Publicações

This work presents the new developments and the validation of a SmoothedParticle Hydrodynamics (SPH) numerical model used in the NationalLaboratory of Civil Engineering (Laboratório Nacional de Engenharia Civil- LNEC) for studies in coastal engineering processes. Although the modelrequires a high CPU time, it proved to be very promising in the simulationof complex flows, such as the wave-structure interaction and the wavebreaking phenomenon. For the SPH model validation, physical modelingtests were performed in one LNEC

The vortex-induced vibration (VIV) phenomenon has drawn the attention ofresearchers in Engineering for several decades. An example is the riser usedfor petroleum exploration, in which it is subjected to marine flows that maycause oscillations due to vortex shedding. In this paper, numerical analysesof the phenomena that occur in the interaction among flows at low Reynoldsnumbers and elastically mounted cylinders are presented. The simulation iscarried out by using the numerical model Ifeinco that uses a semi-implicittwo-step Taylor-Galerkin method to discretize the Navier-Stokes equationsand the arbitrary Lagrangean-Eulerian formulation to follow the cylindermotion. The rigid body motion description is calculated by using theNewmark method. Firstly, the characteristics of the vortex generationprocess for the fixed cylinder are analyzed. In this case, the Strouhalnumber, the mean drag and the RMS lift coefficients for Reynolds numbersranging from 90 to 140 are shown. Afterwards, an analysis of a flexiblesupported cylinder (with a spring and a damper) in transverse directionsubject to flows with Reynolds numbers ranging from 90 to 140 is carriedout. The cylinder displacement and the vibration frequencies are studied;the synchronization between the vortex shedding and the vibrationfrequency (lock-in) is analyzed. Similar results to the experimental onesdeveloped by Anagnostopoulos and Bearman (1992) were obtained in thisstudy.

Coastal waters are an integral part of the natural environment. Careful planning and management is needed to protect andconserve them, and to ensure that the water supply is useful for a variety of uses.Submarine outfalls for effluent disposal are used to ensure that the water quality is maintained and that the environmental valuesand water uses are protected.Decision on treatment and disposal is based on objectives set by national and international legislation and on coastal and maritimeuses identification.An operational forecast methodology is proposed for the management of submarine outfalls providing information to deal with themarine environment problems and to satisfy needs at different levels for coastal communities.From a management perspective the forecast methodology will support decision making by predicting where a discharged plume islikely to be transported over a few days from its last known location.Short-term forecasts of maritime climate and hydrological conditions along with foreseen effluent characteristics (depending onseasons and population equivalent) of the studied region are used for an accurate estimation of the effluent plume advection anddiffusion processes near the coastline.The operational forecast methodology, continuously evaluating the plume behavior and its relation with the protection perimeter(identified through a coastal usage map), allows the implementation of a precautionary and adjustable management of thesubmarine outfall. Corrective measures (e.g. increase dilution, increase the number of outlets, increase outflow speed) may avoidpossible operational disruptions and minimize potential water quality impacts.To illustrate the application of the procedure, a submarine outfall case study located in the Portuguese coast is analysed.

Neste trabalho é analisado um dispositivo de extração de energia das ondas do tipo coluna de água oscilante sob a ação de ondas regulares de diferentes períodos. São realizadas variações no comprimento submerso da parede frontal e no comprimento da câmara. Para tal é utilizado o código numérico FLUINCO, o qual é baseado nas equações RANS e a discretização é realizada utilizando o método semi-implícito de Taylor-Galerkin de dois passos. Uma formulação lagrangeana-euleriana arbitrária (ALE) é utilizada para permitir a solução de problemas que envolvem movimentos da superfície livre. Alguns resultados são comparados com os obtidos utilizando o programa FLUENT. São apresentados a amplificação (relação entre a altura da onda incidente a e dentro da câmara), distribuição das velocidades e vetores de velocidade.

This paper describes an application of theBoussinesq-type COULWAVE model to study the wavehydrodynamics in the vicinity of a multi-functional artificialreef (MFAR). This reef is under investigation and consists ofa supplementary protection solution for the Leirosa sanddune system located at South of Figueira da Foz, on thePortugueseWest coast. Such installation near the coastline isexpected to contribute to enhance the surfing conditions inthe area, protect the sand dune system in the surroundings ofLeirosa beach, and increase its environmental value.Numerical calculations with the COULWAVE model wereperformed for four test cases, considering two reef geometries(differing in the reef angle) and two incident waveconditions (storm condition and a common wave condition).Comparisons between the results obtained, in terms of waveheights and breaking line positions allow us to assess theinfluence of the reef on the hydrodynamics near the beachand around the reef. Moreover, the reef performance wasanalysed in terms of surfability and coastal protection. Thesurfability parameters (breaker height, Iribarren number andpeel angle) were calculated for each test case using thenumerical wave heights, wave directions and wave breakingpositions. Comparisons of parameters allow characterizingthe most appropriate configuration of the reef to improve thesurfing conditions in the study area. A methodology basedon numerical free surface elevations and horizontal velocitycomponents was developed to calculate wave directions,since this is not a direct output of the COULWAVE model.Concerning coastal protection, analyses of the mean currentsaround the reef were used together with observationsof the velocity cells near the shoreline as an indication of thesediment transport.

The knowledge of wave transformation and breaking characteristics nearcoastline is essential for the nearshore hydrodynamics and the design ofcoastal structures. This paper describes a wide range of wave flume testsperformed at the National Laboratory for Civil Engineering (LNEC),located in Lisbon (Portugal), which main objective was to study waveshoaling and breaking over a set of different gentle slopes for severalincident waves and thus to contribute for a better understand of thehydrodynamics of wave transformation.The experimental conditions, the measurement equipment, the incidentwave characteristics, the type of measurements performed (free surfaceelevation and particle velocity) and the data obtained are described. Timeand spectral analysis based upon the measured data are also performed andpresented. For a regular wave with a period of 1.5s and a height of 0.1m arepresented and discussed the following results: free surface elevation atselected sections along the flume; the spectral analysis; the significant waveheight and average period along the flume; the particle velocity componentsat different locations along the flume; the average, maximum and minimumvalues of the longitudinal component of the velocity along the flume; thetwo dimensional distribution of the three components of the velocity; andlongitudinal velocity component vertical profiles.

Neste trabalho, analisa-se o desempenho do modelo numérico SWAN (Booij et al., 1999) na caracterização da agitação marítima na zona costeira da praia da Amoreira, em Aljezur, Algarve. Para este efeito, efectua-se uma análise comparativa entre as medições de agitação marítima realizadas na Praia da Amoreira e as estimativas produzidas por esse modelo. Assim, partindo dos resultados do modelo regional de previsão da agitação marítima, WAVEWATCH III, Tolman (1999, 2002), para os dias em que foram realizadas as medições in-situ, efectuaram-se cálculos com o modelo SWAN, obtendo-se nos locais de medição valores de altura significativa, período de pico e período médio. A comparação das simulações numéricas com os dados medidos permitiu avaliar o desempenho do modelo numérico e reforçar a confiança que já existia neste modelo na sua utilização em estudos de morfodinâmica e dinâmica costeira.

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This paper applies two numerical models, REFDIF and SWAN, to characterize the wave climate near the coastalstretch between Galinhos and Guamaré, Brazil. This region is exposed both to incoming swell from NorthAtlantic Ocean and to local seas generated by steady SE Trade Winds, tidal currents are strong, and beachmorphology is very dynamic. Both models were applied to the propagation of different wave conditions, fromoffshore to the coastline of Galinhos-Guamaré. The following incident wave conditions were considered: periodsbetween T=5 s and 13 s, deep water heights between H=0.8 m and 2.4 m, and off-shore directions between N-60-W (60º) and N-60-E (60º). A total of 1053 simulations were performed for the incident wave conditions for eachmodel. The results consist on the wave heights and wave directions of study area. It is also analyzed the results atpoints over the bathymetric line of -8 m (CD). A comparative analysis of the results obtained with each modelpermit to assess their suitability for this area and evaluate their limitations and potentialities

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Two tools based on neural network analysis of wave overtopping, NN_OVERTOPPING2(Coeveld et al., 2005) and OVERTOPPING (Verhaeghe, 2005) were applied to the cross-sectionof the Sines West breakwater stretch that protects berth 2 of the liquid bulk terminal. Since thiscross-section does not fit the model of those tools, a sensitivity analysis was carried out on boththe position of a fictitious berm and the parameter used to describe the armor layerroughness/permeability. The performance of the two tools is assessed by comparing their resultswith physical model values. From such comparison it became evident that the OVERTOPPINGtool produced the best estimates of the mean overtopping discharge and the geometry that gavebest results has the fictitious berm at tide level. However, incident wave conditions that producedno overtopping in physical model tests led to non-zero overtopping discharge estimates with theOVERTOPPING tool.

Esta comunicação apresenta uma análise comparativa entre os dados medidos por diferentesequipamentos, durante uma campanha realizada na Praia da Galé, Algarve, de 6 a 12 demarço de 2012 e os resultados obtidos com o modelo espectral SWAN e com o modelo do tipoBoussinesq COULWAVE. Usando os dados da boia do Instituto Hidrográfico (IH) fundeada aolargo de Faro como condições de fronteira do modelo SWAN, os resultados numéricos foramcomparados com os dados medidos por um perfilador acústico (ADP) situado a z=-6.5 m,referido ao nível médio do mar. Por outro lado, os dados do ADP foram usados comocondições de fronteira do modelo COULWAVE e os respetivos resultados numéricos, emtermos de altura significativa de onda (Hs), período de pico (Tp) e velocidade horizontal dacorrente, foram comparados com os dados medidos por transdutores de pressão ecorrentómetros eletromagnéticos colocados na zona intertidal. O objetivo final deste trabalho foiavaliar o desempenho de ambos os modelos na simulação das características de agitaçãomarítima na zona em estudo, de modo a utilizar os referidos modelos na previsão de estadosde agitação marítima para períodos de tempo maiores. Os modelos SWAN e COULWAVEforam capazes de simular os dados de agitação marítima medidos durante a campanha,tendendo o desempenho destes a piorar para locais mais próximos ca costa. O parâmetro Hsfoi melhor simulado pelos modelos, comparando com o Tp e a direção média de onda (Dir).Pela aplicação do COULWAVE, a velocidade horizontal foi satisfatoriamente simulada, tendoseobtido melhores resultados quanto à magnitude dos valores do que à sua variação ao longodo tempo.

This paper presents a comparative analysis between field data collected in Galé Beach,Algarve, from March 6th to 12th 2012 and numerical results obtained with the spectral wavemodel SWAN and the time-domain COULWAVE model considering the observed wave climate.Using Faro wave buoy data as boundary conditions of SWAN model, numerical results werecompared with data from an Acoustic Doppler Profiler, at z=-6.5m, below Mean SeaLevel (MSL). In other way, the ADP data was used as boundary conditions of COULWAVEmodel and numerical results in terms of significant wave heights and peak periods werecompared with data from two Pressure Transducers at z=-0.179m and z=-0.190m (MSL). Theultimate aim of this work is to evaluate the capacity and ability of both models to simulateboth the measured wave climate conditions.

A numerical coupling technique between a wave propagation model, FLUINCO, and a wavestructureinteraction model, SPHyCE, is here presented and applied for modeling theinteraction between an incident regular wave and a porous coastal structure at a scale 1:30.Numerical results of the free surface elevation before and over the rock armor layer and of therun-up/run-down present a good agreement with the experimental data and show that thecoupling method is an interesting approach that allows using each model to its better domainof application and consequently to obtain an accurate 2D integrated tool for coastalapplications.

No âmbito do projeto de investigação DESTAQ (DESenvolvimento de Técnicas Avançadas demedição de velocidades para o estudo da interação entre Quebra-mares destacados e obrasportuárias), estudou-se o comportamento hidrodinâmico de um quebra-mar submerso navizinhança de uma obra portuária a defender. Este estudo contemplou quer a realização deensaios em canal na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, quer a aplicação domodelo numérico IH-2VOF pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil. O caso de estudo éo quebra-mar norte do porto de Leixões.Nesta comunicação apresenta-se um resumo dos caudais de galgamento sobre o quebra-marNorte do porto de Leixões obtidos nos ensaios em modelo físico e em modelo numéricorealizados para diferentes configurações do quebra-mar submerso proposto para mitigar algunsproblemas operacionais aí existentes.

O conhecimento das características de propagação, transformação e rebentação das ondas próximo da costa é fundamental para estudos de hidrodinâmica e para o projeto de estruturas costeiras e portuárias. Nesta comunicação, é descrito o vasto conjunto de ensaios em canal de ondas realizado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) cujo objetivo foi a análise da hidrodinâmica da propagação de onda sobre um fundo de batimetria variável, para várias condições de agitação incidente. Nesse sentido, descrevem-se as condições experimentais, os equipamentos de medição, as características das ondas, os tipos de medições (elevação da superfície livre e velocidade) efetuadas e os dados obtidos. Descrevem-se, também, as análises temporais e espectrais realizadas com os dados recolhidos. Em particular, são apresentados e comentados os resultados obtidos pelas diferentes análises efetuadas para três situações: a) situação sem rebentação, considerando uma onda bicromática resultante da sobreposição de duas ondas regulares de altura 5 cm e períodos de 1,5 s e 1,1 s; b) 2 situações com rebentação com uma onda bicromática resultante da sobreposição de duas ondas regulares de altura 8 cm e períodos de 1,5 s e 1,1 s. No primeiro caso a profundidade à saída do gerador é de 1,15 m, enquanto que para o segundo caso se considerou 0,95 m e 1,15m.

O conhecimento das características de propagação, transformação e rebentação das ondaspróximo da costa é fundamental para estudos de hidrodinâmica e dinâmica sedimentar e, emparticular, para o projeto de estruturas costeiras e portuárias.Neste artigo é descrito o vasto conjunto de ensaios realizados em canal de ondas noLaboratório Nacional de Engenharia Civil, cujo objetivo foi a análise da hidrodinâmica dapropagação e rebentação das ondas sobre um fundo de batimetria variável, para váriascondições de agitação incidente. Neste artigo são estudadas, em particular, ondas irregulares(espectro JONSWAP): com Tp=1,5 s e quatro diferentes alturas de onda (Hs=0,12 m; 0,14 m,0,16 m e 0,18 m); Tp=2,0 s e Hs=0,14 m; e Tp=2,5 s e Hs=0,14 m.Apresentam-se as seguintes análises dos dados experimentais: análise temporal e espectral(espectro de amplitude e wavelets) dos valores de elevação da superfície livre ao longo docanal; análise temporal da velocidade das partículas ao longo do canal, no centro da coluna deágua; e análise temporal dos perfis de velocidade das partículas, em posições selecionadas aolongo do canal.

Esta comunicação analisa a aplicabilidade de uma rede neural artificial do tipo ARTMAP comlógica Fuzzy ao estudo do galgamento num trecho do molhe Oeste do Porto de Sines. Osresultados produzidos pela ferramenta foram comparados com dados de galgamento obtidos emensaios em modelo físico bidimensional realizados no LNEC (2008), para o perfil em estudo. Osresultados da nova ferramenta foram ainda comparados com os provenientes de duasferramentas neuronais do tipo multi-layer feed-forward: NN_OVERTOPPING2 (Coeveld et al.,2005) e OVERTOPPING (Verhaeghe, 2005). Verifica-se que a rede ARTMAP-Fuzzy é capaz deestimar valores de galgamento próximos dos valores observados no modelo físico, emboraconsistentemente superiores, apesar de, em geral, apresentar resultados menos satisfatórios quea ferramenta OVERTOPPING. Estes resultados foram obtidos utilizando para parâmetros detreino da nova rede valores ainda não otimizados, pelo que será necessário realizar uma análisede sensibilidade a estes parâmetros para garantir que a rede ARTMAP-Fuzzy gere os melhoresresultados possíveis.

Na presente comunicação descreve-se e apresentam-se os principais resultados de um estudo de modelação do decaimento do cloro residual realizado em parte do sistema adutor da Águas do Algarve, S.A.. O estudo compreendeu a realização de ensaios laboratoriais, medições de campo e modelação matemática em EPANET. Foram testados três modelos da cinética do decaimento do cloro no seio do escoamento, tendo-se concluído que qualquer um deles descreve com exactidão o decaimento desde que o coeficiente de parede seja devidamente calibrado. Contudo o coeficiente de parede toma valores diferentes consoante o modelo da cinética considerado.Neste estudo foram ainda identificados alguns factores que influenciam decisivamente o rigor do modelo de decaimento de cloro residual. Destes salientam-se a fiabilidade das medições online de cloro, a variação da taxa de decaimento com a temperatura da água e a calibração do coeficiente de parede.Foi ainda testado o novo EPANET Java, uma aplicação que incorpora as capacidades de modelação hidráulica e de qualidade da água do EPANET num ambiente gráfico e interactivo. A sua utilização facilitou a execução e visualidação dos resultados das simulações.

Nos últimos anos, têm sido realizados no LNEC estudos de ressonância na bacia portuária doTerminal XXI do porto de Sines. Estes estudos incluem a análise das ondas de longo período eestudos em modelo numérico.Para o estudo das ondas de longo período, analisaram-se as séries temporais de registos deum marégrafo colocado na bacia do Terminal XXI e os dados recolhidos pela boia-ondógrafodirecional do largo de Sines. O estudo em modelo numérico, realizado com o modeloDREAMS, envolveu a caracterização da forma de oscilação ressonante da bacia portuária, aatual e as de diferentes soluções para a extensão do cais do Terminal XXI, e a comparaçãodos resultados com dados medidos in situ, para situações em que houve registo deressonância no interior do porto.No artigo são apresentados o ponto de situação do estudo de análise das ondas de longoperíodo na bacia portuária do Terminal XXI e os resultados da análise das características deressonância dessa bacia para a geometria portuária correspondente à situação em que foramefetuadas as medições no marégrafo, e são discutidos esses resultados, quando confrontadoscom os problemas de ressonância ora identificados.

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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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