Revista de Gestão Costeira Integrada
Volume 10, Número 1, Março 2010, Páginas 96-126

DOI: 10.5894/rgci169
* Submissão – 18 Maio 2009; Avaliação – 8 Junho 2009; Recepção da versão revista – 27 Outubro 2009; Disponibilização on-line - 23 Dezembro 2009

Estudo da Hidrodinâmica em torno do Recife Artificial para a prática do Surf a construir em São Pedro do Estoril, Cascais
Aplicação dos Modelos de Boussinesq: COULWAVE e FUNWAVE *

Hydrodynamic Study of an Artificial Surfung Reef to be constructed in S. Pedro do Estoril, Cascais.
Bousinesq Model Application: COULWAVE and FUNWAVE

Ana Mendonça ^{@, 1}, Barbara Proença ¹, Conceição Juana Fortes ¹,
Maria Graça Neves ¹

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@ - Autor correspondente: [email protected]
1 - LNEC, Av. do Brasil, 101, 1700-066 Lisboa, Portugal.

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RESUMO
O presente artigo descreve a aplicação de dois códigos numéricos baseados nas equações de Boussinesq (FUNWAVE e COULWAVE) ao estudo da hidrodinâmica em torno de um recife artificial para a prática do surf em São Pedro do Estoril, Cascais, Portugal. O objectivo é avaliar a forma como os códigos reproduzem a propagação e deformação de ondas sobre o recife e o funcionamento do recife para a prática do surf. Trata-se de um caso de estudo para o qual foram efectuados ensaios físicos tridimensionais no LNEC para a Câmara Municipal de Cascais, no âmbito do um estudo de viabilidade de implementação de um recife artificial para a prática do surf nesta zona, dispondo-se assim de um conjunto de resultados experimentais para a validação dos modelos numéricos.
A comparação dos resultados numéricos e experimentais foi realizada em termos das séries de elevação da superfície livre e das respectivas alturas de onda obtidas ao longo do domínio de cálculo, o que permitiu verificar que os modelos reproduzem bem a forma da elevação da superfície livre para as condições de agitação e nível de maré analisados. Determinaram-se também, e apenas com base nos resultados numéricos, os parâmetros de surfabilidade (ângulo de rebentação e tipo de rebentação) que caracterizam o funcionamento do recife para a prática do surf. Os resultados dos dois códigos, para as condições testadas, são bastante semelhantes, ambos prevendo para as condições testadas, tal como o modelo físico, que o recife induza boas condições para a prática de surf nesta zona.

Palavras-chave: Recifes artificiais, Surf, modelação numérica, modelação física, FUNWAVE, COULWAVE

ABSTRACT
The present paper describes the application of two numerical models based on the Boussinesq equations (FUNWAVE and COULWAVE) to the study of the hydrodynamics around an artificial reef for surf in São Pedro do Estoril, Cascais, Portugal. The main goal is to evaluate the way these models reproduce the propagation and deformation of waves travelling over the reef and its performance for surf. For this case study, three-dimensional physical tests, included in a viability study of the implementation of an artificial surfing reef in that area made to the Cascais Municipality, were done at LNEC, making available a set of experimental results for validation of the numerical models.
The comparison of the numerical and experimental results was done using time series of free surface elevation and the correspondent wave height obtained for the whole computational domain, which allows the evaluation of the capabilities and limitations of each model. Based on the numerical results, the surfability parameters (peel angle and break type) have also been determined in order to characterize the functionality of the artificial surfing reef. For the tested conditions, the model results are similar and give, in accordance with the physical model results, good surfing conditions for this reef location and geometry.

Keywords: Artificial reefs, surf waves, numerical modelling, physical modelling, FUNWAVE, COULWAVE

 

Battjes, J.A., 1974. Computation of set-up, longshore currents, run-up and overtopping due to wind-generated waves. Ph. D. thesis. Technical University of Delft.

Bicudo, P., Cardoso, N., 2007a. Modelação numérica para a orientação e declive do topo do recife, Relatório CMC/IST/FCUL/LNEC- MOD_IST/07 -30/11/2007.

Bicudo, P., Cardoso, N., 2007b. Parâmetros para a implantação do modelo físico do recife para o surf de São Pedro no tanque de ondas do LNEC, Relatório CMC/IST/FCUL/LNEC- COOR/15 -30/11/2007.

Chen, Q., Kirby, J. T., Darlymple, R. A., Kennedy, B. A., Chawla, A., 2000. Boussinesq modeling of wave transformation, breaking, and runup. II: 2D. J. Waterways, Port, Coastal and Ocean Engineering, 126, 48–56.

Darlymple, R. A., Kirby, J. T., 1991. REFDIF 1, Version 2.3, Documentation Manual. Combined Refraction/Difraction Model. CARC Report 91-91, Univ. Delaware.

Fortes, C.J., Capitão, R., Neves, M.G., Monteiro, P.P., Mendes, L.S., 2007. Viabilidade da implementação de um recife artificial para a prática de surf na praia de São Pedro do Estoril e criação de uma estrutura de protecção e amarração do submarino Barracuda. Estudos de modelação numérica e física. Regimes de agitação marítima. Relatório 172/07–NPE, LNEC, Abril.

Fortes, C. J., Neves, M. G., Mendonça, A., Pinheiro, L., Lourenço, M., Monteiro, P., Palha, A., Bicudo, P., Cardoso, N., 2008a. An artificial surfing reef in São Pedro do Estoril beach, Portugal. Numerical and physical modeling studies. Proc. Int Conf in Coastal Engineering, Hamburg, 30 Aug. to 5 Sep.

Fortes, C.J.E.M., Neves, M.G., Pinheiro, L., 2008b. Viabilidade da implementação de um recife artificial para a prática de surf na praia de São Pedro do Estoril e criação de uma estrutura de protecção e amarração do submarino Barracuda. Estudos de modelação numérica e física. Estudo, em modelo físico, da solução para o recife artificial para surf. Relatório 373/2008-NPE, LNEC, Novembro.

Fortes, C. J., Okamoto, T., Palha, A.C., 2007. Análise da formulação da rebentação no modelo FUNWAVE. Proc. 5as Jornadas Portuguesas de Engenharia Costeira e Portuária, Lisboa 11-12 Outubro.

Hughes, S.A., 1993. Physical models and laboratory techniques in coastal engineering. Singapore: World Scientific, 568 pp.

Hutt, J.A., Black, K.P., Mead, S.T., 2001. Classification of surf breaks in relation to surfing skill. In: Black, K.P. (ed.), Natural and Artificial reefs for Surfing and Coastal Protection. Journal of Coastal Research Special Issue No. 29, pp. 66-81.

Kamphius, J. W., 1996. Physical modelling of coastal processes. Advances in Coastal and Ocean Engineering, Singapore: World Scientific, 79-114.

Kennedy, A.B., Chen, Q., Kirby, J.T., Dalrymple, R.A., 2000. Boussinesq Modeling of Wave Transformation, Breaking and Runup I: 1D. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, ASCE, Vol. 126, No. 1, Janeiro/Fevereiro, 39-47.

Kirby, J.T., Wei, G., Chen, Q., Kennedy, A. B., Dalrymple, R. A., 1998. FUNWAVE 1.0 – Fully Nonlinear Boussinesq Wave Model Documentation and User’s Manual. Research Report No.CACR-98-06. Center for Applied Coastal Research, University of Delaware.

Korthenhaus, A., Van der Meer, J., Burchart, H.F., Geeraerts, J., Pullen, T., Ingram, D., Troch, P., 2005. Quantification of Measurement Errors, Model and Scale Effects related to Wave Overtopping. CLASH report, 56 pp.

Lynett, P., Liu, P.L.-F., 2004. Modelling wave generation, evolution and interaction with Depth-Integrated, Dispersive Wave equations. COULWAVE Code Manual. Cornell Univ. Long Inter. Wave Modelling Package.

Toumazis, A.D., Anastasious, K., 1990. Scale effects in Breaking waves. Proc. Costal Engineering, vol 1, 973-985Walker, J. R., 1974. Recreational surf parameters. Tech. Report 30. University of Hawaii, James K. K. Look Laboratory of Oceanographic Engineering.

Walker, J. R., 1974. Recreational surf parameters. Tech. Report 30. University of Hawaii, James K. K. Look Laboratory of Oceanographic Engineering.

Wei, G., Kirby, J. T., Sinha, A., 1999. Generation of waves in Boussinesq models using a source function method, Coastal Engineering, 36, 271– 299.

Wei, G., Kirby, J. T., Grilli, S. T., Subramanya, R., 1995a. A fully nonlinear Boussinesq model for surface waves. I: Highly nonlinear, unsteady waves. J. Fluid Mech., Cambridge, England, 294, 71–92.

Wei, G., Kirby. J. T., Grilli, S.T., Subramanya, R., 1995b. A time-dependent numerical code for extended Boussinesq equations, J. Waterway, Port, Coastal Ocean Engng. 120: 251-261, 1995.

Zelt, J. A., 1991. The run-up of nonbreaking and breaking solitary waves, Coastal Engrg,. 15, 205-246.

 

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