Integration der Anpassung in das Design 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 stärker erhöhen wird als bisher angenommen, wodurch sich die Konstruktionsbedingungen für ein hohes Sicherheitsniveau der U-Bahn ändern. Daher wurden schrittweise höhere Anforderungen an die Sicherung 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 skizziert wird, wird das Land einen Anstieg des Meeresspiegels und häufigere und schwerere extreme Wetterereignisse 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 für das optimistischste Szenario (RCP2.6) um 0,1-0,6 m, für ein Zwischenszenario RCP4.5 um 0,2-0,7 m und für das pessimistischere 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 sich ändernden 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, wodurch sich das Hochwasserrisiko für die Kopenhagener U-Bahn verschlimmert. 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 Gefahren des Klimawandels zu verbessern, insbesondere vor Überschwemmungen aufgrund von Starkregenereignissen und Sturmfluten. Die Maßnahmen sollen die Infrastruktur und den Betrieb der U-Bahn sowie die Sicherheit der Fahrgäste schützen.

Metroselskabets Strategie zur Anpassung 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 geringe 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. Auf diese Weise konnte die genaue Höhe für jeden Eingang, jede Treppe, Tunnelbelüftung, Rampe, Technikraum, Schacht, Aufzug sowie Kontroll- und Wartungszentrum ermittelt werden. 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 Cloudburst-Ereignisse verursacht wird, wurde ein 1:2.000-Jahres-Überschwemmungsereignis in Betracht gezogen, ein Ereignis, das eine 5-prozentige Chance hat, in der U-Bahn zu passieren Leben (100 Jahre). Bisher konzentrierten sich die Klimaanpassungsarbeiten von Metroselskabet auf die Linien M1 und M2. Infolge von 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-Bahnstrecken (M4 Sydhavn) wurden aktualisierte Klimaprojektionen des zukünftigen Auftretens und der Intensität von Wolkenbruch- und Sturmanstiegsereignissen berücksichtigt. Auf der Grundlage dieser Annahmen wurde festgestellt, dass U-Bahn-Stationen auf verschiedenen Ebenen zwischen drei und fünf Metern platziert 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 zur Station gehen.
• Wo die U-Bahn von den Abschnitten über dem Boden hinunter in die Tunnel verläuft, wurde ein starker Drainagerost über die Gleise gelegt, wo sich Regenwasser ansammelt und herausgepumpt wird, damit es nicht in die Tunnel gelangt.
• In der oberirdischen U-Bahn werden Entwässerungen entlang der Gleise installiert, die das Wasser in die lokale Kanalisation führen.
• Alle unterirdischen Stationen haben Pumpleistung, so dass im Falle einer Überschwemmung des Tunnels das Wasser automatisch weggepumpt wird.
• In einigen unterirdischen Bahnhöfen, in denen das U-Bahn-System direkt mit anderen Infrastrukturen verbunden ist, werden Schleusen eingerichtet, um die U-Bahn vor Überschwemmungen aus anderen Teilen des öffentlichen Verkehrssystems zu schützen.
• Die unterirdischen Stationen sind gegen Rückfluss aus der Kanalisation der Stadt 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 ausgestattet.
• Gabionenmauern wurden entlang einiger freiliegender oberirdischer U-Bahn-Abschnitte gebaut, wie zum Beispiel auf Eastern Amager. Eine Gabionenwand ist eine Wand aus einem Käfig, der mit Felsen gefüllt ist; eine Technik, die in Küstenverteidigungen und Wellenbrechern verwendet wird. Sie sind strukturelle Elemente, die in den oberirdischen Strecken verwendet werden, die jedoch nicht allein genug sind, um vor Überschwemmungen zu schützen.
• In den Linien M1 und M2 wurden wasserdichte Wände (Kombination aus Beton- und Gabionenwänden) mit einer Höhe von bis zu 2,3 m installiert, die Schutz vor Meereswellen entlang der freiliegenden oberirdischen U-Bahn-Abschnitte bieten. In den neuen und geplanten Linien könnte die Höhe der Wände höher sein, was die als erhöht angesehenen klimasicheren Anforderungen widerspiegelt.

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

Trotz der Anpassung an den Klimawandel reicht die Gestaltung bestehender und geplanter U-Bahn-Linien möglicherweise nicht aus, um einen vollständigen Schutz vor Extremereignissen, dem Anstieg des Meeresspiegels und Sturmfluten in Zukunft zu gewährleisten, da sich der Klimawandel und die damit verbundenen Prognosen weiterentwickeln. 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 Groß-Kopenhagen sozioökonomisch 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 entschieden wird, den Großraum Kopenhagen im Allgemeinen zu schützen. Die Stadt Kopenhagen arbeitet an einem schrittweisen Schutz der städtischen Elemente, der Jahrzehnte dauern wird.

Der wichtigste institutionelle Akteur, der am Bau, am Betrieb und an der Klimatisierung 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 Bürgerinnen und Bürger äußerten sich besorgt über das Projekt. Das endgültige Projekt wurde von den beiden betroffenen Städten im Januar 2009 und vom Verkehrsministerium im März 2009 genehmigt. 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 Hochwasserereignisse aufgrund starker Regenfälle (wie im Jahr 2016) zu berücksichtigen und das U-Bahn-Design entsprechend an die Modellergebnisse anzupassen. Die Klimatisierung der M4-Linie und ihrer Erweiterungen (Norhavn und Sydhavn) hat zusätzlich zu den bereits geplanten Maßnahmen Empfehlungen für Anpassungsmaßnahmen enthalten, die vom Beratungsunternehmen Rambøll 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, die bei der Planung und dem Betrieb der früheren, 2002 bzw. 2007 eröffneten U-Bahn-Linien (M1 und M2) gewonnen wurden; iii) Kohärenz mit dem stadtweiten Plan zur Anpassung an den Klimawandel.

Der Hauptbeschränkungsfaktor 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, das Layout von U-Bahn-Stationen, das Routing 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 die ursprünglich prognostizierten Kosten von 21,3 Milliarden DKK leicht übertraf. Die Kosten für Maßnahmen zur Sicherung der Klimaverträglichkeit sind in diesem Betrag enthalten, und es liegen keine gesonderten Informationen vor.

Der Hauptvorteil von Klimaschutzmaßnahmen besteht in der Vermeidung von Schäden an der Infrastruktur und Ausrüstung von U-Bahnen, Betriebsstörungen und damit verbundenen finanziellen Verlusten im Zusammenhang mit durch den Klimawandel verursachten Ereignissen, insbesondere Überschwemmungen.

Der Bau der U-Bahn-Linie 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. 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 den neuen Stadtring der U-Bahn-Linie (M3). Diese Linie wurde 2019 eröffnet und ist mit einem höheren Schutz vor aktuellen und zukünftigen klimabedingten Risiken ausgestattet. Die Bauarbeiten werden mit M4-Linienerweiterungen fortgesetzt: i) (Nordhavn) mit zwei neuen Bahnhöfen, die 2020 eröffnet wurden (Nordhavn und Orientkaj), und ii) Sydhavn, das 2024 in Betrieb genommen werden soll. Aufgrund der Lage dieser Abschnitte in der Nähe des Meeres ist die Einbeziehung von Aspekten des Klimawandels in ihre Gestaltung besonders wichtig.

Die Design-Lebensdauer des U-Bahn-Systems beträgt etwa 100 Jahre, kann aber aufgrund der Erfahrungen anderer Städte weltweit noch länger sein. Bei guter Wartung 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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