Integration der Anpassung in das Design der U-Bahn von Kopenhagen

Sowohl der unterirdische Teil der U-Bahn von Kopenhagen 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 als bisher angenommen erhöht und damit die Konstruktionsbedingungen für ein hohes Maß an Sicherheit für die U-Bahn verändert. Daher wurden nach und nach höhere Anforderungen für die Gewährleistung der Klimaverträglichkeit der Kopenhagener U-Bahn angenommen.

Laut dem Bericht des Dänischen Meteorologischen Instituts (DMI) von 2014 über das zukünftige Klima in Dänemark, der die Entwicklung des dänischen Klimas bis zum Jahr 2100 skizziert, wird das Land einen Anstieg des Meeresspiegels und häufigere und schwerere Extremwetterereignisse erleben. Die Ergebnisse dieses Berichts basieren auf den IPCC-Szenarien des AR5. 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 herum für das optimistischste Szenario (RCP2.6) um 0,1-0,6 m, für das 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, was das Hochwasserrisiko für die Kopenhagener U-Bahn verschlimmert. Diese Ereignisse, die lokale Auswirkungen haben, sind schwer zu projizieren, da sie innerhalb kurzer Zeit stark variieren können.

Die konzipierten und umgesetzten Maßnahmen zielen darauf ab, den Schutz des Kopenhagener U-Bahn-Systems vor den 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 frühzeitige Integration der Anpassung an den Klimawandel in die 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. Auf diese Weise konnte die genaue Höhe für jeden Eingang, jede Treppe, jede Tunnellüftung, jede Rampe, jeden Technikraum, jeden Schacht, jeden Aufzug sowie jedes 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 Überschwemmungsereignis von 1: 2.000 Jahren in Betracht gezogen, ein Ereignis, das eine Wahrscheinlichkeit von 5% im U-Bahn-Leben (100 Jahre) hat. Bisher konzentrierten sich die Klimaanpassungsarbeiten von Metroselskabet auf die Linien M1 und M2. Aufgrund von Klimaveränderungen entspricht das Sicherheitsniveau auf diesen Linien 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 Wolkenbrüchen und Sturmflutereignissen berücksichtigt. Auf der Grundlage dieser Annahmen wurde festgestellt, dass U-Bahn-Stationen auf verschiedenen Ebenen, zwischen drei und fünf Metern, aufgestellt werden sollten, um die ortsfesten Anlagen vor einem 10.000-jährigen Hochwasserereignis zu schützen.

Zusätzlich zu den erhöhten Höhenniveaus kritischer U-Bahn-Elemente wurde eine Vielzahl von Maßnahmen ermittelt und in die Gestaltung der U-Bahn aufgenommen, um ihre Widerstandsfähigkeit gegen Überschwemmungen zu verbessern, darunter:

• Der Bereich um die Eingänge zu den U-Bahn-Stationen ist so konzipiert, dass Regenwasser von den Öffnungen abfließt. 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 in die Tunnel läuft, wurde ein starker Entwässerungsrost über die Gleise gelegt, wo sich Regenwasser ansammelt und abgepumpt wird, damit es nicht in die Tunnel gelangt.
• Im oberirdischen U-Bahn-System werden Entwässerungen entlang der Gleise installiert, die das Wasser in das lokale Abwassersystem führen.
• Alle unterirdischen Stationen haben Pumpleistung, so dass im Falle einer Überflutung des Tunnels das Wasser automatisch weggepumpt wird.
• Überschwemmungstore werden in einigen U-Bahn-Stationen errichtet, in denen das U-Bahn-System direkt mit anderen Infrastrukturen verbunden ist, um die U-Bahn vor Überschwemmungen aus anderen Teilen des öffentlichen Verkehrssystems zu schützen.
• Die U-Bahn-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 exponierter oberirdischer U-Bahn-Abschnitte gebaut, wie zum Beispiel am östlichen Amager. Eine Gabionenwand ist eine Wand aus einem Käfig, der mit Felsen gefüllt ist. Eine Technik, die in Küstenverteidigungen und Wellenbrechern verwendet wird. Es handelt sich um Strukturelemente, die in den oberirdischen Abschnitten verwendet werden, die jedoch nicht allein ausreichen, 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 entlang der exponierten oberirdischen U-Bahn-Abschnitte Schutz vor Meereswellen bieten. In den neuen und geplanten Linien könnte die Höhe der Wände höher sein, was die erhöhten Anforderungen an die Klimaverträglichkeit widerspiegelt.

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

Trotz der Anpassung an das Klima reicht die Gestaltung bestehender und geplanter U-Bahn-Linien möglicherweise nicht aus, um einen vollständigen Schutz gegen extreme Ereignisse, den 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 Schutz der gesamten Hauptstadtregion, des Großraums Kopenhagen, in sozioökonomischer Hinsicht angemessener ist als der Schutz der U-Bahn-Anlagen allein. Die Höhe der zum Schutz der U-Bahn erforderlichen Maßnahmen hängt stark 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 Klimasicherung von U-Bahnen in Kopenhagen 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. 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 Überschwemmungsereignisse aufgrund starker Niederschläge (wie 2016) zu berücksichtigen und das U-Bahn-Design entsprechend an die Modellergebnisse anzupassen. Die Klimaverträglichkeit der M4-Linie und ihrer Erweiterungen (Norhavn und Sydhavn) hat zusätzlich zu den bereits geplanten Anpassungsmaßnahmen, die vom Beratungsunternehmen Rambøll ausgearbeitet wurden, Empfehlungen zu Anpassungsmaßnahmen aufgenommen.

Zu den wichtigsten Erfolgsfaktoren zählen: (i) die Annahme eines integrierten Ansatzes, einschließlich Hochwasserfragen innerhalb des gesamten U-Bahn-Designkonzepts seit der Machbarkeitsphase; ii) im Falle des Stadtrings auf der Grundlage der 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 wichtigste einschränkende Faktor 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 beziehen sich auf Stationsstandorte, die Platzierung technischer Komponenten, das Layout von U-Bahn-Stationen, die Streckenführung 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 in den Bau- als auch in den Betriebsbudgets 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 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, Betriebsstörungen und damit verbundenen finanziellen Verlusten im Zusammenhang mit durch den Klimawandel verursachten Ereignissen, insbesondere Überschwemmungen.

Der Bau der Metrolinie 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 im 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. 2010 begannen die Vorarbeiten für den neuen U-Bahn-Linien-Stadtring (M3). Diese Linie wurde 2019 eröffnet und ist mit einem höheren Schutzniveau gegen aktuelle und zukünftige klimabedingte 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 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 Erfahrungen 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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