Integration der Anpassung in die Gestaltung der U-Bahn von Kopenhagen

Sowohl der unterirdische Teil der Kopenhagener U-Bahn als auch der oberirdische Teil stellen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel dar. Insbesondere starke Regenfälle, Sturmfluten (die durch den Anstieg des Meeresspiegels verstärkt werden können) und Stürme können sich auf die Infrastruktur auswirken und den U-Bahn-Betrieb und die Sicherheit der Fahrgäste beeinträchtigen. Die Prognosen über den Anstieg des Meeresspiegels und das Auftreten extremer Wetterereignisse haben sich in den letzten Jahren erheblich verändert. Es wird erwartet, dass der Klimawandel das Risiko von Wolkenbrüchen und Sturmfluten mehr als bisher angenommen erhöht und damit die Konstruktionsbedingungen für ein hohes Maß an Sicherheit für die U-Bahn verändert. Daher wurden schrittweise höhere Anforderungen für die Sicherstellung der Klimaverträglichkeit der Kopenhagener U-Bahn angenommen.

Laut dem Bericht des Dänischen Meteorologischen Instituts (DMI) von 2014 über das zukünftige Klima in Dänemark, in dem die Entwicklung des dänischen Klimas bis zum Jahr 2100 beschrieben wird, wird das Land einen Anstieg des Meeresspiegels und häufigere und schwerere Extremwetterereignisse erleben. Die Ergebnisse dieses Berichts basieren auf den AR5-IPCC-Szenarien. Klimasimulationen und damit verbundene Unsicherheiten werden durch Projektionen verbessert, die von einem Ensemble von CMIP5-Klimamodellen berechnet werden (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5). Dem Bericht zufolge wird der Meeresspiegel um Dänemark im optimistischsten Szenario (RCP2.6) um 0,1-0,6 m, im Zwischenszenario RCP4.5 um 0,2-0,7 m und im pessimistischeren Szenario (RCP8.5) um 0,3-0,9 m höher sein. Diese Zahlen beziehen sich auf das Ende des Jahrhunderts (2081-2100) im Vergleich zum Bezugszeitraum 1986-2005. Der Anstieg des Meeresspiegels wird zusammen mit wechselnden Windmustern wahrscheinlich zu erhöhten Sturmfluthöhen führen.

Neben dem Anstieg des Meeresspiegels wird erwartet, dass extreme Wetterereignisse (Stürme und Wolkenbrüche) häufiger auftreten und aufgrund des Klimawandels schwerwiegender sein werden, was das Überschwemmungsrisiko für die Kopenhagener U-Bahn verschärft. Diese Ereignisse, die lokale Auswirkungen haben, sind schwer zu projizieren, da sie in kurzer Entfernung stark variieren können.

Die konzipierten und umgesetzten Maßnahmen zielen darauf ab, den Schutz des Kopenhagener U-Bahn-Systems vor den Gefahren des Klimawandels, vor allem Überschwemmungen aufgrund starker Regenfälle und Sturmfluten, zu verbessern. Die Maßnahmen sollen die U-Bahn-Infrastruktur und den Betrieb sowie die Sicherheit der Fahrgäste schützen.

Die Anpassungsstrategie von Metroselskabet an den Klimawandel unterstützt die Integration der Anpassung an den Klimawandel schon früh in der Planungs- und Dimensionierungsphase von U-Bahn-Linien, so dass danach nur noch geringfügige laufende Anpassungen erforderlich sind.

Um den Schutz des Kopenhagener U-Bahn-Systems vor Überschwemmungen zu verbessern, wurde der erwartete höchste Wasserstand aufgrund starker Regenfälle und Sturmfluten für jede Station separat geschätzt. Dies ermöglichte es, die genaue Höhe für jeden Eingang, jede Treppe, jede Tunnellüftung, jede Rampe, jeden Technikraum, jeden Schacht, jeden Aufzug sowie jedes Kontroll- und Wartungszentrum zu ermitteln. Abgesehen von der Strecke sind die oben genannten Bereiche und Anlagen am anfälligsten und können im Falle eines Ausfalls den U-Bahn-Betrieb und seine Sicherheit beeinträchtigen.

Um den höchsten Wasserstand in jeder Station zu identifizieren, der durch Wolkenbruchereignisse verursacht wird, wurde ein Überschwemmungsereignis von 1: 2.000 Jahren in Betracht gezogen, ein Ereignis, bei dem eine Wahrscheinlichkeit von 5% besteht, dass es im U-Bahn-Leben (100 Jahre) stattfindet. Bisher konzentrierte sich die Klimaanpassungsarbeit von Metroselskabet auf die Linien M1 und M2. Infolge der Klimaveränderungen entspricht das Sicherheitsniveau auf diesen Strecken nicht mehr dem ursprünglich geplanten Niveau. Diese Leitungen sind nun vollständig vor Überschwemmungen durch Wolkenbrüche geschützt. Für neu gebaute (M3 City Ring, M4 Nordhavn) und im Bau befindliche U-Bahn-Strecken (M4 Sydhavn) wurden aktualisierte Klimaprojektionen des zukünftigen Auftretens und der Intensität von Wolkenbruch- und Sturmflutereignissen berücksichtigt. Anhand dieser Annahmen wurde herausgefunden, dass U-Bahn-Stationen auf unterschiedlichen Ebenen zwischen drei und fünf Metern aufgestellt werden sollten, um die ortsfesten Anlagen vor einem 10.000-jährigen Hochwasserereignis zu schützen.

Neben der Erhöhung der Höhe kritischer U-Bahn-Elemente wurde eine Vielzahl von Maßnahmen ermittelt und in die Gestaltung der U-Bahn einbezogen, um ihre Widerstandsfähigkeit gegen Überschwemmungen zu verbessern, darunter:

• Der Bereich um die Eingänge zu den U-Bahn-Stationen ist so konzipiert, dass der Abfluss von Regenwasser abseits der Öffnungen gewährleistet ist. Darüber hinaus wurde an einigen U-Bahn-Stationen eine Stufe eingebaut, die einen Schritt nach oben erfordert, bevor Sie zum Bahnhof hinuntergehen.
• Wo die U-Bahn von den Abschnitten über dem Boden hinunter in die Tunnel verläuft, wurde ein starker Entwässerungsrost über die Gleise gelegt, auf denen sich Regenwasser ansammelt und herausgepumpt wird, damit es nicht in die Tunnel gelangt.
• Im oberirdischen U-Bahn-System werden entlang der Gleise Abflüsse installiert, die das Wasser in die lokale Kanalisation führen.
• Alle unterirdischen Stationen haben Pumpleistung, so dass im Falle, dass der Tunnel überflutet wird, das Wasser automatisch weggepumpt wird.
• Überschwemmungstore werden in einigen U-Bahn-Stationen eingerichtet, in denen das U-Bahn-System direkt mit anderen Infrastrukturen verbunden ist, um die U-Bahn vor Überschwemmungen aus anderen Teilen des öffentlichen Nahverkehrssystems zu schützen.
• Die U-Bahn-Stationen sind vor Rückflüssen aus der städtischen Kanalisation geschützt.
• Installationen von wasserdichten Außentüren in den Technikräumen an mehreren Stationen sowie in elektrischen und mechanischen Installationen haben sie wasserdicht gemacht.
• Technikräume sind mit einer 0,3 m hohen Türschwelle installiert.
• Gabionenmauern wurden entlang einiger exponierter oberirdischer U-Bahn-Abschnitte gebaut, wie zum Beispiel am östlichen Amager. Eine Gabionenwand ist eine Wand, die aus einem Käfig besteht, der mit Felsen gefüllt ist. Eine Technik, die in Küstenverteidigungen und Wellenbrechern verwendet wird. Sie sind strukturelle Elemente, die in den oberirdischen Abschnitten verwendet werden, die jedoch nicht allein genug sind, um vor Überschwemmungen zu schützen.
• In den Linien M1 und M2 wurden bis zu 2,3 m hohe wasserdichte Wände (Kombination aus Beton- und Gabionenwänden) installiert, die entlang der exponierten oberirdischen U-Bahnabschnitte Schutz vor Meereswellen bieten. In den neuen und geplanten Linien könnte die Höhe der Wände höher sein, was die betrachteten erhöhten klimatischen Anforderungen widerspiegelt.

Schutz vor Wolkenbrüchen und Stürmen wurde auch während der Bauzeit gewährleistet, um Arbeiter und Maschinen zu schützen

Obwohl sie klimaangepasst sind, reicht die Gestaltung bestehender und geplanter U-Bahn-Linien angesichts der sich wandelnden Natur des Klimawandels und der damit verbundenen Projektionen möglicherweise nicht aus, um in Zukunft einen vollständigen Schutz vor extremen Ereignissen, Meeresspiegelanstiegen und Sturmfluten zu bieten. Die vorläufigen Analysen von Metroselskabet zeigen, dass der vollständige Schutz einer in Betrieb befindlichen U-Bahn mit hohen Kosten verbunden ist. Metroselskabet hat festgestellt, dass der externe Schutz der gesamten Hauptstadtregion, Greater Copenhagen, in sozioökonomischer Hinsicht angemessener ist als der Schutz der U-Bahn-Anlagen allein. Die Höhe der zum Schutz der U-Bahn erforderlichen Maßnahmen hängt in hohem Maße davon ab, wie beschlossen wird, den Großraum Kopenhagen im Allgemeinen zu schützen. Die Stadt Kopenhagen arbeitet an einem progressiven Schutz der städtischen Elemente, der Jahrzehnte in Anspruch nehmen wird.

Der wichtigste institutionelle Akteur, der am Bau, Betrieb und der Klimaverträglichkeit der Kopenhagener U-Bahn beteiligt ist, ist Metroselskabet, ein Unternehmen, das von der Stadt Kopenhagen (50%), der dänischen Regierung (41,7%) und der Stadt Frederiksberg (8,3%) finanziert wird. Die Vorbereitung des Stadtringprojekts umfasste eine öffentliche Konsultation auf der Grundlage der 2008 durchgeführten Umweltverträglichkeitsprüfung des Projekts; 200 Bürger äußerten sich besorgt über das Projekt. Die Genehmigung des endgültigen Projekts erfolgte durch die beiden betroffenen Städte im Januar 2009 und durch das Verkehrsministerium im März 2009. Das Projekt wurde 2019 abgeschlossen und in Betrieb genommen.

Das Unternehmenskonsortium CASJV (Cowi, Arup und Systra), das für die Gestaltung des Stadtrings (M3) zuständig ist, verwendete ein aktualisiertes Modell, um extreme Überschwemmungsereignisse aufgrund starker Niederschläge (wie es 2016 der Fall war) zu berücksichtigen und das U-Bahn-Design entsprechend an die Modellergebnisse anzupassen. Die Klimaverträglichkeit der Linie M4 und ihrer Erweiterungen (Norhavn und Sydhavn) hat Empfehlungen zu Anpassungsmaßnahmen zusätzlich zu den bereits geplanten aufgenommen, die von der Rambøll-Beratungsgesellschaft ausgearbeitet wurden.

Zu den wichtigsten Erfolgsfaktoren gehören: i) die Annahme eines integrierten Ansatzes, einschließlich Hochwasserfragen innerhalb des gesamten U-Bahn-Konzepts seit der Durchführbarkeitsphase; ii) im Falle des Stadtrings aufbauend auf den Erfahrungen bei der Planung und dem Betrieb der früheren U-Bahn-Linien (M1 und M2), die 2002 bzw. 2007 eröffnet wurden; iii) Kohärenz und Kohärenz mit dem stadtweiten Anpassungsplan an den Klimawandel.

Der Hauptbegrenzungsfaktor bezieht sich auf die ursprünglich für das U-Bahn-System festgelegten technischen und betrieblichen Anforderungen, die in erster Linie darauf abzielen, optimale öffentliche Verkehrsdienste unter nachhaltigen wirtschaftlichen Bedingungen zu gewährleisten. Solche Anforderungen betreffen Stationsstandorte, die Platzierung technischer Komponenten, die Anordnung von U-Bahn-Stationen, die Routenführung von U-Bahn-Linien und andere. In einigen Fällen haben sie die Integration von Anpassungsmaßnahmen erschwert.

Die Umsetzung von Klimaschutzmaßnahmen im Kopenhagener U-Bahn-System wurde von Metroselskabet finanziert. Die Finanzierung von Lösungen zur Anpassung an den Klimawandel wurde sowohl im Bau- als auch im Betriebsbudget berücksichtigt. Die Gesamtkosten des Stadtrings beliefen sich auf 22,4 Milliarden DK, was etwa 3 Milliarden EUR entspricht und leicht über den ursprünglich prognostizierten Kosten von 21,3 Milliarden DKK liegt. Die Kosten für Klimaschutzmaßnahmen sind in diesem Betrag enthalten und es liegen keine gesonderten Informationen vor.

Der Hauptvorteil von Klimaschutzmaßnahmen besteht in der Vermeidung von Schäden an U-Bahn-Infrastruktur und -Ausrüstung, Betriebsausfällen und damit verbundenen finanziellen Verlusten im Zusammenhang mit klimawandelbedingten Ereignissen, insbesondere Überschwemmungen.

Der Bau der U-Bahnlinie M3 City Ring basiert auf einem Gesetz, das im Juni 2007 vom nationalen Parlament verabschiedet wurde. Die Projektbeschreibung, die als Grundlage für dieses Gesetz diente, ist in dem 2005 erstellten Bericht über die City Circle Line enthalten. Die Anforderungen an die Anpassung an den Klimawandel wurden in den Projektvorschlag aufgenommen.

Die Integration von Aspekten des Klimawandels in das U-Bahn-Design ist ein kontinuierlicher, adaptiver Prozess, der seit der Planung und dem Bau der ersten U-Bahn-Linie (2002) im Gange ist und bis heute andauert. Im Jahr 2010 begannen die Vorarbeiten für die neue U-Bahn-Linie Stadtring (M3). Diese Linie wurde 2019 eröffnet und bietet ein höheres Schutzniveau gegen aktuelle und zukünftige klimabedingte Risiken. Die Bauarbeiten werden mit den Verlängerungen der Linie M4 fortgesetzt: i) (Nordhavn) mit zwei 2020 eröffneten neuen Bahnhöfen (Nordhavn und Orientkaj) und ii) Sydhavn, das 2024 in Betrieb genommen werden soll. Aufgrund der Lage dieser Abschnitte in Meeresnähe ist es besonders wichtig, Aspekte des Klimawandels in ihre Gestaltung einzubeziehen.

Die Lebensdauer des U-Bahn-Systems beträgt etwa 100 Jahre, kann aber aufgrund der Erfahrung anderer Städte weltweit noch länger sein. Bei guter Instandhaltung sollte die Lebensdauer der strukturellen Anpassungsmaßnahmen die Lebensdauer des gesamten U-Bahn-Systems abdecken.

Cecilie Elisa Juul Martiny
Architectural Engineer
Metroselskabet I/S
Metrovej 5
DK-2300 København S, Denmark
E-mail: cema@m.dk 

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