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Resumo: Nesta comunicação são aplicados dois modelos numéricos baseados em equações do tipo Boussinesq, BOUSSiiw [12] e COULWAVE [9], na simulação da propagação de ondas sobre um baixio esférico localizado num fundo de profundidade constante (Chawla [5]). A propagação de ondas ao longo desta topografia envolve diversos fenómenos físicos, nomeadamente, o empolamento, a refracção, a difracção, e a dispersão não-linear. Por isso, constitui um óptimo teste para a validação e comparação dos modelos aqui apresentados. Este estudo foi conduzido experimentalmente por Chawla [5]. Os resultados numéricos de ambos os modelos são comparados com os resultados experimentais. Avalia-se assim o desempenho dos modelos numéricos.

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Resumo. O modelo COULWAVE, Lynett e Liu [8] permite reproduzir a maioria dosfenómenos intervenientes na transformação da onda em fundos de profundidade variável e napresença de corrente, tais como o empolamento (linear e não linear), a difracção, a refracçãopelo fundo e devida às correntes, a dispersão de frequência e de amplitude, o espraiamento(run-up) e a dissipação de energia por rebentação da onda. É baseado nas equaçõescompletamente não-lineares e dispersivas de Boussinesq deduzidas a partir da integração emprofundidade das equações de continuidade e movimento, utilizando o conceito de camadasmúltiplas (multi-layer). Foram introduzidos termos adicionais nas equações de modo a ter emconta o atrito de fundo, a rebentação de ondas, a geração de ondas no interior do domínio.Na simulação da hidrodinâmica da zona de rebentação, a dissipação de energia devido àrebentação é tratada através da inclusão de termos de viscosidade turbulenta nas equaçõesde conservação da quantidade de movimento.Nesta comunicação, avalia-se o desempenho do modelo COULWAVE na simulação darebentação de ondas sobre um perfil barra-fossa, caso de teste estudado experimentalmentepor Okamoto e Fortes [14]. Mais concretamente, é efectuado um estudo de sensibilidade dosresultados numéricos à variação dos critérios de rebentação (início, fim, duração) incluídosno modelo, para quatro condições de ensaio distintas. Os resultados numéricos sãocomparados com os experimentais, em termos dos valores de altura de onda, ao longo docanal. Deste modo, são definidos os critérios de rebentação mais adequados para este tipo debatimetria e condições de agitação ensaiadas e avaliadas as potencialidades e limitações domodelo numérico.

COULWAVE, na simulação da propagação de ondas sobre uma praia de inclinaçãoconstante que termina numa estrutura de protecção marginal. Mais concretamente,pretende-se avaliar o comportamento do modelo numérico na simulação dos fenómenos derebentação e do espraiamento (run-up) sobre a estrutura. As simulações numéricas foramcomparadas com medições obtidas em ensaios em modelo físico bidimensional realizados noLNEC, no âmbito do projecto europeu HYDRALAB-CoMIBBS. Foram comparados osresultados experimentais e numéricos, em termos da elevação da superfície livre, dos valoresdas alturas de onda média quadrática, Hrms, dos valores da altura de onda na rebentação esua localização, bem como do espraiamento sobre a estrutura. Foi ainda feita a análiseespectral da série de valores da elevação da superfície livre visando o estudo de fenómenosde geração de harmónicas ao longo do canal. Pretende-se, assim, avaliar as potencialidadese limitações deste modelo numérico.

coastline appear to entail some disadvantages. An innovative and interesting way of protecting a local coastal zoneby means of multifunctional artificial reefs avoids some of them. A multifunctional artificial reef is a submergedbreakwater which, besides helping to protect the local coastline, can have other purposes; in particular it may enhancethe surfing possibilities and the environmental value of the local area. The structure has several positive side effects:first, it provides an unimpaired visual amenity; second, it offers tourist and economic benefits by improving the surfingconditions. A preliminary design, achieved step-by-step, is proposed for a multifunctional artificial reef making use ofthe theory and state of the art multifunctional artificial reef design, a preliminary design, achieved step-by-step, apriliminary design is proposed. The proposed reef geometry, together with numerical and physical tests, allows theanalysis of a multifunctional reef breakwater designed to protect a stretch of the northwestern coast of Portugal.Taking into account the condition that the proposed geometry will only function properly on a sea slope bottom ofless than 1 : 50, the main choices are as follows: the upper part of the structure is delta shaped with an angle of 66and a side slope of 1 : 10, and the lower part consists of a platform whose slopes are as steep as possible. The positionof the reef should be such that the distance from the apex of the structure to the undisturbed shoreline is greaterthan 1.5 times the natural surf zone width.

Os tsunamis são talvez a única catástrofe natural capaz de causar destruição em zonas costeiras afastadas milhares de quilómetros da zona fonte. Eles podem causar perturbações significativas nas actividades portuárias devido a movimentos excessivos dos navios amarrados no seu posto de acostagem excitados por movimentos da superfície livre que podem ser quase imperceptíveis. Neste caso, o que importa é a gama de frequências presente nas forças de excitação actuantes no navio conter, ou não, as frequências próprias dominantes do conjunto navio/sistema de amarração. Para a maioria dos navios de carga estas frequências são mais baixas do que as associadas às da agitação marítima gerada pelo vento. Nesta comunicação revêem-se os tsunamis registados ao longo da costa portuguesa no século XX e apresenta-se o Sistema Nacional de Alerta contra Tsunamis (SNAT). Descreve-se também o projecto de investigação em curso para desenvolvimento de uma ferramenta integrada capaz de avaliar os efeitos de tsunamis em navios amarrados no interior de portos e de um procedimento para incorporar esses efeitos no SNAT.

Os recifes artificiais para surf são estruturas submersas que têm como objectivo melhorar ascondições de surf, promovendo um determinado tipo de rebentação, podendo ainda, em algunscasos, servir como estruturas de protecção costeira e proporcionando um habitat protegidopara espécies marinhas.No presente trabalho apresenta-se o estudo em modelo físico, realizado no LNEC, dapropagação de ondas sobre uma secção transversal de um recife artificial. Foram consideradastrês geometrias para o recife (estrutura impermeável com geometria alta e baixa e estrutura dematerial geotêxtil com geometria baixa) e diferentes condições de agitação, de modo a avaliara sua influência nas condições de rebentação geradas sobre o recife. Foram obtidos registosda variação da superfície livre ao longo do canal, assim como vídeos e fotografias, paraverificação das características da rebentação. Observa-se que o tipo de rebentação nas trêsestruturas é semelhante, variando, no entanto, a posição da rebentação.

Nesta comunicação, é efectuado um estudo de ressonância portuária na bacia deadução de Sines. Este estudo compreende uma componente numérica, na qual se determinamas curvas de resposta em pontos no interior do domínio recorrendo ao modelo numéricoDREAMS. Estas curvas são efectuadas considerando dois níveis de maré diferentes e duasdirecções distintas da ondulação incidente. Por outro lado, compreende também a análiseespectral de medições efectuadas in situ no período de 18 a 19 de Janeiro de 2009, com vistaà verificação dos períodos de ressonância durante um evento onde se verificou agitaçãoexcessiva no interior da bacia. Os resultados numéricos obtidos são comparados com dados decampo e discutidos.

Knowing the vertical structure of particle velocity is very important for the sediment transportation study. Recentdevelopment of computer resources and high performance computing enable us to use numerical models withmore information in the vertical direction. In this paper, the performance of multi-layered Boussinesq model(COULWAVE) and RANS model (COBRAS-UC) on a bar-trough profile beach is examined. Results, in termsof wave heights computed by both models and the time series of the horizontal velocity (computed withCOBRAS-UC model) are compared with the experimental data collected by Okamoto et al. (2008) for the testcase with an incident wave of period T=1.5sec and height of H=8cm, in which the detailed vertical structure ofparticle velocity was measured. Both models can predict the wave height change very well until the wavebreaking initiates and specially COBRAS-UC model. However, it does not agree to the experimental data afterthe wave breaking initiation. The COBRAS-UC model calculates the horizontal velocity near the free surfacevery well, but it does not agree to the experimental data in the lower section of the water column.

Nesta comunicação, apresenta-se o estudo efectuado para a determinação doespraiamento e cotas de inundação numa estrutura de enrocamento existente napraia de Vale do Lobo, situada no Concelho de Loulé, na região do Algarve.Com base nas características da agitação marítima determinadas na praia juntoao pé da estrutura durante o ano de 1991, com o sistema GUIOMAR,considerando dois níveis de maré, procedeu-se ao cálculo do espraiamento sobrea estrutura. Para tal, recorreu-se às fórmulas empíricas de TAW (2002) e de vander Meer e Stam (1992). Determinaram-se, também, as respectivas cotas deinundação. Tal permitiu avaliar a influência do nível de maré nos valores deespraiamento encontrados, bem como das diferenças associadas à utilização dasduas formulações.

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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