Estudo do Galgamento de Estruturas Marítimas utilizando um Modelo Numérico baseado na Teoria da Onda em Condições de Água pouco Profunda

Abstract

Apresenta-se neste artigo o modelo numérico AMAZON, baseado na teoria da onda em condições de água pouco profunda. Na sua versão original, o modelo estava essencialmente desenvolvido para estruturas impermeáveis. Desde 2007, o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), em colaboração com o Dr. Keming Hu (Royal Haskoning, UK), tem vindo a desenvolver o modelo de forma a permitir modelar explicitamente o escoamento em meios porosos e a proceder à sua validação sistemática para o estudo do galgamento de estruturas marítimas porosas. Os modelos deste tipo existentes têm sido validados essencialmente para estruturas impermeáveis e para praias permeáveis. Para simular o escoamento em meios porosos, foram implementadas no modelo as equações de Darcy e de Forchheimer. São apresentados dois casos de aplicação do modelo, utilizando a equação de Darcy, para o estudo do galgamento de estruturas de protecção portuária e a validação dos seus resultados por comparação com dados de ensaios em modelo físico reduzido bidimensional realizados no LNEC. O primeiro caso de estudo corresponde a uma solução alternativa proposta para a reabilitação do enraizamento do molhe Sul do porto de pesca da Póvoa de Varzim, trecho sobre o qual recai a maior exigência de eficácia relativamente aos galgamentos. O perfil-tipo proposto consiste num quebra-mar de estrutura mista com manto de enrocamento. O segundo caso de estudo corresponde a duas soluções alternativas propostas para a reabilitação final do molhe Oeste do Porto de Sines, que em 1978/79 sofreu estragos muito avultados. Dos três postos de acostagem existentes neste molhe, apenas dois se encontram em funcionamento actualmente (postos 2 e 3). A reabilitação final visa reactivar o posto 1 e melhorar as condições de abrigo e a operacionalidade do porto. Os perfis-tipo propostos para esta reabilitação consistem num quebra-mar de taludes com manto composto por cubos Antifer.Apresenta-se neste artigo o modelo numérico AMAZON, baseado na teoria da onda em condições de água pouco profunda. Na sua versão original, o modelo estava essencialmente desenvolvido para estruturas impermeáveis. Desde 2007, o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), em colaboração com o Dr. Keming Hu (Royal Haskoning, UK), tem vindo a desenvolver o modelo de forma a permitir modelar explicitamente o escoamento em meios porosos e a proceder à sua validação sistemática para o estudo do galgamento de estruturas marítimas porosas. Os modelos deste tipo existentes têm sido validados essencialmente para estruturas impermeáveis e para praias permeáveis. Para simular o escoamento em meios porosos, foram implementadas no modelo as equações de Darcy e de Forchheimer. São apresentados dois casos de aplicação do modelo, utilizando a equação de Darcy, para o estudo do galgamento de estruturas de protecção portuária e a validação dos seus resultados por comparação com dados de ensaios em modelo físico reduzido bidimensional realizados no LNEC. O primeiro caso de estudo corresponde a uma solução alternativa proposta para a reabilitação do enraizamento do molhe Sul do porto de pesca da Póvoa de Varzim, trecho sobre o qual recai a maior exigência de eficácia relativamente aos galgamentos. O perfil-tipo proposto consiste num quebra-mar de estrutura mista com manto de enrocamento. O segundo caso de estudo corresponde a duas soluções alternativas propostas para a reabilitação final do molhe Oeste do Porto de Sines, que em 1978/79 sofreu estragos muito avultados. Dos três postos de acostagem existentes neste molhe, apenas dois se encontram em funcionamento actualmente (postos 2 e 3). A reabilitação final visa reactivar o posto 1 e melhorar as condições de abrigo e a operacionalidade do porto. Os perfis-tipo propostos para esta reabilitação consistem num quebra-mar de taludes com manto composto por cubos Antifer.Os resultados obtidos são bastante satisfatórios, embora o modelo apresente uma ligeira tendência para prever por excesso os caudais obtidos nos ensaios: os valores do cociente entre os caudais médios de galgamento obtidos com a nova versão do AMAZON, qAM,e com o modelo físico, qMF, variam entre 0.9 e 1.4 para o quebra-mar com manto de enrocamento e entre 1.0 e 1.76 para o quebra-mar com manto composto por blocos artificiais. Os resultados mostram ainda que os valores de qAM são mais sensíveis ao valor da velocidade máxima que o escoamento de água pode ter durante a transferência entre a camada porosa e a camada superficial, do que à escolha da condutividade hidráulica e da porosidade. Com o objectivo de se dispor no futuro duma ferramenta numérica eficiente para estudos de engenharia costeira e portuária, é necessário ainda: validar o modelo para diferentes geometrias de estruturas marítimas, diferentes características do seu meio poroso e diferentes escalas do modelo; investir na optimização da discretização da malha de cálculo; e implementar alguns desenvolvimentos que incluem, entre outros, o acoplamento entre o AMAZON e um modelo de propagação da agitação marítima desde o largo até à estrutura galgada e a paralelização do código.