Publications

In Portugal, emergency situations caused by sea waves are common, and usually have serious consequences for the economy and society. It is thus crucial to implement an early warning system to forecast the occurrence of these situations in relation to wave overtopping and flooding events in coastal/port areas. The European Framework Directive 2007/60/EC of 23 October 2007 recommended the development of risk maps and flood risk management plans, including the establishment of systems for forecasting and early warning. The national and local authorities need to implement short-term/emergency measures to prevent the loss of lives and reduce economic and environmental damage.

Nesta comunicação, descrevem-se os ensaios em modelo físico realizados com o objetivo de caracterizar o campo de ondas em torno de um navio livre, quando sujeito a condições de agitação incidente regular e irregular. Estes dados são especialmente importantes para a validação de modelos numéricos de caracterização da resposta de navios à ação da agitação incidente. Assim, para cada condição de agitação incidente, efetuaram-se medições da elevação da superfície livre e das componentes da velocidade em diversos pontos em redor do navio. Apresentam-se as seguintes análises dos dados experimentais: análise temporal e espetral (espetro de energia e wavelets) dos valores de elevação da superfície livre e análise temporal da velocidade das partículas, a meio da coluna de água. A análise temporal e espetral de cada série de medições obtida permitem a caracterização da agitação nos pontos em redor do navio, em termos de alturas, períodos e velocidade. Avalia-se também a influência do navio nas características da agitação.

Este artigo apresenta os resultados da aplicação do modelo numérico Simulating Waves Nearshore SWAN) com análises comparativas das medidas obtidas a partir dos resultados de modelagem e de edições durante as campanhas de campo em 2010 e 2012 no Litoral Setentrional do Rio Grande do Norte (NE do Brasil). O objetivo principal do presente estudo foi aplicar e validar o modelo numérico SWAN na determinação do clima de ondas, avaliar seus pontos fortes e limitações para a região de interesse. Os dados de campo realizados em dois pontos próximo da costa em profundidades de 3 m (PT_1) e 6 m (PT_2) por meio do uso de dois adcp: AWAC e AQUADOPP. Os dados adquiridos com estes equipamentos foram processados e permitiram a realização de análises espectrais de altura signifi cativa, HS (m), período médio, Tmed (s), e direção média, DIR (º). Para a implementação do modelo SWAN foram empregados para as condições de contorno os dados de agitação a partir do modelo de 3ª geração de escala oceânica Wavewatch III. Para o refi namento e aplicabilidade do modelo, foram introduzidos dados de ventos e maré locais, corrigidos com base no Manual de Engenharia Costeira (CEM), permitindo assim, melhor ajuste dos resultados da modelagem. O domínio de cálculo foi referenciado para as imensões da carta náutica 720, com três malhas regulares de diferentes dimensões e resolução: externa, intermediária e interna, sendo esta última, utilizada para fornecer os parâmetros de propagação da onda ao longo da costa. As confi gurações usadas para o SWAN foram as padrões em modo estacionário, com as formulações KOMEN, a dissipação devido à rebentação induzida pelo fundo com atrito de fundo usando a formulação JONSWAP com coefi ciente de atrito

Wave energy extraction in coastal regions may be an excellent alternative due to the increase in global demand for renewable energy. The viability study of this extraction depends on the evaluation of the wave energy potential that is higher in regions located in high latitudes. Therefore, this study shows evaluation and characterization of wave energy in the south of Brazil. Numerical simulations were carried out by the Mike 21 SW spectral model which was calibrated and validated in the region measurement campaigns. Annual, seasonal and monthly means and the temporal variability of the wave energy potential in a 10-year wave hindcast were analyzed offshore and nearshore. Annual mean fluxes in three points nearshore had similar values; the highest one was 6.7 kW/m, while the wave energy flux offshore was 22.3 kW/m. The refraction and the bottom friction dissipation were responsible for the wave attenuation from offshore to nearshore and, consequently, for the decrease in wave energy. The annual, seasonal and monthly variabilities of wave energy fluxes were moderate offshore and high nearshore. A directional analysis showed that the dominant wave directions were S and NE offshore whereas they were SSE and E nearshore.

No presente trabalho descreve-se a aplicação de uma metodologia para avaliação das consequências do galgamento no porto de Ponta Delgada, S. Miguel, Açores, recorrendo a uma análise multicritério (Processo de Análise Hierárquica, AHP) do impacto da ocorrência de galgamentos superiores aos limites admissíveis. Esta metodologia permite obter resultados baseados numa análise espacial dos indicadores que caraterizam a zona portuária em estudo, no que diz respeito à sua importância relativa.

This paper describes the analysis of the propagation of regular and irregular waves in a flume by using Fluent® model, which is based on the Navier-Stokes (NS) equations and employs the finite volume method and the Volume of Fluid (VoF) technique to deal with two-phase flows (air and water). At the end of the flume, a numerical beach is used to suppress wave reflections. The methodology consists of adding a damping sink term to the momentum equation. In this study, this term is calibrated for three cases of regular incident waves (H = 1 m, T = 5, 7.5, and 12 s) by varying the linear and quadratic damping coefficients of the formulation. In general, while lower values of damping coefficients cause residuals on the free surface elevation due to wave interactions with the outlet boundary, reflection occurs on the numerical beach when higher values are used. A range of optimal damping coefficients are found considering one of them null. In one of these cases, temporal series of free surface elevation are compared with theoretical ones and very good agreement is reached. Afterwards, an irregular wave propagation, characterized by a JONSWAP spectrum, is investigated. Several gauges along the flume are evaluated and good agreement between the spectrum obtained numerically and the ones imposed at beginning of the flume is verified. This study shows the capacity of NS models, such as Fluent®, to simulate adequately regular and irregular wave propagations in a flume with numerical beach to avoid reflections.

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.

A set of physical model tests was run in to characterize the ship

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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

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.

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