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Neste artigo descreve-se um estudo de avaliação da dinâmica costeira com vista à reabilitação e proteção da praia de Colwyn Bay, no País de Gales, Reino Unido, em avançado estado de erosão e degradação das suas funções recreativa e de proteção costeira. O estudo insere-se no âmbito de uma estratégia de gestão costeira baseada em defesa da acção do mar. Numa primeira fase, foi caracterizada a dinâmica da praia, através da avaliação da evolução morfológica tridimensional do topo e da face de praia, da composição sedimentológica recente da mesma zona, da hidrodinâmica da praia, com base em séries temporais de agitação marítima e nível do mar (incluindo as componentes de maré e sobrelevação de origem meteorológica), e da distribuição do transporte sedimentar longitudinal na zona ativa submersa. Numa segunda fase, de simulação e avaliação de soluções alternativas, baseadas numa estratégia de alimentação artificial, definiu-se e testou-se o perfil de enchimento, bem como soluções de longo prazo, algumas com estruturas de retenção/proteção (esporões, esporões em Y e quebra-mares destacados). Nestes testes foi utilizada a modelação numérica para a análise da morfodinâmica transversal da praia a curto prazo, no caso do perfil de enchimento, e da evolução da linha de costa a longo prazo, no caso da forma plana da praia com e sem estruturas. As diversas metodologias de análise aplicadas e respetivos resultados são também descritos neste artigo com detalhe. Também no âmbito do teste de soluções de reabilitação da praia, foram realizados testes em modelo físico para análise da estabilidade e dos galgamentos para várias soluções alternativas do perfil transversal da defesa longitudinal aderente de enrocamento do extremo Este de Colwyn Bay. O estudo, com base na análise comparativa de soluções alternativas, permitiu definir o volume mínimo de alimentação artificial necessário à reabilitação e proteção da praia, qual a solução com melhor desempenho na retenção do enchimento da praia, e quais as características mais eficazes do perfil da defesa longitudinal (inclinação do talude do manto exterior, geometria do muro-cortina, geometria e permeabilidade da berma do coroamento) no que diz respeito à estabilidade do manto e aos galgamentos. Apresentam-se também recomendações relativamente às necessidades de execução de uma análise custo-benefício das soluções de alimentação com melhor desempenho e de monitorização da futura praia, e recomendações sobre aspetos adicionais a considerar no projeto de execução da defesa longitudinal

This paper describes a first approach on the riskassessment in port navigation using GUIOMAR, an integratedsystem for port and coastal engineering modelling developed atthe National Civil Engineering Laboratory (LNEC), Portugal,using a GIS software environment. A set of automatic procedureswas designed to include a new methodology based on theamplitude of the wave-induced vertical movement of a shipalong its trajectory. In this methodology, the risk in port navigationis assessed on the basis of a combination of the probabilityof exceedance of a pre-set threshold for the ship

Neste trabalho descreve-se a aplicação de uma metodologia de avaliação de galgamentos de estruturasportuárias ao caso do porto de Ponta Delgada, Açores. Esta metodologia consiste em caraterizar a agitaçãomarítima na zona através de modelos numéricos de propagação de ondas desde o largo até ao interior do porto ecalcular os galgamentos gerados por essa agitação em frente a estruturas marítimas do porto.Nesse sentido, a agitação marítima na zona do porto, e mais concretamente em frente a estruturas em estudo, écaracterizada recorrendo a previsões de agitação marítima fornecidas pelo modelo WAVEWATCH III e aos modelosde propagação de ondas SWAN e DREAMS. Posteriormente, com base nessas características de agitação e com aajuda da ferramenta neuronal NN_OVERTOPPING2, determina-se o galgamento nas estruturas em estudo.Esta metodologia foi aplicada a duas estruturas do porto de Ponta Delgada, o molhe principal e a zona das piscinasnaturais, para o período de 21 de abril a 21 de maio de 2012 e para um conjunto de situações correspondentes atempestades. Foi efetuada uma validação do modelo SWAN com dados medidos in situ por uma boia-ondógrafo.

O escoamento em torno de um cilindro circular de comprimento infinito para números de Reynoldsde 10 até 300 é investigado utilizando um método de resolução totalmente acoplado, resolvendo assim simultaneamentetodas as equações discretas. O modelo numérico incorpora ainda um método de solução pouco convencionalem que a equação da continuidade é resolvida na sua forma original (i.e. não há reconstrução de umaequação de pressão). O estudo cuidadoso dos esforços de arrasto e de sustentação, da pressão de base e do númerode Strouhal é realizado em regime laminar e bidimensional em função da resolução e da extensão do domíniode cálculo. Resultados assimptóticos são obtidos aumentando a dimensão do domínio computacional de20 até 4800 diâmetros do cilindro. É assim verificado que em contraste ao número de Strouhal, os esforços e apressão de base são muito mais dependentes da resolução da malha e ainda mais da dimensão do domínio computacional.

Uma parte importante do dimensionamento de uma obra marítima é a determinação das resultantes das forças actuantes e, relacionadas com estas, as deformações, as tensões e as condições de estabilidade da estrutura.No caso de quebra-mares verticais e mistos e não se considerando assentamentos ou outro aspecto mais relacionado com ruina geotécnica, os modos de ruína da estrutura reduzem-se aos possíveis movimentos de deslizamento e derrubamento. Para analisar a estabilidade ao deslizamento e ao derrubamento, pode-se considerar o equilíbrio estático do sistema, supondo que a acção é constante, e calcular as resultantes das forças horizontais e verticais a que a estrutura está sujeita. Uma vez calculadas as resultantes das forças horizontais e de subpressão, estabelecem-se coeficientes de segurança ao deslizamento e derrubamento que relacionam as acções favoráveis e desfavoráveis à estabilidade da estrutura.Para a determinação das forças em quebra-mares verticais e mistos utilizam-se fórmulas empíricas (baseadas em ensaios em modelo físico) e semi-empíricas (baseadas em considerações teóricas e ensaios em modelo físico) e a modelação física.As fórmulas empíricas ou semi-empíricas são o método mais utilizado no projecto para o cálculo das forças. Estas fórmulas têm como grande vantagem a facilidade de utilização, o que as torna no elemento mais utilizado na fase de estudo prévio. A sua principal desvantagem deve-se a que a aplicação directa destas formulações está limitada a estruturas de geometrias simples e a condições específicas de agitação e níveis de maré para que foram desenvolvidas. Além disso, algumas destas fórmulas baseiam-se em hipóteses simplificativas que podem não ser válidas para casos concretos. Neste artigo apresentam-se as principais fórmulas disponíveis para o cálculo do diagrama de pressões e, com base, neste, das resultantes das forças actuantes em quebra-mares verticais e mistos, as suas características e os domínios de aplicação.Os modelos físicos são um método bastante fiável para o cálculo de forças em estruturas monolíticas e permitem reproduzir os fenómenos físicos sem as simplificações inerentes aos modelos numéricos ou aos métodos analíticos. No entanto são caros e morosos e podem estar afectados por efeitos de escala. Descrevem-se neste artigo os principais métodos de medição de pressões ou forças em modelo físico e descrevem-se os principais erros no que se refere à determinação das forças actuantes em quebra-mares verticais e mistos.Os dados de protótipo são raros mas extremamente importantes já que permitem verificar a qualidade das previsões obtidas pela aplicação das fórmulas. Com base em dados de campo medidos no quebra-mar vertical do Porto de Gijón entre Janeiro e Março de 2010, foi possível fazer uma apreciação das fórmulas para a determinação da resultante das forças actuantes em quebra-mares verticais e verificar as principais deficiências destas fórmulas.Com base nesses resultados, apresentam-se algumas considerações gerais e recomendações para melhor estimar a resultante das forças actuantes em quebra-mares verticais com base na aplicação de fórmulas.

The presented work describes a wide range of wave channel tests performed at the National Laboratoryof Civil Engineering (LNEC) with the main objective of introducing an extensive wave analysis regardingmainly the directional spreading analysis of the wave propagation under conditions of wave breakingon complex bathymetries. Therefore, this paper shows the experimental setup, the incident waveconditions, the measurements (free surface elevation and particle velocity) along the wave channel,especially at the wave breaking zone. Based upon the time series of the wave data measurements, atime, spectral and statistical analysis was performed and presented. Analyses are presented relating to:(i) the relative wave height (H/d); (ii) the wave celerity; (iii) the two-dimensional distribution of theparticle velocities components; finally (iv) the average wave direction and spreading angle were carriedout. The directional spreading analysis was supported by all the other calculated quantities in order tohave an effective analysis on the wave breaking phenomena. The work performed contributed for abetter understanding of the wave breaking process and especially at the end part of it. Moreover, thedata obtained and the results of the performed analysis constitute an important basis for theestablishment/improvement of numerical wave breaking models and its validation.

As a new alternative countermeasure to protect the coastal zone and to increase the surfing possibilities in the Leirosa area ofPortugal, multifunctional artificial reefs were investigated numerically in this paper. The primary surfing parameters used in the design(i.e., breaker type, peel angle, wave height at breaking, and currents around the artificial reef) were analyzed. The reef functionalitywas also analyzed for coastal protection. Two reef geometries with different reef angles of 45 and 66° were tested, considering two designwave conditions (storm and common) and two tide levels (medium and low). Simulations show that both reef geometries are adequate forsurfing, although the reef angle of 66° is more suitable for standard surfers, and the 45° angle is more adequate for advanced/professionalsurfers. A morphodynamic study should be carried out to analyze the efficiency of the artificial surf reef for coastal protection. DOI: 10.1061/(ASCE)WW.1943-5460.0000128. © 2012 American Society of Civil Engineers.

In the framework of a research project entitled

In the framework of a research project entitled

Neste trabalho, descreve-se a metodologia desenvolvida para a avaliação do risco associado à ocorrência de galgamentos de estruturas portuárias e costeiras que foi implementada no sistema integrado de apoio à decisão na gestão portuária e costeira, GUIOMAR.Componente básica desta metodologia é a caracterização da agitação marítima incidente no trecho da estrutura em estudo e a estimação dos valores correspondentes do caudal médio galgado por unidade de comprimento do coroamento daquela estrutura. A determinação da agitação marítima é efetuada recorrendo a uma metodologia de acoplamento de modelos numéricos de propagação de ondas, com base em dados de agitação marítima provenientes de bóias ou de modelos regionais de previsão da agitação. O cálculo dos galgamentos é efetuado com recurso a uma ferramenta baseada na análise de redes neuronais.A avaliação simplificada do risco dos galgamentos aqui apresentada resulta da combinação dos valores da probabilidade e das consequências associados à ocorrência de caudais médios galgados que ultrapassam um determinado limiar de caudal galgado. Embora a definição deste limiar dependa das consequências dos galgamentos para a zona em estudo, considera-se apenas um valor para as consequências da ultrapassagem do limiar fixado, sem refletir a expectável variação dos prejuízos com o valor do caudal galgado. A probabilidade de excedência do limiar é determinada calculando o quociente entre o número de estados de agitação marítima incidentes na estrutura em que tal ultrapassagem ocorreu pelo número total de estados de agitação marítima incidentes na zona em estudo.Uma vez obtido o valor do risco é possível representar graficamente o grau de risco e o grau de aceitabilidade desse mesmo risco em cada zona e estrutura estudada. Esta informação é crucial do ponto de vista de planeamento a longo prazo de intervenções em zonas portuárias ou costeiras .Testou-se a metodologia com três trechos distintos de estruturas de proteção costeira ou portuária existentes na baía da Praia da Vitória, Ilha Terceira, Açores, onde se localiza o porto da Praia da Vitória. Os trechos estudados são: a secção do molhe sul do porto que protege diretamente o cais 12, um trecho da proteção marginal da baía diretamente em frente à entrada da baía da Praia da Vitória e o trecho corresponde ao perfil corrente do enraizamento do esporão existente na mesma zona. Em qualquer dos trechos estudados, avaliou-se o risco associado ao galgamento provocado pela agitação marítima incidente, sendo esta caraterizada pelas previsões correspondentes aos anos de 2009 e de 2010.Verificou-se que a metodologia aqui apresentada é simples e eficaz e que pode ser facilmente estendida a outros tipos de risco (navegação, inundação, etc.). Mais ainda, a metodologia agora implementada no sistema GUIOMAR constitui mais um passo e um contributo valioso no sentido de o tornar um sistema mais robusto e eficaz de apoio à gestão portuária e costeira.

Neste artigo descrevem-se as metodologias actualmente empregues no LNEC para o processamentode registos de agitação marítima, funções discretas do tempo representando a elevação da superfícieda água, pressão ou outros. Os resultados que se obtêm são as características de agitação marítimaapresentadas sob a forma de parâmetros temporais e espectrais: alturas de onda e períodos de onda.É também possível obter as direcções de onda, não como resultados directos da análise temporal eespectral dos registos das elevações, mas como produto da utilização de um método baseado notrabalho de Longuet-Higgins (Dean & Dalrymple, 2000), adaptado para o efeito.As metodologias referidas foram implementadas no pacote de software SAM, em 3 módulosdistintos, dois dos quais realizados para este trabalho, e foram aplicadas a um caso de estudo, Praiada Vitória (ilha Terceira, Açores), local onde foram instalados diversos instrumentos de medição(bóia-ondógrafo, sensores de pressão de fundo, radar), no âmbito dos projectos CLIMAAT,CLIMARCOST e RADMAR. Os resultados, referentes a um período de um mês de dadosprovenientes da bóia-ondógrafo, de 30 de Novembro de 2009 a 29 de Dezembro de 2009, permitemconcluir que as análises temporal e espectral produzem resultados muito idênticos em termos dealturas de onda, apesar de se observarem algumas diferenças no tocante aos períodos,principalmente ao variar o modo como se definem as ondas no campo temporal

Wave-structure interaction and wave propagation on complex topography are veryimportant in Coastal Engineering. They involve phenomena that combine reflection, shoaling,refraction and diffraction that generate harmonics with complex energy transfers. Over the pastdecades, many numerical models have been developed to deal with these problems. Due to the largehorizontal dimensions of the region under study, the numerical solutions of the Navier-Stokesequations have high computational costs to determine the three-dimensional velocity and pressurefields, besides the free surface position. However, when flow separation, vortex or turbulencephenomena are involved, Reynolds-averaged Navier-Stokes models provide more accurate results.The objective of this paper is to apply the FLUINCO model (P. Teixeira and C. Fortes, Rev. Int. Mét.Num. Cálc. Dis. Ing., 25(2):313-336 (2009)) to test cases of wave propagation in channels. FLUINCOemploys the two step semi-implicit Taylor-Galerkin fractional method to discretize the Navier-Stokesequations in time and space. The code adopts linear tetrahedral elements and the arbitrary Lagrangian-Eulerian formulation to enable the solution of problems concerning the free surface motion. Asmoothing procedure is applied to the mesh velocity distribution to minimize element distortion,considering the velocities of each node belonging to the boundary surface. The first application is thewave propagation in a channel of constant depth. The energy spectrum, pressure and velocity fieldsproduced by the numerical model are compared with linear and nonlinear wave theories. The secondcase deals with the wave propagation over the trapezoidal submerged breakwaters. Two types ofbreakwater slopes are studied: the first with upstream and downstream slopes of 1:20 and 1:10,respectively; and the second with both 1:2 slopes. The results of the surface elevation and the energyspectrum at various points in the field as well as the pressure and velocity fields for each breakwatergeometry are presented. In the last case, vortices near the upstream slope, that increase nonlineareffects, are found. Finally, the wave propagation over a submerged horizontal cylinder is analyzed andthese results are compared with experimental ones. The flow near the cylinder, the free surface andthe velocity profiles on several gauges are analyzed.

O presente trabalho ilustra uma metodologia desenvolvida no Laboratório Nacional de EngenhariaCivil (LNEC) com a colaboração do Departamento de Ciências e Engenharia do Ambiente daUniversidade Nova de Lisboa para avaliação do risco de inundação de uma zona costeira e a suaaplicação à praia de Vale do Lobo, concelho de Loulé. A metodologia baseia-se em quatro etapasprincipais: a) divisão da área em estudo em sub-áreas com características semelhantes em termosde defesa costeira; b) determinação da probabilidade de ocorrência de cotas de inundação queexcedem limiares pré-estabelecidos para cada área de estudo; c) estabelecimento de factoresqualitativos associados às consequências da ocorrência de cotas de inundação que excedem esseslimiares; d) combinação dos passos acima para avaliação expedita dos riscos de inundação.Para a determinação das cotas de inundação recorreu-se à metodologia de RAPOSEIRO et al.(2009a,b,c; 2010), baseada nas condições de agitação marítima medidas na bóia-ondógrafo de Faroao longo de 9 anos, na sua propagação até à zona em estudo com recurso ao modelo SWAN,inserido no sistema de informação geográfica (SIG), GUIOMAR, e à determinação do espraiamentoe respectivas cotas de inundação com base em fórmulas empíricas. Dá-se especial ênfase àautomatização deste processo no GUIOMAR de modo a torná-lo eficiente e de resposta rápida.Para determinar o risco de inundação da zona costeira desenvolveu-se uma metodologia com basenos trabalhos de FERREIRA (1999 e 2004), que recorre a um sistema de informação geográfica e àanálise multicritério para avaliar a vulnerabilidade do território a diversos episódios de inundação edeterminar as diferentes áreas de risco

O presente trabalho descreve a aplicação do sistema integrado para modelação numérica em engenharia portuária e costeira, GUIOMAR, na avaliação do risco para a navegação em zonas portuárias. Trata-se de um sistema desenvolvido no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) com o software comercial de Informação Geográfica, ArcGISTM.Naquele sistema foi criado um conjunto de procedimentos automáticos que implementa uma metodologia de avaliação do risco para a navegação, com base na altura do movimento vertical de um ponto de um navio provocado pela agitação incidente no navio ao longo da sua trajectória.Estes novos procedimentos foram testados para dois portos portugueses, o porto de Sines e o porto de praia da Vitória.

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O presente trabalho descreve a primeira abordagem do sistema integrado de modelação daagitação marítima, GUIOMAR, na avaliação do risco para a navegação em zonas portuárias. Foi criadoum conjunto de procedimentos automáticos que implementa uma metodologia de avaliação do risco paraa navegação, com base na amplitude da componente vertical do movimento de um navio ao longo dasua trajectória provocado pela agitação incidente no navio. Para tal, utilizaram-se os registos do períodode 1988 a 2002 da bóia-ondógrafo localizada ao largo do porto de Sines e transferiram-se esses registospara o interior do porto, utilizando dois modelos numéricos de propagação e deformação da agitaçãomarítima (SWAN e DREAMS), inseridos no próprio sistema GUIOMAR. Com base nas condições deagitação marítima no interior do porto, o modelo numérico WAMIT foi utilizado para o cálculo dosmovimentos verticais do navio. Por fim, testou-se o procedimento automático de avaliação do risco paraa navegação, que considera que o grau de risco é o produto do grau atribuído à probabilidade deocorrência de movimentos verticais de um navio que excedem limiares pré-estabelecidos pelo grauatribuído às consequências dessa excedência. O resultado desde trabalho consistiu na criação de mapasde risco para um troço de navegação junto ao molhe oeste do porto de Sines.Os recentes desenvolvimentos contribuem para que o sistema GUIOMAR constitua um sistemafiável, simples e rápido de suporte à tomada de decisão em estudos costeiros e portuários

A região adjacente à Ilha Ponta do Tubarão, situada no litoral do Estado do Rio Grande doNorte, nordeste do Brasil, é uma zona costeira de alta complexidade ambiental devido àscaracterísticas biológicas e físicas de alta sensibilidade dos ecossistemas presentes e em relação àimportância do potencial económico para o população residente e para o estado. Os recursosnaturais lá encontrados, como as ilhas barreiras, os campos dunares e os canais de marés,parcialmente ocupados por manguezais, estão em contacto directo com as actividades da indústriasalineira, da carcinicultura e petrolífera, importantes para a economia regional e nacional. Por essemotivo, trata-se de uma área que apresenta uma vulnerabilidade ambiental natural elevada emdecorrência do constante risco de acidentes ambientais.Diante deste cenário, a região tem sido alvo de estudos interdisciplinares que tentamcontribuir para o entendimento da dinâmica costeira na região e preencher lacunas ainda inerentesa complexidade dos processos geológicos nesse sistema holocênico de ilhas barreiras(NASCIMENTO, 2009), e principalmente dos oceanográficos e climáticos, oriundos de uma carênciana base de informações e séries temporais ao longo das décadas. Este facto leva as equipes deinvestigação a fazerem uso de modelos numéricos.Nesta comunicação, descreve-se as medições hidrodinâmicas efectuadas na região e umaaplicação preliminar do modelo SWAN à zona marítima na costa setentrional do Rio Grande doNorte na região da ilha Ponta do Tubarão, entre os municípios de Macau e Guamaré. Os resultadosnuméricos são comparados com os dados obtidos na campanha de campo realizada de 11 a 12 deDezembro de 2010 de modo a avaliar o desempenho do modelo SWAN.

The use of numerical models to calculate the mean overtopping discharges is,nowadays, more frequent in preliminary design of coastal structures, since they aremore flexible than both empirical/semi-empirical and physical models and, oncecalibrated and validated, they can be applied reliably to a large range of alternativestructure geometries and wave conditions. There are different models that can be usedto calculate the mean overtopping discharges over a structure. The paper compares theoutput from three numerical models used to predict the mean overtopping discharges:AMAZON [1], based on solving the non-linear shallow-water equations; and twomodels based on Reynolds averaged Navier-Stokes equations, COBRAS-UC [2], aEulerian model using the volume of fluid (VoF) method for surface capturing, andSPHysics [3], a Lagrangian model based on Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH).The numerical results are also compared with experimental data obtained at theNational Civil Engineering Laboratory (LNEC), Portugal, in the framework of theComposite Modelling of the Interactions between Beaches and Structures (CoMIBBs)project, a joint research activity of the HYDRALAB III European project [4]. Theexperimental work consists of wave propagation, with breaking, and wave overtoppingof an impermeable seawall, a common coastal defense structure employed at thePortuguese coast.Results of free-surface elevation along the computational domain and of meanovertopping discharges are presented and discussed. Although the processes of wavegeneration used in the laboratory and in the models were different, the agreement in thefree surface was reasonable: the wave period obtained with the models agreed very wellwith the data and the shape of the wave presented some minor differences to thephysical model data, as well as the wave height. The results of mean overtoppingdischarges obtained with the three models agreed very well with the physical modelresults.

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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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The project LIFEGARACHICO (LIFE20 CCA/ES/001641) proposes the creation of an effective flexible adaptation framework for the coastal unicipalities of Macaronesia, making specific local interventions to increase their resilience against extreme coastal events resulting from climate change. Social surveys were applied in Praia da Vitória, Terceira, Azores, to understand the civilians perception of coastal flooding events.

The project LIFE-GARACHICO (LIFE20 CCA/ES/001641) proposes the creation of an effective flexible adaptation framework for the coastal municipalities of Macaronesia, making specific local interventions to increase their resilience against extreme coastal events resulting from climate change. Social surveys were applied in both localities in order to understand the civilians perception of coastal flooding events

Realização de ensaios em modelo físico reduzido 3D para a avaliação da estabilidade do quebra-mar destacado do Porto Inlgês, Maio, Cabo-Verde

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Adverse sea conditions can cause emergency situations associated to wave overtopping, which endanger the safety of people and goods, with negative impacts for society, the economy and the environment. Therefore, a methodology to assess the overtopping risk in port and coastal areas is essential for a proper planning and management of these areas.The Portuguese National Laboratory for Civil Engineering (LNEC) has been developing the HIDRALERTA system, an integrated decision-support tool for port and coastal management, which focus in preventing and supporting the management of emergency situations and the long-term planning of interventions in the study areas. It enables the user to calculate the risk for various port and coastal activities, starting with the characterization of sea-waves, wind field and tide levels at the study regions.HIDRALERTA was already tested at different places in Portugal: Costa da Caparica beach, in Almada, and port of Praia da Vitória, in the Azores. However, in both cases, the evaluation of wave overtopping / flooding consequences was carried out using a quite simple approach. In fact, such consequences were assessed only at a global and qualitative level, based on information provided by the responsible authorities.This paper aims at testing a quantitative methodology to evaluate overtopping consequences: the Analytic Network Process (ANP). This methodology was proposed to solve complex decision-making problems and its objective is to calculate the priorities among decision elements which will define their final weights on the consequences. The ANP approach can produce interdependencies between criteria and compute the respective weight of each criterion. Such a network model with dependence and feedback improves the priorities derived from judgements and makes prediction more accurate. So, the ANP allows comparison among clusters of elements. Furthermore, in this methodology we take into account the impacts of alternatives on the importance of criteria, by normalizing the comparison matrix. Thus, the given alternatives can influence the ranking of criteria.Application of the ANP methodology to the case study of Praia da Vitória port is presented and a consequences level map is obtained.

Apresenta-se um novo sistema de alerta para navios amarrados em portos que se encontra em desenvolvimento no Laboratório Nacional de Engenharia Civil. O sistema SWAMS_ALERTA é um sistema de previsão e alerta baseado na avaliação do risco associado ao comportamento de navios amarrados em zonas portuárias.Os riscos associados a navios amarrados decorrem de movimentos excessivos, quer no plano horizontal, quer no plano vertical. Estes movimentos podem condicionar as atividades portuárias, nomeadamente cargas e descargas, mas em casos extremos podem levar à ocorrência de situações de emergência, tais como rotura de cabos, rotura de cabeços de amarração ou até colisões com o cais. As consequências deste tipo de situações envolvem sempre grandes prejuízos materiais e por vezes humanos.O sistema SWAMS_ALERTA utiliza as medições e previsões de agitação marítima para a determinação dos seus efeitos em termos de movimentos nos seis graus de liberdade e forças nas amarras e defensas quando o navio se encontra estacionado no cais. Para tal, o sistema recorre a uma série de modelos numéricos, interligados entre si. A comparação destes valores com valores máximos admissíveis pré-estabelecidos permite a avaliação, em tempo real, de situações de emergência e a emissão de alertas dirigidos às entidades portuárias.O sistema é constituído por 4 módulos:I

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