims to determine the exploitable wave energy resource at six potential sites, located in the Azores, Madeira and Sines. For that purpose, the third-generation 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 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 analysed since it is of fundamental importance for the efficiency of the Wave Energy Converters (WEC).

A avaliação do espraiamento e do galgamento em estruturas de proteção costeira e portuária é fundamental para o projeto de novas estruturas e na verificação da segurança de estruturas já existentes. A sua determinação tem como objetivos principais a definição da cota de coroamento da estrutura e o estabelecimento das condições de serviço dessa estrutura. Uma das metodologias mais utilizadas para a avaliação do espraiamento e do galgamento em estruturas marítimas é a modelação física. Nessa metodologia, são várias as técnicas que podem ser usadas para a avaliação desses fenómenos físicos. Neste âmbito, salientam-se o uso de sondas resistivas, de balança ou de imagens vídeo. Neste trabalho são apresentados os resultados de um estudo em modelo físico do espraiamento e galgamento da estrutura de proteção portuária do Porto da Ericeira para diferentes condições de agitação marítima. Comparam-se ainda várias técnicas de avaliação do espraiamento e do galgamento que foram utilizadas nesses ensaios em modelo físico para avaliar o seu desempenho.

Neste trabalho apresentam-se os resultados de simulações numéricas do comportamento de um navio ferry amarrado nos dois portos da ilha do Pico, São Roque e Madalena, durante a passagem recente de duas grandes tempestades, nomeadamente o furacão Lorenzo entre 2 e 5 de outubro de 2019 e a depressão Elsa entre 19 e 22 de dezembro de 2019. No âmbito do projeto ECOMARPORT encontra-se em desenvolvimento um sistema de alerta para os riscos de navios amarrados nos referidos portos. Este sistema permite prever com 72 horas de antecedência os efeitos da agitação marítima em navios amarrados, mais concretamente, os seus movimentos e forças no sistema e amarração. A comparação destes resultados com os limites de segurança e de operacionalidade do terminal portuário permite avaliar o risco e tomar medidas preventivas. Os resultados obtidos em cada um dos portos permite comparar a eficácia da amarração proposta.

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 em modelo físico bidimensional (2D) desse mesmo trecho. Nesta comunicação descreve-se a instalação experimental, bem como a metodologia utilizada no levantamento da envolvente do quebra-mar com vista à caracterização da evolução do dano. Esta metodologia baseou-se na avaliação da erosão do manto resistente utilizando o sensor de posição Kinect na obtenção de modelos tridimensionais de superfície. Apresentam-se ainda, alguns resultados relativos aos danos ocorridos início e no final de uma das três séries de ensaios realizadas.

Esta comunicação apresenta uma análise dos coeficientes de segurança ao derrubamento e ao deslizamento na superestrutura do quebra-mar do Porto da Ericeira quando sujeito à acção de temporais, calculados com base nas forças obtidas por aplicação das fórmulas aplicáveis a este caso de estudo. Dada a previsão de subida do nível do mar na costa oeste portuguesa, é importante analisar a sua influência no agravamento das forças nas superestruturas destas estruturas e, consequentemente, na estabilidade da superestrutura. Para tal, foram calculadas as forças horizontais e verticais e respetivos coeficientes de segurança que se exercem na superestrutura do quebra-mar utilizando as condições de agitação no pé da estrutura obtidas de modelos de hindcast considerando os níveis de maré atuais e para uma projeção de subida do nível do mar de 5 mm/ano. A análise de resultados permitiu concluir que o efeito da subida do nível do mar reduz ligeiramente a segurança desta superestrutura para o cenário considerado, não sendo a alteração significativa.

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.

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

N/A