Finite element mesh generator: GMALHA

The mesh generator GMALHA was developed for the construction of non-structured triangular meshes used in sea wave propagation finite element models. For a given coastal zone delimited by a boundary line and characterised by its bathymetry, GMALHA generates an optimal triangular mesh. The boundary, which sometimes can be very complex, includes a coastline with port infrastructures, beaches, marinas, islands, etc. . . Based on that boundary and bathymetric information within it, GMALHA, first generates a rough triangular mesh that fills the domain. The mesh is then subjected to post-processing, such as: local refinement and optimization (control of elements uniformity, repositioning of points to correct angles and edge swaps to correct node valence). This paper describes the generation, refinement and optimization algorithms of GMALHA. The advantages of this generator are also illustrated with some practical cases of sea wave propagation in coastal areas.Peer Reviewe

INTERAÇÃO ENTRE ONDAS OCEÂNICAS E FUNDO MARINHO: RESULTADOS NA PLATAFORMA CONTINENTAL SETENTRIONAL DO RIO GRANDE DO NORTE

A plataforma continental setentrional do Rio Grande do Norte caracteriza-se por apresentar uma variedade de feições de fundo marinho que variam desde 10 cm até quilômetros, sobretudo submersos nas porções mais rasas da plataforma e indicam processos de retrabalhamento. Além do caráter singular dos processos, formas e fáceis de fundo diferenciados a qual esta plataforma está submetida, compreende-se a importância do conhecimento da dinâmica das ondas, uma vez que estas são consideradas o agente forçador dominante na hidro e morfodinâmica costeira. O objetivo principal deste trabalho é caracterizar o clima de ondas por meio da modelagem numérica, através do modelo de ondas de superfície do mar, SWAN, e analisar sua interação com o fundo marinho raso da plataforma continental setentrional do Rio Grande do Norte. Foram realizadas várias medições de campo entre 2011 e 2012, com o objetivo de se obter os parâmetros de ondas: altura significativa (HS), período médio (Tmed), direção (DIR) para servir de comparação e validação da modelagem. Os resultados apontam que o SWAN conseguiu, no geral, reproduzir adequadamente o clima de ondas para este litoral. Entretanto, ao analisar os resultados, confirmou-se que as alturas significativas apresentam resultados mais aceitáveis em relação aos demais parâmetros. A interação da onda com o fundo marinho revela alteração das alturas significativas e direções ao propagarem-se sobre as formas de fundos presentes, como as rochas praiais, os campos de dunas longitudinais, transversais e subaquáticos. Tais resultados mostram que nesta plataforma continental o mecanismo de dissipação dominante à propagação das ondas nestas águas rasas é o atrito de fundo</p

Avaliação comparativa de ferramentas neuronais aplicação à praia da Vitória, Terceira, Açores

Neste trabalho, descreve-se a aplicação ao porto e baía da Praia da Vitória, na ilha Terceira, Açores, Portugal, da metodologia de avaliação do risco de galgamentos em estruturas marítimas em desenvolvimento no LNEC, considerando duas ferramentas neuronais para cálculo dos galgamentos baseadas em resultados da aplicação de redes neuronais artificiais, nomeadamente a ferramenta NN_Overtopping2 e a Overtopping Predictor v1.1. Em particular, avalia-se comparativamente quais as implicações que a utilização de cada uma destas ferramentas tem em termos de número de eventos de galgamento e magnitude dos caudais médios galgados, bem como consequente grau de risco, para as 9 secções-tipo de estruturas marítimas estudadas no porto e baía da Praia da Vitória. O período de estudo é de 5 anos (2008 a 2012)

Joint use of data and modeling in coastal wave transformation

In the framework of a research project entitled "BRISA-BReaking waves and Induced SAnd transport", a methodology was devised to characterize the waves joining together in-situ measurements and numerical wave propagation models. With this goal in mind, a number of in-situ measurements were made, for selected positions in front of Praia de Faro (South Portugal), during four days (25th to 28th March, 2009) by using different types of equipments (e.g., resistive wave gauges, pressure sensors, currentmeters and a new prototype pore pressure sensor using optical fibre). Wave records were obtained simultaneously offshore (at a water depth of 11.7 m below mean sea level, MSL) and at the surf and swash zones. The data processing and analysis were made by applying classical time domain techniques. Numerical simulations of the wave propagation between offshore and inshore for the measurement period were performed with two numerical models, a 1D model based on linear theory and a nonlinear Boussinesq-type model, COULWAVE, both forced by the measured offshore wave conditions of 27th March 2009. Comparisons between numerical results and field data for the pressure sensors placed in the surf and swash zones were made and discussed. This approach enables to evaluate the performance of those models to simulate those specific conditions, but also to validate the models by gaining confidence on their use in other conditions.Science and Technology Foundation of the Ministry of Science, Technology and Higher Education, Portugal [SFRH/BPD/20508/2004]info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Aplicação de um modelo numérico não-linear trimestral na análise de ondas sobre quebra-mares trapezoidais submersos

Neste artigo, analisa-se o desempenho do modelo não-linear tridimensional de Navier-Stokes, FLUINCO, na simulação da propagação de ondas sobre fundos de profundidade variável. O modelo numérico é baseado na integração direta das equações de Navier-Stokes (Teixeira), as quais são discretizadas no tempo e no espaço através de um esquema de Taylor-Galerkin semi-implícito de dois passos usando um elemento tetraédrico linear. Adapta uma formulação arbitrária Lagrangeana-Euleriana que é compatível com o movimento da superfície livre. Primeiramente, o código é testado para o caso da propagação de uma onda monocromática em um canal, sendo comparados os resultados numéricos (campos de pressão o de velocidades) com as soluções teóricas. Seguidamente, o modelo é sucessivamente aplicado a problemas que envolvem os quebra-mares trapezoidais. São considerados três casos de teste com a mesma inclinação da rampa a montante, 1:20, mas com rampas a jusante de inclinações 1:10 (estudado experimentalmente por Dingemans), 45º e 90º. Além dos resultados de elevação da superfície em vários pontos do domínio, são apresentados também os campos de pressão e de velocidades. Enquanto que no primeiro caso, com rampa a jusante 1:10, o escoamento não apresenta se a presença de vórtices nas proximidades da junção do patamar com a rampa a jusante. Os resultados mostraram a capacidade do modelo em tratar problemas em que a circulação vertical é significativa, incluindo fenômenos como a separação do escoamento e formação de vórtices.Peer Reviewe

Evaluación de daños de rompeolas de escollera con modelos físicos a escala reducida, a través de fotogrametría

Scale-model tests are usually required to evaluate the hydraulic and structural behavior of proposed rubble-mound breakwater designs. In order to speed up and ease the armor layer damage assessment, we developed a technique based on stereo photogrammetry. A key feature of this technique is its ability to compensate for the refraction in the air-water interface, thus producing a survey of the envelope of the armor layer without the need to empty the wave flume or wave basin where the scale model tests are carried out. This article describes this technique and the tests made to establish confidence in it and in the damage evaluation on a breakwater scale model. Results led to an error estimation of only fractions of a centimeter. Los ensayos con modelos físicos a escala reducida son muchas veces necesarios, a fin de evaluar el comportamiento hidráulico y estructural del proyecto propuesto. Con el fin de acelerar y facilitar la evaluación de los daños a la envoltura del manto de rompeolas de la escollera, desarrollamos una técnica basada en la estéreo fotogrametría. La característica principal de esta técnica es su capacidad para compensar la refracción en la superficie entre aire-agua, produciendo así un levantamiento del manto resistente, sin necesidad de vaciar el canal o el tanque de oleaje donde los ensayos con modelos a escala se llevan a cabo. En este artículo se describe esta técnica y las pruebas realizadas para establecer una confianza en la evaluación de los daños con un modelo del rompeolas a escala reducida. El error resultó ser en fracciones de centímetro.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Experiences with SWASH on modelling wave propagation over vegetation: Comparisons with lab and field data

The vegetation capacity to protect the coasts from wave action is becoming more important and attractive due to ongoing sea level rise and increasing storminess. In addition, it is a quite environmentally friendly way. Quantifying the vegetation effect in wave propagation will be relevant for coastal management. A non-hydrostatic wave model based on the nonlinear shallow water equations, SWASH, offers opportunities to quantify the wave dissipation effect in vegetation fields. However, limited applications of SWASH addressing this subject can be found in the literature and therefore it is important to enhance the existing knowledge on the model behaviour. In this research, in order to understand the characteristics of the SWASH model further, the model is applied to reproduce the significant wave height (Hs) evolution over vegetation fields measured in flume experiments and in field campaign. Overall, SWASH performed very well in reproducing the Hs evolution measured both in the laboratory and in the field. In the case of flume data, the statistical scores MBE, RMSE and MRE, showed that the SWASH performance clearly improved when increasing the number of vertical layers assumed in the simulations. In the case of field data, considering a vegetation factor (Vf ) between 0.1 and 0.5, that represents the overall effect of scarcely known numerical vegetation parameters, led to a fairly good SWASH performance in modelling the Hs evolution over vegetation.</p

Movimentos verticais excessivos de um navio em manobra.: Avaliação da probabilidade de ocorrência

On décrit les procédures d'évaluation de la distribution des mouvements verticaux d'un navire en manoeuvre dans un basin portuaire et qui incluent la définition de la fonction de réponse du navire à houles incidentes monochromatiques, ainsi que la détermination des caractéristiques des houles le long du trajet du navire. On illustre l'influence de la vitesse d'avancement du navire sur cette distribution en évaluant la probabilité de mouvements verticaux qui dépassent un seuil prédéfini dans la manoeuvre d'un navire dans le port de Praia da Vitória, Açores.Descrevem-se os procedimentos para a avaliação da distribuição dos movimentos verticais de um navio em manobra numa bacia portuária e que incluem a definição da função resposta do navio a ondas monocromáticas nele incidentes, bem como a determinação das características da agitação marítima ao longo do trajeto do navio. Ilustra-se a influência da velocidade de avanço do navio naquela distribuição avaliando-se a probabilidade de ocorrência de movimentos verticais superiores a um limiar pré-definido na manobra de um navio no porto da Praia da Vitória, Açores.Se describen los procedimientos para la evaluación de la distribución de movimientos verticales de las maniobras de un buque en un puerto y que incluyen la definición de la función de respuesta del buque a ondas incidentes monocromáticas y la determinación de las características del oleaje a lo largo del trayecto del buque. Se muestra la influencia de la velocidad de avance del buque en aquella distribución mediante la evaluación de la probabilidad de movimentos verticales superiores a un umbral predefinido en las maniobras de un buque en el puerto de Praia da Vitória, Açores.The procedures for the evaluation of vertical movements of a manoeuvring ship are described. Such procedures include the definition of the ship response to monochromatic waves as well as the evaluation of the sea wave characteristics along the ship trajectory. The influence of the ship speed on that distribution is illustrated with the evaluation of the occurrence probability for vertical movements above a pre-set threshold for a ship manoeuvring in the Praia da Vitória port, Azores

O porto de Ponta Delgada, S. Miguel, Açores: avaliação das consequências de galgamento pelo método AHP

This work describes the application of a methodology for assessment of overtopping consequences at the port of Ponta Delgada, S. Miguel, Azores, by using a multi-criteria analysis (Analytic Hierarchy Process, AHP) on the impact of extreme overtopping exceeding the admissible values. Such approach allows obtaining results based on spatial analysis of the indicators that  characterize the studied port area with respect to their relative importance. https://doi.org/10.14195/1647-7723_24_9No presente trabalho descreve-se a aplicação de uma metodologia para avaliação das consequências do galgamento no porto de Ponta Delgada, S. Miguel, Açores, recorrendo a uma análise multicritério (Processo de Análise Hierárquica, AHP) do impacto da ocorrência de galgamentos superiores aos limites admissíveis. Esta metodologia permite obter resultados baseados numa análise espacial dos indicadores que caraterizam a zona portuária em estudo, no que diz respeito à sua importância relativa. https://doi.org/10.14195/1647-7723_24_