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Coastal risk forecast system
The run-up and overtopping by sea waves are two of the main processes that threaten coastal structures, leading to flooding, destruction of both property and the environment, and harm to people. To build early warning systems, the consequences and associated risks in the affected areas must be evaluated. It is also important to understand how these two types of spatial information integrate with sensor data sources and the risk assessment methodology. This paper describes the relationship between consequences and risk maps, their role in risk management and how the HIDRALERTA system integrates both aspects in its risk methodology. It describes a case study for Praia da Vito´ria Port, Terceira Island, Azores, Portugal, showing that the main innovations in this system are twofold: it represents the overtopping flow and consequent flooding, which are critical for coastal and port areas protected by maritime structures, and it works also as a risk assessment tool, extremely important for long-term planning and decision-making. Moreover, the implementation of the system considers possible known variability issues, enabling changes in its behaviour as needs arise. This system has the potential to become a useful tool for the management of coastal and port areas, due to its capacity to effectively issue warnings and assess risks.
Year: 2018
Number Pages:
26p.
Author(s): Sabino, A.; Poseiro, P.; Rodrigues, A.; Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Reis, R.; Araújo, J
: Journal of Geographical Systems
Editor: Springer
Keywords: Software product lines; Geographic information systems; Early warning; Risk management; Coastal flooding; Wave overtopping
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Estudos em modelo reduzido de obras marítimas da Região Autónoma dos Açores
Atendendo ao seu caráter histórico, o presente artigo insere-se num conjunto de ações proposto pelo Departamento de Hidráulica e Ambiente (DHA) do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) com vista à comemoração dos 70 anos da sua existência, efeméride que se comemora durante o presente ano de 2018, e visa a apresentação de uma resenha da atividade desenvolvida no âmbito de estudos em modelos físicos de obras marítimas, pelo DHA desde a sua fundação, e para a Região Autónoma dos Açores (RAA). Pela sua insularidade, as populações da (RAA) estão naturalmente ligadas ao mar, nas suas mais diversas vertentes, muito dependendo a sua qualidade de vida das infraestruturas portuárias existentes em cada ilha, que permitem os indispensáveis movimentos de pessoas e de mercadorias e que muito contribuem para a coesão social e económica do arquipélago.Em virtude do papel decisivo assumido pelos portos na RAA, foi ao longo dos anos dada especial atenção à concepção destes equipamentos infraestruturais, tendo o LNEC desempenhado um papel relevante no capítulo reservado à verificação de projetos de obras marítimas de proteção portuária, especialmente através da realização de estudos em modelo físico reduzido, enquanto ferramenta mais válida para a concretização daquele objetivo, quer no passado, quer também no presente. Desde a fundação do Serviço de Hidráulica do LNEC, em 1948, foram inúmeros os estudos em modelo físico reduzido realizados para obras marítimas da RAA. O primeiro estudo em modelo reduzido de que há registo foi iniciado na segunda metade da década de 50, tendo o respetivo relatório do estudo sido publicado em março de 1958. Tratou-se de um estudo em modelo reduzido tridimensional (3D) com vista à definição do lay-out das obras marítimas de proteção do porto de Vila do Porto (Ilha de Santa Maria), em estrito cumprimento de requisitos que haviam sido estabelecidos, do ponto de vista da agitação marítima no interior da bacia portuária.Desde então, o LNEC foi chamado a intervir com a realização de ensaios em modelo reduzido em múltiplas situações, tendo-se assistido a uma especial concentração de atividade a partir do início da década de 80, coincidindo com o grande desenvolvimento portuário registado na Região.Ao longo dos 70 anos de vida do Departamento de Hidráulica e Ambiente (DHA) foram então efetuados, no LNEC e sob a orientação dos seus técnicos, 50 estudos em modelo físico reduzido de obras projetadas para a RAA, para todas as ilhas do arquipélago, com exceção da Ilha do Corvo.
Year: 2018
Number Pages:
24-31pp.
Author(s): Silva, L. G.
: Construção Magazine
Editor: Engenho e Média, Lda
Volume:
85.
Keywords: Portos; Modelação física; Açores
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Foresight study: future developments in physical modelling of climate change impacts
The HYDRALAB+ Project is an advanced network of European research organisations that focus on physical modelling of environmental hydraulics. The aim is to develop and improve the experimental facilities for the investigation of expected climate change impacts to ensure that future management and adaptation measures are effective. An important aspect of this work is to identify new or alternative experimental methods and resources to better support future work in modelling climate change impacts and adaptation strategies.
Year: 2018
Number Pages:
52-55pp.
Author(s): Mendonça, A. C.; Mclelland, S.; Evers, E.; Thom, M.; Rosa-Santos, P.
: Hydrolink
Editor: IAHR
Volume:
Nº 2/2018.
DOI:
http://52.172.46.242/PDF/Journals/Hydrolink/2018%20issue2%20free%20access/FORESIGHT%20STUDY.pdf
Keywords: Climate change; Physical models; Foresight study
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Numerical analysis of waves attenuation by vegetation in enclosed waters
Numerical simulations using the SWAN-VEG model (Simulating WAves Nearshore, with vegetation module) were performed considering the case of Ilha Solteira (SP) reservoir, a navigable stretch of the Tietê
Year: 2018
Number Pages:
687-691pp.
Author(s): Mattosinho, G.O.; Maciel, G.; Vieira, A.; Fortes, C. J. E. M.
: Progress in Maritime Technology and Engineering
Editor: Taylor & Francis
Keywords: Ilha Solteira; SWAN-VEG; Vegetation
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Probabilistic design and reliability analysis of scour protections for offshore windfarms
Scour protection is an important component of fixed bottom foundations for offshore wind turbines. Depending on the hydrodynamic conditions, they might be indispensable to avoid the structural collapse of the foundation due to scour phenomena. The design of scour protections is typically deterministic, which often results in overestimated mean diameters of the armour layer.Moreover, the design methodologies currently applied do not provide a measure of safety associated with the proposed design. The present research proposes a novel methodology to assess the safety of the protection and to perform the probabilistic design of static and dynamic scour protections. A case study based on Horns Rev. 3 offshore wind farm is used to show how to select the mean stone diameter according to a pre-defined probability of failure of the protection. The results show that a dynamic scour protection could be safely designed with a reduction of the mean stone diameter up to 15 cm, when compared with the statically stable protection.
Year: 2018
Number Pages:
291-305pp.
Author(s): Fazeres-Ferradosa, T.; Taveira-Pinto, F.; Romão, X.; Vanem, E.; Reis, M. T. L. G. V.; Neves, L.
: Engineering Failure Analysis
Editor: Elsevier
Volume:
Vol. 91.
Keywords: Probability of failure; Reliability; Optimisation; Offshore wind turbines; Probabilistic design; Scour protection
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Risk assessment of coastal flood in a site of special scientific interest
The Canary Islands have a long coastline with varying levels of exposure to severe sea conditions. Frequent states of alert and emergency in some parts of their coastline are commonly related to the occurrence of extreme wave conditions. Among the phenomena directly driven by the waves when reaching the shore are the wave run-up and overtopping. Both the study of the flood level, including its variability, and the associated risks are key tools in the planning and management of coastal zones. The aim of this research is to examine the probability of occurrence of run-up events capable of exceeding different topographical levels, for estimating the risk level associated with flooding of the different areas in which the Boca Barranco Beach can be divided, in terms of their nature and use. This beach is located on the island of Gran Canaria, Spain, and is part of the site of scientific interest of Jinámar. A large wave dataset is used as input to a high-resolution numerical model for propagating offshore wave conditions to shallow waters in the study area. Furthermore, the morphology of the study area is reproduced by combining different bathymetric databases. Finally, the probability of occurrence of different levels of run-up and the corresponding levels of consequences are assigned, to assess the flood risk in the different areas of the beach, which are presented in a risk map of flooding in the study area.
Year: 2018
Number Pages:
1157-1166 pp.
Author(s): Clarindo, G.; Reis, M. T. L. G. V.; Fortes, C. J. E. M.; Rodríguez, G.
: Journal of Coastal Conservation
Editor: Springer
Volume:
Volume 22, Issue 6.
Keywords: Canary Islands; Wave climate; Wave run-up; Coastal flooding; Risk assessment
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Rubble mound breakwater damage assessment through stereo photogrammetry in physical scale laboratory tests
Scale-model tests are usually required to evaluate the hydraulic and structural behavior of proposed rubble-mound breakwater designs. In order to speed up and ease the armor layer damage assessment, we developed a technique based on stereo photogrammetry. A key feature of this technique is its ability to compensate for the refraction in the air-water interface, thus producing a survey of the envelope of the armor layer without the need to empty the wave flume or wave basin where the scale model tests are carried out. This article describes this technique and the tests made to establish confidence in it and in the damage evaluation on a breakwater scale model. Results led to an error estimation of only fractions of a centimeter.
Year: 2018
Number Pages:
84-98pp.
Author(s): Lemos, R.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.
: Ribagua, Revista Iberoamericana del Agua
Editor: Taylor & Francis
Volume:
Vol. 4.
Keywords: Breakwater; Scale model; Rubble mound; Photogrammetry
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Using 3D modelling techniques for surveys in two dimensional scale model tests of breakwaters
This paper focuses on a study of different methodologies for surveying two-dimensional scale models of rubble mound breakwaters.Tests were conducted in one of the LNEC
Year: 2018
Number Pages:
15-23pp.
Author(s): Lemos, R.; Henriques, M. J.; Muralha, A.; Jónatas, R.; Fortes, C. J. E. M.; Capitão, R.
: Slovak Journal of Civil Engineering
Editor: De Gruyter
Volume:
Volume 26, No. 2.
Keywords: Photogrammetry; 3D surface models; Damage evolution; Scale model tests; Maritime structures
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Utilização conjunta de ferramentas neuronais e SIG na avaliação da inundação do porto e baía da Praia da Vitória
O HIDRALERTA é um sistema de previsão, alerta e avaliação do risco de galgamentos/inundação em zonas costeiras e portuárias, partindo da utilização de medições/previsões da agitação marítima para calcular o galgamento/inundação nessas zonas. O cálculo dos caudais médios galgados sobre uma estrutura marítima é efetuado através de ferramentas neuronais e/ou fórmulas empíricas, que não permitem definir a distribuição espacial desse caudal atrás da estrutura.Este artigo apresenta a aplicação ao porto/baía da Praia da Vitória, Açores, de um método expedito para modelar essa distribuição espacial, recorrendo a ferramentas SIG. Foi estabelecida uma relação entre a cota de inundação e o volume galgado de água através da utilização de um modelo digital de terreno. Este trabalho representa um primeiro passo na elaboração de um mapa de risco associado ao galgamento costeiro.
Year: 2018
Number Pages:
39-46pp.
Author(s): Poseiro, P.; Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Reis, R.
: Revista Territorium
Editor: Riscos
Volume:
25 (I).
Keywords: Praia da Vitória; SIG; Inundação; Galgamento; HIDRALERTA
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Variability of wave parameters and Hmax/Hs relationship under storm conditions offshore the Portuguese continental coast
The relevance of long-term wave storm characterization based on in-situ measurements extends from marine ecosystems management to the design of ocean engineering structures. We analyze wave storms recorded over almost three decades (1988
Year: 2018
Number Pages:
10-22pp.
Author(s): Oliveira, T.C.A.; Neves, M. G.; Fidalgo, R.; Esteves, R.
: Ocean Engineering
Editor: Elsevier
Volume:
Volume 153.
Keywords: Directional wave spreading; Hmax/Hs; Portuguese continental coast; Long-term wave storm characterization; Wave storm in-situ measurements
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Comunicação
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Estudos de agitação e ressonância no porto de Leixões
Com vista a otimizar a geometria do prolongamento do quebra-mar exterior do Porto de Leixões, bem como avaliar os impactes desse prolongamento nas condições de agitação na praia de Matosinhos, efetuou-se a caraterização da agitação marítima na zona de estudo, considerando várias soluções alternativas para o quebra-mar. A presente comunicação descreve os estudos realizados em modelo numérico para: a) o estabelecimento de regimes de agitação no exterior do porto, b) a caracterização da agitação e ressonância no interior do porto; c) a avaliação dos impactes do prolongamento do quebra-mar nas condições de agitação da praia de Matosinhos.
Year: 2018
Number Pages:
474-477pp.
Author(s): Fortes, C. J. E. M.; Neves, M. G.; Pinheiro, L.; Capitão, R.; Lopes, H.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Modelação numérica; Ressonância; Agitação marítima; Porto de Leixões
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Evolução do dano num quebra-mar de taludes em cenários de alterações climáticas
No âmbito do projeto HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015), foi realizado no LNEC um conjunto de ensaios em modelo físico bidimensional (2D) de um perfil de um quebra-mar de talude em enrocamento, construído à escala geométrica 1:30, para diferentes condições de agitação marítima e níveis de maré correspondentes a cenários de alterações climáticas. Estas experiências tinham como objetivo analisar o dano, o espraiamento e o galgamento, nesses cenários.Em paralelo, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), e em colaboração com Deltares, NL, foram realizados testes com a mesma configuração do quebra-mar, mas utilizando um modelo físico tridimensional (3D), à escala geométrica 1:35. Os resultados obtidos permitiram analisar a evolução do dano no manto resistente do quebra-mar (talude anterior, talude posterior e cabeça), assim como o galgamento, para condições de teste com e sem sobrelevação do nível médio da água do mar, considerando ou não a reconstrução do talude do quebramar entre testes consecutivos de uma mesma série de testes. Foram também realizados testes com ondas multidirecionais.O presente trabalho incide sobre a análise da evolução do dano para as diferentes sequências de tempestade em cenários de alterações climáticas. O dano é avaliado com base no tradicional método de contagem de blocos removidos e ainda com base no parâmetro adimensional do dano, S recorrendo a técnicas estereofotogramétricas.Em termos gerais, concluiu-se que o dano era mais elevado na proximidade do nível de repouso da água e que aumentava com a altura de onda significativa. Os danos foram, em geral, menores nos testes com ondas multidirecionais. Observaram-se, ainda, diferenças significativas entre os testes com danos cumulativos e com reconstrução do quebra-mar após cada teste. Nos ensaios realizados no LNEC com aumento do nível médio do mar e alternância entre dois níveis de maré, verificou-se um ligeiro aumento do dano devido ao aumento faixa onde ocorre erosão do perfil.
Year: 2018
Number Pages:
16p.
Author(s): Lemos, R.; Fortes, C. J. E. M.; Mendonça, A. C.; Rosa-Santos, P.; Taveira-Pinto, F.; Almeida, E.; Hofland, B.
Editor: APRH
Keywords: Modelação física; Alterações climáticas; Evolução do dano
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Experimental measurments of movements and mooring forces of a ship under wave action
This paper presents a series of tests on a reduced physical model to reproduce the behavior of a moored oil tanker. The measurement techniques used and all the instrumentation are presented. Data analysis techniques are also presented. The objective of the tests is the characterization of the incident marine agitation and the response of the ship, including the movements according to 6 degrees of freedom and the forces in the mooring system.The tests were carried out in one of the tanks of the Marine Hydraulic Pavilion of the National Laboratory of Civil Engineering, using for the generation of marine agitation a batter capable of generating irregular waves.The vessel used is a scale model of the "Esso Osaka" tanker with a length of 3.43 m, a width of 0.53 m and a maximum draft of 0.23 m and is lying in terminal A of the Port of Leixões. The entire port area was built at 1:80 scale, including bathymetry and port structures. The waves are generated outside the port to the bathymetric of -20m ZHL (zero hydrographic of Leixões). Several sea states were simulated with irregular waves with periods between 10s and 16s and significant wave heights between 2m and 6m.The vessel is instrumented with an optical motion capture system according to the six degrees of freedom, composed of 4 cameras of high resolution that allows to follow the position of several targets placed in the ship and 6 load cells to measure the forces in the moorings and defenses. The measurement of free surface elevation was performed with a set of resistive probes and an ADV.
Year: 2018
Number Pages:
221-222pp.
Author(s): Pinheiro, L.; Pedro, F.; Abdelwahab, H.S.; Hinostroza , M.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.
Editor: FEUP
Keywords: Movement and force measurement systems; Marine agitation; Ship movements; Physical model
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Galgamento em estruturas de proteção marginal face à subida de nível do mar
O sistema de proteção costeira da Cova-Gala, a sul da Figueira da Foz, inclui defesas longitudinais aderentes datadas de 1975 que têm como objetivo proteger a povoação da ação do mar. Ao longo dos anos têm-se registado eventos de galgamento destas obras que colocam em risco pessoas e bens. Face a uma possível subida do nível do mar na costa oeste portuguesa, é importante analisar a sua influência no agravamento do galgamento destas estruturas. Para tal, calculou-se o galgamento com a fórmula de Mase et al. (2013) utilizando as condições de agitação ao largo e níveis de mar obtidas de modelos de hindcast. Calculou-se ainda o caudal galgado para as mesmas condições de agitação e diferentes projeções de subida do nível do mar. A comparação de resultados permitiu concluir sobre o efeito da subida do nível do mar no galgamento para os valores considerados.
Year: 2018
Number Pages:
455-458pp.
Author(s): Pires, D.; Neves, M. G.; Oliveira, F. S. B. F.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Subida do nível do mar; Estruturas de proteção marginal; Galgamento
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Influence of wave conditions in damages at scale model tests of rubble-mound breakwaters under sea level rising
Usually, physical model tests support the design of breakwaters considering different incident wave conditions, including extreme events. This paper describes two-dimensional physical model tests of a rock armour breakwater, performed at LNEC´s experimental facilities, under the framework of the HYDRALAB+ project. The goal of the present work is to evaluate damage evolution under wave conditions resulting from future climate change scenarios. Test results are presented in terms of the non-dimensional damage parameter (S) and of the percentage of displaced armour units (D). The data analysis is focused on the cumulative damage progression related with wave parameters as Hmax and H2%, for the imposed storm sequences. The use of the stability number (Ns), considering both H=Hs and H=H2% revealed a good agreement in order to characterize its relationship with damage evolution. On the other hand, the use of Hmax revealed a decrease of the linearity on damage evolution.
Year: 2018
Number Pages:
470-473pp..
Author(s): Lemos, R.; Neves, M. G.; Fortes, C. J. E. M.; Mendonça, A. C.; Ramos, A.; Capitão, R.; Reis, M. T. L. G. V.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Storm sequences; Climate change; Damage evolution; Physical model
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Influence of wave conditions in damages at scale model tests of rubble-mound breakwaters under sea level rising
Usually, physical model tests support the design of breakwaters considering different incident wave conditions, including extreme events. This paper describes two-dimensional physical model tests of a rock armour breakwater, performed at LNEC´s experimental facilities, under the framework of the HYDRALAB+ project. The goal of the present work is to evaluate damage evolution under wave conditions resulting from future climate change scenarios. Test results are presented in terms of the non-dimensional damage parameter (S) and of the percentage of displaced armour units (D). The data analysis is focused on the cumulative damage progression related with wave parameters as Hmax and H2%, for the imposed storm sequences. The use of the stability number (Ns), considering both H=Hs and H=H2% revealed a good agreement in order to characterize its relationship with damage evolution. On the other hand, the use of Hmax revealed a decrease of the linearity on damage evolution.
Year: 2018
Number Pages:
470-473pp.
Author(s): Lemos, R.; Neves, M. G.; Fortes, C. J. E. M.; Mendonça, A. C.; Ramos, A.; Capitão, R.; Reis, M. T. L. G. V.
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Storm sequences; Climate change; Damage evolution; Physical model
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Modelação física do espraiamento e do galgamento de um quebra-mar de talude em cenários de alterações climáticas
Nesta comunicação descreve-se a análise bidimensional (2D) em modelo físico do espraiamento e galgamento de um quebra-mar de talude, em cenários de alterações climáticas, realizado no âmbito do projeto HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015). Com efeito, a subida do nível médio do mar, bem como o aumento da intensidade e frequência de temporais, previsível em tais cenários, pode dar origem a fenómenos de espraiamento e galgamento das estruturas de proteção costeiras e portuárias, cada vez mais intensos e frequentes, tornando as estruturas mais vulneráveis, bem como as zonas por elas protegidas.Assim, num canal de ondas irregulares do LNEC, foi construído um perfil de um quebra-mar de enrocamento, à escala 1:30, e definido um programa de 15 ensaios, considerando valores de altura de onda significativa, período de pico e níveis de água representativos de condições de agitação incidente extremas, a que se poderão associar os referidos cenários de alterações climáticas.Para cada ensaio, efetuaram-se medições da elevação da superfície livre, do espraiamento e do caudal médio galgado. Os valores experimentais de espraiamento e de galgamento foram comparados com os previstos pelas formulações empíricas do EurOtop, para um dos cenários de alterações climáticas testado.
Year: 2018
Number Pages:
11p.
Author(s): Mendonça, A. C.; Lemos, R.; Fortes, C. J. E. M.; Capitão, R.; Neves, M. G.; Reis, M. T. L. G. V.
Editor: APRH
Keywords: Galgamento; Espraiamento; Fórmulas empíricas; Modelação física; Alterações climáticas
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Observing and monitoring maritime works through the use of the new OSOM+ methodology
This paper describes a programme under the responsibility of LNEC for the systematic observation and monitoring of maritime works, termed OSOM+, that has successfully been applied to an extensive number of maritime structures on the Portuguese mainland coast and abroad.The OSOM+ programme comprises the following four main components for each structure: Periodic visual inspections by a trained technician; Periodic aerial inspections with a UAV/drone; The ANOSOM-GIS database, to store and/or query obtained information, as well as to diagnose present, evolution and risk conditions; A mobile, portable, application, for real-time input and visualization of the database information.This recently updated methodology encompasses a number of tools and functionalities that are illustrated in this paper with applications to a real case scenario, the Ericeira
Year: 2018
Number Pages:
2035-2050pp.
Author(s): Fortes, C. J. E. M.; Capitão, R.; Henriques, M. J.; Lemos, R.; Neves, M. G.; Reis, M. T. L. G. V.; Silva, L. G.
Editor: FURG
Keywords: Ericeira
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Physical modelling of motions and forces on a moored ship at the Leixões port
This paper describes the physical model, experimental setup and tests performed at the Portuguese Civil Engineering Laboratory (LNEC), to study the motions and forces of a moored ship at the Leixões port, for different sea states in irregular waves. The tests were carried out at one of the wave tanks of LNEC, where the Leixões port layout was implemented at scale 1:80 with the detailed model similar to the prototype bathymetry and surrounding structures. The moored ship is a 3.43 m long scale model of the well-known
Year: 2018
Number Pages:
2501-2517pp.
Author(s): Santos, J. A.; Pinheiro, L.; Abdelwahab, H.S.; Pedro, F.; Fortes, C. J. E. M.; Capitão, R.; Hinostroza , M.; Guedes Soares, C.
Editor: FURG
Keywords: Physical modelling; Irregular waves; Fenders; Mooring loads; Ship motions
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Reliability of scour protections with copula-based models
Scour protections are commonly designed according to semi-empiric methodologies, which are based on a deterministic approach. This often results in overestimated dimensions of the protection, namely, regarding the required minimum stone size for offshore engineering. Therefore, excessive costs of the protection are expected, when the deterministic design methodology is used. Moreover, these methodologies do not provide a measure of safety associated to the design of the scour protection. In this paper, one uses copulas theory to model the correlated long-term behaviour of the significant wave height and peak period. The statistical models are then used to address the probability of failure of a case study scour protection. The results show that the copula models influence the safety assessment of the scour protection. The research also includes a brief analysis of physical model tests, which were successfully used to define dynamically and statically stable scour protections for the case study analysed.
Year: 2018
Number Pages:
9p.
Author(s): Fazeres-Ferradosa, T.; Taveira-Pinto, F.; Reis, M. T. L. G. V.; Neves, L.
Editor: IHCantabria
Keywords: Physical modelling; Probability of failure; Scour protection; Copula
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Capítulo de Livro
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Multi-functional artificial reefs for coastal protection
N/A
Year: 2009
Number Pages:
153-210 pp.
Author(s): Voorde, M.; Antunes do Carmo, J.; Neves, M. G.
Editor: Ch. A. Hudspeth, T. E. Reeve
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Tese de Doutoramento
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Physical and Numerical Modelling of Wave Propagation Over Vegetation
Os efeitos das alterações climáticas aumentaram a necessidade de investigar a capacidade da vegetação em atenuar a força das ondas, nas zonas costeiras. Apoiando-se em modelação física, analítica e numérica da propagação de ondas sobre vegetação, este estudo teve como objetivos: i) analisar a diferença na dissipação de ondas sobre campos de vegetação rígida e flexível, ii) caracterizar o movimento de vegetação flexível, iii) estimar o coeficiente de arrasto de vegetação rígida e vegetação flexível, e iv) analisar a influência da flexibilidade (movimentoda vegetação) e da força de inércia no coeficiente de arrasto.
Year: 2022
Author(s): Reis, R.
Editor: IST
Keywords: Propagação/Dissipação de ondas; Análise de imagem; Movimento da vegetação; Coeficiente de arrasto; Vegetação flexível
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Modelação numérica da propagação de ondas e do comportamento de navios amarrados no interior de portos
Na presente dissertação, desenvolveu-se uma metodologia para caracterização do movimento de um navio amarrado no interior de portos na presença de um campo de ondas. Esta metodologia consiste em utilizar vários modelos numéricos para caracterizar convenientemente: a) a propagação das ondas desde o largo até ao local de acostagem; b) a modificação das características das ondas no interior do porto; c) a ação das ondas sobre o navio; d) a resposta do navio; e) as forças resultantes no sistema de marração. Os modelos utilizados são:· SWAN: modelo não linear espectral para simular a propagação de ondas em zonas costeiras extensas;· DREAMS: modelo linear para simular a propagação de ondas em zonas costeiras abrigadas;· BOUSS-WMH: modelo não linear para simular a propagação de ondas regulares e irregulares em zonas costeiras abrigadas;· GMALHA: gerador de malhas de elementos finitos triangulares;· WAMIT®: que resolve, no domínio da frequência, os problemas de radiação e de difração na interação de um corpo flutuante livre com as ondas;· NPP: gerador de painéis planos sobre o casco do navio;· HYDRO: que transforma os resultados da interação do corpo flutuante livre com as ondas do domínio da frequência para o domínio do tempo;· BAS: que resolve as equações de movimento de um navio amarrado.O desempenho do modelo BOUSS-WMH, em situações de grande não linearidade, foi analisado através da simulação de quatro casos de teste também simulados em laboratório. O BOUSS-WMH provou ser um modelo robusto capaz de representar a deformação da superfície livre de forma adequada, embora, em zonas com forte não linearidade, tenha apresentado algumas limitações, nomeadamente na formaçãode harmónicas de ordem superior à terceira. Verificou-se que os resultados numéricos tendiam a sobrestimar os valores da altura de onda em zonas pouco profundas.Para minorar estas limitações e tornar o modelo mais robusto, fiável e adequado para ser aplicado em casos reais, foram adicionados e implementados novos termos às equações do modelo BOUSS-WMH, nomeadamente, a reflexão parcial, o atrito de fundo e a rebentação (fenómenos físicos inerentes às águas pouco profundas e zonas confinadas).A reflexão parcial foi implementada a partir da adição de um termo de viscosidade na equação de conservação da quantidade de movimento. O modelo com reflexão parcial foi aplicado a dois casos de teste, sendo um deles um caso real (Porto de Vila do Porto, ilha de Santa Maria, Açores), e os resultados foram comparados com medições em ensaios em modelo físico. Verificou-se que a implementação da reflexão parcial diminui em 44% o erro médio quadrático face à simulação com fronteiras totalmente refletoras.O atrito de fundo foi implementado a partir da adição de um termo representativo da tensão tangencial de fundo à equação de conservação da quantidade de movimento. O modelo com atrito de fundo foi aplicado a dois casos de teste, sendo um deles um caso real (Praia de Faro). Verificou-se que a introdução do atrito de fundo dissipa energia como pretendido e reduz as instabilidades numéricas.A rebentação foi implementada com a introdução de um termo de viscosidade turbulenta. Dois critérios distintos foram introduzidos para definir o início e o final da rebentação: a) FSA, baseado na aceleração da elevação da superfície livre; b) RTFN, baseado no número Froude relativo da cava. O modelo com rebentação foi aplicado a três casos de teste estudados em laboratório. A comparação dos resultados do modelo com as medições dos ensaios físicos permite dizer que, de um modo geral, o modelo numérico simula muito bem a localização da rebentação, bem como a dissipação de energia a ela associada. O critério de rebentação baseado no método de RTFN tende a sobrestimar a altura das ondas, mas apresenta índices de concordância maiores do que os obtidos com o critério FSA. A vantagem deste método reside no menor número de parâmetros a calibrar. Os resultados alcançados foram muito bons, dada a complexidade do fenómeno de rebentação das ondas e a simplicidade dos termos utilizados na sua modelação.O gerador GMALHA também foi alvo de melhoramentos nos algoritmos de geração, de forma a possibilitar a existência de ilhas no interior do domínio de cálculo.O modelo numérico WAMIT® foi desenvolvido para aplicações em mar aberto sem muitas estruturas refletoras próximas do navio. Todas as estruturas devem ser discretizadas, o que aumenta exponencialmente o esforço computacional exigido, e são obrigatoriamente totalmente reflectoras. Ora esta é uma limitação importante quando se está no interior de um porto, primeiro devido às dimensões e depois devido às fronteiras parcialmente refletoras. Assim, o modelo WAMIT® foi modificado de modo a incluir as características das ondas modeladas previamente com um dos modelos de propagação. Foram desenvolvidas duas novas rotinas HASK_D e HASK_B, respetivamente para o modelo linear DREAMS e para o modelo não linear BOUSS-WMH. Estas rotinas e as modificações ao modelo WAMIT® foram validadas com a aplicação a casos simples onde o modelo WAMIT® original também podia ser aplicado. A presença de um campo de ondas difratadas pela presença de uma estrutura fixa foi simulada com sucesso. Existem diferenças pouco significativas, principalmente nas altas frequências. Uma explicação para estas diferenças relaciona-se com o facto de que as ondas com períodos baixos apresentam maiores instabilidades numéricas à medida que diminui o número de pontos por comprimento de onda na malha de elementos finitos.Com o intuito de facilitar o tratamento da informação, que, num estudo deste género, tem um volume e complexidade consideráveis, foram desenvolvidas interfaces para cada um dos modelos e estes foram acoplados numa ferramenta integrada
Year: 2015
Author(s): Pinheiro, L.
Keywords: Elementos finitos; Navios amarrados; Propagação de ondas; SWAMS; Forças de difração; Modelos numéricos; Portos
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Modelação Numérica da Rebentação das Ondas. Sistema Integrado de Modelação da Agitação Marítima
Esta dissertação divide-se em duas partes principais, uma dedicada ao desenvolvimento e validação de um novo modelo numérico para a propagação de ondas fracamente não lineares com a inclusão da dissipação de energia por rebentação, e uma dedicada ao desenvolvimento de um sistema integrado de modelação da agitação marítima em zonas costeiras e portuárias, GUIOMAR, para a utilização simplificada de modelos de propagação de ondas e para o apoio à tomada de decisão em estudos de engenharia costeira (quer correntes, quer situações de emergência).Na primeira parte, as equações de Beji e Nadaoka (1997a,b), são extendidas de forma a incluírem dissipação de energia por rebentação, através da consideração das tensões de Reynolds na equação da conservação da quantidade de movimento e da dedução de uma formulação alternativa da equação não linear de declive suave dependente do tempo. O modelo desenvolvido neste trabalho é aplicado a três testes de ensaios em modelo físico, que abrangem praias de declive constante e um perfil barra-fossa. Os testes efectuados permitiram seleccionar o critério de rebentação e definir regras para a determinação dos valores para as condições críticas de início e de fim da rebentação, calibrar o valor a atribuir ao parâmetro dos termos dissipativos e estabelecer regras para a sua definição, assim como para avaliar o desempenho do modelo. Foram obtidos bons resultados, embora o empolamento da onda tenha sido subestimado. Verificou-se uma estreita relação entre o valor a utilizar para a condição crítica de início da rebentação e a declividade da onda à entrada do domínio de cálculo, e entre o valor óptimo para o parâmetro dos termos dissipativos e o número de Ursell à entrada do domínio.Na segunda parte, apresenta-se a estrutura do sistema GUIOMAR, assim como as interfaces suas constituintes. O sistema GUIOMAR permite a utilização simplificada de modelos de agitação marítima, incluindo a construção, manipulação e visualização de dados e resultados. Estes factores contribuem para a sua afirmação como uma ferramenta de apoio à tomada de decisão em estudos de engenharia costeira e portuária. Foca-se também a avaliação das variabilidades de origem geográfica nos resultados dos modelos, nomeadamente as associadas à escala e resolução dos dados batimétricos utilizados, aos métodos de interpolação mais comuns e à subjectividade inerente à definição das linhas de costa. Da análise do comportamento dos modelos de agitação marítima constatou-se a necessidade de ter em atenção no respectivo estudo, aos dados de batimetria utilizados e às interpolações a que se recorre. São delineadas sugestões/recomendações para um futuro utilizador do sistema GUIOMAR aquando da utilização de métodos de interpolação.
Year: 2010
Author(s): Zózimo, A. C.
Keywords: Zonas portuárias e costeiras; Variabilidades de origem geográfica; Sistema integrado; Sistema de informação geográfica; Modelação numérica da rebentação das ondas; Equação não linear de declive suave dependente do tempo
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Contribution to the design of Multi-Functional Artificial Reefs
Portugal is one of many countries in the world that suffers from coastal erosion.Conventional ways of protecting a coastline appear to entail some disadvantages. Aninnovative and interesting way of protecting a local coastal zone by means of multifunctionalartificial reefs avoids some of them. A multi-functional artificial reef is asubmerged breakwater which, besides the helping to protect the local coastline, canoffer other purposes; in particular, it may enhance the surfing possibilities and theenvironmental value of the local area. The structure has several positive side-effects:first, it provides an unimpaired visual amenity; second, it offers tourist and economicbenefits by improving the surfing conditions; third, it can enhance the environmentalvalue of the area where it is built, and fourth, with a proper design the down drifterosion can be minimal.An optimal reef design for the Leirosa beach, located to the south of Figueira da Foz,midway along the Portuguese West Atlantic coast, is investigated. In order to achievethis optimal design several steps were conducted. A preliminary design, as a result of atheoretical study, achieved step by step, is proposed for a multi-functional artificial reefmaking use of the theory and of the state of the art. The proposed reef geometry is usedas initial design in the numerical and physical tests, which were executed to analyze thecapacity of a multi-functional reef breakwater to protect the local coastline of Leirosa,Portugal, and to increase the local surfing possibilities. Further, a physical and anumerical 2DV study have been executed to get insight in the influence of the length ofthe reef and in the submergence on the Iribarren number, which is an indication for thebreaker type. In this study, also the optimum height for the reef has been defined.Subsequently, in order to be able to investigate the three design parameters: the reefangle, the geometry of the reef (with or without a platform) and the horizontaldimensions in 2DH for the optimal geometry, the Boussinesq-type COULWAVE modelwas validated; finally, a 2DH numerical study has been conducted with COULWAVEto define the best values for these parameters.In terms of surfability, and for the conditions of the local coastline of Leirosa, thefollowing values for the main parameters were found: a reef angle of 66°, a structureheight of 3.20 m, a reef geometry composed by a delta without platform, a reefsubmergence of 1.50 m and a structure seaward slope of 1:10.The calibration of the numerical model COULWAVE has shown that it can be usedvery well to simulate the hydrodynamics around an MFAR. However, improvementsare recommended on the actual version of COULWAVE. These improvements includemainly the introduction of bottom porous structures. Even though the mean velocityfields give an indication about the sediment transport, they are not sufficient to get a deep insight about the influence of an MFAR on the morphology around the structure.For a proper design of the reef, particularly for the protection of a local coastline, amorphological study has to be executed. / Portugal é um dos muitos países no mundo que sofre os efeitos adversos da erosãocosteira. É sabido que as formas convencionais de protecção costeira apresentamalgumas desvantagens. Uma forma particularmente interessante de proteger oucontribuir para a protecção local de um troço da zona costeira, minimizando algumasdas desvantagens das estruturas tradicionais, é através da construção de recifesartificiais multi-funcionais. Um recife artificial multi-funcional é um quebra-marsubmerso construído com objectivos de ajudar a proteger localmente a zona costeira eoferecer outras valências, nomeadamente, aumentar as possibilidades locais para aprática de surf e contribuir para a valorização ambiental da região.Um recife artificial com estas características apresenta diversos aspectos positivos. Comefeito, esta estrutura: (1) não tem qualquer impacto visual negativo; (2) oferece osbenefícios económicos resultantes da atracção turística, ao melhorar as condições locaispara práticas de surf e/ou outros desportos náuticos (mergulho e pesca); (3) permiteaumentar o valor ambiental da região, e (4) com um projecto adequado permite reduzirao mínimo os efeitos adversos da erosão local ou prolongar mesmo a praia por efeito detômbolo.Neste trabalho são investigados os parâmetros característicos de um recife artificialmulti-funcional, tendo como caso de estudo um troço da zona costeira da Leirosa,situado a cerca de 15 km a sul da Figueira da Foz, Portugal. Para obter as característicasóptimas da estrutura a construir foram realizados vários estudos ao longo de diversasetapas. Como resultado do estado da arte e de um estudo teórico, realizado passo apasso, é proposta uma geometria preliminar de recife artificial multi-funcional. Estageometria preliminar do recife é em seguida utilizada como projecto inicial de diversostestes em modelo numérico e em modelo físico para analisar a sua capacidade naprotecção da praia e do cordão dunar da Leirosa e, em simultâneo, analisar aspossibilidades locais para a prática de surf.Além dos testes realizados em modelo físico, foi efectuado um estudo numéricoutilizando o modelo 2DV COBRAS-UC para obter informações sobre a influência docomprimento do recife e da submersão do mesmo no número Iribarren, sendo este umparâmetro que fornece uma boa indicação do tipo de rebentação a esperar. Neste estudofoi igualmente investigada a altura ideal para o recife. Posteriormente, procedeu-se àvalidação de um modelo numérico 2DH do tipo Boussinesq, o modelo COULWAVE,tendo como objectivo analisar a influência de três parâmetros de projecto com particulardesenvolvimento no plano horizontal: o ângulo do recife, a geometria do recife (com ousem plataforma) e as suas dimensões horizontais. Uma vez validado, foi este modelo numérico utilizado para analisar a influência daqueles parâmetros e identificar os seusvalores mais adequados para a definição de uma geometria optimizada do recife.Em termos de características para a prática de surf, e para as condições locais do litoralda Leirosa, foram identificados os seguintes valores para os principais parâmetros: umaestrutura de recife com ângulo de 66º, altura de 3.20 m e uma geometria composta porum delta sem plataforma, uma submersão do recife de 1.50 m e um declive de barlamarda estrutura de 1:10.A calibração do modelo numérico COULWAVE mostrou que este pode ser usado comsucesso para simular a hidrodinâmica em torno de um recife artificial multi-funcional.No entanto, recomendam-se melhorias na actual versão deste modelo. Tais melhoriasincluem principalmente a possibilidade de modelação com fundos porosos. Embora oscampos da velocidade média forneçam uma primeira indicação sobre o transporte desedimentos, esta informação não é por si só suficientemente profunda para obterconclusões definitivas quanto à influência de uma estrutura com estas característicassobre a morfologia local. Para uma concepção mais adequada da estrutura final dorecife, em particular para efeitos de protecção costeira, deverá ser elaborado um estudomorfodinâmico.
Year: 2009
Author(s): Voorde, M.
Info
Transformações Não-Lineares De Ondas Marítimas Em Zonas Portuárias. Análise pelo Método dos Elementos Finitos. Teses e programas de investigação do LNEC
N/A
Year: 2003
Number Pages:
400 p.
Author(s): Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Info
Modelação Estocástica Numérica e Física da Agitação Marítima
N/A
Year: 2002
Number Pages:
434 p.
Author(s): Capitão, R.
Editor: ******
Info
Transformações Não-Lineares De Ondas Marítimas Em Zonas Portuárias. Análise pelo Método dos Elementos Finitos
N/A
Year: 2002
Number Pages:
400 p.
Author(s): Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Info
Modelação Estocástica Numérica e Física da Agitação Marítima
N/A
Year: 2001
Number Pages:
434 p.
Author(s): Capitão, R.
Editor: ******
Info
Transformações Não-Lineares De Ondas Marítimas Em Zonas Portuárias. Análise pelo Método dos Elementos Finitos
N/A
Year: 2001
Number Pages:
400 p.
Author(s): Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Info
Interacción de ondas y grupos de ondas con estructuras de protección de costas
N/A
Year: 1999
Number Pages:
257 p.
Author(s): Neves, M. G.
Editor: ******
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Relatório Científico
Info
Valores extremos da agitação marítima. Passagem ao largo da agitação marítima adjacente a Viana do Castelo.
N/A
Year: 1993
Author(s): Carvalho, M. M.
Info
Valores extremos da agitação marítima. Passagem ao largo da agitação marítima em sines
N/A
Year: 1993
Author(s): Reis, M. T.; Fortes, C. J. E. M.; Capitão, R.
Info
Valores extremos da agitação marítima. Programas de computador auxiliares.
N/A
Year: 1993
Author(s): Carvalho, M. M.
Info
Valores extremos da agitação marítima. Sines - Tratamento local dos dados existentes.
N/A
Year: 1993
Author(s): Carvalho, M. M.
Info
Valores extremos da agitação marítima. Temporais: Base de dados VALEXT.
N/A
Year: 1993
Author(s): Carvalho, M. M.
Info
Aeroporto Internacional de Macau. 2 - Estudos de agitação marítima. Relatório 2.5 - Agitação marítima e níveis do mar em Macau. Relatório de síntese.
N/A
Year: 1992
Author(s): Marcos Rita, M.; Covas, J. A.; Carvalho, M. M.; Oliveira, E. M.; Silva, L. G.
Info
Aeroporto Internacional de Macau. 3 - Estudos de estabilidade. Relatório 3.3 - Ensaios bidimensionais de estabilidade e galgamento dos perfis das protecções este e sul do aterro da pista do aeroporto.
N/A
Year: 1992
Author(s): Silva, L. G.; Reis, M. T.
Info
Aeroporto Internacional de Macau. 3 - Estudos de estabilidade. Relatório 3.4 - Ensaios tridimensionais de estabilidade e galgamentos da curva sudeste de protecção do aterro da pista do aeroporto. Rela
N/A
Year: 1992
Author(s): Silva, L. G.; Reis, M. T.
Info
Aplicação de método de Bouws e Battjes na interpretação dos diagramas de refracção relativos à zona marítima adjacente ao porto da Figueira da Foz.
N/A
Year: 1992
Author(s): Covas, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Capitão, R.
Info
Base de dados de temporais existentes ocorridos em Portugal Continental.
N/A
Year: 1992
Author(s): Capitão, R.
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Outro
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Relato da missão a Bruxelas (28 a 30 de Outubro de 1998) para participação na 10ª Reunião da Acção Concertada Added Value Services in VTMIS do Programa Comunitário de I&D TRANSPORTS . Relatório efe
N/A
Year: 1998
Number Pages:
3 p.
Author(s): Covas, J. A.
Editor: ******
Info
Short-term stochastic numerical and physical simulation of sea waves - Proposta de Projecto de Investigação apresentada ao Programa PRAXIS XXI, na área científica de Engenharia Civil
N/A
Year: 1998
Number Pages:
53 p.
Author(s): Capitão, R.; Pires Silva, A.; Medina, J. R.; Carvalho, M. M.
Editor: ******
Info
Transformações Não-Lineares de Ondas Marítimas em Zonas Costeiras - Proposta de Projecto de Investigação apresentada ao Programa PRAXIS XXI , na área científica de Engenharia Civil
N/A
Year: 1998
Number Pages:
50 p.
Author(s): Covas, J. A.; Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Info
V Programa Quadro da União Europeia. Preparação da discussão dos Programas Específicos. Documento de trabalho da Comissão (COM (97) 553 Final). Grupo de Trabalho 6 Sustainable Mobility and Intermod
N/A
Year: 1998
Number Pages:
2 p.
Author(s): Covas, J. A.
Editor: ******
Info
Valores extremos da agitação marítima no Algarve - Proposta de Projecto de Investigação apresentado ao Programa de Intervenção nos Laboratórios do Estado (MCT-FCT), sub-projecto Valorização e Protec
N/A
Year: 1998
Number Pages:
11 p.
Author(s): Carvalho, M. M.; Capitão, R.
Editor: ******
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