Modelação numérica de propagação de ondas na vizinhança do porto e do impacto do prolongamento do molhe
O estudo com vista à avaliação dos impactes do prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões nas condições de agitação da praia de Matosinhos teve como objetivo analisar, usando um modelo numérico, a influência do prolongamento do quebra-mar exterior nas características da agitação marítima na praia de Matosinhos. O estudo inclui a análise da agitação marítima de curto período.
O modelo numérico utilizado foi o modelo de elementos finitos DREAMS (Fortes, 1993) que é baseado na equação de declive suave de Berkhoff (1972) e permite realizar estudos de propagação de agitação marítima em portos e bacias abrigadas, bem como estudos de ressonância portuária. As simulações com o modelo numérico DREAMS foram feitas para a Situação Atual e para seis alternativas do prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões, a fim de analisar a influência desta estrutura na agitação (ondas curtas) na praia de Matosinhos.


O estudo de ressonância teve como objetivo analisar, usando um modelo numérico, a influência do prolongamento do quebra-mar exterior nos fatores de amplificação da onda no interior da bacia portuária, para agitação marítima de longo período. As simulações com DREAMS foram feitas para a Situação Atual e para seis configurações do prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões, a fim de analisar a influência desta estrutura na ressonância no interior do porto.


Estudos de dinâmica sedimentar na vizinhança do porto
Determinaram-se as alterações morfológicas que poderão ocorrer devido ao prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões. O estudo foi realizado recorrendo à análise de dados de campo e à aplicação de vários modelos numéricos: um modelo acoplado de circulação, agitação marítima e dinâmica sedimentar (SCHISM-WWM-SED2D, Zhang et al., 2016; Roland et al., 2012; Guérin et al., 2016), um modelo lagrangeano de transporte de sedimentos (Oliveira e Fortunato, 2002) e um modelo de evolução de praias (LITPACK, DHI, 2016). Estas abordagens complementares permitiram tirar conclusões consistentes sobre a dinâmica sedimentar atual e futura (ver figura abaixo). O prolongamento do quebra-mar reforçará a tendência existente de rotação da praia de Matosinhos no sentido anti-horário. Esta rotação reforçará significativamente a tendência de acumulação de areia no extremo norte da praia.
     

Otimização da geometria do prolongamento do quebra-mar do porto de Leixões
No âmbito dos estudos de otimização da geometria do novo troço correspondente ao prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões, foram efetuados ensaios em modelo físico num canal e em dois tanques de ondas irregulares das instalações experimentais do Departamento de Hidráulica e Ambiente (DHA).
Os ensaios em modelo físico bidimensionais de estabilidade e galgamento de dois perfis-tipo (Perfil 1 e Perfil 2) desse quebra-mar, à escala de 1:61, foram realizados para três períodos de onda (12 s 16 e 20 s), alturas de onda significativa crescentes entre 6 m e 14 m e dois níveis de maré (+0.0 m ZHL e +4.0 m ZHL).
Os ensaios tridimensionais de agitação, à escala 1:80, representando-se a bacia portuária até à foz do Rio Leça, os quebra-mares de proteção e o prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões considerando um prolongamento deste em 300 m com um ângulo de abertura de 20º relativamente ao alinhamento do existente. Quanto ao interior do Porto de Leixões, foi considerado a nova configuração portuária proposta pela APDL (2016) e a dragagem do canal de acesso à cota  16.85 m (ZHL) e da bacia de rotação à cota -15.5 m (ZHL), também propostas da APDL.


Foram ainda efetuados estudos em modelo reduzido tridimensional da estabilidade e galgamento da cabeça e do tronco adjacente da futura extensão (cerca de 300 m) do quebra-mar exterior do Porto de Leixões, bem como da caraterização da agitação marítima em seis pontos localizados ao longo do alinhamento do talude exterior do quebra-mar, bem como no eixo do canal de acesso ao porto. O modelo físico foi construído à escala de 1:63, onde se efetuou a implantação da batimetria, dos 300 m do prolongamento do molhe e de cerca de 50 m da zona de transição entre cabeça do molhe existente e o tronco do prolongamento a construir.
 

Instituições e Equipas de trabalho:
LNEC
DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA E AMBIENTE
Conceição Juana Fortes
Maria da Graça Neves
Rui Capitão
Rute Lemos
Liliana Pinheiro
André Ramos
Branca Branco
Joana Simão
Jan André Hilário
Luís Gabriel Silva
Pedro Guerreiro
Rosa Emília Soares
André Fortunato
Paula Freire
Filipa Oliveira
Ano: 2017/2018

Referências

• Berkhoff J. C. W.1972 Computation of combined refraction-diffraction. Proc. 13th Conf. Coastal Engineering, pp. 471–490. ASCE.
• DHI 2016. Litpack. Noncohesive Sediment Transport in Currents and Waves. User Guide. Danish Hydraulic Institute, Denmark .
• Fortes, C.J.E.M. (1993). Modelação matemática da refração e difração combinadas de ondas marítimas (análise pelo método dos elementos finitos). Tese de Mestrado em Engenharia Mecânica, IST, Lisboa, Portugal.
• Fortunato, A.B., Freire, P., Oliveira, F.S.B.F., Azevedo, A., Pinheiro, L. 2017. Impacte do prolongamento do quebra-mar norte do porto de Leixões na dinâmica sedimentar, 9as Jornadas Portuguesas de Engenharia Costeira e Portuária, 14 pp.
• Guerin, T., Bertin, X., Dodet, G. 2016. A numerical scheme for coastal morphodynamic modelling on unstructured grids. Ocean Modelling, 104: 45–53.
• Oliveira, A., Fortunato, A.B. 2002. Velapart user’s manual: a quasi-3D particle tracking model for shallow water simulations, Relatório LNEC, 37 pp.
• Roland A, Zhang YJ, Wang HV, Meng Y, Teng Y-C, Maderich V, Brovchenko I, Dutour-Sikiric M, Zanke U. 2012. A fully coupled 3D wave-current interaction model on unstructured grids. Journal of Geophysical Research, 117, C00J33.
• Zhang, Y.J., Ye F., Stanev, E.V., Grashorn, S. 2016. Seamless cross-scale modeling with SCHISM. Ocean Modelling, 102: 64-81.