Os ensaios laboratoriais que foram realizados aos três modelos do SWED-Block, foram planeados de forma a permitir analisar a eficiência hidráulica e a estabilidade de cada um dos modelos quando sujeitos a diferentes condições de agitação marítima.
Os blocos foram submetidos a testes com estados de mar de intensidade crescente, para avaliar o comportamento da estrutura, sob a ação das mesmas. A agitação utilizada foi do tipo irregular, tendo como base o espectro de Jonswap.
Para estes estados de agitação marítima, os modelos do SWED-Block foram testados para dois níveis de maré distintos: +0.0 m (Z.H.) e +4.0 m (Z.H.), que correspondem, respetivamente, aos níveis característicos de Baixa-Mar (BM) e de Preia-Mar (PM) para a costa ocidental portuguesa. De forma a que as condições de agitação marítima fossem semelhantes para os dois níveis de maré, os valores do período de pico, Tp, e de altura de onda significativa incidente, Hsi, foram os mesmos para os níveis de BM e de PM. Sendo o nível de PM aquele que permite que se desenvolvam as condições de agitação mais desfavoráveis a um bom comportamento hidráulico e à estabilidade do bloco, foi considerado um período de pico mais gravoso a que corresponde a uma maior altura de onda significativa incidente.
Como já foi referido no capítulo em que se caraterizaram os modelos do SWED-Block, a escala geométrica, λL, utlizada neste trabalho foi de 1:15. De acordo com o critério de semelhança de Froude, em escoamentos com superfície livre, a escala dos tempos λT é igual à raiz quadrada da escala geométrica, λL, o que resulta na seguinte relação:
𝜆𝐿 = 1 15 𝜆𝑇= 𝜆𝐿 1/2 = (1 15) 1/2 = √15 15 (4.1)
No Quadro 4.3, apresentam-se as condições de agitação marítima irregular utilizadas nos ensaios, para os dois níveis de maré, em valores de protótipo e de modelo físico obtidos através das escalas geométrica e do tempo apresentadas anteriormente.
Quadro 4.3 - Ondas irregulares consideradas no estudo (espectro Jonswap).
Protótipo Modelo Físico
Nível (m) Tp (s) Hsi (m) Profundidade de água (m) Tp (s) Hsi (m) +0.00 (Z.H.) 9.00 0.90 0.33 2.32 0.06 11.00 1.20 2.84 0.08 13.00 1.50 3.36 0.10 +4.00 (Z.H.) 9.00 0.90 0.60 2.32 0.06 11.00 1.20 2.84 0.08 13.00 1.50 3.36 0.10 16.00 1.95 4.13 0.13
Às condições de agitação que se resumem no Quadro 4.3, foram sequencialmente submetidos todos os modelos do SWED-Block descritos na secção 3.2. Para os modelos rugoso e poroso, foram utilizados dois módulos com 0.40 m de comprimento cada um. Para o modelo liso foram testadas duas configurações diferentes da estrutura: uma com dois blocos com 0.40 m de comprimento, tal com os outros modelos, e outra com dois blocos com 0.20 m de comprimento. Os dois blocos com 0.40 m, foram utilizados para que os resultados dos seus ensaios pudessem ser comparados com os resultados dos modelos rugoso e poroso, em iguais condições. Os blocos de 0.20 m foram desenvolvidos para avaliar o comportamento isolado de cada estrutura no caso de ocorrerem situações de erosão localizada ao longo dos 0.80 m de largura do canal.
Foram também realizados ensaios com as mesmas condições de agitação, mas sem a presença dos blocos. O objetivo destes ensaios era obter dados relativos às alterações no perfil transversal da praia sem a presença dos blocos, para que se pudessem comparar os resultados com os obtidos na presença dos diferentes modelos do bloco. Esta comparação é que vai permitir perceber qual a influência que a presença destas estruturas tem no processo de erosão e acreção do perfil transversal da praia.
Assim sendo, a sequência de ensaios definida para o estudo, tem por base as condições presentes no Quadro 4.3 e compreende as seguintes etapas:
Praia desprotegida, sem blocos de proteção;
Praia protegida por dois blocos do modelo liso com 0.40 m de comprimento; Praia protegida por dois blocos do modelo rugoso com 0.40 m de comprimento; Praia protegida por dois blocos do modelo poroso com 0.40 m de comprimento;
Praia protegida por dois blocos com 0.20 m e um bloco 0.40 m do modelo liso de comprimento.
Eram primeiro testados os blocos para o nível de baixa-mar e depois de preia-mar. Sendo que sempre que se pretendia efetuar alterações ao nível de maré ou ao modelo de bloco a ensaiar, eram efetuadas as seguintes tarefas:
Medição do perfil da praia pós-ensaio; Esvaziamento do tanque;
Reconstrução da praia para a inclinação inicial; Colocação dos blocos na posição inicial; Medição do perfil da praia pré-ensaio; Enchimento do tanque;
Calibração das sondas de níveis hidrodinâmicos para o nível de maré pretendido. Tendo em conta as sete diferentes condições de agitação e s sequência de ensaios descritos, foram realizados, no total, 35 ensaios. Nestes ensaios, com ondas irregulares, foi utilizada uma sequência temporal de comprimento 213 que, à qual corresponde um tempo de ciclo, para cada um dos períodos de pico, Tp, utilizados dado por:
𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 =𝑇𝑝 8 ×2
13
(4.2)
Dividindo o ciclo temporal dado pela equação 4.2, pelo período de pico, Tp, obtém-se o número de ondas aproximado, gerado pelo sistema de geração dos batedores em cada ensaio. Para a sequência temporal de 13, o número de ondas que se esperava que os batedores gerassem em cada em ensaio era de 1024 ondas.
No Quadro 4.4, apresenta-se o tempo de ciclo e o número de ondas gerado para cada período de pico, com agitação irregular.
Quadro 4.4 - Número de ondas esperado nos ensaios com agitação irregular.
Nível (m) Tp (s) Tempo de ciclo (s) Nº ondas
0.33 (BM) 2.32 2375.68 1024 2.84 2908.16 1024 3.36 3440.64 1024 0.60 (PM) 2.32 2375.68 1024 2.84 2908.16 1024 3.36 3440.64 1024 4.13 4229.12 1024
O comprimento da sequência temporal que permitiu determinar a duração dos ensaios foi definido de forma a garantir que os ensaios tinham uma duração suficiente, para garantir que os estados de agitação irregular eram reproduzidos com suficiente rigor. Assim, é possível obter uma correta representação da realidade do comportamento hidráulico e da estabilidade dos blocos.
Apesar da duração dos testes ter sido definida de forma a ter, em cada teste, aproximadamente 1000 ondas (Quadro 4.4), durante a realização dos ensaios reparou-se que o sistema de aquisição dos dados recolhidos pelas sondas de níveis hidrodinâmicos tinha um atraso de aproximadamente 10 minutos, relativamente à duração pretendida para cada ensaio. Como o sistema de aquisição de dados das sondas e o sistema de geração das ondas funcionam em computadores independentes, o atraso não se verificou no sistema de geração, o que resultou na geração e teste dos modelos para um número de ondas superior ao pretendido. Em relação à aquisição de dados das sondas, este atraso não tem consequências, uma vez que o sistema regista apenas as medições relativas às ondas que ocorrem durante a duração do ensaio pretendida, parando de adquirir os valores medidos quando esta duração é atingida. Quanto às medições efetuadas ao perfil da praia, estas representam as alterações provocadas por um número de ondas superior às 1024 ondas que se pretendia gerar.
Os resultados obtidos relativos à análise da reflexão e às alterações do perfil transversal da praia serão discutidos e analisados no seguinte capítulo.