Publicações

Nowadays, the use of RANS-based models for simulating numerical wave flumes and studying coastal engineering structures is common and allows investigating accurately phenomena that occur in current/wavestructure interactions. Comprehension of energy transformations in these processes can support designers tooptimize the system. In this study, a methodology to evaluate the terms of the energy rate balance in coastalengineering problems is developed. The methodology is applied to the propagation of regular waves in numericalwave flumes, onshore oscillating water column wave energy converter integrated into a vertical breakwater, andtwo types of rubble-mound breakwaters. The direct determination of the energy rate due to viscous and urbulencelosses and the porous resistance in rubble-mound breakwaters are carried out by time integration insidethe computational domain. Besides, the reflected and transmitted energy rates in the flume are calculated bymeans of this methodology, instead of the standard gauge methods, commonly used in physical and numericalflumes. Complementary, studies may be carried out for random incident waves and the methodology can beapplied to 3D wave tanks.

The evaluation of damage progression caused by wave action on physical models of rubble-mound breakwaters can be accomplished through two types of methods: quantifying the movements and falls of the resistant armor elements by visual inspection (the traditional, classical method) or determining the eroded volumes and depths between consecutive surveys of armor layers using sensors and photogrammetric methods (3D scanning methods). Of the latter, one may use techniques such as the so-called "Kinect", "Photogrammetry" and "LiDAR". The end-product of these techniques is, among others, point clouds, which allow obtaining three-dimensional surface models. In this paper, four of the latter techniques (3D scanning methods) are briefly described, and a comparison is made between them regarding their usability in current tests, their advantages and disadvantages, among themselves for a study case of the physical 3D model of the Ericeira breakwater. In evaluating survey quality across the four methods, RMSE (root mean square error) was employed to align obtained point clouds with ground control points (GCP). Notably, Photogrammetry, Kinect, and Azure techniques showed excellent RMSE values. Conversely, the LiDAR-derived-method cloud, using a smartphone with LiDAR sensor and 3dScanner app, fails to yield acceptable and accurate results for the research objectives of this paper.

Data of wave dissipation over vegetation fields was collected from laboratory flume experiments, fordifferent vegetation and wave conditions. An analytical model and a numerical model are applied to estimatethe wave dissipation obtained in the experiments, through the calibration of the bulk drag coefficient (CD).Results and conclusions will analyse and compare each model behaviour and obtained CD values.

Downtime of port terminals results in large economic losses and has a major impact on the overallcompetitiveness of ports. EarlyWarning Systems (EWS) are an effective tool to reduce ports

Coastal hazards such as flooding and erosion can cause large economic and human losses. Under this threat, early warning systems can be very cost-effective solutions for disaster preparation. The goal of this study was todevelop, test, and implement an operational coastal erosion early warning system supported by a particularmethod of machine learning. Thus, the system combines Bayesian Networks, and state-of-the-art numericalmodels, such as XBeach and SWAN, to predict storm erosion impacts in urbanized areas. This system wasdeveloped in two phases. In the development phase, all information required to apply the machine learningmethod was generated including the definition of hundreds of oceanic synthetic storms, modeling of the erosioncaused by these storms, and characterization of the impact levels according to a newly defined eerosion iimpactindex. This adimensional index relates the distance from the edge of the dune/beach scarp to buildings and theheight of that scarp. Finally, a Bayesian Network that acted as a surrogate of the previously generated informationwas built. After the training of the network, the conditional probability tables were created. These tablesconstituted the ground knowledge to make the predictions in the second phase. This methodology was validated(1) by comparing 6-h predictions obtained with the Bayesian Network and with process-based models, the latestconsidered as the benchmark, and (2) by assessing the predictive skills of the Bayesian Network through theunbiased iterative k-fold cross-validation procedure. Regarding the first comparison, the analysis considered theentire duration of three large storms whose return periods were 10, 16, and 25 years, and it was observed that theBayesian Network correctly predicted between 64% and 72% of the impacts during the course of the storms,depending on the area analyzed. Importantly, this method was also able to identify when the hazardous conditionsdisappeared after predicting potential consequences. Regarding the Regarding the second validationapproach, second validation approach, the k-fold cross-validation procedure was applied to the peak of a set ofvarying storms and it demonstrated that the predictive skills were maximized (63%

This paper investigates the influence of sea severity and mooring line pretension configuration on the operabilityof a moored vessel at a modified berthing site inside a port. A physical model was constructed to replicate thenew layout of the port of Leix

A wave flume is used to study a scaled model of a stepped bottom dual-chamber Oscillating Water Column (OWC) installed onshore. Compared to traditional single-chamber OWCs, the use of dual-chambers is expected to widen the range of sea states in which the OWC is more efficient, and the step, in front of the first chamber, boosts the capturing energy capacity of the device. The Power Take-Off (PTO) system is modelled as an air opening in the pneumatic chambers. Several experiments combining regular incident waves and PTO damping conditions are performed. Results of the amplitudes of the free surface elevations inside the chambers show that the device can amplify the incident wave amplitude up to 1.57 times in chamber 2. Results of the primary efficiency show that the device is highly dependent on the PTO damping characteristics and can reach around 40% for a wide range of wave periods. Results of the reflection analysis show that the reflection coefficient is also dependent on the PTO damping characteristics but remain lower than 0.6 for all the studied cases. Sloshing phenomenon (mostly in the cross-section direction) was observed for a wavelength close to the cross-section dimension, impacting negatively on the device pneumatic performance.

Laboratory experiments of wave propagation over rigid and flexible vegetation fields, with the same configurations, were conducted to understand the effect of vegetation flexibility on the drag coefficient (CD). The direct method and the least squares method (LSM), based on force and flow measurements, are applied to calculate the CD in the experimental conditions. The formulations of both methods are extended to estimate the CD for flexible vegetation cases. A video analysis was performed to account for the swaying motion. Typically, wave dissipation is lower for flexible than for rigid vegetation of the same configuration, under the same flow condition. Therefore, a proportional effect in the corresponding CD results, obtained from common CD calibration to wave dissipation without considering vegetation motion, is usually observed. However, the present results show that although the wave dissipation was 34% lower for flexible relative to rigid vegetation, the respective CD values were close. CD estimations considering vegetation motion and inertia suggest that CD of flexible vegetation was up to 13% higher relative to rigid vegetation. Accounting for inertia reduced the CD for rigid vegetation up to 7%, while raised the CD for flexible vegetation up to 13%.

Aquatic vegetation in the littoral zone plays a crucial role in attenuating wave energy andprotecting coastal communities from hazardous events. This study contributes to the developmentof numerical models aimed at designing nature-based coastal defense systems. Specifically, a novelnumerical application for simulating wave

Nesta comunicação, é descrito o vasto conjunto de ensaios em canal de ondas realizadono Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) cujo objectivo foi a análise dahidrodinâmica da rebentação de onda, para várias condições de agitação incidente. Nessesentido, apresentam-se as condições experimentais, os equipamentos de medição, ascondições de teste, as medições (elevação da superfície livre e velocidades) efectuadas, osdados obtidos e as observações efectuadas para a definição da zona de rebentação.Descrevem-se, também, as análises temporais, espectrais e estatísticas efectuadas com osdados recolhidos e as metodologias utilizadas para a determinação de parâmetros como aaltura de onda relativa (H/d), a celeridade da onda, a distribuição bidimensional dascomponentes da velocidade das partículas segundo os planos xy, xz e yz, a direcção da onda eos valores de dispersão.

O modelo SWAN - acrónimo de Simulating WAves Nearshore - é um modelonumérico para geração, propagação e dissipação da agitação marítima, baseado naequação para a conservação da acção de onda. O mesmo, propaga a agitação marítimadesde o largo até próximo da costa, considerando os processos físicos de refracção,difracção e empolamento devido a variações do fundo e presença de correntes,crescimento de onda por acção dos ventos, rebentação por influência do fundo e porexcesso de declividade (whitecapping), dissipação de energia devido à fricção do fundo,bloqueio e reflexão por correntes oposta, e transmissão através de obstáculos. Entre osvários resultados obtidos pelo SWAN destacam-se a altura significativa, os períodos depico e médio, as direcções de pico e média, a dispersão direccional, o parâmetro delargura de banda e nível de água em qualquer parte do domínio computacional.Nesta comunicação apresentam-se duas aplicações do modelo SWAN na simulação dapropagação de ondas, para dois locais bastantes distintos: um correspondente a umazona costeira aberta

Esta comunicação tem por objectivo a análise do desempenho do modelo COULWAVE na simulaçãoda propagação de ondas na zona marítima da praia da Cornélia, na Costa da Caparica e a utilizaçãodeste modelo na avaliação do impacto da implantação de um esporão na hidrodinâmica costeira destazona de estudo.Assim, primeiramente aplicou-se o modelo COULWAVE para as condições de agitação incidenteverificadas durante uma campanha de campo realizada na praia da Cornélia de 11 a 15 de Maio de 2010.Os resultados numéricos foram comparados com os dados de campo de alturas significativas de onda evelocidades horizontais. O modelo demonstrou um bom desempenho, com resultados particularmentepromissores para as alturas de onda significativas medidas antes da rebentação.Posteriormente, a partir da batimetria real da praia em questão, criaram-se diversos cenáriosassociados à implantação de um esporão e às condições de agitação incidente, para avaliação dainfluência de cada um dos factores no impacto do esporão na hidrodinâmica costeira: (i) diferentescomprimentos do esporão, (ii) diferentes orientações do esporão, (iii) diferentes alturas significativas dasondas incidentes e (iv) diferentes níveis da superfície do mar. Verificou-se que a altura das ondasincidentes é o factor que adquire uma maior relevância no impacto do esporão na hidrodinâmica costeira(alturas significativas de onda e velocidade horizontal junto à costa), seguido do nível da superfície domar, comprimento do esporão e, finalmente, da orientação do esporão.

This paper describes MOIA, a numerical tool that evaluates sea-wave effects on port operations and broadcasts warning messages whenever the safety of such operations are deemed to be at risk. The evaluation of the sea-wave transformation from offshore - where the results of numerical models for sea-wave forecast at a regional level are available - up to the port area is described. Also, the procedures used to evaluate the sea-wave effects on sailing ships, focusing on the amplitude of the vertical movements of a selected point in the ship, are explained. Such procedures are combined and applied to an example where the average downtime for the navigation at four points along the sailing lane is evaluated for the entrance voyages into the port of Praia da Vitória (Azores) of a given ship

No interior de um porto, a agitação marítima pode originar movimentos verticais degrande amplitude nos navios ao longo da sua trajectória de entrada no porto, levando aoencalhe ou mesmo ao naufrágio desses navios, dependendo do material do fundo do porto eda sua capacidade para danificar o casco do navio.Com base na modelação numérica da interacção de corpos flutuantes com ondas eassumindo como linear esta interacção, é possível, partindo da função resposta em frequênciado navio, definida como a amplitude do movimento vertical estacionário de um pontoseleccionado no navio sujeito a ondas monocromáticas, determinar o espectro da resposta donavio a partir do espectro da agitação incidente no navio. A mesma assumpção de linearidadepermite levar em conta a velocidade não nula do avanço do navio modificando a frequência deencontro de cada uma das componentes do espectro.Nesta comunicação, apresentam-se os resultados obtidos com a modelação numérica dainteracção da agitação incidente na entrada do porto da Praia da Vitória, na ilha Terceira,Açores, com o

This paper presents numerical simulations that predict the action of a regular incident wave on a simplified Oscillating Water Column Ocean Wave Energy Converter (OWC-OWEC) model. This model is a vertical tube of small circular cross-section placed in the longitudinal symmetry plane of the flume. The paper presents a comparison of numerical results, obtained by a Reynolds-Average-Navier-Stokes (RANS) solver, with experimental data obtained in a wave flume. The numerical code uses a finite-volume method to solve the RANS equations and the Volume of Fluid (VOF) approach to capture the water free surface.The OWC power output is estimated by the pressure drop across the dissipative device (turbine) times the volume flow rate. In the physical model, the turbine

This paper presents the results from the application of two numerical codes in the simulation of an oscillating water column wave energy converter. One of the codes (FLUINCO) is based on the finite elements technique, while the other (FLUENT) is based on the finite volume technique. The objective of this work is the validation of these codes for this type of flow, aiming the systematic application to wave energy converters design. The simulated case, corresponding to a simplified model tested experimentally, allows us to conclude that the numerical results have good quality, showing good correspondence between experimental and numerical results

The presented work describes a wide range of wave channel tests performed at the NationalLaboratory of Civil Engineering (LNEC), considering different incident wave conditions, with theobjective of studying the wave breaking hydrodynamics. Special attention was made to the endof the wave breaking process. The experimental setup, the incident wave conditions, theequipment and the performed measurements (free surface elevation and particle velocity) areherein described. Time, spectral and statistical analysis based upon the measured data are alsoperformed and presented. Moreover, a more deepen analysis related: (i) the relative waveheight (H/d); (ii) the wave celerity; (iii) the two-dimensional distribution of the particle velocitiescomponents in the xy, xz and yz planes and; (iv) the average wave direction and spreadingangle is carried out and presented. Vertical velocity profiles are also presented.

O objectivo principal do presente trabalho é o estudo dos galgamentos de estruturasmarítimas tendo em vista a modelação do fenómeno na análise de risco e em sistemas dealerta.Sendo o cálculo dos galgamentos a operação fundamental para a análise que sepretende efectuar, utilizaram-se formulações empíricas e uma ferramenta desenvolvida combase em redes neuronais para determinar os caudais médios de galgamento.Compararam-se os resultados das várias ferramentas no cálculo dos galgamentos emdois pontos da protecção marginal da baía da Praia da Vitória (Ilha Terceira, Açores). Ascaracterísticas da agitação marítima incidente foram obtidas da propagação dos estados deagitação fornecidos por modelos de escala regional para a agitação marítima gerada pelovento.Relativamente aos resultados obtidos com as diferentes ferramentas de cálculoconfirma-se que o estudo dos caudais médios de galgamento não deve ser efectuado comrecurso a uma única ferramenta de cálculo, pois a disparidade das estimativas resultantes dasmesmas alerta-nos para a existência de situações imprevistas. Todas as ferramentasapresentam limitações, pelo que a sua utilização se deve restringir à fase de estudo prévio deum projecto. Em fase de projecto de execução, é muito importante a realização de ensaios emmodelo físico reduzido.

Neste trabalho, descrevem-se as metodologias desenvolvidas no LNEC para a avaliação dorisco associado à ocorrência de galgamentos inadmissíveis de estruturas portuárias e costeiras epara a previsão e alerta das entidades responsáveis nesses casos. Estas metodologias foramimplementadas nos sistemas integrados de apoio à decisão na gestão portuária e costeira,GUIOMAR e MOIA.Em ambos os casos, as metodologias baseiam-se primeiramente na determinação da agitaçãomarítima e no cálculo dos valores correspondentes do galgamento da estrutura marítima. Adeterminação da agitação marítima é efectuada em ambos os sistemas recorrendo a uma metodologiade acoplamento de modelos numéricos de propagação de ondas. O cálculo dos galgamentos éefectuado com recurso à ferramenta NN_OVERTOPPING2, baseada na análise de redes neuronais.Para teste das metodologias, utilizou-se o caso de estudo da estrutura de protecção costeirada baía da Praia da Vitória, Ilha Terceira, Açores, onde se insere o porto da Praia da Vitória.Relativamente ao cálculo do galgamento através da ferramenta NN_OVERTOPPING2,concluiu-se que não é a ferramenta mais adequada para estudos em que o galgamento é calculadoem série e/ou em tempo real, pois exige a intervenção do utilizador para optimização da análise deresultados. Relativamente às metodologias, confirmou-se a capacidade dos sistemas GUIOMAR eMOIA em realizarem, de forma interactiva e amigável, a determinação do grau de probabilidade deocorrência de galgamentos inadmissíveis e o envio de alertas nesses casos, respectivamente. Estasmetodologias, agora implementadas nos sistemas, constituem mais um passo no sentido de os tornarsistemas mais robustos e eficazes de apoio à gestão portuária e costeira

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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.

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

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.

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.

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