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The Port of Sines is located on the west coast of Portugal, sheltered by two breakwaters: thewest and the east breakwaters (Figure 1). Originally, the west breakwater was 2 km long indepths up to 50 m, protected by two armour layers of 400 kN dolosse on a 1:1.5 slope(Mettam, 1976). In February 1978, immediately after breakwater construction, a storm, with asignificant wave height of 8 m, damaged the breakwater armour layer in four different areas.One year later, a more severe storm caused failure of almost the entire armour layer andsuperstructure, leading to urgent repair works during the 1980s. The last rehabilitation workswere concluded in 1992.

O conhecimento da agitação marítima é fundamental para o planeamento de intervenções e estudos costeiros, para simular os possíveis impactos ambientais de obras de engenharia e para a definição de procedimentos em situações de emergência. Os modelos numéricos de propagação de ondas, devido à sua rapidez, flexibilidade e gama de aplicação, contribuem de forma importante para os estudos costeiros. Apesar destas qualidades permitirem a simulação de diversos cenários de forma simplificada, os modelos exigem a utilização de grandes quantidades de dados e originam também grandes quantidades de resultados para cada caso em estudo.Os sistemas de informação geográfica permitem a organização e interpretação de grandes quantidades de informação, mostrando de forma rápida os padrões e tendências principais em qualquer processo de tomada de decisão.Neste âmbito tem vindo a ser desenvolvido o sistema GUIOMAR: Geo(Graphical) User Interface for cOastal and MARine modeling, um sistema integrado para a modelação da agitação marítima, aplicado à zona costeira portuguesa e que inclui todas as funcionalidades de um SIG.A versão actual do sistema foi desenvolvida em linguagem VBA (Visual Basic for Applications) para o ArcGIS9.0TM. O sistema GUIOMAR tem 3 componentes principais: (i) um software comercial de SIG; (ii) uma interface com o utilizador que é responsável pela comunicação entre o utilizador e o sistema; (iii) um conjunto de modelos de propagação de ondas, com diferentes domínios de aplicação: REF/DIF 1(Dalrymple e Kirby, 1991), REF/DIF S(Kirby e Ozkan, 1994), FUNWAVE 1D e 2D (Kirby et al., 1998), DREAMS (Fortes, 2002) e SWAN (Booij et al., 1999); Inclui também um programa de construção de malhas não estruturadas para os modelos numéricos, GMALHA (Pinheiro et al., 2006).O trabalho apresenta numa aplicação do sistema GUIOMAR ao Porto de Sines na qual foram testados os desenvolvimentos mais recentes do sistema, como é o caso da acoplagem dos modelos de propagação de ondas DREAMS e SWAN através da interface do GUIOMAR. Para tal, foi efectuada uma caracterização intensiva do Porto de Sines para o cálculo dos coeficientes de reflexão a aplicar no modelo DREAMS. O resultado final deste trabalho foi a caracterização do regime de agitação marítima dentro e fora do porto de Sines através da utilização dos procedimentos implementados no sistema GUIOMAR.

GUIOMAR is an integrated system for coastal engineering modeling, developed with a commercial software of Geographical Information Systems (GIS). This system allows the utilization of both wave propagation models and of all the functionalities that are inherent to the GIS software, and it is being designed to help in the decision making process in coastal areas. GUIOMAR system is composed of three main components: a GIS commercial software, a set of modules/models of wave propagation and other pre and post processing algorithms programmed in FORTRANTM, and a Graphical User Interface (GUI) developed in VBA for ArcGISTM, which is responsible for the communication between the user and the system. At the moment, are available six wave propagation models and a program that automatically generates unstructured grids for the numerical models. In this paper, GUIOMAR structure and a general overview of its interface are presented. In order to achieve important information about the system operability, a test was made for an important Portuguese harbor. Sines harbor, at the southeast of Europe, 37º 57

This paper describes the implementation of a new boundary conditions in the BOUSSIIW model (BOUSSinesq model with Internal Irregular Wave generation). BOUSSIIW is a finite element numerical model for wave propagation in near shore regions that is able to describe the wave field outside and inside harbours and sheltered zones. It is based upon the extended Boussinesq equation derived by Nwogu. These equations describe the nonlinear evolution of waves over a sloping impermeable bottom and are able to reproduce some of the most important physical effects associated with the nonlinear wave transformation in near shore regions. Their range of validity extends from shallow up to intermediate water depths. Monochromatic and irregular waves can be generated by the model using the source function method. The two boundary conditions available were full reflection or full absorption. A new partial reflection boundary condition is implemented. The model is validated with a simple test case. Reflection coefficients obtained with BOUSSIIW were compared to widely used empirical formula, enabling the assessment of the new condition

In the framework of a research project entitled

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This paper presents the results of the study performed for estimating the run-up and flood levelsin a stretch of Vale do Lobo beach, located at Loulé Municipality, in the Algarve region.The study started by defining the offshore wave conditions in the area, based upon data collectedduring 1991 by the Portuguese Hydrographic Institute with a directional wave-buoy located atFaro. These conditions were then transferred to the vicinity of Vale do Lobo beach by using theGUIOMAR system, namely its SWAN module. GUIOMAR is an integrated system for modellingwave propagation in coastal engineering studies. It is currently being developed to providesupport for a sustainable planning and management of the costal area.Two empirical formulations were applied for estimating the run-up at Vale do Lobo beach during1991: one based on field data and the other based on physical model tests. Two water levelswere considered and a sensitivity analysis was performed to evaluate the differences betweenthe two formulations and the impact of some of the parameters on the end results. The floodlevels were also estimated.

This paper presents an experimental and numerical study of 2-D wave diffraction by a fixed horizontal-axis submergedcircular cylinder. The objective of the paper is to report and validate results from the fully nonlinear 2-D boundary-elementmethod code CANAL; to assess the capability of the physical wave flume and the measurement methodology to study thistype of problem; and to contribute to the understanding of the wave diffraction by a circular cylinder. Two test cases arepresented, both in deep-water conditions. The cylinder axis submergence is 1^5r (r is the cylinder radius) for the first case,and 3r for the second, the latter corresponding to the experimental study presented in the paper. A discretization convergenceevaluation is also presented for the second case. The good agreement between the numerical and the experimental resultsproves that this numerical model is able to accurately simulate this type of problems. No reflection was noticed on the incidentwave side of the cylinder. It was found that nonlinear resonant interactions occur between the fundamental frequency andthe harmonics on the transmitted wave side of the cylinder. Free waves were observed on this part of the wave flume.

This paper describes the application of the Boussinesq model (FUNWAVE 2D) to study the wave propagation inthe vicinity of an artificial reef, to be implemented at S. Pedro do Estoril, Cascais, Portugal. First, the model wascalibrated using measurements obtained in the 3D experiments performed at the wave tank of LNEC (scale1:30). Then, an evaluation of the model performance is presented. For that, a comparison between numerical andphysical model results in terms of the free surface elevation and wave heights is done for some incident waveconditions. It is shown that the numerical model predicts wave heights that are comparable to measurements ifthe wave breaking sub-model is properly tuned for dissipation over the artificial reef.Finally, the model was used to evaluate the reef performance in terms of the hydrodynamics around the reef, thewave breaking area and the surfability parameters.The numerical results confirm that the reef alters significantly the wave heights and wave directions in the zone,due refraction and diffraction effects. Best surf conditions (plunging waves with adequate values of the peelangle) occur with the reef for most of the tested conditions.

Portugal is one of many countries in the world to suffer from coastal erosion. Conventional ways of protecting acoastline appear to entail some disadvantages. An innovative and interesting way of protecting a local coastalzone by means of multi-functional artificial reefs avoids some of them. A multi-functional artificial reef is asubmerged breakwater which protects the local coastline and may also enhance the surfing possibilities and theenvironmental value of the local area. The structure has several positive side-effects: first, it provides anunimpaired visual amenity; second, it offers tourist and economic benefits by improving the surfing. A physicaland numerical study has been undertaken to investigate the influence of the length and submergence of the reef.Preliminary conclusions on the length of the reef suggest that it should be 0.5 times the wave length at the startof the reef, and regarding the submergence they indicate that a value smaller than the offshore wave height isnecessary to get a surfable wave for a reef slope of 1:10.

The failure of the West Breakwater of the Portuguese harbour of Sines in 1978/79 is well known andmuch was learnt from it by the scientific and technical communities. The paper presents an historicalperspective on the design, construction, failure and rehabilitation of the breakwater, as well as on theovertopping physical model studies performed to check the effectiveness of the different proposedsolutions for its rehabilitation.Studies are now being conducted for Sines Port Authority for the final rehabilitation of the breakwater,with the primary objective of reactivating Berth1 but also to generally improve the shelter andoperating conditions within the port. The paper presents the three proposed solutions for the WestBreakwater, which differ mainly in the crest area. It describes the two-dimensional physical modeltests of stability and wave overtopping carried out in 2008 at the National Civil Engineering Laboratory,Portugal, to check the effectiveness of the three proposals. The mean overtopping dischargesmeasured in the tests for Solution 3, having a higher crest level with a recurved concretesuperstructure, were significantly lower than for Solutions 1 and 2 (which were similar). All threeproposed solutions were structurally stable under design conditions.The paper also illustrates the application of a new version of the NLSW numerical model, AMAZON,and of the methodologies/tools recommended in the EurOtop overtopping manual to study the meanwave overtopping discharge over the breakwater. There was good agreement between the physicalmodel data and the AMAZON results for Solutions 1 and 2, although AMAZON tended to slightly overpredictthe discharges, especially for Solution 2. The CLASH Neural Network mean overtoppingdischarges tended to under-predict the physical model results, especially for Solution 3. For the threesolutions, the physical model results were within the confidence intervals obtained with the NeuralNetwork. The Empirical Methods considerably over-predicted the mean overtopping discharges.

The failure of the West Breakwater of the Portuguese harbour of Sines in 1978/79 is well known andmuch was learnt from it by the scientific and technical communities. The paper presents an historicalperspective on the design, construction, failure and rehabilitation of the breakwater, as well as on theovertopping physical model studies performed to check the effectiveness of the different proposedsolutions for its rehabilitation.Studies are now being conducted for Sines Port Authority for the final rehabilitation of the breakwater,with the primary objective of reactivating Berth1 but also to generally improve the shelter andoperating conditions within the port. The paper presents the three proposed solutions for the WestBreakwater, which differ mainly in the crest area. It describes the two-dimensional physical modeltests of stability and wave overtopping carried out in 2008 at the National Civil Engineering Laboratory,Portugal, to check the effectiveness of the three proposals. The mean overtopping dischargesmeasured in the tests for Solution 3, having a higher crest level with a recurved concretesuperstructure, were significantly lower than for Solutions 1 and 2 (which were similar). All threeproposed solutions were structurally stable under design conditions.The paper also illustrates the application of a new version of the NLSW numerical model, AMAZON,and of the methodologies/tools recommended in the EurOtop overtopping manual to study the meanwave overtopping discharge over the breakwater. There was good agreement between the physicalmodel data and the AMAZON results for Solutions 1 and 2, although AMAZON tended to slightly overpredictthe discharges, especially for Solution 2. The CLASH Neural Network mean overtoppingdischarges tended to under-predict the physical model results, especially for Solution 3. For the threesolutions, the physical model results were within the confidence intervals obtained with the NeuralNetwork. The Empirical Methods considerably over-predicted the mean overtopping discharges

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O modelo SWAN - acrônimo de Simulating Waves Nearshore - é um modelo numérico para geração, propagação e dissipação da agitação marítima, baseado na equação para a conservação da ação de onda. Entre os vários resultados obtidos pelo SWAN, destacam-se a altura significativa, os períodos de pico e médio, as direções de pico e média, a dispersão direccional, o parâmetro de largura de banda e nível de água em qualquer parte do domínio computacional. Para os propósitos aqui expostos, mais um aplicativo computacional foi utilizado para a previsão de ondas e estruturado de maneira que pudesse fornecer resultados gráficos de forma automatizada com maior precisão e no menor tempo possível. O software, fruto do desenvolvimento dos estudos da equipe de pesquisa e mais recentemente aprimorado no presente trabalho, batizado de OndisaCAD, integra-se dentro de ambientes CADs, precisamente no AutoCAD da Autodesk, possibilitando, assim, a geração de ótimas interfaces e resultados gráficos. Nesta comunicação apresentam-se a simulação da propagação de ondas em recintos restritos utilizando-se dois simuladores: OndisaCad e Swan na zona confinada, o lago da barragem de Ilha Solteira, Brasil. Pretende-se assim discutir as vantagens e desvantagens destes simuladores.

A construção de um emissário submarino na zona marítima adjacente à praia de Leirosa, Portugal,afectou profundamente a continuidade do sistema dunar existente, pelo que foi inicialmente adoptadauma solução provisória que consistiu na protecção frontal das dunas, numa primeira fase comcontentores de material geotêxtil preenchidos com areia (geocontentores) e, numa segunda fase, comtubos igualmente de material geotêxtil (geotubos). Pretende-se agora estudar a viabilidade daconstrução de um recife artificial que funcione como obra de protecção do sistema dunar e que,adicionalmente, melhore as condições locais para a prática de surf.O artigo descreve a aplicação do modelo não-linear de tipo Boussinesq COULWAVE na simulação dapropagação de ondas sobre um recife artificial a ser implantado na referida região da praia de Leirosa.Mais concretamente, o objectivo do trabalho é analisar o funcionamento hidrodinâmico do recife paradiferentes condições de agitação marítima incidente.Assim, com base em dados de agitação medidos nas proximidades da zona em estudo, é definido umconjunto de estados de agitação mais frequentes e são efectuadas simulações numéricas para assituações sem e com o recife artificial implementado. É testada uma solução de geometria triangularpara o recife. A comparação dos resultados do modelo numérico para ambas as situações (sem e comrecife), em termos de alturas de onda, linha de rebentação e ângulo de rebentação, permite avaliar ainfluência desta solução de recife nas condições hidrodinâmicas de agitação marítima em torno dorecife e permite também avaliar as condições locais para a prática de surf.

To characterize the hydrodynamics of the Aljezur Stream, which flows to the Amoreira beach (inthe South-western coast of Portugal), and its impact on the water exchange with the sea, anestimation of the local wave climate was judged necessary. Therefore, both in-situ wavemeasurements and coastal wave propagation models, forced offshore by the results of theWaveWatch III (WWIII) regional wave model (Tolman, 2002), were used.Three field campaigns were conducted to take measurements of the free surface elevation on theAmoreira beach. The data processing and analysis were obtained by applying classical time andspectral domain techniques. These allowed the computation, for each record, of equivalentparameters of significant wave height (HS and HM0, for time and spectral analyses respectively)and mean wave periods (Tmed and TZ, for time and spectral analyses respectively), which, aloneor together, are useful to estimate the representative characteristics of the waves at the site.However, these measurements, although being very useful to describe local wave characteristics,are of too short duration to characterize the long-term wave climate, and they also suffer from arestricted spatial representation of the wave conditions. Therefore, the NOAA archives of theWWIII model were used to produce offshore boundary conditions to the spectral wave propagationmodel SWAN (Booij et al., 1999), which was used in this paper as complement of the in-situmeasurements, enabling a better local wave climate characterization to be found.This paper describes the measurement campaigns, the data analyses made, and the methodologyfor the characterization of wave conditions from offshore to inshore and its application to the studyarea using SWAN model. A comparison between measured and numerical data is finally made.The results from this comparison may be useful to assist the coastal management decision-making

Os quebra-mares de taludes são estruturas de protecção portuária em cujo projecto se assume a necessidade de obras de manutenção ou reparação durante a sua vida útil. Uma das grandezas relevantes para a avaliação da necessidade de realização de obras é o volume erodido do manto protector por acção da agitação marítima. Melby (1999)apresentou uma fórmula para previsão da evolução do dano em quebra-mares de taludes com base nas características da agitação neles incidente. Neste trabalho apresentam-se os resultados o trabalho realizado com o objectivo de avaliar a aplicabilidade daquela fórmula em condições de agitação diferentes das consideradas por aquele autor. De modo a atingir esse objectivo reproduziram-se as experiências descritas por Melby (1999).Tratam-se de ensaios de longa duração em modelo físico reduzido em que sequências de estados de agitação estacionários vão atingindo o manto protector e se mede a área erodida no final da actuação de cada estado de agitação. Esta medição foi realizada a partir da reconstrução de pares estereoscópicos de fotografias em que a refracção induzida pela interface ar-água é corrigida. Tal significa que aquelas fotografias podem ser tiradas mantendo-se a água no canal. Pretendeu-se, com a utilização desta técnica de levantamento avaliar a sua operacionalidade em ensaios de longa duração, para os quais seja necessário o levantamento exaustivo de perfis

Neste trabalho é avaliado o desempenho de três modelos numéricos na simulaçãoda propagação de ondas sobre quebra-mares submersos com diferentes inclinações na rampaa jusante. Os modelos utilizados, diferem tanto no nível de não-linearidade como nos métodosnuméricos usados e são: (a) COULWAVE (Lynnet e Liu [1]), que é um modelo não-linear 3Dintegrado na vertical o qual resolve as equações não-lineares de Boussinesq apresentadaspor Wei et al. [2], considerando uma aproximação multi-camadas. (b) CANAL (Clément [3]),que é um modelo de elementos de contorno 2D não-linear completo o qual resolve asequações de Euler. (c) FLUINCO (Teixeira [4]), que é baseado nas equações de Navier-Stokes, dicretizadas no tempo e no espaço através do esquema de Taylor-Galerkin semiimplícitode dois passos usando um elemento tetraédrico linear.Num primeiro caso, o quebra-mar com rampa a jusante de inclinação 1:10 foi estudadoexperimentalmente por Dingemans [5] e seus resultados são comparados com os obtidospelos modelos numéricos. Nos restantes casos, as rampas a jusante dos quebra-mares teminclinações 45º e 90º, onde os efeitos não-lineares são mais intensos. Nesses casos, osresultados dos modelos são comparados entre si. Deste modo, são avaliadas aspotencialidades e limitações dos modelos numéricos.

O potencial da energia das ondas na região sul do Brasil, com potência estimada em 30kW/m, motivou o estudo da viabilidade do uso de equipamentos de extração desse tipo deenergia por uma equipa de investigadores da Universidade Federal do Rio Grande, com oapoio da empresa petrolífera brasileira Petrobras. Actualmente existem vários tipos deequipamentos disponíveis e um dos primeiros desenvolvido e instalado no mar foi o do tipocoluna de água oscilante (Oscillating water column

Neste artigo estuda-se a aplicabilidade de dois modelos numéricos, o modelo COBRAS-UC(Lara et al., 2006) e o modelo SPHysics (Dalrymple et al., 2006), ao cálculo de pressões sobuma laje horizontal que se localiza sobre uma estrutura em talude composta por um TOT eduas camadas de enrocamento. A grande dificuldade deste caso prende-se com acomplexidade do escoamento, onde se geram gotas que se propagam sob a laje e escoamentodescontínuo sob e sobre a laje.Cada um dos modelos apresenta as suas vantagens e limitações. O modelo COBRAS-UC,baseado num método Euleriano, permite simular o escoamento em estruturas porosas, arebentação e diferentes tipos de agitação incidente. O modelo SPHysics, baseado num métodoLagrangiano, permite simular o escoamento em estruturas impermeáveis, a rebentação ediferentes tipos de agitação incidente. Como resultados, os dois modelos permitem obtervalores de diferentes grandezas, tais como o campo de velocidades e pressões.

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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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