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Effects of climate change and anthropogenic pressures in the water quality of a coastal lagoon (Ria Formosa, Portugal).
Resumo: Understanding how climatic and anthropogenic drivers will influence coastal lagoons is fundamental to guarantee their preservation and sustainability. The Ria Formosa (coastal lagoon, South coast of Portugal) is a very important ecosystem that supports diverse economic activities in the region. The 3D coupled hydrodynamic-biogeochemical model SCHISM was validated and used to assess the influence of climate change and anthropogenic pressures on the water quality of the Ria Formosa. Five scenarios were simulated: reference scenario (S0), mean sea level rise (SLR) of 0.5 m (S1), increase of the air temperature of 1.68 °C (S2), increase of the outflow from the wastewater treatment plants (WWTP) by 50% (S3) and a combined scenario (S4). Results suggest that SLR of 0.5 m promotes an increase of 0.5
Ano: 2021
Número Páginas:
17p.
Autor(es): Rodrigues, M.; Rosa, A.; Cravo, A.; Jacob, J.; Fortunato, A. B.
Revista: Science of the Total Environment
Editor: Elsevier
Volume:
780, 146311.
Keywords: Nutrients; Temperature; Sea level rise; Numerical modelling; SCHISM
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Flood and drought risk assessment for agricultural areas (Tagus Estuary, Portugal)
Estuaries are coastal systems particularly vulnerableto climate change. Within these systems, agricultureis one of the most potentially affected sectors. This paperproposes a risk assessment approach for helping thedecision-making process at a local level, addressing two risksthat affect agricultural areas located in estuarine margins:the unavailability of freshwater for irrigation resulting fromthe upstream propagation of estuarine brackish water duringdroughts and land inundation by high water levels associatedwith high tides and storm surges. For each risk,quantitative consequence descriptors are proposed to supportrisk level determination and evaluation through a continuousconsequence
Ano: 2021
Número Páginas:
2503-2521pp.
Autor(es): Freire, P.; Rodrigues, M.; Fortunato, A. B.; FREITAS, A.
Revista: Natural Hazards and Earth System Sciences
Editor: EGU - European Geosciences Union
Volume:
Volume 21.
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Sediment dynamics and morphological evolution in the Tagus Estuary inlet
The morphological evolution of the Tagus estuary inlet in the last century is analyzed in order to characterize its dynamics, explain its behavior and anticipate its future evolution. First, the evolution is characterized through a literature review, complemented by new data analyses. This review synthesizes the present understanding of the inlet
Ano: 2021
Número Páginas:
106590.
Autor(es): Fortunato, A. B.; Freire, P.; Mengual , B.; Bertin, X.; Pinto, C.; Martins, K.; Guérin, T.; Azevedo, A.
Revista: Marine Geology
Editor: Elsevier
Volume:
Vol. 440 (não tem número).
Keywords: SCHISM; data analysis; process-based model; morphodynamics
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The prediction of floods in Venice: methods, models and uncertainty
This paper reviews the state-of-the-art in storm surge forecasting and its particular application in the northernAdriatic Sea. The city of Venice relies crucially on a good flood forecasting system in order to protect the extensive culturalheritage, their population, and their economic activities. Storm surge forecasting systems are in place to warn the populationof imminent flood threats. In the future, it will be of paramount importance to increase the reliability of these forecastingsystems, especially with the new MOSE mobile barriers that will be completed by 2021, and will depend on accurate storm35 surge forecasting to control their operation. In this paper, the physics behind the flooding of Venice is discussed, and the stateof the art of European storm surge forecasting is reviewed. The challenges that lie ahead for Venice and its forecasting systemsare analyzed, especially in view of uncertainty. Some extreme events that happened in the past and were particularly difficultto forecast are also described
Ano: 2021
Número Páginas:
2679-2704pp.
Autor(es): Umgiesser, G.; Bajo, M.; Ferrarin, C.; Cucco, A.; Lionello, P.; Zanchettin, D.; Papa, A.; Tosoni, A.; Ferla, M.; Coraci, E.; Morucci, S.; Crosato, F.; Bonometto, A.; Valentini, A.; Orlic, M.; Haigh, I
Revista: Natural Hazards and Earth System Sciences
Editor: Copernicus Publications
Volume:
Volume 21.
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Coastal flooding process: comparing different coastal typologies response to extreme hydrodynamic conditions
To upgrade the response capability to coastal flood events, hazard predictions need to be improved throughintegrating the effect of the coastal morphological variability in the nearshore-foreshore-backshorehydromorphological processes induced by waves-tide-wind-atmospheric pressure. In order to evaluate the short-termmorphological response of different coastal typologies to potential flood conditions (spring high tide level, stormsurge, high wave height), field data acquired in 2019 in three sites in the West coast of Portugal with past floodingepisodes are presented and discussed. The preliminary results point out that under the same forcing conditions theshort-term response of the cross-shore beach profile that controls the flooding levels is dependent on the beachtypology, namely: the nature of the lower and upper limits of the beach face, profile gradient and its alongshorecontext. This knowledge can be used to develop robust and validated flood prediction tools contributing to improvemitigation and adaptation management strategies.
Ano: 2020
Número Páginas:
797-802pp.
Autor(es): Freire, P.; Oliveira , F.; Oliveira, J. N.
Revista: Journal of Coastal Research
Editor: Coastal Education and Research Foundation (CERF)
Volume:
SI 95.
Keywords: coastal management.; short-term response; beach morphological evolution; Flood
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Enhancing estuarine flood risk management: comparative analysis of three estuarine systems
Estuarine flood risk management is a challenge for coastal managers since this type of system is usuallycomplex due to the presence of multiple trigger combinations that can induce flood events affecting differenttypes of human occupation. Furthermore, legal directives demanded countries to have flood risk assessmenttools therefore enhancing knowledge on estuarine triggers and flood damage typologies is useful for coastalmanagers. In this study three different flood events are compared and contrasted, each one having occurred in adifferent estuarine system chosen based on a set of criteria (temporal proximity, occurrence of human damagesand at least three flood triggers identified in each database). The diversity of data sources that characterizeseach database was examined, for the three events, which are described in terms of triggers and damages. Thecomparison highlighted that the local context was important in the estuarine flood combination of triggers anddisclosed two categories (one category comprising infrastructure economic and human damages; and anothercategory involving circulation interruption and functions disruption) of flood damages common between thestudied systems corresponding to different levels of relevance for management. The enhanced knowledgeacquired allowed the construction of a conceptual framework for damages that can contribute to more adequateestuarine flood risk frameworks.
Ano: 2020
Número Páginas:
935-939pp.
Autor(es): Rilo, Ana; Tavares, A.; Freire, P.; Zêzere, J. L.; Haigh, I.
Revista: Journal of Coastal Research
Editor: Coastal Education and Research Foundation (CERF)
Volume:
SI 95.
Keywords: flood risk management; triggers; damages; Estuaries
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Flooding occurrences in the portuguese continental coastal zone: a database for the period 1980-2018
The Portuguese continental coastal zone is characterized by its lithological, morphological, biological and landscapediversity. With a coastline extension of approximately 987 km, this zone has great importance in the nationalcontext. The increasing anthropic occupation of the coastal zone in the last seven decades led to a conflict with thenatural dynamics of these areas. The project MOSAIC.pt emerges from the need of a comprehensive flood riskmanagement framework for the Portuguese coastal zones, including estuaries. One of the innovative challenges ofthis project is to identify the coastal critical typologies affected by flooding, based in historical data. Hence, ahistorical database of coastal flood occurrences was created for the period 1980-2018. Historical data was collectedin national and regional newspapers. The database includes relevant information such as flood triggering factors andimpacts. For the period 1980-2018, a total of 398 occurrences of coastal overtopping and flooding were identified.The analysis shows that the vast majority of occurrences are located on the Portuguese western coast. In terms ofimpacts, the typologies associated with material, natural, environmental and lastly human impacts stand out. Resultsprovide relevant temporal and spatial information about coastal historical flood occurrences and contribute for thedesign of a risk framework.
Ano: 2020
Número Páginas:
7p.
Autor(es): Barros, J.; Freire, P.; Perdiz, L.; Tavares, A.
Revista: e-proceedings of the 30th European Safety and Reliability Conference and 15th Probabilistic Safety Assessment and Management Conference (ESREL2020 PSAM15), 01
Editor: Research Publishing Services
Keywords: Occurrences; Impacts; Database; Flood; Coastal zone
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Hybrid monitoring-modelling analysis on the storm induced sediment dynamics of a structure-controlled beach
The main objective of this study is to investigate the effect of sediment flushing on the morphology ofartificially embayed beaches using field data and numerical modelling. The sandy stretch of Cova-Gala in theWest Coast of Portugal, characterized by a high-energy wave climate, is critical regarding erosion-floodingrisks. The site was monitored from August 2018 to February 2019, including the wave climate, the sea leveland the beach topo-bathymetric elevation via sonar-single beam, GNSS-RTK and drone surveys. During thisperiod several erosive events caused the retreat and lowering of the upper beach profile. The XBeach modelwas applied to simulate the morphological evolution during the monitored period using synoptic wave and sealevel data as the hydrodynamic forcing. The results of the data-model analysis reveal that i) the alongshoreextension of the sedimentological cells and the cross-shore structures length have a relevant influence on thelee-side erosion patterns, which affect the overall surrounding morphology, ii) the model overestimates thescouring of the seawall toe, particularly with the 1D mode; and iii) the beach backshore typology, dune andseawall, has a great influence on beach dynamic processes.
Ano: 2020
Número Páginas:
605-609pp.
Autor(es): Oliveira, J. N.; Oliveira , F.; Freire, P.; Teixeira, A.
Revista: Journal of Coastal Research
Editor: Coastal Education and Research Foundation (CERF)
Volume:
SI 95.
Keywords: coastal monitoring, XBeach, erosion.; numerical modelling; Beach morphodynamics
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Importance of infragravity waves in a wave-dominated inlet under storm conditions
The processes associated with infragravity waves (IGW) and their role on the hydro-sedimentary dynamics of a wave-dominated inlet are investigated using field observations collected at the Albufeira Lagoon (Portugal) during storm Leslie in October 2018. During the storm, significant IGW heights reached up to 1.0 m in the surf zone and 0.4 m inside the lagoon. IGW frequencies were blocked by ebb currents at the flood-delta and this effect was stronger for higher IGW frequencies. Therefore, low-frequency IGW were able to propagate further into the inner lagoon. The application of a 1D energy balance equation suggests that depth-induced breaking and bottom friction contributed equally to dissipate IGW energy at the flood-delta and that this dissipation was stronger during the flood than during the ebb.Large horizontal velocities under IGW crests increased the instantaneous suspended sediment transport rate by up to two orders of magnitude during flood at the flood-delta. The net suspended sediment transport rate and its variability, associated with the wave motion, was positive (landward) during flood and negligible during ebb. These positive values were associated with large wave-induced orbital velocities, suggesting that waves were more effective than tidal currents in inducing suspended sediment transport. The oscillatory suspended sediment transport rate was directed towards the lagoon and dominated by IGW frequencies. The observed sediment accretion of the northern channel occurred during the most energetic IGW. The measurements presented in this study and their analyses demonstrate how IGW play a major role in the sedimentary dynamics of wave-dominated inlets during storm conditions.
Ano: 2020
Número Páginas:
1-15pp.
Autor(es): Mendes, D.; Fortunato, A. B.; Bertin, X.; Martins, K.; Lavaud, L.; Silva, A. N.; Pires Silva, A.; Coulombier, T.; Pinto, J.
Revista: Continental Shelf Research
Editor: Elsevier
Volume:
192.
Keywords: Waves; Infragravity
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Near-future changes in storm surges along the Atlantic Iberian coast
Decadal predictions bridge the gap between the short-term weather/seasonal forecasts and the long-termclimate projections. They target the reproduction of large-scale weather patterns at multi-year time scalesby both recognizing the long memory of some components of the climate system, and explicitly includingthe evolution of green-house gas concentrations as an external forcing. This study illustrates the use ofdecadal predictions to determine the near-future storminess at regional scales. Specifically, the evolutionof extreme storm surges and sea levels along the Atlantic Iberian coast is assessed. Present (1980-2016)and near-future (2021-2024) storm surges are simulated over the north-east Atlantic, forced byatmospheric reanalyses (ERA-Interim) and decadal predictions (MiKlip), respectively. Results are thenstatistically analyzed to investigate the short-term effects of climate change and climate variability onextreme surges and extreme sea levels. Surges will increase mostly in early winter, while tides are largestin late winter. As a result, the impact of the increase in storminess on the extreme sea levels and coastalflooding will be modest, and the growth in extreme sea levels will be dominated by the contribution ofmean sea level rise.
Ano: 2019
Número Páginas:
1003-1020pp.
Autor(es): Fortunato, A. B.; Meredith, E.; Rodrigues, M.; Freire, P.; Feldmann, H.
Revista: Natural Hazards
Editor: Springer
Volume:
Volume 98, nº. 3.
Keywords: Decadal prediction; Numerical modeling; Storm surge; Spain; Portugal; SCHISM
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Comunicações
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Processus conduisant les embouchures tidales dominées par la houle au comblement. Exemple de l
N/A
Ano: 2008
Número Páginas:
19-28.
Autor(es): Bertin, X.; Fortunato, A. B.; Oliveira, A.
Keywords: Portugal; Houle; Embouchure tidale; Embouchure; Modèle morphodynamique
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Rechargement de la baie de Coolangatta (Australie) : impacts et leçons
Afin de restaurer les plages de la baie de Coolangatta (Gold Coast, Australie), unnombre important de rechargements ont été réalisés ces 30 dernières années avec,en particulier, la mise en place d
Ano: 2008
Autor(es): Castelle, B.; Turner, I.; Bertin, X.; Tomlinson, R.
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Sand transport in surface waters: an uncertainty analysis
N/A
Ano: 2008
Número Páginas:
2 pp.
Autor(es): Fortunato, A. B.; Pinto, L.; Freire, P.; Bertin, X.; Oliveira, A.
Keywords: Morphodynamics; Sediment transport; Sensitivity analysis; Uncertainty
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Sand transport induced by acceleration-skewed waves and currents - The TRANSKEW project
New experiments of sand transport under sheet flow conditions were recently carried out in the Large Oscillating Water Tunnel (LOWT) of WL|Delft Hydraulics. These experiments were aimed to study theeffects of flow accelerations on sand transport under asymmetric oscillatory flows that are characteristic ofthe surf zone. The project comprised measurements of integral parameters such as net transport rates and time-averaged suspended sand concentrations, as well as detailed time-dependent measurements of the near bed flow and concentrations for selected test conditions. This work describes the overall experimental projectand present first results of the measurements.
Ano: 2008
Número Páginas:
163-166.
Autor(es): Silva, P.; Abreu, T.; Freire, P.; Kikkert, G.; Michallet, H.; O
Keywords: Fluid accelerations; Skewed waves; Sediment transport
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Sediment dynamics and scalling laws for propagating waves reaching coastal defenses
In this study, the beach profile evolution in front of a seawall was investigated through combining a largescale physical model and a deterministic 2D-vertical cross-shore morphodynamic numerical model.Experiments were conducted under erosive and accretive wave conditions, for two different water levelsat the toe of a seawall, affecting the wave-structure interaction and beach profile evolution. The resultsshow the importance of the wave-structure interaction determining the profile evolution. A betteragreement was observed between the numerical and physical results when that interaction is considered.
Ano: 2008
Número Páginas:
87-90.
Autor(es): Freire, P.; Sancho, F. E.; Oliveira, F. S. B. F.
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Sensitivity analysis of a morphodynamic modeling system applied to a coastal lagoon inlet
This work investigates the morphological changes at the inlet of a complex coastal system (Ria de Aveirolagoon). This study was carried out using bathymetric data analysis and numerical simulations obtained withthe 2DH morphodynamic modeling system MORSYS2D. The present simulations considered only tidalforcing and a sensitivity analysis was performed by tuning the formula used to compute the sediment fluxesand the sediment characteristics (d50) The comparison of numerical results with bathymetric data shows thatthe bottom changes are over-predicted when the formula of Bhattacharya et al. (2007) is considered, andmore realistic numerical solutions are obtained with the formula of van Rijn (1984).
Ano: 2008
Número Páginas:
4pp.
Autor(es): Plecha, S.; Vaz, N.; Bertin, X.; Silva, P.; Oliveira, A.; Fortunato, A. B.; Dias, J. M.
Keywords: Aveiro lagoon; Lagoon inlet; Sensitivity analysis; Morphodynamics
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A sensitivity study of sediment transport rates in accelerated skewed waves
The time series of near-bed wave orbital velocity often exhibits both a horizontal asymmetry (velocity skewness) and a vertical asymmetry (acceleration skewness) near and within the surf zone. In this work the sensitivity of different sediment transport formulas to the acceleration skewness was analyzed. The numerical results show that as the acceleration skewness increases the net transport rates becomes more positive and for some conditions compensates the offshore directed transport driven by the undertow, with negative mean velocities.
Ano: 2007
Autor(es): Silva, P. M.; Abreu, T.; Sancho, F. E.; Temperville, A.
Editor: C.M. Dohmen-Janssen, S.J.M.H. Hulscher
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Comparação de diferentes fórmulas para o cálculo do transporte sedimentar em ondas assimétricas
Nesta comunicação são apresentados e analisados os resultados da aplicação dediferentes formulações para o cálculo do transporte sedimentar (Drake e Calantoni, 2001, Nielsen, 2006 e Silva et al., 2006) a um conjunto de dados experimentais relativo aescoamentos oscilatórios com aceleração assimétrica (Watanabe and Sato, 2004). Os modelos considerados descrevem o efeito da aceleração do escoamento no transporte sedimentar de diferentes modos. Os resultados obtidos ilustram que os modelos reproduzem a dependência da taxa de transporte com o aumento do coeficiente de assimetria da aceleração do escoamento.
Ano: 2007
Número Páginas:
CDROM.
Autor(es): Silva, P. M.; Abreu, T.; Sancho, F. E.
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Defesa e reabilitação da orla costeira. Avaliação e formas de intervenção. Casos de estudo
N/A
Ano: 2007
Número Páginas:
Vol. 1, 15-33, 2007.
Autor(es): Fortunato, A. B.; Clímaco, M.; Oliveira, F. S. B. F.; Oliveira, A.; Sancho, F. E.; Freire, P.
Editor: LNEC
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Dimensionamento hidráulico e funcionamento de esporões
Analisa-se com um modelo de evolução de linhas de costa o funcionamento de um esporão isolado e de um campo de esporões, abordando-se os seguintes aspectos: posicionamento das obras de forma a garantir uma adequada protecção da zona a defender; comprimento necessário para que os esporões apresentem um comportamento eficaz; caracterização da estabilização e evolução morfológica induzidas pelas obras; volumes de acumulação e de erosão envolvidos na adaptação da praia; e oscilações da linha de água devido à ocorrência de temporais.A análise é apoiada num exemplo teórico de dimensionamento de esporões para a costa oeste de Portugal, com dados reais de agitação marítima. Escolheu-se um trecho em erosão nas imediações da Vagueira, a sul da embocadura da ria de Aveiro, em que se procurou: proteger um comprimento de praia de 5 km com um esporão; e um trecho alargado, de12 km, com um campo de três esporões.
Ano: 2007
Número Páginas:
13 pp (CDROM).
Autor(es): Vicente, C.; Clímaco, M.
Editor: APRH
Keywords: Efeito de temporais; Transposição de areias; Protecção contra a erosão; Modelos de evolução de linhas de costa; Dimensionamento de esporões
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Livros
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MEC2011 - Conferência sobre Morfodinâmica Estuarina e Costeira
N/A
Ano: 2011
Autor(es): Fortunato, A. B.; Freire, P.; Oliveira, A.
Editor: Laboratório Nacional de Engenharia Civil
Volume:
CD Room.
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Capítulos de Livros
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Evaluating the geomorphologic stability of an estuarine sandy beach. Integrated Coastal Zone Management
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.
Ano: 2009
Número Páginas:
pp. 35-49.
Autor(es): Oliveira, F. S. B. F.; Vargas, C.
Editor: Wiley-Blackwell Publishing
Volume:
Integrated Coastal Zone Management.
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Teses de Doutoramento
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Three-dimensional modelling of cohesive sediment transport in estuarine environments
N/A
Ano: 1995
Autor(es): Costa, R.
Editor: ******
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A Two-Dimensional Hydrodynamic Model Using a Finite-Volume Approach
A two-dimensional model of wind-driven circulation in a closed basin was developed using a finite-volume technique for generalized curvilinear grids and applying some of the recent developments in hydrodynamic modeling. The terms in the Navier¬Stokes equations were treated separately according to the fractional step method and the propagation step, including the continuity equation and the pressure and stress terms in the momentum equations, was solved using a conjugate gradient method.The model was then applied to a number of test cases to examine the feasibility of the approach used by comparing with results obtained with the two-dimensional version of the three-dimensional model CH3D. These included a square basin with constant slope and with a V-shaped bottom and Lake Okeechobee, in South Florida. To evaluate the long-term numerical stability of the model, a ten-day model simu¬lation with varying wind was also run for Lake Okeechobee.
Ano: 1989
Autor(es): Capitao, J.
Editor: ******
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Flow-Fine Sediment Hysteresis in Sediment-Stratified Coastal Waters
An examination of the causes for generation and dynamics of turbidity maxima in estuaries reveals the critical role of sediment tidal pumping phenomenon and, to a lesser extent, of the well-known effect of residual gravitational circulation due to salt water penetration. Both phenomena depend on the vertical sediment concentration profile and, consequently, on the magnitude of the vertical mass transport fluxes. Where high concentration suspensions occur regularly, the erosion/deposition fluxes can be drastically modified by sediment stratification, consequently influencing sus¬pended sediment response to currents and wave action. This influence is inherent in flow-sediment hysteresis, which therefore reflects the role of vertical mass transport in the estuarine and coastal suspended fine sediment regime.A vertical transport numerical model was used to investigate the influence of several key parameters describing sediment settling, bed properties and stabilized diffusion on the concentration profile. The model was also applied to simulate the influence of the same parameters on the time-lagged sediment response to flow variations, reflected in the characteristics of flow-sediment hysteresis loops.Field data obtained in Hangzhou Bay (People´s Republic of China), a high concentration environment, showed typical features of flow-sediment hysteresis and confirmed the importance of the vertical mass fluxes in contributing to sediment transport in the bay. A qualitative simulation provided by the numerical model, using settling parameters corresponding to local sediment, while confirming the importance of the hysteresis phenomenon, also revealed the critical need to use algorithms describing adequately stabilized diffusion and bed fluxes.Additional evidence of hysteresis was obtained through analysis of microscale variables, such as the Reynolds stresses and the variances of the velocity components resulting from combined effects of wave action and turbulence. Spectral analysis of the measured random variations did not support the commonly accepted hypothesis of similarity between the responses to turbulent flow of sediment concentration and temperature. The normalized turbulent intensities for all the measured veloc¬ity components showed their highest values during the period of lowest sediment concentration; this result is consistent with the hypothesis of turbulent intensity damping by suspended sediment.
Ano: 1989
Autor(es): Costa, R.
Editor: ******
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Alimentação artificial de praias
A contribution to increased use and development of the method of artificial nourishment of beaches is the main objective of this thesis. It also aims at being a guide for the design of the reconsctrution or outright creation of beaches.In the first chapter, the subject is introduced and the objectives of the thesis are outlined. The second chapter cover´s some general considerations on littoral dynamics, beach equilibrium and sediment budget.Since the theoretical foundations of the artificial nourishment of beaches still leave much to be desired, a description of this method and its principles are presented in the third chapter. Important technical and economic aspects are included, such as: sampling, analysis and characterization of native and borrow material; selection Of nourishment sources; extraction and transport of borrow sand; and characteristics of the theoretical final beach profile. Such problems as the integration of ecological aspects, and cost-benefit analysis are also treated.in the fourth chapter, the Portuguese experience in this domain is described. The experience of such countries as France and the U.S., where this method has frequently been used is also mentioned. In this way a considerable amount of hitherto scattered information is presented in a unified way.The fifth chapter, treats briefly the problem of coastal model similitude, both as a support for the experimental work: which was carried out and to help engineers in the design of a coastal physical model or in merely assessing the possibilities of such a model.In the sixth chapter, an experimental study is described of the influence of both the grain size of borrow material and the nourishment method on the redistribution of sediments after the nourishment. The obtained results are compared with existing theoretical methods and some prototype results.Finally, in the last chapter the main conclusions and recomendations of the thesis are presented.
Ano: 1987
Autor(es): Clímaco, M.
Editor: ******
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Solution of Advection-Dominated Transport by Eulerian-Lagrangian Methods Using Backwards Method of Characteristics
We provide a systematic analysis of the consistency, stability, convergence and accuracy of the numerical solution of the transport equation by a general Eulerian-Lagrangian Method (ELM). The method involvesthree basic steps: the backwards tracking of characteristic lines following the flow, the interpolation of concentrations at the feet of these lines, and the solution of dispersion taking such concentrations as initial conditions. The first two steps constitute the Backwards Method of Characteristics (BMC); the third step involves a time-discretization along the characteristic lines, and a spatial discretization of the dispersion operator, both based on conventional techniques (e.g.. Euler or Crank¬Nicholson for time; finite-elements or finite-differences for space).The choice of the spatial interpolator is shown to impact the consistency, stability and convergence, as well as the accuracy of the BMC. Most interpolators ensure consistency, but only a few ensure stability, hence convergence; stability criteria are derived from a newly developed generalized Fourier analysis, which can account for non-linearities introduced by quadratic grids. The comparison of formally derived propagation and truncation errors, complemented by numerical experimentation, provides a reference for the choice of the interpolator, given a specific transport problem characterized by prevailing concentration gradients.The BMC potentiates the use of large time-steps, well above Courant number of order one. In the limiting case of pure advection, optimal accuracy would be obtained for a At close to the total time of interest; the presence of dispersion constrains, however, the size of At, especially in the case of non-uniform flows. The comparison of the truncation errors for the three basic steps of ELM provides a reference to select At. as a function of Ax, of the spatial interpolators and time-discretization schemes, and of the gradients of flow and concentrations.
Ano: 1987
Autor(es): Melo Baptista, A.
Editor: ******
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Accurate Numerical Modeling of Advection-Dominated Transport of Passive Scalars. A Contribution
Apresenta-se um estudo sistemático, baseado simultaneamente em análises formais e em experimentação numérica, da precisão e estabilidade da solução da equação de transporte por um método Euleriana-Lagrangeana (MEL). 0 método decompõe a equação de transporte em equações separadas de advecção e de difusão, resolvendo a primeira pelo método das características regressivas no tempo (MCR), e a segundo por um método de elementos finitos, do tipo Galerkin.Mostra-se que as interpolações no espaço requeridas pelo MCR são um factor limitativo da precisão global do MEL, e comparam-se diversas técnicas alternativas de interpolação, algumas das quais originais. A combinação de esquemas compactos e não-compactos de interpolação, baseados em polinómios de Lagrange, é apontada como uma potencial solução óptima.Demonstra-se que, para uma adequada escolha do esquema de interpolação, o MCR é consistente, estável e convergente e tem boas características de precisão. Escolhas inadequadas do esquema de interpolação podem, no entanto, causar instabilidade e inconsistência.Estabelece-se a dependência da precisão do MCR no passo de cálculo, mostrando-se que essa precisão aumenta, em geral (para um tempo total fixo), quando se reduz o número de passos de cálculo, isto é, quando se aumenta o passo de cálculo (uma propriedade simultaneamente pouco habitual e muito conveniente). No entanto, na gama de valores muito pequenos do Número de Courant, a precisão é praticamente independente do passo de cálculo, o que evita que o método se torne divergente.Analisa-se brevemente o efeito de malhas irregulares e pluridimensionais sobre a aplicabilidade e precisão do MCR. Apesar de sensível à irregularidade da malha, o método mantém boas características de precisão desde que as distorções geométricas não sejam excessivas. Malhas pluri-dimensionais, quando simultaneamente irregulares, levantam problemas específicos de aplicabilidade de esquemas não-compactos de interpolação; esses problemas poderão se resolvidos através da utilização conjugada de esquemas compactos e não-compactos, para um mesmo problema. Investigação adicional a ainda requerida nestas áreas.Mostra-se ainda que a presença de mecanismos físicos de difusão beneficia tanta a precisão da solução da equação de advecção como a precisão global do MEL.Finalmente, demonstra-se a eficácia da aplicação do MEL (numa forma particular, restricta a esquemas de interpolação compactos) à simulação do transporte de poluentes em águas costeiras. 0 método permite, em particular, realizar simulações longas (várias marés) a custos moderados, mesma para malhas irregulares com elevado número de nós, e, também, evitar a necessidade do uso de difusividades artificiais como garante de estabilidade; em geral, e nestes dois aspectos em particular, o método revela-se superior a métodos Eulerianos, mais convencionais (por exemplo, métodos de elementos finitos, do tipo Galrkin ou Petrov-Galerkin, aplicados à equação de transporte indivisa).
Ano: 1986
Autor(es): Melo Baptista, A.
Editor: ******
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Sobre a Avaliação de Parâmetros de Qualidade de Água por Detecção Remota: Suspensões
No âmbito de um projecto de investigação intitulado caracterizarão de Formações Estuárias e do Meio Marítimo Litoral Por Técnicas de Detecção Remota , insere-se o estu¬do da avaliação de suspensões na água do mar com recurso à aplicação de técnicas de detecção remota como meio de caracterização de parâmetros de qualidade de água. 0 trabalho que se apresenta foi desenvolvido com os seguintes objectivos:1- Desenvolvimento de metodologias de análise e quantificação de suspensões na água do mar a partir de dados de satélite;2- Implementação sob forma de programas para computador de modelos de quantificação de suspensões orgânicas e inorgânicas na água do mar, a aplicar aos dados do radiómetro CZCS do satélite NIMBUS-7;3- Aplicação e verificação do modelo ao litoral português.Corn vista à consecussão destes objectivos, começa-se por apresentar uma extensa análise das formas de abordagem do problema, enumerando-se os diversos métodos actualmente seguidos, nomeadamente o Empírico, o Teórico e, neste, os métodos microscópico e macroscópico.Com base nesta análise, propõe-se um modelo numérico de quantificção das suspensões a partir dos dados do radiómetro CZCS do satélite NIMBUS-7, o qual, embora empírico na sua formulação como a maioria dos actualmente existentes, se apoia no comportamento radiomótrico da água do mar e dos seus constituintes típicos, cujas características se apresentam também.A implementação prática do modelo exige a filtragem da componente atmosférica presente nos dados rediométricos. Com este objectivo, apresenta-se um modelo baseado na metodo¬logia correntemente utilizada. Consiste na consideração da difusão simples, causada pelos constituintes básicos da atmosfera (moléculas gasosas, aerosóis e ozono) na gama de comprimentos de onda considerada (440, 520, 550 e 670nm). Esta metodologia conduz, porém, a um sistema de equações indeterminado e que é resolvido pela consideração de uma equação ´exterior´ ao processo de transferência radiativa que tem lugar na atmasfera. Para este efeito, utilizou-se a equação de Smith e Wilson por ser a mais divulgada, ressalvando-se, contudo, a necessidade de verificação da sua efectiva aplicação às águas do litoral português, o oqe não foi possível concretizar dada a inexistência de dados.
Ano: 1986
Autor(es): Oliveira, E. M.
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Eulerian-Lagrangian Analysis of Pollutant Transport in Shallow Water
A numerical method for the solution of the two-dimensional, unsteady, transport equation is formulated, and its accuracy is tested.The method uses a Eulerian-Lagrangian approach, in which the transport equation is divided into a diffusion equation (solved by a finite element method) and a convection equation (solved by the method of characteristics). This approach leads to results that are free of spurious oscillations and excessive numerical damping, even in the case where advection strongly dominates diffusion. For pure diffusion problems, optimal accuracy is approached as the time-step, At, goes to zero; conversely, for pure-convection problems, accuracy improves with increasing At; for convection-diffusion problems the At leading to optimal accuracy depends on the characteristics of the spatial discretization and on the relative importance of convection and diffusion.The method is cost-effective in modeling pollutant transport in coastal waters, as demonstrated by an illustrative application to a case study (sludge dumping in Massachusetts Bay). Numerical diffusion is eliminated or greatly reduced, raising the need for realistic estimation of dispersion coefficients. Costs (based on CPU time) should not exceed those of conventional Eulerian methods and, in some cases (e.g., problems involving predictions over several tidal cycles), considerable savings may even be achieved.
Ano: 1984
Autor(es): Melo Baptista, A.
Editor: ******
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Sobre a Propagação de Ondas do Mar em Regiões Costeiras. Análise pelo Método dos Elementos Finitos
0 principal objectivo desta tese é mostrar a habilidade do métodos dos elementos finitos e do método dos elementos de fronteira na modelação das ondas gravíticas de superfície.Na análise linear, as equações reduzidas do movimento ondulatório são resolvidas pelo método dos elementos finitos, levando em linha de conta a reflexão parcial, a radiação e o atrito de fundo. A modelação da radiação é feita com elementos infinitos ou com elementos de radiação, sendo estes encarados como um caso particular dos elementos de reflexão. 0 atrito de fundo é introduzido após a discretização e é levado a efeito através de um coeficiente empírico que se pode relacionar com o coeficiente de Chezy.Quer o modelo determinístico quer o modelo estocástico, obtido do primeiro com base na noção do estimador natural, permitem a realização de ensaios de ressonância ou de agitação. Nos ensaios de ressonância de uma bacia portuária tem particular interesse o conhecimento do espectro de resposta ao ruído bran¬co de banda limitada.A título de exemplo de aplicação mostram-se alguns aspectos do estudo das condições de ressonância do porto de Leixões.Logo que não sejam válidas as hipóteses simplificativas que permitem uma abordagem linear das ondas gravíticas de superfície, são resolvidas as equações não lineares do movimento ondulatório com superfície livre, pelo método dos elementos de fronteira. As suas peculiaridades permitem, sem qualquer dúvida, considerar o método dos elementos de fronteira como o mais vocacionado para este tipo de análise.Os programas de cálculo automático para o estudo da análise não linear estão ainda em fase de teste, pelo que não se apresentam exemplos de aplicação.
Ano: 1982
Autor(es): Portela, A.
Editor: ******
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Numerical simulation of the tidal flow in homogeneous estuaries
Este trabalho é dirigido principalmente para o uso da simulação numérica dos escoamentos em estuários como uma ferramenta pa¬ra estudos de engenharia. Fazem-se algumas considerações gerais sobre a definição e classificação de estuários seguidas por uma descrição sumária da hidrodinâmica dos estuários. Descrevem-se e comparam-se as várias técnicas utilizadas na solução de problemas de hidradinâmica de stuários.Faz-se a dedução formal de um modelo matemático do escoamento em estuários homogéneos e integram-se verticalmente as suas e¬quações, obtendo-se as conhecidas equações do escoamento em águas pouco profundas ("shallow water equations"). Estas equações são discretizadas utilizando os métodos dos elementos finitos e das diferenças finitas, respectivamente no espaço e no tempo.Faz-se a descrição de um sistema de cálculo para determinar a solução do modelo matemático discretizado e tecem-se várias considerações acerca do seu desenvolvimento e uso.Finalmente apresentam-se os resultados de alguns testes utilizados para verificar o funcionamento do sistema de cálculo.
Ano: 1981
Autor(es): Figueira, P.
Editor: ******
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Relatórios
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Soft coastal protection measures for Langue de Barbarie and Saint Louis, Senegal - Dynamics and potential long-term evolution of the proposed solutions
This report presents the methodology and results of a study of the sediment dynamics and potential medium-term coastline evolution induced by hybrid-type coastal protection solutions for the Langue de Barbarie and the city of Saint-Louis, Senegal. The analysed solutions considered four designs of an artificial island, or a peninsula/spit connected to the mainland. The study includes gathering of study site data, preparation of model inputs, set-up and calibration of the shoreline evolution model ShorelineS, simulations of the potential coastal evolution for the proposed interventions, and critical and comparative analysis. The model succeeded in reproducing the main coastline modifications observed during the calibration period (2015 to 2019). It was found that any of the proposed hybrid solutions are likely to trigger substantial instabilities in the delicate sediment dynamics of Langue de Barbarie, eventually breaching this spit not far from the city of Saint-Louis. The analysis of alternative soft solutions led to similar conclusions.
Ano: 2024
Autor(es): Sancho, F. E.; Nahon, A.; Oliveira, F. S. B. F.
Keywords: Erosion; breaching; Shoreline evolution; Spit; Sand barrier; ShorelineS model
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Programa de monitorização da hidrodinâmica das dragagens da zona superior da Lagoa de Óbidos - Relatório 3
O Programa de Monitorização das Dragagens da Zona Superior da Lagoa de Óbidos, promovidas pelaAgência Portuguesa do Ambiente, destina-se a acompanhar a evolução das condições hidrodinâmicas e da morfologia da lagoa. Apresentam-se neste relatório os resultados relativos à fase de pós-obra. Na zona inferior da lagoa, entre abril de 2022 e outubro de 2023, o canal da embocadura manteve uma posição relativamente estável no terço central do cordão litoral, sem situações de fecho da embocadura. Na zona superior da lagoa, a comparação dos levantamentos hidrográficos de pós-dragagem (março de 2022) e de monitorização após 20 meses (novembro de 2023) indicam que a zona intervencionada de canais (braço da Barrosa, foz do rio Real e braço do Bom Sucesso) e bacias (braço da Barrosa e foz do rio Real) apresentou uma taxa de assoreamento moderada (0,23 m ano-1). Assim, estima-se que os efeitos da intervenção de dragagem na redução da acumulação sedimentar na zona superior da lagoa sejam relativamente duradouros.
Ano: 2023
Autor(es): Portela, L. I.; Freire, P.; Fortunato, A. B.; Azevedo, A.
Keywords: Lagoa costeira; Assoreamento; Hidrodinâmica; Evolução morfológica
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Project Mosaic.PT
The final technical report of the project Mosaic.pt
Ano: 2023
Autor(es): Freire, P.; Fortunato, A. B.; Oliveira, F. S. B. F.; Azevedo, A.; Nahon, A.; Rilo, Ana; Oliveira, A.; Jesus, G.; Martins, R.; Fortes, C. J. E. M.; Henriques, M. J.; Tavares, A.; Santos, P.; Barros, J.
Keywords: WebGIS platform for multi-source data; Territorial vulnerability; Coastal flooding; Real-time prediction and monitoring; Critical typologies
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira - (T2) Estudos em modelo físico reduzido: Resultados do modelo Relatório 13
Apresenta-se neste relatório os principais resultados dos ensaios em modelo físico reduzido referentes ao Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira. Os ensaios, realizados à escala 1:65 com fundo móvel, permitiram analisar o efeito do quebra-mar destacado (QMD) na dinâmica sedimentar próxima e na geração de ondas para o surf. No que se refere à dinâmica sedimentar, verificou-se a reprodução de fenómenos de evolução morfológica no modelo físico, com predominância de movimentos sedimentares transversais na ausência do QMD e quase inexistência de transporte longilitoral. A implantação de um QMD paralelo à praia induziu a formação de células de circulação na zona abrigada que conduziram à formação de um saliente de pequenas dimensões, centrado com o eixo transversal do QMD. A implantação de um QMD 45º oblíquo à costa provocou a formação de dois salientes, de dimensões semelhantes aos da configuração anterior. No que se refere à geração de ondas para surf comparam-se os resultados obtidos sem QMD, com QMD paralelo e com QMD oblíquo à costa. Analisam-se os índices de agitação, localização, comprimento e tipo de rebentação para cada situação. Para todas as condições de agitação ensaiadas, a rebentação na situação atual (sem QMD) ocorre a sotamar da posição de implantação prevista para o QMD, próxima da linha de costa. O QMD provoca alteração das condições de rebentação, levando a que esta ocorra na zona próxima ou sobre o QMD. Da observação da posição e comprimento da linha de rebentação, assim como do tipo e forma de rebentação pode concluir-se que, dos casos ensaiados, no caso sem QMD e no caso com QMD oblíquo se obtiveram condições de rebentação adequadas à prática de surf. Apresenta-se a calibração realizada com o modelo numérico COULWAVE para o caso do QMD oblíquo, para uma condição de agitação regular. O modelo numérico permite calcular alguns parâmetros importantes para a verificação das condições de rebentação e da sua adequabilidade para a prática do surf, tais como o comprimento da linha de rebentação, a direção da onda no ponto de rebentação, o ângulo de rebentação e o número de Iribarren. Com base nos resultados obtidos é possível concluir que o QMD oblíquo gera uma onda de boa qualidade para o surf, já que se obtém uma rebentação mergulhante e um ângulo de rebentação adequado para surfistas standard/profissionais. Realizaram-se ensaios de galgamento e, para as condições de agitação ensaiadas, não se verificou galgamento da estrutura de defesa longitudinal aderente nem no caso dos ensaios sem QMD nem com QMD, quer paralelo à costa quer oblíquo.
Ano: 2022
Autor(es): Mendonça, A. C.; Sancho, F. E.; Neves, M. G.; Fortes, C. J. E. M.; Freire, P.
Keywords: Dinâmica sedimentar; Fundo móvel; Surf; Ensaios em modelo físico
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à Praia da Vagueira - Relatório final síntese
Apresenta-se neste documento um texto integrador e conclusivo dos trabalhos executados no
Ano: 2022
Autor(es): Sancho, F. E.; Freire, P.; Neves, M. G.; Oliveira, F. S. B. F.; Mendonça, A. C.; Fortes, C. J. E. M.; Roebeling, P.; Baptista, R. P.
Keywords: Alimentação artificial; Surf; Quebramar destacado submerso; Proteção costeira; Galgamento; Viabilidade técnica e económica
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à praia da Vagueira - (T1) Estudos em modelo matemático: Efeito do quebra-mar destacado nas correntes e morfo
O presente estudo é constituído por duas componentes. Na primeira analisa-se, com recurso a modelação numérica, o efeito da morfologia da praia da Vagueira na resposta de um quebra-mar destacado submerso implementado na frente marítima. Para isso, utilizam-se dois levantamentos topo-batimétricos recentes, de verão marítimo, que evidenciam grandes diferenças de elevação do fundo. Concluiu-se que a implementação do quebra-mar favorece a geração de elevados gradientes de fundo, incluindo a geração de novos canais, devidos às correntes divergentes, cuja mobilidade constrange a formação de um saliente estável que permita um aumento permanente da largura de praia. Na segunda componente do estudo, desenvolvida para apoiar o estudo em modelo físico, testou-se em modelo numérico o efeito do quebra-mar destacado submerso nas correntes e morfologia adjacentes, em condições hidro-morfológicas representativas. Concluiu-se que os padrões de erosão-acumulação gerados pelo quebra-mar (canais de erosão divergentes, enraizados nos extremos do quebra-mar, que geram a fuga de sedimentos locais e crescimento de um saliente não simétrico relativamente ao eixo transversal do quebra-mar) são mais regulares do que os previstos em condições de topo-batimetria real, pelo facto da batimetria inicial ser mais uniforme e, por isso, permitir um efeito mais destacado (menos difuso) dos mecanismos de resposta do fundo ao forçamento hidrodinâmico.
Ano: 2021
Autor(es): Oliveira, F. S. B. F.
Keywords: Morfodinâmica; Saliente; Proteção costeira
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à praia da Vagueira - (T2) Estudos em modelo físico reduzido: Estabelecimento do modelo físico
Apresenta-se neste relatório o estabelecimento do modelo físico reduzido e as condições de ensaio referentes ao
Ano: 2021
Autor(es): Sancho, F. E.; Neves, M. G.; Fortes, C. J. E. M.; Oliveira, F. S. B. F.; Silva, L. G.
Keywords: Fundo móvel; Escala do modelo reduzido; Surf; Condições de agitação
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Estudo de caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado multifuncional em frente à praia da Vagueira - (T4) Análise custo-benefício da melhor solução técnica e conjunto de soluções alternati
No âmbito do contrato de prestação de serviços para o
Ano: 2021
Autor(es): Pombo, R.; Roebeling, P.; Coelho, C.; Sancho, F. E.
Keywords: Viabilidade económica; Valor do território; Uso do solo; Proteção costeira
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Modelação para apoio às intervenções nas praias da Costa da Caparica
Procede-se à comparação de levantamentos topo-hidrográficos a escalas espaciais e temporais alargadas (desde 1980-1982) com o objetivo de apoiar a interpretação da evolução morfológica do sistema Bugio-Caparica e, em particular, contribuir para: (a) a identificação do destino das areias utilizadas na alimentação das praias da Costa da Caparica; (b) a avaliação da importância dos fluxos sedimentares entre as praias da Caparica e o banco do Bugio; e (c) a apreciação dos efeitos das intervenções estruturais e não-estruturais. Identifica-se uma área de acumulação sedimentar parcialmente no exterior da célula de monitorização, com cotas da ordem de -4 a -2 m ZH, no bordo meridional do banco do Bugio, que poderá estar associada quer às alimentações artificiais realizadas na Caparica, quer a alterações morfológicas ocorridas na envolvente da Cova do Vapor.
Ano: 2020
Autor(es): Portela, L. I.
Keywords: Embocadura; Dinâmica sedimentar; Levantamentos topo-hidrográficos; Costa da Caparica
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MOSAIC.pt field campaigns - Cova-Gala beach, March 2020
The present report describes a fieldwork campaign that took place within the scope of the project MOSAIC.pt. The campaign was performed in March 2020 at Cova-Gala beach. Cova-Gala beach is located south of the entrance to Figueira da Foz harbour, along central Portugal western coast. The campaign aimed to acquire hydrodynamic and topographic data on the subaerial beach cells between the groynes in front of Cova ur anization
Ano: 2020
Autor(es): Nahon, A.; Fortunato, A. B.; Freire, P.; Oliveira, F. S. B. F.; Oliveira, J. N.; Pedro, L.; Rogeiro, J.; Jesus, G.; Oliveira, A.; Azevedo, A.; Henriques, M. J.; Silva, P. A.; Baptista, R. P.; Oliveira
Keywords: Hydrodynamic measurements; Photogrammetric survey; Topographic survey
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Outros
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Estuarine and coastal morphodynamics
N/A
Ano: 2015
Autor(es): Fortunato, A. B.; Bertin, X.; Coco , G.; Concejo, A.; Dias, J. M.; Fernandes, E.; Larson, M.; Matias, A.; Oliveira, A.; Silva, P. A.; Dias, J. A.; Azeiteiro, U.; Costa , M.; Boski, T.
Keywords: coastal; Estuarine
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