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This paper presents a study of run-up/overtopping over a smooth impermeable dike with promenade using 2D and 3D mesh-based and mesh-free numerical models and results from 2D physical modelling for strong energetic incident waves. These waves induce plunging wave breaking and a complex water/air mixture turbulent flow before overtopped the dike, a challenging configuration for numerical models. The analysis is structured in two phases: (i) evaluates the results of 2D numerical and physical models for run-up and overtopping; (ii) compares qualitatively the results of 3D numerical models for overtopping over a dike with promenade between groins located in front of a slope beach. The results indicate that the main differences obtained in run-up and overtopping are due to differences in wave generation and active absorption systems used in physical and numerical models and in turbulent models used by the numerical models. These differences lead to changes on incident wave height and on wave breaking and, consequently, on reflection, run-up and overtopping over the structure. For 3D simulation, even if larger discrepancies were found on overtopping along the dike, mean wave overtopping discharge and water flow height at the crest of the groin head show a similar order of magnitude.

Artificial neural networks (ANN) are extremely powerful analytical, parallel processing elements that can successfully approximate any complex non-linear process, and which form a key piece in Artificial Intelligence models. Its field of application, being very wide, is especially suitable for the field of prediction. In this article, its application for the prediction of the overtopping rate is presented, as part of a strategy for the sustainable optimization of coastal or harbor defense structures and their conversion into Waves Energy Converters (WEC). This would allow, among others benefits, reducing their initial high capital expenditure. For the construction of the predictive model, classical multivariate statistical techniques such as Principal Component Analysis (PCA), or unsupervised clustering methods like Self Organized Maps (SOM), are used, demonstrating that this close alliance is always methodologically beneficial. The specific application carried out, based on the data provided by the CLASH and EurOtop 2018 databases, involves the creation of a useful application to predict overtopping rates in both sloping breakwaters and seawalls, with good results both in terms of prediction error, such as correlation of the estimated variable.

O projeto de investigação e desenvolvimento To-SEAlert financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia e envolvendo o LNEC, a FCiências.ID, a NOVA.ID.FCT e o ISEL tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de previsão, alerta, planeamento de emergência e gestão de risco de galgamentos e inundações em zonas costeiras e portuárias, com base no sistema HIDRALERTA. Partindo das características da agitação marítima ao largo e utilizando modelos numéricos para a propagação e deformação da agitação marítima, o sistema HIDRALERTA estima os parâmetros relevantes da agitação marítima para a avaliação do galgamento e da inundação bem como o risco associado a esses eventos. As funcionalidades que se pretendem melhorar no âmbito do projeto To-SEAlert dizem respeito às metodologias de previsão do galgamento e da delimitação da zona inundada, bem como no apoio à resposta a situações de emergência envolvendo fenómenos de galgamento. A implementação e a validação do protótipo do To-SEAlert estão a ser efetuadas para a zona costeira da Costa da Caparica e para o porto da Ericeira. Este artigo apresenta o trabalho desenvolvido até à data na construção e desenvolvimento do protótipo do To-SEAlert para o porto da Ericeira.

Under the scope of the HYDRALAB+ transnational access project, the so-called RODBreak experiment was conducted in the multidirectional wave basin at the Marienwerden facilities of the Leibniz University Hannover (LUH). A stretch of a rubble-mound breakwater was built in the wave basin with a very gentle slope. Its armour layer was made of Antifer cubes, at the roundhead and adjoining trunk, and of rock, at the rest of the trunk.A set of tests was carried out to extend the range of wave steepness values analysed in wave run-up, vertopping and armour layer stability studies, focusing on oblique extreme wave conditions, with incident wave angles from 40º to 90º.The present study focuses on the analysis of measured wave run-up values obtained in the tests and on their on their variability as well as the influence of the wave obliquity and directional spreading.

Several authors have proposed guidelines on how to consider the effects of oblique waves on the stability of armour layers of rubble-mound breakwaters. Especially for very oblique waves, for which the increase in stability is the largest, limited data are available. Under the scope of the HYDRALAB+ transnational access project

This paper describes a program under the responsibility of LNEC for the systematic observation and monitoring of maritime works that has successfully been applied to a number of maritime structures on the Portuguese mainland coast. The now-called OSOM+ program comprises the following four main components for each structure: i) periodic visual inspections by an experienced technician; ii) periodic aerial inspections with a UAV/ drone; iii) a ANOSOM-WEB database, to store and/or query obtained information on the observation campaigns, as well as to diagnose present, evolution and risk conditions of the structure; iv) a mobile, portable, application, for realtime input and visualization of the database information. OSOM+ has recently been updated with a number of tools and functionalities that are illustrated in this paper with applications to two real case studies: the Portimão harbor breakwaters and Faro-Olhão inlet entrance breakwaters, both located in the south coast of Portugal.

Wave energy is a renewable source with significant amount in relation to the global demand. A good concept of a device applied to extract this type of energy is the onshore oscillating water column wave energy converter (OWC-WEC). This study shows a numerical analysis of the diameter determination of two types of turbines, Wells and Impulse, installed in an onshore OWC device subjected to a hypothetical sea state. Commercial software FLUENT, which is based on RANS-VoF (Reynolds Averaged Navier-Stokes equations and Volume of Fluid technique), is employed. A methodology that imposes air pressure on the chamber, considering the air compressibility effect, is used. The mathematical domain consists of a 10 m deep flume with a 10 m long and 10 m wide OWC chamber at its end (geometry is similar to that of the Pico

Para caracterizar a agitação marítima no Porto de Leixões após o prolongamento do quebra-mar exterior, sob condições de alterações climáticas foi realizado um extenso grupo de ensaios em modelo físico tridimensional de agitação, num tanque do LNEC, à escala 1:80, representando-se toda a bacia portuária e o prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões. Foram realizados ensaios com diferentes condições de agitação incidente para o rumo W e com dois níveis de maré, que correspondem ao nível médio e a preia-mar com uma sobrelevação representativa dos efeitos das alterações climáticas e da sua influência na agitação marítima. Foi medida a agitação em 30 pontos localizados na entrada do porto e no interior da bacia portuária e analisou-se o abrigo da bacia portuária com a ampliação do quebra-mar norte e as diferenças entre o abrigo para os dois níveis de maré ensaiados.As principais conclusões dos ensaios realizados foram que os maiores valores de alturas de onda ocorreram na zona exterior e de entrada do porto, diminuindo para o seu interior. Ao longo do canal de navegação, as alturas de onda vão diminuindo e no interior do porto obtiveram-se valores da altura de onda pequenos. A subida do nível do mar, para as condições ensaiadas, não afeta significativamente a agitação no interior da bacia portuária. No entanto, no exterior e zona de entrada do porto contribui para alterações da agitação que diferem consoante o período de pico e a altura de onda significativa incidente.

The vegetation capacity to protect the coasts from wave action is becoming more important and attractive due to ongoing sea level rise and increasing storminess. In addition, it is a quite environmentally friendly way. Quantifying the vegetation effect in wave propagation will be relevant for coastal management. A non-hydrostatic wave model based on the nonlinear shallow water equations, SWASH, offers opportunities to quantify the wave dissipation effect in vegetation fields. However, limited applications of SWASH addressing this subject can be found in the literature and therefore it is important to enhance the existing knowledge on the model behaviour. In this research, in order to understand the characteristics of the SWASH model further, the model is applied to reproduce the significant wave height (Hs ) evolution over vegetation fields measured in flume experiments and in field campaign. Overall, SWASH performed very well in reproducing the Hs evolution measured both in the laboratory and in the field. In the case of flume data, the statistical scores MBE, RMSE and MRE, showed that the SWASH performance clearly improved when increasing the number of vertical layers assumed in the simulations. In the case of field data, considering a vegetation factor (Vf ) between 0.1 and 0.5, that represents the overall effect of scarcely known numerical vegetation parameters, led to a fairly good SWASH performance in modelling the Hs evolution over vegetation.

O pacote numérico SWAMS permite a caraterização da resposta de navios livres e amarrados sujeitos à ação de ondas, ventos e correntes. São dois os módulos constituintes deste pacote: WAVEPROP, para a geração e propagação de ondas; e MOORNAV para o movimento e forças nos navios.Recentemente, com base neste pacote, foi desenvolvido um sistema de previsão, alerta e avaliação de risco de eventos perigosos associados à navegação em áreas portuárias e ao comportamento dos navios atracados denominado SWAMS_ALERTA.Nesta comunicação, apresentam-se algumas aplicações do pacote SWAMS e do sistema SWAMS_ALERTA, que evidenciam as potencialidades desta ferramenta.Primeiramente descreve-se a aplicação do SWAMS_ALERTA a dois casos de navios amarrados nos portos de Leixões e de Sines, para os quais se avaliou o comportamento dos navios quando neles incidem ondas curtas e longas. Depois, apresenta-se um caso de movimentos induzidos por ondas de esteira.Finalmente, apresenta-se a aplicação deste sistema no porto da praia da Vitória, considerando os movimentos e forças obtidas quando um navio porta-contentores se encontra amarrado ao cais.

The DualSPHysics implementation of Project Chrono is applied to model the hydrodynamics of an oscillating wave surge converter (OWSC) with a hydraulic power takeoff (PTO) mechanism. The Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) model of DualSPHysics is used to model the fluid and Project Chrono

O projeto HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015) reúne uma rede de institutos de hidráulica a nível Europeu para o estudo de estratégias de adaptação às alterações climáticas através de estudos experimentais, cujos resultados são essenciais para a calibração e validação de modelos numéricos. O estudo experimental desenvolvido no LNEC, no âmbito do HYDRALAB +, Tarefa 8.2 do RECIPE, com o tema

Esta comunicação apresenta o cálculo das forças atuantes numa ponte-cais para atraque de navios localizada em profundidades intermédias. Estudaram-se diferentes secções transversais que diferem nas suas características geométricas e na respetiva profundidade. Para cada uma delas, foram calculadas as forças através das formulações e através do modelo numérico bidimensional IH2VOF, que resolve as equações de Reynolds-Average-Navier-Stokes com superfície livre. Para a aplicação do modelo foi feito inicialmente um estudo de convergência com a malha para a escolha da discretização da malha mais indicada. Dos resultados obtidos verificou-se que as forças máximas, verticais e horizontais, ocorrem na secção onde a profundidade é maior. Tanto as fórmulas como o modelo IH2VOF apresentam variação das forças com as mesmas tendências ao longo da estrutura, sendo as forças verticais máximas, em geral, significativamente superiores às forças horizontais máximas.

Nesta comunicação, analisa-se, com recurso à modelação física, os movimentos de um navio que de outra forma estaria parado sob a ação das ondas de esteira geradas por outro navio que navega nas imediações do primeiro.Os ensaios em modelo físico reduzido foram realizados num dos tanques do Pavilhão de Hidráulica Marítima do Laboratório Nacional de Engenharia Civil. Nesse tanque, foi colocado um modelo de navio que de outra forma estaria parado, o

Os modelos numéricos baseados nas equações RANS-VoF (Reynolds-Averaged-Navier-Stokes Volume-of-Fluid) têm tido um aumento de popularidade para aplicações em projectos de engenharia costeira e marítima devido ao aumento do recurso computacional e as melhorias numéricas.No entanto, para a correta modelação dos fenómenos envolvidos na interacção ondasestruturas é necessário implementar algoritmos específicos nestes modelos numéricos como os batedores estáticos ou dinâmicos integrando a absorção activa 3D e usando batedores múltiplos e independentes uns dos outros.Apresenta-se, nesta comunicação, o modelo numérico tridimensional RANS-VoF FLUENT® no qual foram implementadas rotinas específicas que permitem modelar um tanque de ondas 3D e analisar as interações complexas onda-estrutura que interessam os projetos de engenharia costeira e marítima. Apresenta-se ainda a aplicação deste modelo ao estudo da interação de ondas com três tipos diferentes de estruturas marítimas: um emissário submarino; um dispositivo de aproveitamento da energia das ondas; e uma parte de uma ponte-cais.

A modelação física em Hidráulica Marítima tem um papel fundamental no apoio aos estudos e projetos de obras marítimas, em especial o que decorre da otimização do seu dimensionamento. Por outro lado, é também uma ferramenta fundamental no desenvolvimento de métodos empíricos e na calibração e/ou validação de modelos numéricos.Na presente comunicação são apresentados exemplos, recentemente desenvolvidos, de casos de estudo de modelação física em que se considera ter havido contributos inovadores em conceitos, equipamentos, técnicas e procedimentos experimentais. Destaca-se também o papel da modelação física como apoio às formulações empíricas e à modelação numérica e são apontados cenários de desenvolvimento para a modelação física de modo a melhor lidar com os problemas das alterações climáticas.

Com vista à verificação da estabilidade da solução estrutural para a 3ª fase do prolongamento do molhe leste do porto de Sines, foram realizados no LNEC ensaios em modelo físico reduzido tridimensional para verificação da estabilidade e galgamento da solução projetada.Nesta comunicação descrevem-se os ensaios realizados no LNEC, onde se procedeu à otimização do projeto, quer no que diz respeito ao modo de colocação dos blocos do manto resistente quer das diferentes densidades de colocação dos blocos, as quais foram sendo adaptadas às diferentes zonas do quebra-mar, consoante a sua solicitação por parte da agitação marítima. Aborda-se ainda a metodologia para a escolha da escala e a sua dependência da tipologia dos blocos adensados a adotar.

Com vista a otimizar a geometria do prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões, bem como a avaliação dos impactes desse prolongamento nas condições de agitação da praia de Matosinhos e na dinâmica sedimentar na vizinhança do porto, revelou-se necessária a realização de três grandes estudos, envolvendo modelação numérica e modelação física. A presente comunicação descreve os estudos realizados, focando-se essencialmente na descrição dos seus objetivos, nas metodologias utilizadas e nos principais resultados obtidos e a forma como estas se refletirão na elaboração dos respetivos Projetos de Execução e Estudo de Impacte Ambiental.

Using physical modelling, the movements of an otherwise motionless ship induced by the wake waves generated by another ship that sails in its vicinity are analyzed.The tests were carried out at one of the wave tanks of the Portuguese Civil Engineering Laboratory (LNEC). The moving ship is a self-propelled scale model of the

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Realização de ensaios em modelo físico reduzido 3D para a avaliação da estabilidade do quebra-mar destacado do Porto Inlgês, Maio, Cabo-Verde

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Adverse sea conditions can cause emergency situations associated to wave overtopping, which endanger the safety of people and goods, with negative impacts for society, the economy and the environment. Therefore, a methodology to assess the overtopping risk in port and coastal areas is essential for a proper planning and management of these areas.The Portuguese National Laboratory for Civil Engineering (LNEC) has been developing the HIDRALERTA system, an integrated decision-support tool for port and coastal management, which focus in preventing and supporting the management of emergency situations and the long-term planning of interventions in the study areas. It enables the user to calculate the risk for various port and coastal activities, starting with the characterization of sea-waves, wind field and tide levels at the study regions.HIDRALERTA was already tested at different places in Portugal: Costa da Caparica beach, in Almada, and port of Praia da Vitória, in the Azores. However, in both cases, the evaluation of wave overtopping / flooding consequences was carried out using a quite simple approach. In fact, such consequences were assessed only at a global and qualitative level, based on information provided by the responsible authorities.This paper aims at testing a quantitative methodology to evaluate overtopping consequences: the Analytic Network Process (ANP). This methodology was proposed to solve complex decision-making problems and its objective is to calculate the priorities among decision elements which will define their final weights on the consequences. The ANP approach can produce interdependencies between criteria and compute the respective weight of each criterion. Such a network model with dependence and feedback improves the priorities derived from judgements and makes prediction more accurate. So, the ANP allows comparison among clusters of elements. Furthermore, in this methodology we take into account the impacts of alternatives on the importance of criteria, by normalizing the comparison matrix. Thus, the given alternatives can influence the ranking of criteria.Application of the ANP methodology to the case study of Praia da Vitória port is presented and a consequences level map is obtained.

Apresenta-se um novo sistema de alerta para navios amarrados em portos que se encontra em desenvolvimento no Laboratório Nacional de Engenharia Civil. O sistema SWAMS_ALERTA é um sistema de previsão e alerta baseado na avaliação do risco associado ao comportamento de navios amarrados em zonas portuárias.Os riscos associados a navios amarrados decorrem de movimentos excessivos, quer no plano horizontal, quer no plano vertical. Estes movimentos podem condicionar as atividades portuárias, nomeadamente cargas e descargas, mas em casos extremos podem levar à ocorrência de situações de emergência, tais como rotura de cabos, rotura de cabeços de amarração ou até colisões com o cais. As consequências deste tipo de situações envolvem sempre grandes prejuízos materiais e por vezes humanos.O sistema SWAMS_ALERTA utiliza as medições e previsões de agitação marítima para a determinação dos seus efeitos em termos de movimentos nos seis graus de liberdade e forças nas amarras e defensas quando o navio se encontra estacionado no cais. Para tal, o sistema recorre a uma série de modelos numéricos, interligados entre si. A comparação destes valores com valores máximos admissíveis pré-estabelecidos permite a avaliação, em tempo real, de situações de emergência e a emissão de alertas dirigidos às entidades portuárias.O sistema é constituído por 4 módulos:I

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