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This paper describes the application of the Boussinesq model (FUNWAVE 2D) to study the wave propagation inthe vicinity of an artificial reef, to be implemented at S. Pedro do Estoril, Cascais, Portugal. First, the model wascalibrated using measurements obtained in the 3D experiments performed at the wave tank of LNEC (scale1:30). Then, an evaluation of the model performance is presented. For that, a comparison between numerical andphysical model results in terms of the free surface elevation and wave heights is done for some incident waveconditions. It is shown that the numerical model predicts wave heights that are comparable to measurements ifthe wave breaking sub-model is properly tuned for dissipation over the artificial reef.Finally, the model was used to evaluate the reef performance in terms of the hydrodynamics around the reef, thewave breaking area and the surfability parameters.The numerical results confirm that the reef alters significantly the wave heights and wave directions in the zone,due refraction and diffraction effects. Best surf conditions (plunging waves with adequate values of the peelangle) occur with the reef for most of the tested conditions.

Portugal is one of many countries in the world to suffer from coastal erosion. Conventional ways of protecting acoastline appear to entail some disadvantages. An innovative and interesting way of protecting a local coastalzone by means of multi-functional artificial reefs avoids some of them. A multi-functional artificial reef is asubmerged breakwater which protects the local coastline and may also enhance the surfing possibilities and theenvironmental value of the local area. The structure has several positive side-effects: first, it provides anunimpaired visual amenity; second, it offers tourist and economic benefits by improving the surfing. A physicaland numerical study has been undertaken to investigate the influence of the length and submergence of the reef.Preliminary conclusions on the length of the reef suggest that it should be 0.5 times the wave length at the startof the reef, and regarding the submergence they indicate that a value smaller than the offshore wave height isnecessary to get a surfable wave for a reef slope of 1:10.

Nesta comunicação, descreve-se o conjunto de ensaios experimentais, realizados em canalpara simular a propagação de ondas sobre uma praia de inclinação constante (1:20), quetermina numa estrutura de protecção marginal bastante comuns em Portugal Continental.Foram efectuados ensaios com ondas regulares e irregulares, associadas a diferentes alturasde onda e níveis de água, usando diferentes escalas do modelo (1:10 a 1:60). Os resultadosobtidos consistiram nas séries temporais da elevação da superfície livre, da pressão sobre aestrutura, do nível de água atingido sobre a estrutura e do volume galgado na mesma, paradiferentes condições de agitação incidente. Descrevem-se também as análises de dadosrealizadas, quer no domínio temporal, quer no domínio da frequência e apresentam-se osresultados obtidos para um caso de estudo, nas três escalas ensaiadas.Este trabalho pretende contribuir para o desenvolvimento de uma metodologia de modelaçãocombinada proposta no âmbito do projecto CoMIBBS-HYDRALABIII, utilizando em conjuntomodelos numéricos e físicos, para estudos de interacção entre ondas/fundo/estruturas e maisconcretamente no caso do LNEC para avaliar a influência da escala do modelo físico nasimulação da propagação de ondas e evolução morfológica em frente a estruturas deprotecção costeira.

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Nesta comunicação são aplicados dois modelos numéricos baseados em equações do tipo Boussinesq, BOUSSiiw (Pinheiro [1]) e COULWAVE (Lynett e Liu [2]), na simulação da propagação de ondas regulares sobre um baixio esférico localizado no fundo de profundidade constante (Chawla [3]). A propagação de ondas ao longo desta topografia envolve diversos fenómenos físicos como, por exemplo, a refracção, a difracção, o empolamento, a dispersão não-linear. Por isso, constitui um óptimo teste para a validação e comparação dos modelos aqui apresentados. Recorrendo a parâmetros estatísticos, é efectuada primeiramente uma análise de sensibilidade dos resultados numéricos em relação à discretização espacial do domínio de cálculo e determinam-se os tempos de processamento correspondentes. Para o modelo COULWAVE, avalia-se também a influência do número de camadas verticais e do número de Courant. Finalmente, a análise das alturas significativas e dos espectros dos resultados numéricos e experimentais permite inferir sobre as potencialidades e limitações de cada modelo.

This paper describes the set of model scale experiments carried out at the National Civil Engineering Laboratory (LNEC) that aims at simulating, using different model scales, the wave propagation along a constant slope bottom that ends on a sea wall coastal defence structure, a common structure employed in the Portuguese coast. This study focuses especially on the complex physical processes involved in the breaking zone and related to wave-structure interaction (such as wave induced pressures at the structure, run-up levels and wave overtopping). The experiments were performed for different incident wave conditions (regular and irregular) and at several different model scales: 1:10, 1:20, 1:30, 1:40 and 1:60. Measurements of the free surface elevation were made on 26 different locations using wave gauges. Moreover, 30 repetitive tests for a selected wave condition were performed to evaluate the error associated to the signal conversion and its propagation on the calculation of derivative variables. A statistical analysis of the free surface elevation data for the different incident wave conditions for the different model scales with regular and irregular waves is presented. That will permit to evaluate the influence of the geometric scale model and the type of waves (regular or irregular) on the physical model results. Moreover, it was performed a statistical analysis to evaluated the variability of the measurements.

Resumo. A agitação marítima é um factor determinante na segurança das operações einfra-estruturas portuárias. A agitação dentro de um porto pode ser estimada pormodelos numéricos apropriados que utilizam como condições de fronteira previsões daagitação ao largo produzidas por modelos numéricos de escala regional.O projecto MOIA, em curso, tem por objectivo o desenvolvimento de uma ferramentaintegrada para apoio às actividades de gestão portuária levando em conta os efeitos daagitação marítima em infra-estruturas portuárias, na navegação portuária e nasoperações de carga e descarga de navios.Esta comunicação descreve o trabalho realizado até agora no âmbito deste projecto, como objectivo último de avaliar os efeitos da agitação marítima nos navios amarrados nointerior do porto de Praia da Vitória, na ilha Terceira, Açores. Componente fundamentaldeste trabalho, apresentada nesta comunicação, é a validação do procedimento paraprevisão das características da agitação marítima na zona de entrada do porto que sebaseia na utilização do modelo numérico SWAN. Para tal comparam-se os valores dascaracterísticas dos estados de agitação previstos por aquele modelo com valores medidospor uma bóia-ondógrafo instalada nas imediações do referido porto. Dos resultadosobtidos conclui-se ser necessário incluir o efeito do vento na propagação das ondas.

Os quebra-mares de taludes são estruturas de protecção portuária muito comuns emPortugal e em cujo projecto se assume a necessidade de obras de manutenção ou reparaçãodurante a sua vida útil. Para a avaliação da necessidade de realização das eventuais obras demanutenção ou reparação, é necessária a existência de um programa de acompanhamento daestrutura contemplando a medição de grandezas relevantes para essa avaliação.Uma dessas grandezas é o volume erodido do manto protector por acção da agitaçãomarítima, que pode determinar-se a partir de levantamentos consecutivos da envolvente dostaludes e com o qual se pode definir o dano da estrutura. Melby & Kobayashi (1999)apresentaram uma fórmula para previsão da evolução do dano em quebra-mares de taludescom base nas características da agitação neles incidente. Essas fórmulas, contudo, foramestabelecidas a partir de resultados de ensaios com modelo físico reduzido de um quebra-marcom mantos protectores constituídos por enrocamento, sendo por isso válidas apenas paraaquela geometria.Nesta comunicação apresentar-se-ão os resultados de um trabalho em curso no LNECcujo objectivo é estender a gama de aplicação daquelas fórmulas avaliando a evolução dodano em mantos protectores de declives diferentes do considerado por aqueles autores.Antes de passar a outros declives, começou-se por reproduzir as experiências descritasem Melby & Kobayashi (1999). Tratam-se de ensaios com modelo físico reduzido de longaduração em que sequências de estados de agitação estacionários vão atingindo o mantoprotector e se mede o volume erodido no final da actuação de cada estado de agitação. Umavez que estes ensaios terminam apenas quando fica visível uma porção apreciável do filtro sobo manto protector, a sua duração pode variar entre 9 e 28 horas. A medição do volume erodidono final da actuação de cada estado de agitação é realizada a partir da reconstrução de paresestéreo em que se compensa a refracção induzida pela interface ar-água. Tal significa queaquelas fotografias podem ser tiradas mantendo-se a água no canal.Palavras chave Quebra-mares de talude, Previsão da evolução dos danos no mantoresistente, Ensaios em modelo reduzido, Reconstituição de cenas a partir de pares estéreo,Análise de risco, Estudo probabilístico

This paper illustrates the application of the new version of a nonlinear shallow water numerical model, AMAZON,to study the mean wave overtopping discharge at a porous breakwater that protects the Portuguese harbor of Póvoade Varzim. The results are compared with two-dimensional physical model data collected at the National CivilEngineering Laboratory, Portugal. The implications of using different porous flow parameters in the Forchheimerequation for stationary turbulent flow within the porous layer of the breakwater are discussed. The maximumvelocity that the water can reach during the exchange between the free-flow and porous layers has been included asan input to AMAZON and its impact on the overtopping results is analyzed. A suitable choice of the values of theporous flow parameters and of the maximum velocity leads to a good agreement between the AMAZON results andthe data. The specified maximum velocity was found to be the parameter which mostly affects the obtained results.

Com vista a otimizar a geometria do prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões, bem como avaliar os impactes desse prolongamento nas condições de agitação na praia de Matosinhos, efetuou-se a caraterização da agitação marítima na zona de estudo, considerando várias soluções alternativas para o quebra-mar. A presente comunicação descreve os estudos realizados em modelo numérico para: a) o estabelecimento de regimes de agitação no exterior do porto, b) a caracterização da agitação e ressonância no interior do porto; c) a avaliação dos impactes do prolongamento do quebra-mar nas condições de agitação da praia de Matosinhos.

No âmbito do projeto HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015), foi realizado no LNEC um conjunto de ensaios em modelo físico bidimensional (2D) de um perfil de um quebra-mar de talude em enrocamento, construído à escala geométrica 1:30, para diferentes condições de agitação marítima e níveis de maré correspondentes a cenários de alterações climáticas. Estas experiências tinham como objetivo analisar o dano, o espraiamento e o galgamento, nesses cenários.Em paralelo, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), e em colaboração com Deltares, NL, foram realizados testes com a mesma configuração do quebra-mar, mas utilizando um modelo físico tridimensional (3D), à escala geométrica 1:35. Os resultados obtidos permitiram analisar a evolução do dano no manto resistente do quebra-mar (talude anterior, talude posterior e cabeça), assim como o galgamento, para condições de teste com e sem sobrelevação do nível médio da água do mar, considerando ou não a reconstrução do talude do quebramar entre testes consecutivos de uma mesma série de testes. Foram também realizados testes com ondas multidirecionais.O presente trabalho incide sobre a análise da evolução do dano para as diferentes sequências de tempestade em cenários de alterações climáticas. O dano é avaliado com base no tradicional método de contagem de blocos removidos e ainda com base no parâmetro adimensional do dano, S recorrendo a técnicas estereofotogramétricas.Em termos gerais, concluiu-se que o dano era mais elevado na proximidade do nível de repouso da água e que aumentava com a altura de onda significativa. Os danos foram, em geral, menores nos testes com ondas multidirecionais. Observaram-se, ainda, diferenças significativas entre os testes com danos cumulativos e com reconstrução do quebra-mar após cada teste. Nos ensaios realizados no LNEC com aumento do nível médio do mar e alternância entre dois níveis de maré, verificou-se um ligeiro aumento do dano devido ao aumento faixa onde ocorre erosão do perfil.

This paper presents a series of tests on a reduced physical model to reproduce the behavior of a moored oil tanker. The measurement techniques used and all the instrumentation are presented. Data analysis techniques are also presented. The objective of the tests is the characterization of the incident marine agitation and the response of the ship, including the movements according to 6 degrees of freedom and the forces in the mooring system.The tests were carried out in one of the tanks of the Marine Hydraulic Pavilion of the National Laboratory of Civil Engineering, using for the generation of marine agitation a batter capable of generating irregular waves.The vessel used is a scale model of the "Esso Osaka" tanker with a length of 3.43 m, a width of 0.53 m and a maximum draft of 0.23 m and is lying in terminal A of the Port of Leixões. The entire port area was built at 1:80 scale, including bathymetry and port structures. The waves are generated outside the port to the bathymetric of -20m ZHL (zero hydrographic of Leixões). Several sea states were simulated with irregular waves with periods between 10s and 16s and significant wave heights between 2m and 6m.The vessel is instrumented with an optical motion capture system according to the six degrees of freedom, composed of 4 cameras of high resolution that allows to follow the position of several targets placed in the ship and 6 load cells to measure the forces in the moorings and defenses. The measurement of free surface elevation was performed with a set of resistive probes and an ADV.

O sistema de proteção costeira da Cova-Gala, a sul da Figueira da Foz, inclui defesas longitudinais aderentes datadas de 1975 que têm como objetivo proteger a povoação da ação do mar. Ao longo dos anos têm-se registado eventos de galgamento destas obras que colocam em risco pessoas e bens. Face a uma possível subida do nível do mar na costa oeste portuguesa, é importante analisar a sua influência no agravamento do galgamento destas estruturas. Para tal, calculou-se o galgamento com a fórmula de Mase et al. (2013) utilizando as condições de agitação ao largo e níveis de mar obtidas de modelos de hindcast. Calculou-se ainda o caudal galgado para as mesmas condições de agitação e diferentes projeções de subida do nível do mar. A comparação de resultados permitiu concluir sobre o efeito da subida do nível do mar no galgamento para os valores considerados.

Usually, physical model tests support the design of breakwaters considering different incident wave conditions, including extreme events. This paper describes two-dimensional physical model tests of a rock armour breakwater, performed at LNEC´s experimental facilities, under the framework of the HYDRALAB+ project. The goal of the present work is to evaluate damage evolution under wave conditions resulting from future climate change scenarios. Test results are presented in terms of the non-dimensional damage parameter (S) and of the percentage of displaced armour units (D). The data analysis is focused on the cumulative damage progression related with wave parameters as Hmax and H2%, for the imposed storm sequences. The use of the stability number (Ns), considering both H=Hs and H=H2% revealed a good agreement in order to characterize its relationship with damage evolution. On the other hand, the use of Hmax revealed a decrease of the linearity on damage evolution.

Usually, physical model tests support the design of breakwaters considering different incident wave conditions, including extreme events. This paper describes two-dimensional physical model tests of a rock armour breakwater, performed at LNEC´s experimental facilities, under the framework of the HYDRALAB+ project. The goal of the present work is to evaluate damage evolution under wave conditions resulting from future climate change scenarios. Test results are presented in terms of the non-dimensional damage parameter (S) and of the percentage of displaced armour units (D). The data analysis is focused on the cumulative damage progression related with wave parameters as Hmax and H2%, for the imposed storm sequences. The use of the stability number (Ns), considering both H=Hs and H=H2% revealed a good agreement in order to characterize its relationship with damage evolution. On the other hand, the use of Hmax revealed a decrease of the linearity on damage evolution.

Nesta comunicação descreve-se a análise bidimensional (2D) em modelo físico do espraiamento e galgamento de um quebra-mar de talude, em cenários de alterações climáticas, realizado no âmbito do projeto HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015). Com efeito, a subida do nível médio do mar, bem como o aumento da intensidade e frequência de temporais, previsível em tais cenários, pode dar origem a fenómenos de espraiamento e galgamento das estruturas de proteção costeiras e portuárias, cada vez mais intensos e frequentes, tornando as estruturas mais vulneráveis, bem como as zonas por elas protegidas.Assim, num canal de ondas irregulares do LNEC, foi construído um perfil de um quebra-mar de enrocamento, à escala 1:30, e definido um programa de 15 ensaios, considerando valores de altura de onda significativa, período de pico e níveis de água representativos de condições de agitação incidente extremas, a que se poderão associar os referidos cenários de alterações climáticas.Para cada ensaio, efetuaram-se medições da elevação da superfície livre, do espraiamento e do caudal médio galgado. Os valores experimentais de espraiamento e de galgamento foram comparados com os previstos pelas formulações empíricas do EurOtop, para um dos cenários de alterações climáticas testado.

This paper describes a programme under the responsibility of LNEC for the systematic observation and monitoring of maritime works, termed OSOM+, that has successfully been applied to an extensive number of maritime structures on the Portuguese mainland coast and abroad.The OSOM+ programme comprises the following four main components for each structure: Periodic visual inspections by a trained technician; Periodic aerial inspections with a UAV/drone; The ANOSOM-GIS database, to store and/or query obtained information, as well as to diagnose present, evolution and risk conditions; A mobile, portable, application, for real-time input and visualization of the database information.This recently updated methodology encompasses a number of tools and functionalities that are illustrated in this paper with applications to a real case scenario, the Ericeira

This paper describes the physical model, experimental setup and tests performed at the Portuguese Civil Engineering Laboratory (LNEC), to study the motions and forces of a moored ship at the Leixões port, for different sea states in irregular waves. The tests were carried out at one of the wave tanks of LNEC, where the Leixões port layout was implemented at scale 1:80 with the detailed model similar to the prototype bathymetry and surrounding structures. The moored ship is a 3.43 m long scale model of the well-known

Scour protections are commonly designed according to semi-empiric methodologies, which are based on a deterministic approach. This often results in overestimated dimensions of the protection, namely, regarding the required minimum stone size for offshore engineering. Therefore, excessive costs of the protection are expected, when the deterministic design methodology is used. Moreover, these methodologies do not provide a measure of safety associated to the design of the scour protection. In this paper, one uses copulas theory to model the correlated long-term behaviour of the significant wave height and peak period. The statistical models are then used to address the probability of failure of a case study scour protection. The results show that the copula models influence the safety assessment of the scour protection. The research also includes a brief analysis of physical model tests, which were successfully used to define dynamically and statically stable scour protections for the case study analysed.

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