Risk analysis and management of moored ships in ports

The risks associated with mooring of ships are a major concern for port and maritime authorities. Sea waves and extreme weather conditions can lead to excessive movements of vessels and mooring loads affecting the safety of ships, cargo, passengers, crew or port infrastructures. Normally, port activities such as ships' approach manoeuvres and loading/unloading operations, are conditioned or suspended based solely on weather or wave forecasts, causing large economic losses. Nevertheless, it has been shown that some of the most hazardous events with moored ships happen on days with mild sea and wind conditions, being the culprit long waves and resonance phenomena. Bad weather conditions can be managed with an appropriate or reinforced mooring arrangement. A correct risk assessment must be based on the movements of the ship and on the mooring loads, taking into account all the moored ship's system. In this paper, the development of a forecast and warning system based on the assessment of risks associated with moored ships in port areas, SWAMS ALERT, is detailed. This modular system can be scaled and adapted to any port, providing decision-makers with accurate and complete information on the behaviour of moored ships, movements and mooring loads, allowing a better planning and integrated management of port areas.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Sopro 3.0 – evolução do pacote integrado Sopro

SOPRO1.0, Pinheiro et al. (2005a, b) e Fortes et al. (2006), constituiu a primeira versão do pacote informático desenvolvido no LNEC para a caracterização da agitação marítima em zonas costeiras e de simulação da navegação no acesso ou no interior de zonas portuárias. É composto por um conjunto de bases de dados, uma interface com o utilizador e um conjunto de módulos de cálculo. A interface com o utilizador permite o armazenamento e manipulação de dados, a execução dos modelos de propagação da agitação marítima e de simulação da trajectória de navios, assim como a obtenção dos resultados e a criação das correspondentes visualizações gráficas. O pacote foi criado no sistema gestor de base de dados Microsoft Access™, utiliza o Visual Basic for Applications (VBA) como linguagem de programação e todos os modelos/módulos são executados num computador pessoal. Neste artigo, apresentam-se os desenvolvimentos mais recentes de alguns dos módulos do pacote SOPRO1.0, isto é, a versão SOPRO3.0. As alterações introduzidas incluem a reestruturação das interfaces, melhoramentos na eficiência dos algoritmos, um módulo de geração de malhas de elementos finitos e novas rotinas para execução remota dos modelos numéricos de propagação de ondas em estações de trabalho que correm um sistema operativo UNIX-like, e que tipicamente têm maior capacidade de memória e CPU do que um computador pessoal. O pacote é aplicado a um caso de estudo da costa portuguesa e a outro na costa do Brasil, nos quais as novas potencialidades do SOPRO3.0 são ilustradas

Modelos de elementos finitos de propagação de ondas, dreams e epe_cg - aplicação à marina do lugar de baixo

Descrevem-se dois modelos que resolvem a equação de declive suave, denominados DREAMS e EPE_CG. O modelo DREAMS utiliza a formulação clássica do método dos elementos finitos para resolver a equação de declive suave, o que leva à montagem da matriz global do sistema. O modelo EPE_CG utiliza uma formulação denominada elemento por elemento (EPE), para resolver aquela equação. Neste tipo de formulação EPE, não há a montagem da matriz global do sistema, o que traz grande economia nos requisitos de armazenamento. Ambos os modelos efetuam a refração e difração de ondas marítimas em zonas portuárias e são adequados quer para estudos de agitação, quer de ressonância em portos e zonas abrigadas. Os dois modelos numéricos são aplicados ao estudo de agitação no interior da marina do Lugar de Baixo, situada na costa sul da ilha da Madeira, em Portugal, para várias condições de onda incidente. De modo a avaliar as vantagens e desvantagens de cada um dos modelos na sua aplicação a zonas portuárias, os resultados de ambos os modelos numéricos são comparados em termos do tempo de CPU e memória necessária para as várias condições de teste. Palavras-chave: Zonas portuárias e costeiras; propagação e deformação de ondas; refração-difração e reflexão de onda; método dos elementos finitos; formulação elemento por elemento

Sopro 3.0 – evolução do pacote integrado Sopro

SOPRO1.0, Pinheiro et al. (2005a, b) e Fortes et al. (2006), constituiu a primeira versão do pacote informático desenvolvido no LNEC para a caracterização da agitação marítima em zonas costeiras e de simulação da navegação no acesso ou no interior de zonas portuárias. É composto por um conjunto de bases de dados, uma interface com o utilizador e um conjunto de módulos de cálculo. A interface com o utilizador permite o armazenamento e manipulação de dados, a execução dos modelos de propagação da agitação marítima e de simulação da trajectória de navios, assim como a obtenção dos resultados e a criação das correspondentes visualizações gráficas. O pacote foi criado no sistema gestor de base de dados Microsoft Access™, utiliza o Visual Basic for Applications (VBA) como linguagem de programação e todos os modelos/módulos são executados num computador pessoal. Neste artigo, apresentam-se os desenvolvimentos mais recentes de alguns dos módulos do pacote SOPRO1.0, isto é, a versão SOPRO3.0. As alterações introduzidas incluem a reestruturação das interfaces, melhoramentos na eficiência dos algoritmos, um módulo de geração de malhas de elementos finitos e novas rotinas para execução remota dos modelos numéricos de propagação de ondas em estações de trabalho que correm um sistema operativo UNIX-like, e que tipicamente têm maior capacidade de memória e CPU do que um computador pessoal. O pacote é aplicado a um caso de estudo da costa portuguesa e a outro na costa do Brasil, nos quais as novas potencialidades do SOPRO3.0 são ilustradas

Modelos de elementos finitos de propagação de ondas, dreams e epe_cg - aplicação à marina do lugar de baixo

Descrevem-se dois modelos que resolvem a equação de declive suave, denominados DREAMS e EPE_CG. O modelo DREAMS utiliza a formulação clássica do método dos elementos finitos para resolver a equação de declive suave, o que leva à montagem da matriz global do sistema. O modelo EPE_CG utiliza uma formulação denominada elemento por elemento (EPE), para resolver aquela equação. Neste tipo de formulação EPE, não há a montagem da matriz global do sistema, o que traz grande economia nos requisitos de armazenamento. Ambos os modelos efetuam a refração e difração de ondas marítimas em zonas portuárias e são adequados quer para estudos de agitação, quer de ressonância em portos e zonas abrigadas. Os dois modelos numéricos são aplicados ao estudo de agitação no interior da marina do Lugar de Baixo, situada na costa sul da ilha da Madeira, em Portugal, para várias condições de onda incidente. De modo a avaliar as vantagens e desvantagens de cada um dos modelos na sua aplicação a zonas portuárias, os resultados de ambos os modelos numéricos são comparados em termos do tempo de CPU e memória necessária para as várias condições de teste. Palavras-chave: Zonas portuárias e costeiras; propagação e deformação de ondas; refração-difração e reflexão de onda; método dos elementos finitos; formulação elemento por elemento

Modelo de propagação e deformação da agitação marítima para estudos de agitação e ressonância

Muitos dos processos de transformação das ondas podem ser descritos pela equação elíptica de declive suave primeiramente apresentada por [7] e formalmente deduzida por [60]. Esta equação descreve os efeitos combinados da refracção e difracção de ondas lineares monocromáticas propagando-se em zonas de fundo de inclinação suave. Neste artigo, apresenta-se o modelo numérico de elementos finitos DREAMS [30] de propagação e deformação de ondas marítimas em fundos de declive suave, tendo em conta os efeitos da rebentação das ondas. Este modelo, que é baseado na equação de declive suave, à qual foi adicionado um termo para ter em conta o efeito da rebentação [9], é capaz de descrever os efeitos combinados dos fenómenos de refracção, difracção e reflexão que se verificam na propagação de ondas monocromáticas em fundos de declive suave. O modelo DREAMS pode ser aplicado em estudos, quer de penetração da agitação marítima de período curto num porto, quer de ressonância de uma bacia portuária excitada por ondas de longo período nela incidentes. São apresentados exemplos da aplicação do modelo DREAMS em estudos de caracterização da agitação marítima em portos da costa Portuguesa. Estes exemplos ilustram as potencialidades deste modelo como ferramenta auxiliar do projecto de obras portuárias ou costeiras. Palavras-chave: ondas marítimas; propagação e deformação de ondas; equação de declive suave; Método dos Elementos Finitos; portos e zonas costeiras. ABSTRACT A numerical model for wave propagation and deformation for harbour disturbance and resonance studies Many sea-wave propagation problems in coastal regions can be described by the elliptic mild-slope equation, the scalar equation first introduced by [7] and formally derived by [60]. This equation, valid for both short and long monochromatic waves, evaluates the combined refraction and diffraction of surface waves propagating over mild-slope bottoms. In this paper, a finite element elliptic model, DREAMS [30], for wave propagation and deformation of waves over slow varying depths, taking into account the wave breaking phenomenon, is presented. This model, which is based upon the mild-slope equation, with an additional term for wave breaking [9], is able to describe the combined effects of refraction, diffraction and reflection that occur during the propagation of monochromatic wave over mild-slope bottoms. DREAMS numerical model performs harbour resonance and wave disturbance computations for harbour and sheltered zones. Some applications of the DREAMS model in the wave characterization inside the Portuguese harbours are presented here. These examples illustrate the major advantages of the model as an auxiliary tool for the design of harbours and coastal works. Key-words: Maritime waves; sea-wave propagation and deformation; mild-slope equation; Finite Element method; harbours and coastal zones

Modelo de propagação e deformação da agitação marítima para estudos de agitação e ressonância

Muitos dos processos de transformação das ondas podem ser descritos pela equação elíptica de declive suave primeiramente apresentada por [7] e formalmente deduzida por [60]. Esta equação descreve os efeitos combinados da refracção e difracção de ondas lineares monocromáticas propagando-se em zonas de fundo de inclinação suave. Neste artigo, apresenta-se o modelo numérico de elementos finitos DREAMS [30] de propagação e deformação de ondas marítimas em fundos de declive suave, tendo em conta os efeitos da rebentação das ondas. Este modelo, que é baseado na equação de declive suave, à qual foi adicionado um termo para ter em conta o efeito da rebentação [9], é capaz de descrever os efeitos combinados dos fenómenos de refracção, difracção e reflexão que se verificam na propagação de ondas monocromáticas em fundos de declive suave. O modelo DREAMS pode ser aplicado em estudos, quer de penetração da agitação marítima de período curto num porto, quer de ressonância de uma bacia portuária excitada por ondas de longo período nela incidentes. São apresentados exemplos da aplicação do modelo DREAMS em estudos de caracterização da agitação marítima em portos da costa Portuguesa. Estes exemplos ilustram as potencialidades deste modelo como ferramenta auxiliar do projecto de obras portuárias ou costeiras. Palavras-chave: ondas marítimas; propagação e deformação de ondas; equação de declive suave; Método dos Elementos Finitos; portos e zonas costeiras. ABSTRACT A numerical model for wave propagation and deformation for harbour disturbance and resonance studies Many sea-wave propagation problems in coastal regions can be described by the elliptic mild-slope equation, the scalar equation first introduced by [7] and formally derived by [60]. This equation, valid for both short and long monochromatic waves, evaluates the combined refraction and diffraction of surface waves propagating over mild-slope bottoms. In this paper, a finite element elliptic model, DREAMS [30], for wave propagation and deformation of waves over slow varying depths, taking into account the wave breaking phenomenon, is presented. This model, which is based upon the mild-slope equation, with an additional term for wave breaking [9], is able to describe the combined effects of refraction, diffraction and reflection that occur during the propagation of monochromatic wave over mild-slope bottoms. DREAMS numerical model performs harbour resonance and wave disturbance computations for harbour and sheltered zones. Some applications of the DREAMS model in the wave characterization inside the Portuguese harbours are presented here. These examples illustrate the major advantages of the model as an auxiliary tool for the design of harbours and coastal works. Key-words: Maritime waves; sea-wave propagation and deformation; mild-slope equation; Finite Element method; harbours and coastal zones

Composite modelling of interactions between beaches and structures Composite modelling of interactions between beaches and structures

Abstract An overview of Composite Modelling is presented, as elaborated in the EU/Hydralab joint research project Composite Modelling of the Interactions Between Beaches and Structures. An introduction and a review of the main literature on composite modelling in the hydraulic community are given. In Section 3, the case studies of composite modelling of the seven partners participating in this project are discussed. The focus is on the methodologies used and their impact on the modelling approach, rather than the results of the experiments per se. A further section presents reflections on key elements in composite modelling, as they emerged in the various case studies. The related subject of Good Modelling Practice is summarized in Section 5. Then guidelines are given on how to decide if composite modelling may be beneficial, and how to set up a composite modelling experiment. It is concluded that composite modelling in the hydraulic community is still in its infancy but involves challenging research with significant potential