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This paper applies two numerical models, REFDIF and SWAN, to characterize the wave climate near the coastalstretch between Galinhos and Guamaré, Brazil. This region is exposed both to incoming swell from NorthAtlantic Ocean and to local seas generated by steady SE Trade Winds, tidal currents are strong, and beachmorphology is very dynamic. Both models were applied to the propagation of different wave conditions, fromoffshore to the coastline of Galinhos-Guamaré. The following incident wave conditions were considered: periodsbetween T=5 s and 13 s, deep water heights between H=0.8 m and 2.4 m, and off-shore directions between N-60-W (60º) and N-60-E (60º). A total of 1053 simulations were performed for the incident wave conditions for eachmodel. The results consist on the wave heights and wave directions of study area. It is also analyzed the results atpoints over the bathymetric line of -8 m (CD). A comparative analysis of the results obtained with each modelpermit to assess their suitability for this area and evaluate their limitations and potentialities

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SOPRO1.0, constituiu a primeira versão do pacote de informática desenvolvido no Laboratório Nacional de Engenharia Civil, para a caracterização da agitação marítima em zonas costeiras e de simulação da navegação no acesso ou no interior de zonas portuárias. É composto por um conjunto de bases de dados, uma interface com o utilizador e um conjunto de módulos de cálculo. A interface com o utilizador permite o armazenamento e manipulação de dados, a execução dos modelos de propagação da agitação marítima e de simulação da trajectória de navios, assim como a obtenção dos resultados e a criação das correspondentes visualizações gráficas. O pacote foi criado no sistema gestor de base de dados Microsoft Access

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O presente trabalho descreve uma primeira aplicação ao porto de Sines do conjunto de procedimentos automáticosintroduzidos no sistema integrado de modelação da agitação marítima, GUIOMAR, para avaliação do risco paranavegação em zonas portuárias. O novo conjunto de procedimentos automáticos implementa uma metodologia deavaliação do risco baseada na amplitude da componente vertical do movimento de um navio ao longo da sua trajectóriainduzida pela agitação marítima incidente no navio.

This paper illustrates the methodology developed to evaluatethe risk of flooding of a coastal area, as well as theapplication of such methodology to Vale do Lobo beach,situated in the Loulé Municipality, a Portuguese coastal areaunder significant touristic pressure. The methodology isbased on four main steps: a) division of the study area intosub-areas with similar characteristics in terms of coastaldefense; b) determining the probability of exceedance ofpre-set thresholds of flood levels for each study area; c)establishment of qualitative factors related to theconsequences of exceedance of pre-set thresholds of floodlevels; d) combination of the above steps for expeditiousassessment of flood risks.The determination of flood levels follows the methodologypresented in [1] and [2], which is based on the transferenceof the Faro wave-buoy regime to the study area by using theSWAN model integrated in a geographic information system(GIS)

Apresenta-se neste artigo o modelo numérico AMAZON, baseado na teoria da onda em condições de água poucoprofunda. Na sua versão original, o modelo estava essencialmente desenvolvido para estruturas impermeáveis. Desde2007, o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), em colaboração com o Dr. Keming Hu (Royal Haskoning,UK), tem vindo a desenvolver o modelo de forma a permitir modelar explicitamente o escoamento em meios porosos ea proceder à sua validação sistemática para o estudo do galgamento de estruturas marítimas porosas. Os modelos destetipo existentes têm sido validados essencialmente para estruturas impermeáveis e para praias permeáveis. Para simular oescoamento em meios porosos, foram implementadas no modelo as equações de Darcy e de Forchheimer.São apresentados dois casos de aplicação do modelo, utilizando a equação de Darcy, para o estudo do galgamento deestruturas de protecção portuária e a validação dos seus resultados por comparação com dados de ensaios em modelofísico reduzido bidimensional realizados no LNEC. O primeiro caso de estudo corresponde a uma solução alternativaproposta para a reabilitação do enraizamento do molhe Sul do porto de pesca da Póvoa de Varzim, trecho sobre o qualrecai a maior exigência de eficácia relativamente aos galgamentos. O perfil-tipo proposto consiste num quebra-mar deestrutura mista com manto de enrocamento. O segundo caso de estudo corresponde a duas soluções alternativas propostaspara a reabilitação final do molhe Oeste do Porto de Sines, que em 1978/79 sofreu estragos muito avultados. Dos trêspostos de acostagem existentes neste molhe, apenas dois se encontram em funcionamento actualmente (postos 2 e 3). Areabilitação final visa reactivar o posto 1 e melhorar as condições de abrigo e a operacionalidade do porto. Os perfis-tipopropostos para esta reabilitação consistem num quebra-mar de taludes com manto composto por cubos Antifer.Apresenta-se neste artigo o modelo numérico AMAZON, baseado na teoria da onda em condições de água poucoprofunda. Na sua versão original, o modelo estava essencialmente desenvolvido para estruturas impermeáveis. Desde2007, o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), em colaboração com o Dr. Keming Hu (Royal Haskoning,UK), tem vindo a desenvolver o modelo de forma a permitir modelar explicitamente o escoamento em meios porosos ea proceder à sua validação sistemática para o estudo do galgamento de estruturas marítimas porosas. Os modelos destetipo existentes têm sido validados essencialmente para estruturas impermeáveis e para praias permeáveis. Para simular oescoamento em meios porosos, foram implementadas no modelo as equações de Darcy e de Forchheimer.São apresentados dois casos de aplicação do modelo, utilizando a equação de Darcy, para o estudo do galgamento deestruturas de protecção portuária e a validação dos seus resultados por comparação com dados de ensaios em modelofísico reduzido bidimensional realizados no LNEC. O primeiro caso de estudo corresponde a uma solução alternativaproposta para a reabilitação do enraizamento do molhe Sul do porto de pesca da Póvoa de Varzim, trecho sobre o qualrecai a maior exigência de eficácia relativamente aos galgamentos. O perfil-tipo proposto consiste num quebra-mar deestrutura mista com manto de enrocamento. O segundo caso de estudo corresponde a duas soluções alternativas propostaspara a reabilitação final do molhe Oeste do Porto de Sines, que em 1978/79 sofreu estragos muito avultados. Dos trêspostos de acostagem existentes neste molhe, apenas dois se encontram em funcionamento actualmente (postos 2 e 3). Areabilitação final visa reactivar o posto 1 e melhorar as condições de abrigo e a operacionalidade do porto. Os perfis-tipopropostos para esta reabilitação consistem num quebra-mar de taludes com manto composto por cubos Antifer.Os resultados obtidos são bastante satisfatórios, embora o modelo apresente uma ligeira tendência para prever porexcesso os caudais obtidos nos ensaios: os valores do cociente entre os caudais médios de galgamento obtidos com a novaversão do AMAZON, qAM,e com o modelo físico, qMF, variam entre 0.9 e 1.4 para o quebra-mar com manto de enrocamentoe entre 1.0 e 1.76 para o quebra-mar com manto composto por blocos artificiais. Os resultados mostram ainda que osvalores de qAM são mais sensíveis ao valor da velocidade máxima que o escoamento de água pode ter durante a transferênciaentre a camada porosa e a camada superficial, do que à escolha da condutividade hidráulica e da porosidade.Com o objectivo de se dispor no futuro duma ferramenta numérica eficiente para estudos de engenharia costeira eportuária, é necessário ainda: validar o modelo para diferentes geometrias de estruturas marítimas, diferentes característicasdo seu meio poroso e diferentes escalas do modelo; investir na optimização da discretização da malha de cálculo; eimplementar alguns desenvolvimentos que incluem, entre outros, o acoplamento entre o AMAZON e um modelo depropagação da agitação marítima desde o largo até à estrutura galgada e a paralelização do código.

Este artigo ilustra o trabalho que o Núcleo de Portos e Estruturas Marítimas do LNEC tem vindo a desenvolver noâmbito da verificação da segurança à estabilidade e ao galgamento de estruturas marítimas utilizando métodosprobabilísticos de níveis II e III. Apresentam-se dois casos de estudo: 1) verificação da segurança ao modo de falhapor galgamento de uma estrutura de protecção costeira; e 2) verificação da segurança ao modo de falha porinstabilidade hidráulica do manto protector de um quebra-mar de taludes

Nesta comunicação, avalia-se o desempenho dos modelos COBRAS-UC e COULWAVE na simulação darebentação de ondas sobre um perfil barra-fossa, caso de teste estudado experimentalmente. Os resultadosnuméricos de ambos os modelos são comparados com os resultados experimentais, no que se refere à elevaçãoda superfície livre e às velocidades horizontais ao longo do canal. É também realizada uma análise no tempo,espectral e estatística de modo a caracterizar o desempenho dos modelos e a sua capacidade na simulação dosefeitos não lineares. Para o modelo COBRAS-UC é efectuada a caracterização do perfil de velocidades aolongo da coluna de água e comparada com os dados experimentais.

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Os efeitos das alterações climáticas aumentaram a necessidade de investigar a capacidade da vegetação em atenuar a força das ondas, nas zonas costeiras. Apoiando-se em modelação física, analítica e numérica da propagação de ondas sobre vegetação, este estudo teve como objetivos: i) analisar a diferença na dissipação de ondas sobre campos de vegetação rígida e flexível, ii) caracterizar o movimento de vegetação flexível, iii) estimar o coeficiente de arrasto de vegetação rígida e vegetação flexível, e iv) analisar a influência da flexibilidade (movimentoda vegetação) e da força de inércia no coeficiente de arrasto.

Na presente dissertação, desenvolveu-se uma metodologia para caracterização do movimento de um navio amarrado no interior de portos na presença de um campo de ondas. Esta metodologia consiste em utilizar vários modelos numéricos para caracterizar convenientemente: a) a propagação das ondas desde o largo até ao local de acostagem; b) a modificação das características das ondas no interior do porto; c) a ação das ondas sobre o navio; d) a resposta do navio; e) as forças resultantes no sistema de marração. Os modelos utilizados são:· SWAN: modelo não linear espectral para simular a propagação de ondas em zonas costeiras extensas;· DREAMS: modelo linear para simular a propagação de ondas em zonas costeiras abrigadas;· BOUSS-WMH: modelo não linear para simular a propagação de ondas regulares e irregulares em zonas costeiras abrigadas;· GMALHA: gerador de malhas de elementos finitos triangulares;· WAMIT®: que resolve, no domínio da frequência, os problemas de radiação e de difração na interação de um corpo flutuante livre com as ondas;· NPP: gerador de painéis planos sobre o casco do navio;· HYDRO: que transforma os resultados da interação do corpo flutuante livre com as ondas do domínio da frequência para o domínio do tempo;· BAS: que resolve as equações de movimento de um navio amarrado.O desempenho do modelo BOUSS-WMH, em situações de grande não linearidade, foi analisado através da simulação de quatro casos de teste também simulados em laboratório. O BOUSS-WMH provou ser um modelo robusto capaz de representar a deformação da superfície livre de forma adequada, embora, em zonas com forte não linearidade, tenha apresentado algumas limitações, nomeadamente na formaçãode harmónicas de ordem superior à terceira. Verificou-se que os resultados numéricos tendiam a sobrestimar os valores da altura de onda em zonas pouco profundas.Para minorar estas limitações e tornar o modelo mais robusto, fiável e adequado para ser aplicado em casos reais, foram adicionados e implementados novos termos às equações do modelo BOUSS-WMH, nomeadamente, a reflexão parcial, o atrito de fundo e a rebentação (fenómenos físicos inerentes às águas pouco profundas e zonas confinadas).A reflexão parcial foi implementada a partir da adição de um termo de viscosidade na equação de conservação da quantidade de movimento. O modelo com reflexão parcial foi aplicado a dois casos de teste, sendo um deles um caso real (Porto de Vila do Porto, ilha de Santa Maria, Açores), e os resultados foram comparados com medições em ensaios em modelo físico. Verificou-se que a implementação da reflexão parcial diminui em 44% o erro médio quadrático face à simulação com fronteiras totalmente refletoras.O atrito de fundo foi implementado a partir da adição de um termo representativo da tensão tangencial de fundo à equação de conservação da quantidade de movimento. O modelo com atrito de fundo foi aplicado a dois casos de teste, sendo um deles um caso real (Praia de Faro). Verificou-se que a introdução do atrito de fundo dissipa energia como pretendido e reduz as instabilidades numéricas.A rebentação foi implementada com a introdução de um termo de viscosidade turbulenta. Dois critérios distintos foram introduzidos para definir o início e o final da rebentação: a) FSA, baseado na aceleração da elevação da superfície livre; b) RTFN, baseado no número Froude relativo da cava. O modelo com rebentação foi aplicado a três casos de teste estudados em laboratório. A comparação dos resultados do modelo com as medições dos ensaios físicos permite dizer que, de um modo geral, o modelo numérico simula muito bem a localização da rebentação, bem como a dissipação de energia a ela associada. O critério de rebentação baseado no método de RTFN tende a sobrestimar a altura das ondas, mas apresenta índices de concordância maiores do que os obtidos com o critério FSA. A vantagem deste método reside no menor número de parâmetros a calibrar. Os resultados alcançados foram muito bons, dada a complexidade do fenómeno de rebentação das ondas e a simplicidade dos termos utilizados na sua modelação.O gerador GMALHA também foi alvo de melhoramentos nos algoritmos de geração, de forma a possibilitar a existência de ilhas no interior do domínio de cálculo.O modelo numérico WAMIT® foi desenvolvido para aplicações em mar aberto sem muitas estruturas refletoras próximas do navio. Todas as estruturas devem ser discretizadas, o que aumenta exponencialmente o esforço computacional exigido, e são obrigatoriamente totalmente reflectoras. Ora esta é uma limitação importante quando se está no interior de um porto, primeiro devido às dimensões e depois devido às fronteiras parcialmente refletoras. Assim, o modelo WAMIT® foi modificado de modo a incluir as características das ondas modeladas previamente com um dos modelos de propagação. Foram desenvolvidas duas novas rotinas HASK_D e HASK_B, respetivamente para o modelo linear DREAMS e para o modelo não linear BOUSS-WMH. Estas rotinas e as modificações ao modelo WAMIT® foram validadas com a aplicação a casos simples onde o modelo WAMIT® original também podia ser aplicado. A presença de um campo de ondas difratadas pela presença de uma estrutura fixa foi simulada com sucesso. Existem diferenças pouco significativas, principalmente nas altas frequências. Uma explicação para estas diferenças relaciona-se com o facto de que as ondas com períodos baixos apresentam maiores instabilidades numéricas à medida que diminui o número de pontos por comprimento de onda na malha de elementos finitos.Com o intuito de facilitar o tratamento da informação, que, num estudo deste género, tem um volume e complexidade consideráveis, foram desenvolvidas interfaces para cada um dos modelos e estes foram acoplados numa ferramenta integrada

Esta dissertação divide-se em duas partes principais, uma dedicada ao desenvolvimento e validação de um novo modelo numérico para a propagação de ondas fracamente não lineares com a inclusão da dissipação de energia por rebentação, e uma dedicada ao desenvolvimento de um sistema integrado de modelação da agitação marítima em zonas costeiras e portuárias, GUIOMAR, para a utilização simplificada de modelos de propagação de ondas e para o apoio à tomada de decisão em estudos de engenharia costeira (quer correntes, quer situações de emergência).Na primeira parte, as equações de Beji e Nadaoka (1997a,b), são extendidas de forma a incluírem dissipação de energia por rebentação, através da consideração das tensões de Reynolds na equação da conservação da quantidade de movimento e da dedução de uma formulação alternativa da equação não linear de declive suave dependente do tempo. O modelo desenvolvido neste trabalho é aplicado a três testes de ensaios em modelo físico, que abrangem praias de declive constante e um perfil barra-fossa. Os testes efectuados permitiram seleccionar o critério de rebentação e definir regras para a determinação dos valores para as condições críticas de início e de fim da rebentação, calibrar o valor a atribuir ao parâmetro dos termos dissipativos e estabelecer regras para a sua definição, assim como para avaliar o desempenho do modelo. Foram obtidos bons resultados, embora o empolamento da onda tenha sido subestimado. Verificou-se uma estreita relação entre o valor a utilizar para a condição crítica de início da rebentação e a declividade da onda à entrada do domínio de cálculo, e entre o valor óptimo para o parâmetro dos termos dissipativos e o número de Ursell à entrada do domínio.Na segunda parte, apresenta-se a estrutura do sistema GUIOMAR, assim como as interfaces suas constituintes. O sistema GUIOMAR permite a utilização simplificada de modelos de agitação marítima, incluindo a construção, manipulação e visualização de dados e resultados. Estes factores contribuem para a sua afirmação como uma ferramenta de apoio à tomada de decisão em estudos de engenharia costeira e portuária. Foca-se também a avaliação das variabilidades de origem geográfica nos resultados dos modelos, nomeadamente as associadas à escala e resolução dos dados batimétricos utilizados, aos métodos de interpolação mais comuns e à subjectividade inerente à definição das linhas de costa. Da análise do comportamento dos modelos de agitação marítima constatou-se a necessidade de ter em atenção no respectivo estudo, aos dados de batimetria utilizados e às interpolações a que se recorre. São delineadas sugestões/recomendações para um futuro utilizador do sistema GUIOMAR aquando da utilização de métodos de interpolação.

Portugal is one of many countries in the world that suffers from coastal erosion.Conventional ways of protecting a coastline appear to entail some disadvantages. Aninnovative and interesting way of protecting a local coastal zone by means of multifunctionalartificial reefs avoids some of them. A multi-functional artificial reef is asubmerged breakwater which, besides the helping to protect the local coastline, canoffer other purposes; in particular, it may enhance the surfing possibilities and theenvironmental value of the local area. The structure has several positive side-effects:first, it provides an unimpaired visual amenity; second, it offers tourist and economicbenefits by improving the surfing conditions; third, it can enhance the environmentalvalue of the area where it is built, and fourth, with a proper design the down drifterosion can be minimal.An optimal reef design for the Leirosa beach, located to the south of Figueira da Foz,midway along the Portuguese West Atlantic coast, is investigated. In order to achievethis optimal design several steps were conducted. A preliminary design, as a result of atheoretical study, achieved step by step, is proposed for a multi-functional artificial reefmaking use of the theory and of the state of the art. The proposed reef geometry is usedas initial design in the numerical and physical tests, which were executed to analyze thecapacity of a multi-functional reef breakwater to protect the local coastline of Leirosa,Portugal, and to increase the local surfing possibilities. Further, a physical and anumerical 2DV study have been executed to get insight in the influence of the length ofthe reef and in the submergence on the Iribarren number, which is an indication for thebreaker type. In this study, also the optimum height for the reef has been defined.Subsequently, in order to be able to investigate the three design parameters: the reefangle, the geometry of the reef (with or without a platform) and the horizontaldimensions in 2DH for the optimal geometry, the Boussinesq-type COULWAVE modelwas validated; finally, a 2DH numerical study has been conducted with COULWAVEto define the best values for these parameters.In terms of surfability, and for the conditions of the local coastline of Leirosa, thefollowing values for the main parameters were found: a reef angle of 66°, a structureheight of 3.20 m, a reef geometry composed by a delta without platform, a reefsubmergence of 1.50 m and a structure seaward slope of 1:10.The calibration of the numerical model COULWAVE has shown that it can be usedvery well to simulate the hydrodynamics around an MFAR. However, improvementsare recommended on the actual version of COULWAVE. These improvements includemainly the introduction of bottom porous structures. Even though the mean velocityfields give an indication about the sediment transport, they are not sufficient to get a deep insight about the influence of an MFAR on the morphology around the structure.For a proper design of the reef, particularly for the protection of a local coastline, amorphological study has to be executed. / Portugal é um dos muitos países no mundo que sofre os efeitos adversos da erosãocosteira. É sabido que as formas convencionais de protecção costeira apresentamalgumas desvantagens. Uma forma particularmente interessante de proteger oucontribuir para a protecção local de um troço da zona costeira, minimizando algumasdas desvantagens das estruturas tradicionais, é através da construção de recifesartificiais multi-funcionais. Um recife artificial multi-funcional é um quebra-marsubmerso construído com objectivos de ajudar a proteger localmente a zona costeira eoferecer outras valências, nomeadamente, aumentar as possibilidades locais para aprática de surf e contribuir para a valorização ambiental da região.Um recife artificial com estas características apresenta diversos aspectos positivos. Comefeito, esta estrutura: (1) não tem qualquer impacto visual negativo; (2) oferece osbenefícios económicos resultantes da atracção turística, ao melhorar as condições locaispara práticas de surf e/ou outros desportos náuticos (mergulho e pesca); (3) permiteaumentar o valor ambiental da região, e (4) com um projecto adequado permite reduzirao mínimo os efeitos adversos da erosão local ou prolongar mesmo a praia por efeito detômbolo.Neste trabalho são investigados os parâmetros característicos de um recife artificialmulti-funcional, tendo como caso de estudo um troço da zona costeira da Leirosa,situado a cerca de 15 km a sul da Figueira da Foz, Portugal. Para obter as característicasóptimas da estrutura a construir foram realizados vários estudos ao longo de diversasetapas. Como resultado do estado da arte e de um estudo teórico, realizado passo apasso, é proposta uma geometria preliminar de recife artificial multi-funcional. Estageometria preliminar do recife é em seguida utilizada como projecto inicial de diversostestes em modelo numérico e em modelo físico para analisar a sua capacidade naprotecção da praia e do cordão dunar da Leirosa e, em simultâneo, analisar aspossibilidades locais para a prática de surf.Além dos testes realizados em modelo físico, foi efectuado um estudo numéricoutilizando o modelo 2DV COBRAS-UC para obter informações sobre a influência docomprimento do recife e da submersão do mesmo no número Iribarren, sendo este umparâmetro que fornece uma boa indicação do tipo de rebentação a esperar. Neste estudofoi igualmente investigada a altura ideal para o recife. Posteriormente, procedeu-se àvalidação de um modelo numérico 2DH do tipo Boussinesq, o modelo COULWAVE,tendo como objectivo analisar a influência de três parâmetros de projecto com particulardesenvolvimento no plano horizontal: o ângulo do recife, a geometria do recife (com ousem plataforma) e as suas dimensões horizontais. Uma vez validado, foi este modelo numérico utilizado para analisar a influência daqueles parâmetros e identificar os seusvalores mais adequados para a definição de uma geometria optimizada do recife.Em termos de características para a prática de surf, e para as condições locais do litoralda Leirosa, foram identificados os seguintes valores para os principais parâmetros: umaestrutura de recife com ângulo de 66º, altura de 3.20 m e uma geometria composta porum delta sem plataforma, uma submersão do recife de 1.50 m e um declive de barlamarda estrutura de 1:10.A calibração do modelo numérico COULWAVE mostrou que este pode ser usado comsucesso para simular a hidrodinâmica em torno de um recife artificial multi-funcional.No entanto, recomendam-se melhorias na actual versão deste modelo. Tais melhoriasincluem principalmente a possibilidade de modelação com fundos porosos. Embora oscampos da velocidade média forneçam uma primeira indicação sobre o transporte desedimentos, esta informação não é por si só suficientemente profunda para obterconclusões definitivas quanto à influência de uma estrutura com estas característicassobre a morfologia local. Para uma concepção mais adequada da estrutura final dorecife, em particular para efeitos de protecção costeira, deverá ser elaborado um estudomorfodinâmico.

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