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Análises, aplicações e validações–numérico/experimentais do modelo SWAN em áreas restritas e ao largo

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Coorientador

Pós-graduação

Engenharia Elétrica - FEIS

Curso de graduação

Título da Revista

ISSN da Revista

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Tipo

Tese de doutorado

Direito de acesso

Acesso abertoAcesso Aberto

Resumo

Resumo (inglês)

This research deals with the monitoring and the forecasting of wind wave generation and propagation at Praia da Vitória – Azores - Portugal and at the reservoir of Ilha Solteira Dam – São Paulo – Brazil. The SWAN numerical model (Simulating Waves Nearshore) is employed. Such a model is able to simulate the generation, propagation and dissipation of sea waves, based on the equation for wave action conservation. In the sea-wave propagation across both open and confined coastal regions, the model simulates the physical processes of refraction, diffraction and shoaling due to bottom depth variations. It also is capable of simulate the presence of currents, as well as wave growth due to wind, bottom induced wave breaking and whitecapping, energy dissipation due to bottom friction, wave blocking and reflection by currents and wave transmission across obstacles. Among the several results produced by SWAN model, it is worth mentioning significant wave height, mean and peak periods, mean and peak directions, directional spreading, bandwidth parameter and sea level anywhere in the computational domain. Two applications of SWAN model are developed to simulate sea-wave generation and propagation at two distinct locations: one corresponds to an open coast location – the maritime region adjacent to Praia da Vitória port, on Terceira Island, Azores archipelago, Portugal; and the other corresponding to a confined region, the reservoir of Ilha Solteira Dam, São Paulo, Brazil. For Praia da Vitória port, results from offshore sea wave forecasts obtained through the large scale model WAVEWATCH III and wind data from MM5 model were used as forcing data for SWAN model. The numerical results were compared to sea-wave data obtained from a wave buoy deployed 4 km away from the coast at water depth of 90 m (Point 2), during 2009 and 2010 with three-hourly averages. The numerical model SWAN proved itself quite ...

Resumo (português)

Esta pesquisa trata do monitoramento e da previsão da geração de agitação pela ação do vento e da propagação de estados de agitação em dois locais: Porto da Praia da Vitória – Açores – Portugal e Lago da Barragem de Ilha Solteira – São Paulo – Brasil. A metodologia abordada utiliza o modelo numérico SWAN (Simulating WAves Nearshore) que é capaz de simular a geração, propagação e dissipação da agitação marítima, com base na equação para a conservação da ação de onda. Na propagação da agitação marítima, em zonas costeiras abertas ou confinadas, o modelo simula os processos físicos de refração, difração e empolamento devido a variações do fundo e presença de correntes. Também integra na simulação o crescimento de onda por ação dos ventos, a arrebentação por influência do fundo e por excesso de declividade (whitecapping), a dissipação de energia por causa de fricção do fundo, o bloqueio e reflexão por correntes opostas, e a transmissão através de obstáculos. Entre os vários resultados obtidos através do SWAN, destacam-se a altura significativa, os períodos de pico e médio, as direções de pico e média, a dispersão direcional, o parâmetro de largura de banda e nível de água em qualquer parte do domínio computacional. Duas aplicações do modelo SWAN são tratadas nesta tese para a simulação da geração e da propagação de ondas em dois locais distintos: um correspondente a uma zona costeira aberta – a zona marítima adjacente ao porto da Praia da Vitória, na Ilha Terceira do Arquipélago dos Açores, Portugal; e outro correspondente a uma zona confinada, o lago da barragem de Ilha Solteira, São Paulo, Brasil. Para o Porto da Praia da Vitória, utilizaram-se os resultados das previsões da agitação marítima ao largo da zona em estudo, obtidos com o modelo de previsão de larga escala WAVEWATCH III e os dados de vento do ...

Descrição

Idioma

Português

Citação

VIEIRA, Adriana Silveira. Análises, aplicações e validações–numérico/experimentais do modelo SWAN em áreas restritas e ao largo. 2013. 251 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, 2013.

Financiadores

Publicações relacionadas

Tipo de item:Publicação, Tese de doutoradoAcesso aberto Acesso aberto
Modelo SWAN e metamodelagem aplicados no estudo de ondas geradas por vento no reservatório de Ilha Solteira
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-03-04)
Mattosinho, Germano de Oliveira
;
Maciel, Geraldo de Freitas
;
Ferreira, Fabiana de Oliveira
;
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais - Campus Piumhi
A tese propõe uma abordagem abrangente para o estudo de ondas geradas por vento em reservatórios de barragens, tratando especificamente ondas no reservatório da Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira. O trabalho integra medições em campo, modelagem numérica determinística e metamodelagem na abordagem probabilística, com vistas à análise mais detalhada dos processos de geração e propagação das ondas no reservatório. Destaca-se a relevância do estudo, considerando os impactos econômicos e de segurança relacionados às ondas em grandes reservatórios. O diagnóstico dos parâmetros significativos no processo de geração e propagação das ondas é executado a partir do modelo numérico SWAN. A metodologia adotada inclui, na sua etapa determinística, a calibração e validação do modelo e análise estatística, e na etapa probabilista aplicação do método de Monte-Carlo, análise de convergência amostral, entre outros, para determinação de índices de Sobol. Para a vertente probabilística é empregada a metamodelagem com PCE (Polynomial Chaos Expansion) calibrado e validado e análise de sensibilidade global por índices de Sobol. Os dados de vento e alturas de onda coletados no Projeto ONDISA (janeiro de 2011) foram utilizados. Os resultados obtidos, ainda que sobre base escassa de dados coletados, apontam avanços significativos na calibração do modelo SWAN para o caso de Ilha Solteira, destacando a importância dos parâmetros físicos, como o whitecapping, na modelagem das ondas. Já na vertente probabilística, a partir dos índices de Sobol de 1ª e 2ª ordens, a pesquisa confirma o elevado peso da intensidade e direção do vento na determinação das alturas significativas, seguido do efeito de whitecapping. Mapas de contorno para altura significativa e período médio de onda foram gerados a partir dos resultados numéricos, que servirá como apoio para aplicação prática em anteprojetos (piscicultura, proteção ambiental) no reservatório e seu entorno. Comparado a estudos anteriores, este trabalho contribui à compreensão da hidrodinâmica de ondas geradas por vento em recinto fechado, nas vertentes determinística e probabilística, com índices de concordância de 82% e desempenho de 67% em relação a dados de campo, em situação crítica de escassez de dados monitorados.

Unidades

Tipo de item:Unidade,
Ilha Solteira, Faculdade de Engenharia - FEIS
FEIS
Campus: Ilha Solteira

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Tipo de item:Programa de pós-graduação,