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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 fenómeno de galgamento representa uma das maiores preocupações nas zonas costeiras e portuárias na medida em que o seu impacto tem implicações ao nível da segurança das pessoas, bens, equipamentos e infraestruturas localizadas nas zonas protegidas por estruturas marítimas, bem como da segurança e funcionalidade das próprias estruturas, com importância ao nível socioeconómico.Com o presente estudo pretende-se aplicar a metodologia desenvolvida pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) (Reis et al., 2011; Santos et al., 2011; Neves et al., 2012a e Rocha et al., 2013) para a avaliação do risco de galgamento de estruturas portuárias ao porto de Ponta Delgada, nos Açores.Esta avaliação implica uma caraterização adequada dos estados de mar junto das estruturas baseando-se num período de trinta e quatro anos (1979

O HIDRALERTA é um sistema de previsão, alerta e avaliação do risco associado aos galgamentos e inundação em zonas portuárias, tendo como ideia-base a utilização de medições/previsões da agitação marítima para calcular o galgamento e a inundação nessas zonas. A avaliação do risco associado a estes fenómenos é efetuada através da definição de limiares para os caudais galgados ou para as cotas de inundação admissíveis, e pelo produto do grau da probabilidade de ocorrência de valores desses caudais pelo grau das consequências desses acontecimentos.No sistema, o cálculo dos caudais médios galgados sobre uma estrutura é efetuado com recurso a ferramentas neuronais (NN_OVERTOPPING2) e/ou ferramentas empíricas, que são métodos expeditos e que não fornecem indicação sobre a distribuição espacial desse caudal na zona atrás da estrutura.Nesta comunicação, é apresentada uma metodologia incorporada no HIDRALERTA com o intuito de modelar o galgamento e a inundação na sua distribuição espacial, recorrendo a ferramentas SIG. Essa metodologia consiste na utilização dos resultados da NN_OVERTOPPING2 para o cálculo do caudal médio galgado por metro linear de estrutura, a partir de onde se pode obter o volume de água correspondente e posterior distribuição desse volume no modelo Digital do Terreno da zona em estudo. O caso de estudo localiza-se no porto e baia da Praia da Vitória, na Ilha Terceira, nos Açores.

Os quebra-mares de talude são estruturas normalmente utilizadas para proteção costeira e portuária eestão sujeitas durante a sua vida útil a diferentes solicitações (p.e., agitação marítima). A avaliação do seu estadoestrutural e a previsão do seu comportamento ao longo do tempo torna-se um assunto fundamental de modo aevitar significativos prejuízos materiais. É nesse âmbito que se insere o programa de observação sistemática, emcurso no LNEC, desde 1986, para quebra-mares localizados em Portugal Continental, no qual o LaboratórioNacional de Engenharia Civil (LNEC) efetua inspeções periódicas e avalia as condições de segurança de cadaquebra-mar. Para apoio a esse programa desenvolveu-se uma aplicação informática em Microsoft Access

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The present work focuses on the comparison between three types of data analysis (timeanalysis; Fourier transform spectral analysis; and wavelet transform spectral analysis) appliedto different types of waves (monochromatic, bichromatic and irregular). The main objective isto study experimentally wave shoaling and breaking over a set of different gentle slopes forseveral incident waves.The data and results from time, Fourier and wavelet analysis presented include: free surfaceelevation along the flume and the corresponding amplitude spectra; significant wave height,Hs, and significant wave period, Ts, along the flume.

No presente trabalho, apresentam-se as metodologias e procedimentos em ensaios emmodelo físico reduzido de estruturas marítimas, destinados a facilitar, agilizar e automatizarquer a análise do dano do manto protetor de quebra mares de taludes, provocado pelaagitação marítima nela incidente, quer o acesso remoto aos ensaios, e à informaçãoassociada à realização destes, proporcionado a clientes/investigadores interessados.Para a avaliação da evolução do dano na estrutura, as metodologias em desenvolvimentono LNEC incluem: a) a utilização de imagens consecutivas, obtidas ao longo de séries deensaios em modelo físico, efetuando-se a comparação através de algoritmos em MATLAB oque possibilita, através da análise de diferenças entre fotografias obtidas em ensaiosconsecutivos, a identificação de áreas de movimentação e/ou quedas de blocos do mantoda estrutura; b) a adoção de técnicas estéreo-fotogramétricas, para levantamento de perfisde secções de modelos físicos.Para o acesso remoto dos ensaios realizados nas instalações experimentais do LNEC, ametodologia em desenvolvimento no LNEC passa pela visualização em tempo real, não sódos ensaios propriamente ditos mas também de outra informação associada aos mesmos,tais como parâmetros característicos, análises, etc. e tem como destinatários potenciaisutilizadores dos ensaios (cliente, projetista, etc.).

Techniques based on Artificial Neural Networks (ANN) have been increasingly applied topredict natural hazards. In this work, a Fuzzy ARTMAP ANN was trained to predict the waveregime at the entrance and inside the Sines Port, on the Portuguese west coast. In situmeasurements, buoy data and results from numerical modeling were used to train andvalidate the ANN. The wave regime was calculated for different points outside and inside theport. This methodology proved to be able to provide a fast and satisfactory response,especially useful in the scope of forecast and warning systems.

Nesta comunicação faz-se a descrição dos módulos do sistema de previsão e alerta degalgamento/inundações em zonas costeiras e portuárias, HIDRALERTA. Este sistema, que está emdesenvolvimento, efetua previsões de agitação marítima até 180 horas, e calcula os correspondentesgalgamentos/cotas de inundação recorrendo a modelos numéricos, redes neuronais e/ou fórmulasempíricas. Sempre que sejam excedidos limites pré-estabelecidos para os galgamentos/cotas deinundação de cada área da zona de estudo, definidos de acordo com a sua vulnerabilidade, é acionadoo alerta. Ilustra-se a aplicação deste sistema na Costa da Caparica, cujos acontecimentos recentes degalgamento/inundação evidenciam as suas potencialidades.

Nesta comunicação descrevem-se os desenvolvimentos recentes do sistema HIDRALERTA, de previsão,alerta e avaliação de risco associado ao galgamento e inundação em zonas costeiras e portuárias. O sistema tem comoideia-base a utilização de previsões da agitação marítima para avaliar os efeitos dos galgamentos/inundações,recorrendo à modelação numérica, redes neuronais e/ou fórmulas empíricas. O sistema permite: a avaliação, em temporeal, de situações de emergência e a consequente emissão de alertas às entidades competentes; e a avaliação do risco,produzindo-se mapas de risco para apoio ao processo de tomada de decisão. Trata-se de um sistema modular que está aser desenvolvido em linguagem Python e implementado numa plataforma WebGIS. Neste momento, estão emimplementação dois protótipos deste sistema: o porto da Praia da Vitória e a praia de S. João da Caparica.

The aims of this project are to study the wave dynamics, formation mechanisms and statisticalproperties of extreme and rogue waves on the water surface. Bimodal/crossing seas cangenerate extreme and rogue wave events and are relatively common in the open ocean. Aseries of experiments was carried out in the Marintek Ocean Basin in Trondheim underconditions close to those found in the open sea. Rogue waves, i.e. events with crests largerthan or equal to five times the standard deviation or wave heights larger than or equal to twicethe significant wave height, were observed in each test. The mean height of the highest wavesincreased with increasing record length and increasing kurtosis. For the bimodal/crossingconditions there was little difference between the observed values of kurtosis and an empiricalestimate, particularly if the effect of bound waves are included.

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