Publications

Neste trabalho apresenta-se o projeto BSafe4Sea - Controlo da Segurança de Quebra-mares através da Análise de um Sistema de Previsão e Apoio à Decisão, que tem como objetivos o desenvolvimento, a aplicação e o teste de metodologias de previsão do comportamento estrutural de quebra-mares de talude. Estas metodologias formarão a base de um sistema inovador de apoio à decisão para o planeamento e priorização de trabalhos de manutenção e reparação, aumentando, assim, a segurança, funcionalidade e resiliência destes quebra-mares. Apresentam-se as atividades do projeto

O projeto To-SEAlert tem como objetivo a inclusão de um conjunto de ferramentas/metodologias de modo a tornar o sistema HIDRALERTA (Poseiro, 2019, Fortes et al., 2020, Pinheiro et al., 2020) mais eficiente, fiável e robusto. Essas ferramentas incluem o uso de imagens de satélite e de vídeo, de modelação numérica e física, métodos quantitativos e probabilísticos para a avaliação do risco e planeamento de emergência, para melhorar a eficiência e a confiança no sistema, bem como proporcionar a sua validação. Este projeto tem como objetivo principal a implementação de um sistema que seja capaz de apoiar as autoridades responsáveis na monitorização, prevenção e gestão de situações de emergência. Este artigo apresenta o trabalho desenvolvido recentemente nas diferentes tarefas do projeto, entre o qual se pode destacar o desenvolvimento do protótipo do sistema para a zona costeira da Costa da Caparica, a validação do protótipo do porto da Ericeira com recurso a imagens de vídeo-monitorização, o teste de modelos numéricos para o cálculo do galgamento, e a implementação de metodologias de avaliação quantitativa das consequências do risco.

O SAFEPORT-SINES é um sistema de previsão e alerta para a segurança da navegação em zonas portuárias, englobando situações de emergência associadas a navios em trânsito ou amarrados, devidas a condições meteo-oceanográficas extremas. O sistema fornece previsões com 3 dias de antecedência da agitação marítima, das condições de vento e de maré, assim como dos movimentos dos navios, identificando as situações que possam ter consequências gravosas nos navios em manobra ou amarrados dentro do porto. Os níveis de risco associados baseiam-se em critérios de segurança e de operacionalidade, nomeadamente nos movimentos do navio e nos esforços nos elementos de amarração. Neste trabalho apresenta-se o sistema SAFEPORT em termos do seu desenvolvimento e arquitetura, do fluxo e tratamento de dados e do funcionamento dos modelos numéricos utilizados. Apresenta-se ainda o funcionamento da plataforma web e da aplicação móvel onde é possível consultar os parâmetros relevantes para aferir os riscos referidos

SAFEPORT safety system aims at forecasting and alerting, on a regular basis, emergency situations regarding ships operation in port areas caused by extreme weather-oceanographic conditions. It uses forecasts provided offshore of the area under study of sea agitation, wind and tide. The characterization of the response of the free and moored ships at a berth is performed using the numerical package SWAMS. The system issue alerts, through danger levels associated with risk levels of exceedance of recommended values for movements and forces imposed on ship mooring systems. SAFEPORT can be adapted to any port. So far, it has been developed and adapted to three terminals of the port of Sines, where three different ships were simulated. This paper presents the developments made to date of the safety system, which includes tests performed in storm situations. The numerical models run every day, in real-time mode, in a computer cluster and the system provide forecast results for the next 72 hours. The results are disseminated on a web page and a mobile application in a variety of formats. It was concluded that the SAFEPORT safety system issued alerts according to the observed reality during the storm Dora. It has also been shown to be a computer tool for the optimization of ship mooring systems. The system is currently in testing and validation phase therefore, forecasts should be interpreted as indicative.

Docking of very large ships is a delicate procedure as the kinetic energy associated with large masses of the ship can result in high impact forces causing damages to the ship, the fenders and even the quay itself. The expected berthing loads are a key element in quay design. Fenders are usually rubbery flexible elements that turn the vessel

Docking of very large ships is a delicate procedure as the kinetic energy associated with large masses of the ship can result in high impact forces causing damages to the ship, the fenders and even the quay itself. The expected berthing loads are a key element in quay design. Fenders are usually rubbery flexible elements that turn the vessel

The To-SEAlert project (Fortes et al., 2021) aims to include a set of tools/methodologies into the Early Warning System HIDRALERTA (Poseiro, 2019, Fortes et al., 2020, Pinheiro et al., 2020) to make it more efficient, reliable and robust.

Marine fenders provide the necessary interface between berthing ships and berth structures (PIANC, 2002). Their absence can cause damage to either the quay or the ship or both the quay and the ship, endangering lives, and property. Due to the complex hydrodynamics around berthing ships, the characterization of the maximum force applied to an individual fender and the force distribution among a set of fenders is an essential factor in the design and safety of maritime structures and the fenders themselves, as well as for improving existing ones. This paper aims to describe a combining physical and numerical modelling of a ship impact on fenders, in order to improve the numerical modelling of this problem.Physical modelling represents a good practice in hydraulic studies, where a scale model is used to reproduce complex dynamic phenomena. However, the use of a sophisticated numerical model (or a package of numerical models) can provide a good means to evaluate the samecomplex physical processes and, in addition, to design and test a large number of alternatives in a short time span.Both types of models have their strengths and weaknesses (Gerritsen and Sutherland, 2011). Physical models provide a natural reproduction of complex non-linear physical phenomena, therefore they are well established and considered to be truthful. On the other hand, these models can be expensive and time consuming. In addition, one has to deal with the scale effect and measurement difficulties and errors are frequent. Numerical models in turn are very efficient to simulate rapidly many physical processes and the results can be easily extracted. On the other hand, to improve the reliability of their use in practice, it is necessary to calibrate several parameters through physical model measurements and field experiments. In order to take advantage of the potentiality of the two models emerged the composite modelling which is the integrated and balanced use of physical and numerical models (Gerritsen and Sutherland, 2011). This technique also costs but provides results with a better quality than those model techniques separately and increases the confidence in the use of numerical models.The physical modeling consists of a ship scaled model, whose impact on the fenders was performed in a wave basin. Various impact velocities and angles between the ship axis and the fenders alignment were used to represent possible collision conditions. The same conditions were reproduced by a numerical package. The numerical modeling was performed using MOORNAV (Santos, 1994), which estimates the ship motions and the forces exerted on the elements of the mooring system, namely mooring lines and fenders.

Esta comunicação diz respeito à fase de testes do sistema SAFEPORT, tendo-se avaliado o seu desempenho numa situação de tempestade. Trata-se de um sistema desenvolvido para a segurança da navegação do porto de Sines, e, mais concretamente, nos seus terminais de Granéis Líquidos, Multiusos e Contentores. Para estes terminais, simulou-se o impacto da tempestade Célia nos esforços nos cabos de amarração de um navio petroleiro, de um navio de carga geral e de um navio porta contentores, respetivamente. O sistema SAFEPORT demonstrou ser capaz de antecipar os efeitos nos navios amarrados dos estados de agitação associados à tempestade Célia.

The present project addresses a problem related to the erosion effects on a breakwater barrier due to waves which leads to its degradation and that may eventually lead to lack of functionality of the structure. In the present case, the breakwater acts as a physical barrier between the Atlantic Ocean and the cargo Harbour of Leixões, in Matosinhos, Portugal, justifying the needs of health monitoring of the barrier.To monitor this structure, with a length of roughly 700 m, the need of a fast data acquisition system led to the choice of imaging techniques which allow for a fast acquisition of a diversified data set. The images were acquired using a high-resolution camera attached to an unmanned aerial vehicle (UAV), enabling a faster and more automated procedure that leads to the systematization of the process, while being compatible with the difficult accessibility of the structure, which is surrounded by sea waves. Point clouds corresponding to the breakwater

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.

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