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New challenges in flood risk management are raised by climate change and land-use development. These challenges are particularly complex in estuarine and coastal systems, where different hazard sources interact in a dynamic socioeconomic context. This paper presents an innovative approach to support flood risk management in estuaries. The approach, developed at a local-scale basis, is applied in the case study of the Tagus estuary (Portugal). The methodology is supported by the regional framing of the study area and integrates hazard, exposed elements, territorial vulnerability and risk assessments considering different climate scenarios. Through the involvement of the various risk management dimensions, the results allow the definition of a new decision-making supporting framework for emergency and land-use planning. At the emergency level, the results include a WebGIS interface providing an early-warning system for the locations with highest risk of flooding and the definition of emergency planning guidelines. A set of flood adaptation actions based on land-use and occupation measures are recommend to increase resilience in face of flooding and future sea-level rise. The institutional capacity-building is achieved through the availability of information and tools that can effectively support decision-making. Additionally, the outcomes contribute to better understand flood risk in estuaries and to strengthen its prevention, preparedness and response, priorities defined in the Sendai Framework for Disaster Risk Reduction 2015-2030.

Many small wave-dominated inlets are naturally unstable and require regular dredging. To mitigate the costs of these operations, the dredged channels should be designed to bring the inlet close to equilibrium and minimise flood dominance. However, it is often unclear how to optimise the configuration of the channels. This study focuses on a small lagoon on the western Portuguese coast that has been subject to frequent and diverse interventions. A process-based morphodynamic model is applied to compare the dredging plan that has been followed for the last 15 years with two new alternatives. These alternative dredging plans increase the tidal prism and reduce flood dominance, mainly due to the higher channel cross-section. Secondary transverse channels do not affect the morphodynamics significantly. For future dredging operations, it is suggested that the bottom depth of the main natural channel be dredged to chart datum and a secondary channel be added to the previous channel with the same bottom depth and half of the channel width.

Resumo:Extreme sea levels along the Atlantic Iberian coast are determined through the development and application of a numerical model for tides and surges, followed by a statistical analysis of the model results. A recent statistical method is assessed using 131 years of data from the Brest tide gauge, and the number of years of data required for an accurate statistical analysis is estimated. The statistical method is extended to consider tide

The role of environmental forcings on the fecal contamination dynamics in small coastal streams was investigated, using the Aljezur coastal stream (Portugal) as a test case. An integrated modeling approach, combining hydrological and coupled hydrodynamic-fecal indicator bacteria models, was applied to selected scenarios of relevant forcings, on the basis of previously calibrated and validated model applications. The forcings investigated included: tides, winds, waves, atmospheric pressure, bathymetry, river flow, and upstream fecal bacteria concentrations; this study targeted the characterization of the relative importance of these factors on the fecal contamination dynamics, to enhance our understanding of small coastal streams water quality dynamics. Results highlight distinct patterns for dry and wet periods. Fecal bacteria transport is mainly forced by tidal propagation, in dry periods; and by freshwater flows, during wet periods. The analysis reveals a complex hydraulic and water quality dynamic resulting from the interactions between the environmental forcings and strongly dependent on their relative strength. This analysis can be extrapolated for systems with a similar balance between the environmental factors.Read More: http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29EE.1943-7870.0001075

Understanding the influence of the main drivers controlling the circulation and the transport in coastal lagoons is a necessary step towards the description of the dynamics of their ecosystems. Thus, the influence of the main physical drivers on the water exchanges in a multi-inlet barrier island (western sector of the Ria Formosa coastal lagoon, Portugal) was investigated. Several scenarios of tide, wind, bathymetry and point source discharges were simulated using a three-dimensional circulation model and a particle-tracking model. The circulation is adequately reproduced by the hydrodynamic model, with root mean square errors of about 5

The ongoing rise in sea level affects tidal propagation and circulation in estuaries, and these changes can have far reachingconsequences on the sediment dynamics, water quality and extreme water levels. This study aims at anticipating the evolutionof the tidal dynamics in the Tagus (Portugal) in the 21st century, in particular due to sea level rise (SLR). The existence of aresonance mode of about 8 hours in this estuary, that selectively amplifies both semi-diurnal and quarter-diurnal tidal constituents,makes the response of the Tagus estuary to SLR unique. The study was conducted with a shallow water model, forced bypresent and future conditions, namely higher mean sea levels and an extrapolated bathymetry based on present sedimentationrates. Model results showed that SLR will significantly affect tidal asymmetry, in particular because the intertidal area candecrease by up to 40% by the end of the 21st century. As a result, the strong ebb-dominance of this estuary will decrease significantly.This evolution of tidal asymmetry will be counteracted by the effect of sedimentation of the salt-marsh areas. Also,SLR will enhance the resonance in the Tagus estuary. As a consequence, extreme water levels will be higher than the sum ofpresent levels with the SLR.

This paper reviews the physical processes controlling wave-dominated inlets, based on several studies conducted at two inletslocated on the West Coast of Portugal. Once the observed hydrodynamics and morphological changes are reasonably simulated,numerical experiments are performed to explain the development of the inlet during fair weather conditions and itsshoaling and closure during winter storms. The former behaviour is explained by a tidal distortion that promotes ebbdominancewhile the latter is explained by the combination of several wave-related processes: (1) the

A flexible 2D/3D oil spill modeling system addressing the distinct nature of the surface and water columnfluids, major oil weathering and improved retention/reposition processes in coastal zones is presented.The system integrates hydrodynamic, transport and oil weathering modules, which can be combinedto offer different-complexity descriptions as required by applications across the river-to-ocean continuum.Features include accounting for different composition and reology in the surface and water columnmixtures, as well as spreading, evaporation, water-in-oil emulsification, shoreline retention, dispersionand dissolution. The use of unstructured grids provides flexibility and efficiency in handling spills in complexgeometries and across scales. The use of high-order Eulerian

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Abstract:This work aims at determining extreme water levels associated with different return periodsthrough the development and application of a circulation model for tides and surges. The modelcovers a large portion of the NE Atlantic, and has a resolution of 250 m in the Portuguese shelf. Themodel was extensively validated for tides, surges and extreme sea levels. In the Portuguese shelf,RMS errors of tides are of the order of 5 cm, and the model under-estimates extreme water levels byabout 10 cm. Simulation of water levels between 1979 and2010, followed by a statistical analysis ofthe results, provided the relation between return periods and extreme levels along the Portuguesecoast. Results reveal the growth of extreme water levels from south to north.

Pretende-se compreender a dinâmica de trocas de nutrientes, clorofila e material particulado entre a Ria Formosa e o oceano, e a influência dos principais forçamentos (e.g. maré) nesta dinâmica. A influência dosforçamentos ambientais na dinâmica de trocas Ria ± oceano foi estudada com um modelo hidrodinâmico (SELFE) e um de transporte (VELApart). Foram simulados diversos cenários de vento, batimetria e descarga de efluentes de estações de tratamento de águas residuais. Os resultados sugerem uma influência significativa do vento e da batimetria na exportação de matéria em suspensão para o exterior da Ria a escalas temporais curtas. O local de descarga dos efluentes das estações de tratamento de águas residuais combinado com o efeito da maré influencia a distribuição espacial da massa no interior da Ria e os tempos de exportação para o exterior. Os padrões de transporte estimados podem contribuir para melhorar a gestão da Ria Formosa.

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Floods in estuaries can be driven by differentforcingmechanismsfromocean andinland sourcesand areoftenaggravatedin urban areas by insufficient drainageconditions. Sea-level rise andextreme climate eventscan exacerbate water levelsinside theestuaries.Developments are being made to reducethe uncertainty offorecast tools in order to providereliableflood predictions that can support riskassessment and managementstrategies. The integration of historical events dataanalysisin hazard forecastingcancontribute to a betterknowledge ofthe dominantflooddriversandtoimprove thevalidationof the models.In the present work adata baseofhistorical flood events

When waves approach the shoreline, they are affected by the seabed and undergothrough several changes due to non-linear effects. . These local nonlinearities cause thewaves to transform, inducing changes at the free surface and on the near-bed oscillatory flow,which is directly linked to sediment transport. This paper provides further insights concerningthe influences of nonlinear waves on the bottom oscillatory boundary layer through the considerationof different analytical free-stream velocity descriptions for nonlinear waves. Theresults show important differences relatively to the structure of the boundary layer of sinusoidalflows. For example, acceleration-skewed flows reveal that the onshore velocity generatesthinner boundary layers and larger bed shear stresses. Moreover, the phase difference betweenthe free-stream velocity and the bed shear stress is also affected, being reduced withthe increase of the nonlinearities.

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Episodic and seasonal beach-dune system erosion, unlike long-term erosion, are, in general, followed by natural beach-dune recovery. This study, developed based on numerical modelling, is focused on the wind driven waves onshore and offshore induced sediment fluxes and resulting beach-dune morphological evolution, particularly on the underlying physics not yet fully understood, during episodic events of erosion-recovery. The objective is to improve the prediction capacity of the short to medium-term morphodynamic numerical model XBeach, particularly in what concerns the beach recovery phenomenon, and thus contribute to its credible application.

As áreas marginais estuarinas são, normalmente, densamente povoadas, possuindo atividadescom elevado valor económico e concentração de infraestruturas críticas. Os processos de inundaçãonestas áreas devem-se à conjugação de fatores como caudais fluviais, maré e eventos de sobrelevaçãometeorológica. A previsível subida do nível médio do mar (NMM) e o aumento da frequência deocorrência de eventos extremos são fatores relevantes na gestão destas zonas e que devem serconsiderados na definição de medidas de gestão, tal como definido na Diretiva Europeia deInundações. Este trabalho avalia a suscetibilidade à inundação da baía do Seixal, para diferentesperíodos de retorno e para um cenário extremo de subida do NMM. Os níveis de água foram obtidosatravés de modelação hidrodinâmica e implantados num Modelo Digital de Elevação com ainformação relativa ao uso do solo. Os resultados permitiram determinar a extensão das áreaspotencialmente inundadas por classe de uso do solo.

The present study consists on the analysis of the effect of the longshore variation of the frontal dune morphology in the beach-dune system morphodynamics during erosion events. Despite the predominance of the cross-shore component of the coastal processes under storm conditions, it is important to understand how the longshore gradient of such processes can affect the cross-shore component. The lack of field or laboratory data is an obstacle to the understanding of the underlying physics. Thus, this investigation is developed with a 2DH process-based numerical model. The morphology of the study zone is simplified in order to limit the complexity of the underlying physics and to be able to identify the driving processes more clearly. Initially, the bathymetry is uniform and only the frontal dune height varies alongshore. However, in time, as the dunes erode, only the topography above the foreshore becomes non-uniform, despite the volume of sediment extracted from the dune face which is transported seaward being higher for the highest dunes. Such sediment is stirred by the longshore current to the adjacent areas in front of the lowest dunes protecting these against erosion.

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The hydrodynamics and sediment dynamics of a low energy estuarine beach was analysed. The beach is subjected to local wind waves generated in an area of restricted fetch, wake waves generated by catamarans and a semi diurnal meso-tidal regime. Only storm events of short duration modify the beach profile, which, once the normal hydrodynamic conditions are restored, naturally recovers its initial shape. The beach is characterised by having a steep upper slope until mean sea level, followed, seaward, by a low gradient terrace, and a bimodal sediment distribution. To investigate the hydro sedimentologic beach behaviour, wind, topo-hydrographic and sedimentologic data were used as input and validation of process based numerical modelling. Wave generation and transformation in an area of restricted fetch, nearshore circulation, sediment transport and morphological evolution were simulated for average annual conditions and storm conditions. The statistical analysis of a six-year wind data series allowed to derive the average wind regime, based on which, the average annual wave regime and the average annual longshore sediment budget, 14.5x103 m3year-1, were calculated. The contribution of the individual components of the representative wave regime, discretised by directional sector and height class of incidence, was evaluated as well as the spatial distribution of the longshore sediment transport in the active part of the beach profile. The characteristics of the wave groups generated by the passage of catamarans at different speeds were estimated and their action on the beach morphology was simulated. Although when the catamarans travel at 20 knots speed the average annual wake wave energy dissipated at the beach is 2.5 times higher than the average annual wind wave energy, the erosion effect on the beach profile is still not relevant for the present traffic. In opposition, short duration storm events generate the formation of an erosion scarp at the upper part of the beach face. The numerical modelling of this phenomenon allowed to acknowledge on the protective effect that the low gradient terrace has on the beach face.

O objectivo do presente trabalho foi o estabelecimento de um modelo matemático do fenómeno da refracção das ondas de gravidade, apoiado num pro¬grama cálculo automático bastante aperfeiçoado e enquadrado por uma técnica de utilização prática que permitisse a resolução rápida dos problemasinerentes ao cálculo de um conjunto de diagramas de refracção, independentemente do número de ondas monocromáticas a analisar.Numa primeira parte, apresentam-se algumas considerações sumárias so¬bre o método de estabelecimento do programa de cálculo e sobre a necessidade de se dispor de um modelo matemático de refracção. A segunda parte é dedicada ao estudo do fenómeno da refracção das on¬das de gravidade e seu tratamento numérico. No Cap.3 indicam-se, de forma Muito sintética, os fundamentos da teoria das ondas de pequena amplitude sendo deduzidas as principais expressões utilizadas no estudo da refracção. É apresentada a teoria da refracção de uma onda sinusoidal, sendo abordado um vasto leque de problemas tais como os aspectos energético e geométrico da refracção, as soluções analíticas para fundos algébricos, as zonas de convergência e cáusticas, a refracção por efeito de correntes, e as aproximações da teoria da refracção. Por último criticam-se os métodos gráficos habituais de cálculo de planos de ondulação. No Cap. 4 são deduzidas as equações de base do tratamento numérico da refracção das ondas sinusoidais como um problema de valores iniciais. No Cap. 5 são apresentadas as dife¬rentes técnicas de cálculo e de interpolação das principais grandezas di¬rectamente ligadas a obtenção de uma ortogonal e dos sucessivos valores da amplitude relativa da onda. São indicados os métodos numéricos de integração das equações diferenciais do raio de onda e do coeficiente de afasta¬mento de ortogonais. E feita referencia a técnicas de alisamento da batimetria. Em todos os casos são apresentados os métodos utilizados no LNEC as¬sim como outros referidos na bibliografia. No Cap. 6 são indicadas, para os vários programas preparados no LNEC, as técnicas de cálculo e de inter¬polação e os métodos numéricos de integração usados. São apresentadas, de uma forma exaustiva, todas as verificações dos programas levadas a cabo após o seu estabelecimento, designadamente a verificação analítica e a comparação dos resultados obtidos com os métodos numéricos e gráficos para fundos ir¬regulares. No âmbito da verificação dos programas é ainda feita referência a resultados obtidos por outros autores e a ensaios em modelo reduzido. Por último tiram-se conclusões sobre a escolha dos programas a lançar em exploração.A terceira e última parte é consagrada à análise do actual programa de cálculo de diagramas de refracção. Assim, no Cap. 7 indicam-se, em li¬nhas muito gerais, o tipo de dados a fornecer, as hipóteses de exploração do programa e o seu modo de funcionamento; é ainda feita uma análise da estrutura do programa, relativamente pormenorizada. 0 Cap. 8 é consagrado à discrição da forma de utilização prática do programa, sendo discutidas as perspectivas de custo da sua utilização cobrindo todas as hipóteses de exploração do programa, ilustrados com os dados e resultados respectivos. No Cap. 9 apresentam-se as conclusões do trabalho e indicam-se as linhas de orientação a seguir no que respeita ao aperfeiçoamento do modelo matemático da refracção e ao estabelecimento de outros modelos matemáticos dependentes ou não daquele.0 texto principal de dissertação encerra-se com 96 referencias bibliográficas, correspondentes aos principais trabalhos consultados pelo autor, na realização do presente estudo; esta bibliografia refere-se a Abril de 1975. Em Anexo no Apêndice I, apresentam-se os elementos referentes aos programas inicialmente estabelecidos no LNEC e cujo aperfeiçoamento posterior conduziu ao programa actualmente em exploração. São indicados, em linhas gerais, as formas possíveis de exploração daqueles programas, o seu modo de funcionamento e os dados a fornecer. É feita uma análise de pormenor da es¬trutura dos programas, sendo descrita a sua forma de utilização prática, e apresentados vários exemplos de aplicação ilustrados com os dados e resul¬tados respectivos. São indicadas algumas verificações efectuadas a estes programas.

0 caminhamento das areias ao longo das costas marítimas é regulado por leis ainda incompletamente apreendidas, mas cujo conhecimento cada vez mais perfeito se torna indispensável no projecto e ensaio em modelo reduzido de grande parte das obras destinadas a solucionar problemas de hidráulica marítima.Começa-se neste trabalho por caracterizar, sob os pontos de vista hidrodinâmico e de movimentação aluvionar, a orla costeira, zona em que o transporte litoral se processa, abordando-se a seguir o aspecto prático mais importante do fenómeno, ou seja, a previsão dos caudais sólidos a partir das características das ondas e do material móvel que forma a praia.Com este último objectivo analisa-se o conjunto dos dados experimentais disponíveis, segundo uma perspectiva baseada na análise dimensional do fenómeno, para a seguir se proceder a um estudo experimental focado sobre a influência do peso específico e do diâmetro do material móvel.Apresentam-se ainda, em anexo, os conceitos básicos respeitantes às correntes longitudinais, fenómeno que teve também de ser objecto de um estudo aprofundado, por estar intimamente relacionado com o transporte sólido litoral.

Este trabalho constitui um estudo em extensão sobre as característi¬cas mais importantes dos perfis transversais das praias e sobre a evolução resultante da actuação da ondulação. Pretendeu-se assim obter um conhecimento geral sobre este assunto, de modo a permitir, por um lado, o melhor planeamento dos trabalhos marítimos e, por outro, uma melhor interpretação dos modelos reduzidos de fundo móvel.Utiliza-se neste trabalho uma nomenclatura original em língua portuguesa, na tentativa de estabelecer uma equivalência com os termos consagrados na literatura siglo-saxónica.Dentro do esquema geral acima enunciado, são estudadas com maior atenção: o mecanismo da movimentação dos materiais nos fundos; a evolução so¬frida pelos perfis em resultado da actuação das ondas e destas em conjugação com as marés; as características da faixa de rebentação das praias; e as variações da granulometria do material móvel.Quanto à movimentação dos materiais em fundos de maior profundidade, apresenta-se uma interpretação sobre as profundidades a que se inicia o transporte dos sedimentos e o sentido desse transporte.Em relação à evolução dos perfis descrevem-se as suas fases mais significativas, quer para o caso de ondas de período e altura crescentes como decrescentes. Introduzem-se os conceitos de perfis de máxima erosão e máximo enchimento.

O presente trabalho baseia-se num estudo experimental sobre o funcionamento hidráulico de esporões marítimos no caso em que estes limitam troços de praia que se comportam, na sua evolução, como unidades fisiográficamente independentes. Pretende-se, com este estudo, contribuir para o conhecimento do mecanismo de evolução de praias em que são construídos campos de esporões, com vista ao projecto de dispositivos funcionais deste tipo de defesa costeira. Acessoriamente, tirando partido dos esporões como meio de medição do caudal sólido litoral, fa¬zem-se algumas considerações sobre as relações existentes entre o transporte litoral e as características da onda actuante.O relatório é constituído pelas seguintes partes : a Introdução, em que se define o objectivo do estudo e as suas características; o capítulo I, em que se apresentam noções gerais sobre esporões; o Capi¬tulo II, em que se dá conhecimento do estudo experimental realizado, definindo o seu planeamento, a tecnologia experimental, as características dos ensaios realizados, a interpretarão dos resultados obtidos e as conclusões; o Capitulo III, que diz respeito a casos reais de emprego de esporões, em que, após umas generalidades, se apresentam as principais características das obras de defesa da Cova do Vapor - Costa da Caparica, do campo de esporões da praia de Espinho e do esporão da praia do Estoril, finalizando com algumas conclusões; o Capítulo IV em que se apresentam considerações sumárias sobre caudal sólido litoral, as quais compreendem algumas generalidades, considerações teóricas, resultados experimen¬tais, observações na natureza e conclusões; finalmente, as Conclusões Finais, onde se agrupam todas as considerações do estudo que se julgam de primordial interesse.

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