Publications

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 presente trabalho enquadra-se no estudo de caracterização e definição de parâmetros de dimensionamento e localização de um quebra-mar destacado (QMD), em frente à Praia da Vagueira (Município de Vagos, distrito de Aveiro) que está a ser desenvolvido para a Agência Portuguesa do Ambiente, I.P.,.Pretende-se que o QMD seja multifuncional contribuindo para reduzir o risco de galgamentos costeiros no aglomerado urbano da Praia da Vagueira; promover o eventual acréscimo do areal da praia emersa em frente à defesa aderente, reforçando a defesa natural contra a erosão e inundação costeira e fomentando o seu maior usufruto pela população e segurança balnear; e ainda criar condições físicas para promover ondas de surf, potenciando a economia associada a esta atividade.Neste âmbito, e para análise das potencialidades do QMD para promover ondas de surf na zona, aplica-se o modelo não-linear de tipo Boussinesq COULWAVE na simulação da propagação de ondas na zona em estudo, para a situação antes e após a implantação do QMD. Este modelo permite reproduzir a maioria dos fenómenos intervenientes na transformação da onda em fundos de profundidade variável e na presença de correntes: dispersão de frequência, dispersão de amplitude, empolamento (linear e não-linear), difração, refração pelo fundo e devida às correntes, geração de harmónicas e dissipação de energia por rebentação da onda.Analisam-se os parâmetros de surfabilidade necessários para verificar se as condições na zona são propícias para a prática do surf, nomeadamente o número de Iribarren, ângulo de rebentação, amplificação da onda e o comprimento da linha de rebentação.

Nesta comunicação descreve-se o conjunto de ensaios efetuados em modelo reduzido de um perfil do quebra-mar oeste do porto de Peniche. O objetivo destes ensaios é avaliar o impacto no espraiamento, no galgamento, nas pressões na superestrutura e na evolução do dano no talude do perfil, de diferentes condições de agitação marítima extremas designadamente as associadas a cenários de alteração climática.

The project To-SEAlert aims to develop, implement and validate a set of tools/methodologies for an early warning, forecast and alert, emergency planning and risk management WebGIS system, based on the existing HIDRALERTA system. This updated WebGIS system will help responsible authorities to monitor, prevent and/or manage overtopping and flood emergency events in coastal and port areas and to plan investments on a long-term basis. The new system includes the use of satellite and video images, numerical and physical modelling, and quantitative risk assessment techniques to enhance the reliability and efficiency of the system. It will also establish/implement/monitor emergency plans to help authorities handle these events. The test cases are Costa da Caparica and Ericeira harbour, sites with significant occurrence of wave driven overtopping and flooding with significant consequences for the infrastructures, goods, and people.This paper aims to describe the project, namely its objectives, methodology and main expected results, as well as the achievements attained so far.

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.Esta comunicação 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 was conducted in the directional wave basin at the Marienwerden facilities of the Leibniz UniversityHannover (LUH).A stretch of a rubble-mound breakwaterwas built in the wave basinwith a very gentle slope and an armour layer made of Antifer cubes, at the roundhead and adjoining trunk, and rock, at the rest of the trunk.Aset of scale-model tests wascarried out to extend the range of wave steepness values analysedin wave run-up, overtopping 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 analysisof measured wave run-up values obtained ina physical model and on its variability with wave parameters and wave obliquity.

HIDRALERTA is a forecast, early warning and risk assessment system of port and coastal areas that uses measurements/estimates of sea-waves and water levels to evaluate overtopping/flooding. The calculation of the mean overtopping discharge over a maritime structure is performed through artificial neural network-based tools and/or empirical formulae. The system is composed of four modules developed in open source Web technology, mainly using the Python language. This paper presents its application to reproduce the hurricane Lorenzo conditions and impacts at Madalena do Pico port, Azores, on October 2 2019. This hurricane was regarded as the strongest storm to hit Azores in 20 years. The application of HIDRALERTA focus mainly on the second and fourth modules: wave run-up/overtopping and warning system.

A energia das ondas infragravíticas na Baía do Espírito Santo foi investigada através de duas campanhas de medição de ondas em três locais distintos. A variação da energia infragravítica ao longo do tempo foi analisada em conjunto com a evolução do espectro direcional das ondas gravíticas, com o propósito de identificar uma possível relação entre as características das ondas longas e curtas. Quatro faixas de frequência foram utilizadas para particionar o espectro direcional de energia das ondas gravíticas, para observar a evolução destas ao longo do tempo. Nos eventos energéticos de ondas gravíticas medidos ao largo da baía, o aumento da energia na faixa infragravítica só ocorreu em ambos os pontos internos, de forma similar, quando as duas faixas de períodos dominantes do espectro gravítico eram maiores que 9s. Nas outras ocasiões, a região central apresentou maiores amplificações que o ponto nas imediações do Porto de Tubarão.

Um dos aspetos a analisar na caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado (QMD) multifuncional em frente à praia da Vagueira é a redução de galgamentos, consequência desejável que a implementação deste tipo de estrutura marítima terá nessa zona. Para isso, foi efetuada a caracterização da agitação na zona em estudo e a avaliação dos galgamentos, para a situação atual (sem estrutura) e para várias alternativas de QMD.Com base em dados estimados ao largo, a caracterização da agitação marítima local foi obtida mediante a transferência desses dados para pontos junto à costa, utilizando, nesta ordem, os modelos de propagação de ondas marítimas SWAN e DREAMS. O período de dados ao largo considerado foi de 39 anos (1979-2018), com intervalo de 6 em 6 horas. Seguidamente, recorrendo à fórmula de Mase et al. (2013), calculou-se o caudal médio galgado na estrutura de defesa aderente aí existente, sem e com as diferentes alternativas de QMD. Finalmente, a comparação dos resultados obtidos permitiu avaliar o desempenho do QMD na redução dos galgamentos costeiros na sua zona de influência.

This work presents the results of numerical simulations of two ferry ships moored inside two ports of Pico

Este estudo recorre a ferramentas de modelação numérica, XBeach e SWASH, para a avaliação dos eventos de galgamento costeiro devido a tempestades marítimas no troço costeiro urbano da Costa da Caparica, que compreende a estrutura rígida aderente. Faz-se uma análise comparativa entre os modelos, e confronta-se com a informação de eventos documentados (tempestades Hércules e Emma). Ambos os modelos, refletem as variações entre tempestades, com maior intensidade de galgamento para a tempestade mais energética. Existem diferenças entre os modelos, ainda que pouco significativas face aos níveis de perigosidade associados (CEM, 2002; EurOtop, 2018) e ambos apresentaram resultados satisfatórios quando comparados com os relatos históricos das tempestades analisadas. O modelo XBeach requer um maior tempo de computação, contudo permite obter intervalos de confiança na previsão de galgamentos. Este estudo aponta para a viabilidade da utilização de ambos os modelos na avaliação dos eventos de galgamento costeiro na Costa da Caparica.

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

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A