Hidráulica Marítima e Costeira

Código:

M.EA016

Sigla:

HMC

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Hidráulica

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Civil
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia do Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M.EA	7	Plano de estudos oficial	1	-	6	46	162

Língua de trabalho

Inglês

Objetivos

Hidráulica Marítima e Costeira abrange um conjunto muito diversificado de temáticas sobre o mar, a costa e as intervenções/estruturas portuárias e costeiras. Estes temas são considerados essenciais à preparação de profissionais de Engenharia Civil e de Engenharia do Ambiente qualificados para lidar com as atividades de conceção, projeto, execução e acompanhamento dessas intervenções. Um País que estrategicamente defenda uma forte ligação ao mar necessita desses profissionais.

Assim, os objetivos principais da UC são:

• Reconhecer as especificidades, dinâmicas e processos específicos dos ambientes costeiros, para onde são projetadas e executadas as intervenções e as estruturas costeiras e portuárias;
• Aprender a utilizar ferramentas numéricas para o estudo dos processos costeiros;
• Adquirir conhecimentos sobre os aspetos físicos e interações que ocorrem nas zonas costeiras e portuárias, designadamente ao nível da hidrodinâmica e da hidromorfologia.

Resultados de aprendizagem e competências

• Compreender os processos físicos e os mecanismos associados à geração das marés (astronómicas e meteorológicas), vento, agitação marítima e correntes;


• Conhecer e saber caracterizar os fenómenos de transformação das ondas durante a sua propagação até à costa e de que forma estas afetam os processos costeiros, recorrendo à modelação numérica;


• Aquisição de conhecimentos sobre a hidrodinâmica marítima e hidromorfologia costeira, tendo em vista a compreensão da morfodinâmica das zonas costeiras e a sua implicação no projeto de estruturas costeiras;


• Saber analisar e interpretar dados metaoceânicos, no domínio do tempo e da frequência, usando ferramentas computacionais para esse efeito. Análise de extremos;


• Compreender a importância da modelação física e numérica para a simulação dos principais processos marítimos e costeiros. Aplicação dessas ferramentas a casos concretos;


• Conhecer e saber caracterizar o impacto da variabilidade climática e alterações climáticas nas zonas costeiras.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Será desejável que os estudantes tenham alguns conhecimentos de hidráulica e de matemática - conhecimentos base necessários à aplicação das metodologias de cálculo.

Programa

1. Importância da Engenharia Costeira e Portuária.


2. Marés astronómicas e meteorológicas, ventos e correntes. Equipamentos de medição. Níveis de referência.


3. Agitação marítima: Geração e previsão. Ondas regulares. Teorias de onda. Ondas progressivas, de translação e estacionárias. Parâmetros característicos. Relação de dispersão. Interferência de ondas. Análise de registos.


4. Agitação irregular. Parâmetros característicos. Análise no domínio do tempo e da frequência. Distribuição de Rayleigh. Espetros de energia.


5. Energia do mar. Caracterização dos recursos. Tecnologias disponíveis. Variabilidade intra-anual e inter-anual.


6. Análise de extremos. Funções de distribuição. Risco de excedência.


7. Ambientes e formas costeiras. Embocaduras. Variabilidade e alterações climáticas nas zonas costeiras.


8. Ações da agitação marítima sobre elementos estruturais esbeltos (fórmula de Morison).


9. Propagação e deformação das ondas nas zonas costeiras. Fenómenos de interação com fronteiras sólidas: empolamento, refração, reflexão, rebentação, espraiamento, refluxo e galgamento.


10. Modelação Numérica. Tipos de modelos. Aplicações. Propagação e deformação das ondas nas zonas costeiras. Análise com recurso a software.


11. Avaliação de galgamentos. Eurotop Manual e sua aplicação.


12. Transporte sedimentar e balanços de massa. Erosões e assoreamentos. Erosão Costeira. Causas e medidas de mitigação.


13. Modelação física. Semelhança. Efeitos de escala, de modelo e de laboratório.

Bibliografia Obrigatória

Docentes da UC.; Elementos de apoio às aulas (e.g., apresentações) a disponibilizar pelos docentes da UC.
USACE; Coastal Engineering Manual, EM 1110-2-1100, US Army Corps of Engineers, Washington, DC., US Army Corps of Engineers
Van der Meer, J.W., Allsop, N.W.H., Bruce, T., De Rouck, J., Kortenhaus, A., Pullen, T., Schüttrumpf, H., Troch, P. and Zanuttigh, B.; Manual on wave overtopping of sea defences and related structures. An overtopping manual largely based on European research, but for worldwide application, www.overtopping-manual.com, 2018
Y. Goda; Random Seas and Design of Maritime Structures. Advanced Series on Ocean Engineering., World Scientific, Singapore, 2000. ISBN: 981-02-3256-X
J. W. Kamphuis; Introduction to Coastal Engineering and Management. Advanced Series on Ocean Engineering, World Scientific, 2020. ISBN: 978-981-12-0799-0
CIRIA, CUR, CETMEF; The Rock Manual: The use of rock in hydraulic engineering, CIRIA, London, 2007
Mangor, K., Drønen, N.K., Kærgaard, K.H. Kristensen, S.E.; Shoreline management guidelines, DHI, 2017
Linham, Mathew M. & Nicholls, Robert J.; Technologies for Climate Change Adaptation – Coastal Erosion and Flooding, UNEP Risø Centre on Energy, Climate and Sustainable Development, 2016. ISBN: 978-87-550-3855-4
Wong, P.P., I.J. Losada, J.-P. Gattuso, J. Hinkel, A. Khattabi, K.L. McInnes, Y. Saito, and A. Sallenger; Coastal systems and low-lying areas. In: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects, Cambridge University Press, 2014 (Wong, P.P., I.J. Losada, J.-P. Gattuso, J. Hinkel, A. Khattabi, K.L. McInnes, Y. Saito, and A. Sallenger, 2014: Coastal systems and low-lying areas. In: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects.)

Observações Bibliográficas

A bibliografia é apresentada para cada temática lecionada.

Bibliografia fornecida aos estudantes em suporte digital (página da Unidade Curricular no SIFEUP).

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As matérias serão expostas nas aulas Teóricas (T) usando recursos multimédia e o quadro, recorrendo a exercícios-tipo, exemplos práticos e também resultados de investigação. Posteriormente, nas aulas Teórico-Práticas, será feita a análise e a resolução de exercícios selecionados e a aplicação das metodologias de cálculo a casos de estudo reais. De referir, ainda, a consulta de elementos de apoio de estudos e projetos de engenharia costeira. Todas as aulas têm controlo de assiduidade.

As visitas de estudo a intervenções em execução ou já concretizadas complementam a aprendizagem em sala de aula. A aula laboratorial visa consolidar as matérias já apreendidas, através da realização de experiências e onde se inclui a geração, registo e análise de dados de ondas regulares e irregulares bem como a avaliação da reflexão.

Nota: a realização de visitas de estudo e de aulas laboratoriais está dependente das condições e restrições existentes em cada ano letivo.

Palavras Chave

Ciências Naturais
Ciências Tecnológicas
Ciências Físicas

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Frequência das aulas	45,50
Estudo autónomo	116,50
Total:	162,00

Obtenção de frequência

A obtenção de classificação final exige o cumprimento de assiduidade à unidade curricular, conforme estabelecido nas regras de avaliação do M.EA. Considera‐se que um estudante cumpre a assiduidade a uma unidade curricular se, tendo estado regularmente inscrito, não exceder o número limite de faltas correspondente a 25% de cada um dos tipos de aulas previstos.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final é definida com base em duas provas de avaliação distribuída (T1 e T2, que têm carácter obrigatório) e num trabalho prático. Estas componentes têm um peso de 40%, 50% e 10%, respetivamente.

Cada uma das provas de avaliação distribuída, a realizar sem consulta, inclui uma parte teórica e uma parte prática (com formulário). Classificação de 0 a 20 valores, arredondada às décimas: teórica – 50%; prática – 50%.

Os assuntos a incluir em cada uma das provas serão definidos em cada ano e comunicados atempadamente aos estudantes.


A classificação final, CF, resulta da seguinte fórmula de cálculo:
CF = 40%xCT1 + 50%xCT2 + 10%xTP, escala 0 a 20 valores, arredondada à unidade.

Onde,

CT1 – classificação da prova T1 a realizar sensivelmente a meio do semestre em data a definir em cada ano,

CT2 – classificação da prova T2 a realizar no dia do exame da época normal,

TP – classificação do trabalho prático.

NOTA 1: TODOS os estudantes inscritos na unidade curricular são classificados de acordo com este método.

NOTA 2: A Época de Recurso (ER) é constituída por duas provas de avaliação consecutivas (T1 e T2), a realizar durante a época de exames, em dia a definir.

NOTA 3: Os estudantes que reprovem na Avaliação Distribuída, ou aqueles que pretendam fazer melhoria de classificação, poderão optar por realizar apenas uma das provas de avaliação (T1 ou T2) na ER, sendo, nesse caso, considerada a nota mais elevada obtida nessa prova para efeito de classificação final. Para tal, deverão formalizar o pedido dessa opção até 48h antes do Exame de Recurso. A classificação do trabalho prático não poderá ser melhorada.

NOTA 4: Os exames especiais comportam a TOTALIDADE da matéria.

Provas e trabalhos especiais

Trabalhos experimentais a realizar numa aula laboratorial de demonstração, conforme descrito nos “Métodos de Ensino” (A definir em cada ano em função dos trabalhos em curso e das condições existentes).

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os Estudantes com Estatutos Especiais são classificados de acordo com o método estabelecido em “Cálculo da Classificação Final”, EXCETO quando se submetem a exame em Época Especial. Neste caso, os Estudantes são avaliados em momento único, o qual consistirá de um exame classificado de 0 a 20 valores englobando a TOTALIDADE da matéria (cotações: Teórica – 10 valores; Prática – 10 valores).

Melhoria de classificação

Os Estudantes que já tenham obtido aprovação podem efetuar MELHORIA DE CLASSIFICAÇÃO, uma única vez, nas seguintes condições:

 (i)  realizando a prova de avaliação T1, T2 ou ambas (classificadas de 0 a 20 valores) da ER do ano em que obtiveram aprovação à UC. A classificação do trabalho prático não poderá ser melhorada;

(ii) realizando uma prova de avaliação englobando a TOTALIDADE da matéria (classificada de 0 a 20 valores) após o ER do ano letivo em que obtiveram aprovação à UC;

A Classificação Final na Unidade Curricular é a mais elevada, entre aquela que havia sido obtida inicialmente e a que resultar da melhoria de classificação efetuada.

Observações

REGRAS ESPECIAIS PARA ESTUDANTES EM MOBILIDADE:

Frequência de disciplinas de graduação introdutórias às temáticas versadas na presente unidade curricular.

TEMPO DE TRABALHO ESTIMADO FORA DAS AULAS:

4 horas/semana.