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Analysis of forces on a submarine outfall by a RANS-VoF numerical wave tank
Knowledge of forces due to the action of waves on submarine outfalls composed by a pipe and stabilizing concrete weights, considering the wave propagation direction to the outfalls, is essential to their design. 3D numerical models based on RANS-VoF (Reynolds-Average-Navier-Stokes Volume-of-Fluid) are able to estimate forces on the pipe and weights. The present study aims to simulate a submarine outfall with stabilizing concrete weights at 1:15 scale which was previously tested in the 3D Shallow Water Basin at the Danish Hydraulics Institute (DHI) to analyse the influence of the direction of the incident wave and the distance from the pipe to the bottom on the outfall forces. In this study, numerical results are compared with experimental ones for waves with four different amplitudes and with wave incidence perpendicular to the outfall. The use of k-
Ano: 2019
Número Páginas:
50-59pp.
Autor(es): Didier, E.; Neves, M. G.; Teixeira, P.
Revista: Defect and Diffusion Forum
Editor: Trans Tech Publications Ltd, Switzerland
Volume:
Vol. 396.
Keywords: Numerical wave tank; RANS-VoF; Forces; Submarine outfalls
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Damage progression in rubble-mound breakwaters scale model tests, under a climate change storm sequence
This paper describes the two-dimensional (2D) physical model tests of a rock armor breakwater, performed at LNEC´s experimental facilities, under the framework of the HYDRALAB+ project. The aim of the present work was to evaluate damage evolution under future climate change scenarios, by using different damage evaluation techniques. The tested wave conditions simulated a storm sequence where two water levels (low water and high water) were considered, as well as an increase of the wave height. The water levels and the wave heights were chosen to simulate extreme events forecasted on climate change scenarios. Damage evaluation was based on the traditional counting method and on stereo-photogrammetric techniques. Test results are presented in terms of the damage parameter S and in terms of the percentage of removed armor units. The analysis is focused on the damage progression during the scale model tests, for the imposed storm sequence. The damage presents an oscillating behavior with two main damage areas corresponding to the active zones for each level, due to the variation of the water level between low-water and high-water. This behavior differs significantly from that found for the common storm sequences usually tested, where the water level does not change. Both measuring techniques lead to an intermediate damage of the cross-section breakwater. However, the damage parameter assessment with the stereo-photogrammetric technique allows a more versatile evaluation, since it is possible to characterize damage in representative zones of the cross-section
Ano: 2019
Autor(es): Fortes, C. J. E. M.; Lemos, R.; Mendonça, A. C.; Reis, M. T. L. G. V.
Revista: Journal of Research on Engineering Structures and Materials (RESM)
Editor: MIM Research Group
Volume:
Vol. 5 Iss. 4.
Keywords: Stereo-photogrammetric techniques; Climate change; Rubble-mound breakwaters; Damage progression
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Experimental investigation on the power capture of an oscillating wave surge converter in unidirectional waves
The aim of this paper is the experimental characterization of the capture width ratio (CWR) and response amplitude operator (RAO) of a 1:10 physical model of an oscillating wave surge converter (OWSC), under unidirectional regular and irregular waves. The effects of hydraulic power take-off (PTO) system are explicitly taken in consideration. A mathematical model is proposed to describe the PTO damping as a function of the angular velocity of the flap. The harmonic decomposition of free-surface elevation, angular velocity of the flap and pressure in the PTO system demonstrates that these signals are dominated by their linear component. However, the signals also present some important higher-order frequency components. To predict the CWR of the OWSC under irregular waves the nonlinear output frequency response functions are considered as the extension of the RAO to the nonlinear case. It is shown and discussed that the PTO system, wave frequency and height have a significant influence on the CWR and RAO. The RAO curve for irregular waves does not exhibit a well-defined peak, showing a limited variation in a broadband. A weak correlation between CWR and RAO was found, i.e., the maximum CWR does not occur for the maximum value of RAO.
Ano: 2019
Número Páginas:
975-992pp.
Autor(es): Brito, M.; Ferreira, R. L.; Teixeira, L; Neves, M. G.; R. Canelas
Revista: Renewable Energy
Editor: Elsevier
Volume:
Volume 151.
Keywords: Power take-off: PTO damping; Response amplitude operator: RAO; Capture width ratio: CWR; Oscillating wave surge converter: OWSC; Wave energy
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Measuring wave run-up, overtopping and damage of rubble-mound breakwaters in scale model tests
A set of scale-model tests was carried out at the wave basin of the Leibniz University Hannover to extend the range of wave steepness values analysed in run-up, overtopping and armour layer stability studies, focusing on oblique extreme wave conditions and on their effects on a gentler slope breakwater
Ano: 2019
Número Páginas:
118-129pp.
Autor(es): Santos, J. A.; Lemos, R.; Weimper, J.; Gronz, O.; Hofland, B.; Sande, J.; Pinheiro, L.; Spans, J.H.; Peña, E.; Reis, M. T. L. G. V.; Fortes, C. J. E. M.; Figuero, A.; Laiño, E.; Bornschein, A.; Kerpen
Editor: Hydralab+
Keywords: Rubble-mound breakwaters; Model tests; Overtopping; Wave run-up
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Numerical analysis of the interference between two elastically mounted cylinders in tandem subject to flows at low Reynolds numbers
Fluid-dynamic interference among cylindrical structures in arrays, frequently used in engineering, is of fundamental and practical interests since it may considerably change fluid-structure interactions and produce large fluctuating forces on structures that cause vibrations, lock-in and important motions. This paper aims to study the mutual interference between two circular cylinders in tandem arrangement, which is considered the simplest configuration of one array cylinders, elastically mounted in transversal direction and subject to a bi-dimensional uniform laminar flow at low Reynolds numbers. Both cylinders have the same diameter D and the center-to-center spacing is equal to L = 5.25D which corresponds to co-shedding regime. The academic numerical model Ifeinco, which is based on the finite element method and uses a partitioned scheme that considers two-way interaction of fluid flow and structure, has been employed to the analysis. Combinations of upstream and downstream stationary and elastically mounted cylinders are investigated for Reynolds number range from 90 to 140. Differences of flow behaviors drag and lift forces and resonance between single cylinder and cylinders in tandem arrangement were found. Mutual and respective influence of upstream cylinder motion on the downstream cylinder and vice-versa are analyzed. Results show that, in some engineering studies, the consideration of the flexibility of cylindrical structures in arrays is fundamental since it influences significantly the interference between cylinders, mainly the magnitude and direction of forces and characteristics of the resonance range, and, consequently, structural and dynamical behaviors.
Ano: 2019
Número Páginas:
11p.
Autor(es): Teixeira, P.; Rechsteiner, P.; Didier, E.
Revista: Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering
Editor: Springer
Volume:
Vol. 41.
Keywords: Finite element method; Vortex-induced vibration; Wake interference; Tandem arrangement; Circular cylinders
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Observação e monitorização de obras marítimas com a nova metodologia OSOM+
This paper describes a programme under the responsibility of the National Laboratory for Civil Engineering (LNEC), Portugal for the systematic observation and monitoring of maritime works, termed OSOM+, which has 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: a) Periodic visual inspections by a trained technician; b) Periodic aerial inspections using a UAV/drone; c) The ANOSOM-GIS database, to store and/or query obtained information, as well as to diagnose present, evolution and risk conditions; and d) A mobile, portable, application, for real-time input and visualization of the ANOSOM-GIS database information.This recently updated methodology encompasses a number of tools whose functionalities are illustrated in this paper with an application to a case study: the Ericeira
Ano: 2019
Número Páginas:
22p.
Autor(es): Fortes, C. J. E. M.; Capitão, R.; Henriques, M. J.; Lemos, R.; Neves, M. G.; Reis, M. T. L. G. V.; Silva, L. G.
Revista: Revista Mundi, Engenharia, Tecnologia e Gestão
Editor: Instituto Federal do Paraná
Volume:
v.4, n.2.
Keywords: Ericeira
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A methodology to determine the optimal size of a wells turbine in an oscillating water column device by using coupled hydro-aerodynamic models
This paper describes a methodology to determine the optimal size of a Wells turbine to be used in an OWC device taking into account hydro-aerodynamic coupling, performance curves of the turbine and air pressure control by a relief valve. The proposed model, named turbine diameter optimization (TDO) model, considers the movement of the water surface inside the OWC chamber as a piston movement in response to the hydrodynamic forces from the incoming waves. The aerodynamic is based on the first law of thermodynamics applied to the air column of the chamber. The power-pressure curve of the turbine and the air pressure control by relief valve are implemented in the model to determine the turbine power output for several regular incident waves. The TDO model is initially calibrated by a numerical model based on Reynolds-Average-Navier-Stokes (RANS) equations for each wave component of an expected sea state distribution. Thereafter, the power output generated by turbines of several sizes is calculated with lower computational cost (few minutes) in comparison with RANS based models (thousands of hours) in a personal computer. This developed methodology is an important support to the process of turbine sizing for an OWC device for an expected sea state distribution.
Ano: 2018
Número Páginas:
9-18pp.
Autor(es): Torres, F.; Teixeira, P.; Didier, E.
Revista: Revista Renewable Energy
Editor: Elsevier
Volume:
Vol. 121.
Keywords: Air pressure control; Turbine sizing; Oscillating water column; Wave energy
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An integrated tool for modelling oscillating water column (OWC) wave energy converters (WEC) in vertical breakwaters
This paper describes the preliminary developments of an innovative integrated tool for the numerical modelling of oscillating water column (OWC) wave energy converters (WEC) integrated in vertical breakwaters. The main purpose of the tool is the numerical modelling of wave propagation from offshore to nearshore, wave-structure interaction, and the complex nonlinear hydrodynamic and aerodynamic phenomena that occur in OWC-WECs.The tool development and validation were supported by experimental data from physical model tests carried out in a wave flume at the Portuguese National Laboratory for Civil Engineering (LNEC). Prototype data were also available for the Pico OWC-WEC in the Azores, Portugal, monitored by the Portuguese Wave Energy Centre since 2005. Application of the tool for sea-wave characterization at the Azores archipelago and calculation of the corresponding wave power for a period of 10 years at various points around each island show that, in winter, there is good availability of wave energy in most quadrants of each island. In summer, the resource exploitation is only worthwhile on the north-west coasts of the islands. Physical and numerical modelling results for an OWC with a fully open chamber show good agreement between experimental data and numerical values for several incident wave conditions. The analysed results include the time series of the free-surface elevation at different locations, the time series of the mean free surface inside the water chamber, the amplification factors, the phase angles and the velocity vectors at the highest and the lowest positions of the mean free surface inside the chamber. The tool showed its potential to be useful in supporting ocean and coastal engineering projects due to its capacity to effectively reproduce the main phenomena involved in these types of studies.
Ano: 2018
Número Páginas:
198
Autor(es): Mendonça, A. C.; Dias, J.; Didier, E.; Fortes, C. J. E. M.; Neves, M. G.; Reis, M. T. L. G. V.; Conde, J. M.; Poseiro, P.; Teixeira, P. R. F.
Revista: Journal of Hydro-environment Research
Editor: Elsevier
Volume:
Vol. 19.
Keywords: Wave power; SWAN-URANS models; Nonlinear numerical modelling; Physical modelling; Wave-structure interaction; Oscillating water column (OWC) wave energy converter (WEC)
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Asymmetric copula
Joint statistical models for long-term wave climate are a key aspect of offshore wind engineering design. However, to find a joint model for sea-state characteristics is often difficult due to the complex nature of the wave climate and the physical constraints of seastates phenomena. The available records of wave heights and periods are often very asymmetric in their nature. This article presents a copula-based approach to obtain the joint cumulative distribution function of the significant wave heights and the up-crossing mean period. This study is based on 124-month hindcast data concerning Horns Rev 3 offshore wind farm. The extra-parametrization technique of symmetric copulas is implemented to account for the asymmetry present in the data. The analysis of the total sea, the wind-sea and primary swell components is performed separately. The results show that the extra-parametrization technique with pairwise copulas consistently provided a better goodness-of-fit when compared to symmetric copulas. Moreover, it is demonstrated that the separation of the total sea into its components does not always improve the extra-parametrized copula
Ano: 2018
Número Páginas:
304-334pp.
Autor(es): Fazeres-Ferradosa, T.; Taveira-Pinto, F.; Vanem, E.; Reis, M. T. L. G. V.; Neves, L.
Revista: Wind Engineering
Editor: Sage
Volume:
Vol. 42, No. 4.
Keywords: Asymmetry; Crámer
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Characterization of ship motions induced by wake waves
This paper analyses the hydrodynamic interaction between two ships, one stationary and the other navigating nearby, using physical and numerical modelling. The passing ship is a self-propelled scale model of the
Ano: 2018
Número Páginas:
547-555pp.
Autor(es): Pedro, F.; Pinheiro, L.; Fortes, C. J. E. M.; Santos, J. A.; Hinostroza , M.
Revista: Progress in Maritime Technology and Engineering
Editor: Taylor & Francis
Keywords: Wake waves; SWAMS; Ship motions
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Comunicações
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Modelação numérica: análise dos parâmetros de surfabilidade de um quebra-mar destacado multinfuncional em frente à praia da Vagueira
O presente trabalho enquadra-se no estudo de caracterização e definição de parâmetros de dimensionamento e localização de um quebra-mar destacado (QMD), em frente à Praia da Vagueira (Município de Vagos, distrito de Aveiro) que está a ser desenvolvido para a Agência Portuguesa do Ambiente, I.P.,.Pretende-se que o QMD seja multifuncional contribuindo para reduzir o risco de galgamentos costeiros no aglomerado urbano da Praia da Vagueira; promover o eventual acréscimo do areal da praia emersa em frente à defesa aderente, reforçando a defesa natural contra a erosão e inundação costeira e fomentando o seu maior usufruto pela população e segurança balnear; e ainda criar condições físicas para promover ondas de surf, potenciando a economia associada a esta atividade.Neste âmbito, e para análise das potencialidades do QMD para promover ondas de surf na zona, aplica-se o modelo não-linear de tipo Boussinesq COULWAVE na simulação da propagação de ondas na zona em estudo, para a situação antes e após a implantação do QMD. Este modelo permite reproduzir a maioria dos fenómenos intervenientes na transformação da onda em fundos de profundidade variável e na presença de correntes: dispersão de frequência, dispersão de amplitude, empolamento (linear e não-linear), difração, refração pelo fundo e devida às correntes, geração de harmónicas e dissipação de energia por rebentação da onda.Analisam-se os parâmetros de surfabilidade necessários para verificar se as condições na zona são propícias para a prática do surf, nomeadamente o número de Iribarren, ângulo de rebentação, amplificação da onda e o comprimento da linha de rebentação.
Ano: 2021
Número Páginas:
4p.
Autor(es): Mendonça, A. C.; Fortes, C. J. E. M.; Santos, J. A.
Editor: APRH
Keywords: COULWAVE; Modelação numérica; Parâmetros de surfabilidade; Vagueira; Quebra-mar destacado
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Porto de Peniche: ensaios em modelo físico de um trecho do quebra-mar oeste
Nesta comunicação descreve-se o conjunto de ensaios efetuados em modelo reduzido de um perfil do quebra-mar oeste do porto de Peniche. O objetivo destes ensaios é avaliar o impacto no espraiamento, no galgamento, nas pressões na superestrutura e na evolução do dano no talude do perfil, de diferentes condições de agitação marítima extremas designadamente as associadas a cenários de alteração climática.
Ano: 2021
Número Páginas:
3p.
Autor(es): Mendonça, A. C.; Fortes, C. J. E. M.; Lemos, R.; Neves, M. G.; Capitão, R.; Pinheiro, L.; Costa, C.E.B.C.; Reis, R.; Simão, J.; Soares, R. E.
Editor: CNME2020
Keywords: Peniche; Dano; Superestrutura; Galgamento; Espraiamento; Agitação marítima; Modelação física
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Project TO-SEALERT. First developments
The project To-SEAlert aims to develop, implement and validate a set of tools/methodologies for an early warning, forecast and alert, emergency planning and risk management WebGIS system, based on the existing HIDRALERTA system. This updated WebGIS system will help responsible authorities to monitor, prevent and/or manage overtopping and flood emergency events in coastal and port areas and to plan investments on a long-term basis. The new system includes the use of satellite and video images, numerical and physical modelling, and quantitative risk assessment techniques to enhance the reliability and efficiency of the system. It will also establish/implement/monitor emergency plans to help authorities handle these events. The test cases are Costa da Caparica and Ericeira harbour, sites with significant occurrence of wave driven overtopping and flooding with significant consequences for the infrastructures, goods, and people.This paper aims to describe the project, namely its objectives, methodology and main expected results, as well as the achievements attained so far.
Ano: 2021
Número Páginas:
4p.
Autor(es): Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Zózimo, A. C.; Santos, J. A.; Pinheiro, L.; Lemos, R.; Capitão, R.; Fonseca, A. M.; Barateiro, J.; Serrazina, V.; Craveiro, J.; Andriolo, U.; Taborda, R.; Si
Editor: APRH
Keywords: Risk assessement; Early warning; Flooding; Overtopping; To-SEAlert
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Prótotipo do TO-SEALERT para o porto da Ericeira
O projeto de investigação e desenvolvimento To-SEAlert financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia e envolvendo o LNEC, a FCiências.ID, a NOVA.ID.FCT e o ISEL tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de previsão, alerta, planeamento de emergência e gestão de risco de galgamentos e inundações em zonas costeiras e portuárias, com base no sistema HIDRALERTA. Partindo das características da agitação marítima ao largo e utilizando modelos numéricos para a propagação e deformação da agitação marítima, o sistema HIDRALERTA estima os parâmetros relevantes da agitação marítima para a avaliação do galgamento e da inundação bem como o risco associado a esses eventos. As funcionalidades que se pretendem melhorar no âmbito do projeto To-SEAlert dizem respeito às metodologias de previsão do galgamento e da delimitação da zona inundada, bem como no apoio à resposta a situações de emergência envolvendo fenómenos de galgamento. A implementação e a validação do protótipo do To-SEAlert estão a ser efetuadas para a zona costeira da Costa da Caparica e para o porto da Ericeira.Esta comunicação apresenta o trabalho desenvolvido até à data na construção e desenvolvimento do protótipo do To-SEAlert para o porto da Ericeira.
Ano: 2021
Número Páginas:
4p.
Autor(es): Zózimo, A. C.; Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Pinheiro, L.; SMITHERS, N; Serrazina, V.
Editor: APRH
Keywords: Emergência; Previsão e alerta; Galgamento; HIDRALERTA; To-SEAlert; Ericeira
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Run-up measurements under very oblique wave incidence
Under the scope of the HYDRALAB+ transnational access project, the so-called RODBreak was conducted in the directional wave basin at the Marienwerden facilities of the Leibniz UniversityHannover (LUH).A stretch of a rubble-mound breakwaterwas built in the wave basinwith a very gentle slope and an armour layer made of Antifer cubes, at the roundhead and adjoining trunk, and rock, at the rest of the trunk.Aset of scale-model tests wascarried out to extend the range of wave steepness values analysedin wave run-up, overtopping and armour layer stability studies, focusing on oblique extreme wave conditions,with incident wave angles from 40º to 90º.The present study focuses on the analysisof measured wave run-up values obtained ina physical model and on its variability with wave parameters and wave obliquity.
Ano: 2021
Número Páginas:
4p.
Autor(es): Lemos, R.; PINA, V.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.
Editor: APRH
Keywords: RODbreak; Physical modelling; Oblique waves; Run-up; Rubble-mound breakwaters
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Simulation of hurricane Lorenzo at the port of Madalena do Pico, Azores, by using the HIDRALERTA system
HIDRALERTA is a forecast, early warning and risk assessment system of port and coastal areas that uses measurements/estimates of sea-waves and water levels to evaluate overtopping/flooding. The calculation of the mean overtopping discharge over a maritime structure is performed through artificial neural network-based tools and/or empirical formulae. The system is composed of four modules developed in open source Web technology, mainly using the Python language. This paper presents its application to reproduce the hurricane Lorenzo conditions and impacts at Madalena do Pico port, Azores, on October 2 2019. This hurricane was regarded as the strongest storm to hit Azores in 20 years. The application of HIDRALERTA focus mainly on the second and fourth modules: wave run-up/overtopping and warning system.
Ano: 2021
Número Páginas:
4p.
Autor(es): SANTOS, M.I.; Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Pinheiro, L.; Serrazina, V.; SALVADOR, M.; Reis, F.; Azevedo, E. B.
Editor: APRH
Keywords: Madalena do Pico; Risk assessment; Overtopping; Warning system; HIDRALERTA
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Análise da energia de ondas infragravíticas na Baía do Espírito Santo, Brasil
A energia das ondas infragravíticas na Baía do Espírito Santo foi investigada através de duas campanhas de medição de ondas em três locais distintos. A variação da energia infragravítica ao longo do tempo foi analisada em conjunto com a evolução do espectro direcional das ondas gravíticas, com o propósito de identificar uma possível relação entre as características das ondas longas e curtas. Quatro faixas de frequência foram utilizadas para particionar o espectro direcional de energia das ondas gravíticas, para observar a evolução destas ao longo do tempo. Nos eventos energéticos de ondas gravíticas medidos ao largo da baía, o aumento da energia na faixa infragravítica só ocorreu em ambos os pontos internos, de forma similar, quando as duas faixas de períodos dominantes do espectro gravítico eram maiores que 9s. Nas outras ocasiões, a região central apresentou maiores amplificações que o ponto nas imediações do Porto de Tubarão.
Ano: 2020
Número Páginas:
219-222pp.
Autor(es): Colaço, G.; Gallo, M.; Parente, C.; Pinheiro, L.; Fortes, C. J. E. M.; Delpuppo, D.; Freitas, T.
Revista: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Ondas longas; Ondas infragravíticas; Ondas gravíticas
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Avaliação do galgamento costeiro sem e com um quebramar destacado na frente da praia da Vagueira
Um dos aspetos a analisar na caracterização e viabilidade de um quebra-mar destacado (QMD) multifuncional em frente à praia da Vagueira é a redução de galgamentos, consequência desejável que a implementação deste tipo de estrutura marítima terá nessa zona. Para isso, foi efetuada a caracterização da agitação na zona em estudo e a avaliação dos galgamentos, para a situação atual (sem estrutura) e para várias alternativas de QMD.Com base em dados estimados ao largo, a caracterização da agitação marítima local foi obtida mediante a transferência desses dados para pontos junto à costa, utilizando, nesta ordem, os modelos de propagação de ondas marítimas SWAN e DREAMS. O período de dados ao largo considerado foi de 39 anos (1979-2018), com intervalo de 6 em 6 horas. Seguidamente, recorrendo à fórmula de Mase et al. (2013), calculou-se o caudal médio galgado na estrutura de defesa aderente aí existente, sem e com as diferentes alternativas de QMD. Finalmente, a comparação dos resultados obtidos permitiu avaliar o desempenho do QMD na redução dos galgamentos costeiros na sua zona de influência.
Ano: 2020
Número Páginas:
187-190pp.
Autor(es): Fortes, C. J. E. M.; Neves, M. G.; Capitão, R.; Pinheiro, L.
Revista: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: QMD; Praia da Vagueira; Galgamentos; Erosão costeira; Agitação marítima
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Behaviour of moored ships in Azorean ports during hurricanes Lorenzo and Elsa
This work presents the results of numerical simulations of two ferry ships moored inside two ports of Pico
Ano: 2020
Número Páginas:
129-132pp.
Autor(es): Pinheiro, L.; SANTOS, M.I.; Fortes, C. J. E. M.; Zózimo, A. C.
Revista: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Warning system; Overtopping; Lorenzo; Lajes das Flores; Hidralerta
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Comparação entre modelos numéricos na avaliação de eventos de galgamento costeiro
Este estudo recorre a ferramentas de modelação numérica, XBeach e SWASH, para a avaliação dos eventos de galgamento costeiro devido a tempestades marítimas no troço costeiro urbano da Costa da Caparica, que compreende a estrutura rígida aderente. Faz-se uma análise comparativa entre os modelos, e confronta-se com a informação de eventos documentados (tempestades Hércules e Emma). Ambos os modelos, refletem as variações entre tempestades, com maior intensidade de galgamento para a tempestade mais energética. Existem diferenças entre os modelos, ainda que pouco significativas face aos níveis de perigosidade associados (CEM, 2002; EurOtop, 2018) e ambos apresentaram resultados satisfatórios quando comparados com os relatos históricos das tempestades analisadas. O modelo XBeach requer um maior tempo de computação, contudo permite obter intervalos de confiança na previsão de galgamentos. Este estudo aponta para a viabilidade da utilização de ambos os modelos na avaliação dos eventos de galgamento costeiro na Costa da Caparica.
Ano: 2020
Número Páginas:
296-299pp.
Autor(es): Ferreira, A. M.; Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Garzon, J.L.
Revista: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: XBeach; SWASH; Tempestade marítima; Riscos costeiros
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Capítulos de Livros
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Multi-functional artificial reefs for coastal protection
N/A
Ano: 2009
Número Páginas:
153-210 pp.
Autor(es): Voorde, M.; Antunes do Carmo, J.; Neves, M. G.
Editor: Ch. A. Hudspeth, T. E. Reeve
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Teses 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.
Ano: 2022
Autor(es): 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
Ano: 2015
Autor(es): 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.
Ano: 2010
Autor(es): 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.
Ano: 2009
Autor(es): 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
Ano: 2003
Número Páginas:
400 p.
Autor(es): Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Info
Modelação Estocástica Numérica e Física da Agitação Marítima
N/A
Ano: 2002
Número Páginas:
434 p.
Autor(es): Capitão, R.
Editor: ******
Info
Transformações Não-Lineares De Ondas Marítimas Em Zonas Portuárias. Análise pelo Método dos Elementos Finitos
N/A
Ano: 2002
Número Páginas:
400 p.
Autor(es): Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Info
Modelação Estocástica Numérica e Física da Agitação Marítima
N/A
Ano: 2001
Número Páginas:
434 p.
Autor(es): Capitão, R.
Editor: ******
Info
Transformações Não-Lineares De Ondas Marítimas Em Zonas Portuárias. Análise pelo Método dos Elementos Finitos
N/A
Ano: 2001
Número Páginas:
400 p.
Autor(es): Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Info
Interacción de ondas y grupos de ondas con estructuras de protección de costas
N/A
Ano: 1999
Número Páginas:
257 p.
Autor(es): Neves, M. G.
Editor: ******
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Relatórios
Info
An integrated harbour navigation control system. NATO Po-Navigation. Adenda ao "Project Plan" proposto ao "Programa Ciência para a Estabilidade. Fase III" da OTAN
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Covas, J. A.
Info
Cais da Calheta, Ilha de S. Jorge - Açores. Memorando
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Silva, L. G.
Info
Ensaios em modelo reduzido de uma protecção marítima aderente.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Silva, L. G.
Info
Ensaios tridimensionais de estabilidade e galgamentos do molhe de protecção do porto de recreio náutico do porto de Sines.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Silva, L. G.
Info
Estudo da localização de um terminal de importação de gás natural liquefeito. Análise das condições do porto de Sines. Estudos de agitação marítima.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Capitão, R.
Info
Estudo da localização de um terminal de importação de gás natural liquefeito. Selecção de locais viáveis. Estudos de agitação marítima.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Capitão, R.
Info
Ligação da lagoa de Óbidos ao mar - Estudos de agitação marítima.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Carvalho, M. M.; Capitão, R.; Fortes, C. J. E. M.; Covas, J. A.
Info
Modelação por elementos finitos da propagação e deformação de ondas marítimas em zonas costeiras.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Covas, J. A.; Fortes, C. J. E. M.
Info
Modelação por elementos finitos da propagação e deformação de ondas marítimas em zonas costeiras. Missão a Coimbra.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Covas, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Capitão, R.
Info
Modelação por elementos finitos da propagação e deformação de ondas marítimas em zonas costeiras. Missão a Palma de Maiorca.
N/A
Ano: 1994
Autor(es): Covas, J. A.
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Outros
Info
A nonlinear finite element method for wave propagation over gently varying depths
N/A
Ano: 2000
Autor(es): Fortes, C. J. E. M.; Fernandes, J. L. M.
Editor: ******
Info
Diagnóstico de Obras de Protecção Portuária
N/A
Ano: 2000
Número Páginas:
50 p.
Autor(es): Neves, M. G.; Santos, J. A.; Ferreira, Ó
Editor: ******
Info
Fenómenos de turbulência e correntes geradas pela rebentação de ondas
N/A
Ano: 2000
Número Páginas:
18 p.
Autor(es): Sancho, F. E.; Neves, M. G.; Tomasicchio, G.; Archetti, R.
Editor: ******
Info
Modelação Numérica da Evolução de Praias Estuarinas - Programa PDCTM (FCT)
N/A
Ano: 2000
Autor(es): Freire, P.; Oliveira, F. S. B. F.; Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Morfodinâmica de Embocaduras Estuarinas: Análise a médio e longo prazo
Info
Quebra-mares perfurados: da caracterização do processo de interacção ondas-estrutura ao desenvolvimento de modelos de dimensionamento
N/A
Ano: 2000
Número Páginas:
50 p.
Autor(es): Sarmento, A.; Neves, M. G.; Pita, C.; Oliveira, I. M.; Pontes, T.
Editor: ******
Info
BRISA: Breaking waves interaction with sandbars
N/A
Ano: 1999
Número Páginas:
30 p.
Autor(es): Sancho, F. E.
Editor: ******
Info
Funcionalidade e estabilidade de estruturas de abrigo à acção de agitação marítima
N/A
Ano: 1999
Número Páginas:
16 p.
Autor(es): Neves, M. G.; Losada, M. A.
Editor: ******
Morfodinâmica de Embocaduras Estuarinas: Análise a médio e longo prazo
Info
PRIMO: Prediction and impacts of runup and overwashes
N/A
Ano: 1999
Número Páginas:
33 p.
Autor(es): Ferreira, Ó; Sancho, F. E.
Editor: ******
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