Intégration de l’adaptation dans la conception du métro de Copenhague
L’évaluation de l’impact du changement climatique fait partie intégrante de la conception et de la planification du métro de Copenhague depuis la conception de la première ligne de métro au milieu des années 1990. Pour ce faire, Metroselskabet, la société de métro de Copenhague, a développé une stratégie d’adaptation au changement climatique, qui soutient l’intégration des aspects liés à l’adaptation depuis la phase de planification et de dimensionnement du système de métro. Outre la première ligne de métro, ouverte en 2002, et les extensions connexes dans les années suivantes, Metroselskabet a mis en service en 2019 une nouvelle ligne circulaire de la ville (ligne Cityringen M3/M4). La nouvelle ligne de métro est longue de 15,5 km et comprend un total de 17 stations. Avec cette nouvelle ligne, les transports en commun ont considérablement augmenté et le nombre de passagers utilisant le métro est passé de 64,7 millions en 2018 à 78,8 millions en 2019.
Les principaux défis opérationnels et de planification liés au changement climatique pour le métro de Copenhague sont liés à l’augmentation attendue du niveau moyen de la mer, entraînant des inondations plus graves dues aux surtensions maritimes et à une augmentation de la fréquence des phénomènes météorologiques extrêmes. Ces défis impliquent la nécessité d’équiper les entrées de métro, les systèmes de ventilation des stations de métro (plus d’autres éléments d’infrastructure) et les puits de métro de mesures les protégeant contre ces événements. À mesure que les projections relatives au changement climatique ont changé depuis la mise en service de la première ligne de métro, il a fallu adopter des exigences progressivement plus élevées garantissant la conception et l’exploitation du métro à l’épreuve du climat.
Description de l'étude de cas
Défis
Tant la partie souterraine du métro de Copenhague que la partie hors sol posent des défis liés au changement climatique. En particulier, les fortes pluies, les ondes de tempête (qui peuvent être intensifiées par l’élévation du niveau de la mer) et les tempêtes peuvent avoir une incidence sur l’infrastructure, affectant l’exploitation du métro et la sécurité des passagers. Les projections concernant l’élévation du niveau de la mer et l’apparition d’événements météorologiques extrêmes ont considérablement changé ces dernières années. On s’attend à ce que le changement climatique augmente le risque d’explosions de nuages et d’ondes de tempête plus que prévu, modifiant ainsi les conditions de conception d’un niveau élevé de sécurité pour le métro. Par conséquent, des exigences plus élevées pour assurer l’adaptation au changement climatique du métro de Copenhague ont été progressivement adoptées.
Selon le rapport 2014 de l’Institut météorologique danois (DMI) sur le climat futur au Danemark, décrivant l’évolution du climat danois jusqu’en 2100, le pays connaîtra une élévation du niveau de la mer et des événements météorologiques extrêmes plus fréquents et plus violents. Les résultats de ce rapport sont basés sur les scénarios du GIEC du RE5. Les simulations climatiques et les incertitudes associées sont améliorées par des projections calculées à partir d’un ensemble de modèles climatiques CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5). Selon le rapport, le niveau de la mer autour du Danemark sera plus élevé de 0,1-0,6 m pour le scénario le plus optimiste (RCP2.6), de 0,2-0,7 m pour un scénario intermédiaire RCP4.5, et de 0,3-0,9 m pour le scénario plus pessimiste (RCP8.5). Ces chiffres concernent la fin du siècle (2081-2100) par rapport à la période de référence 1986-2005. L’élévation du niveau de la mer, associée à l’évolution des vents, entraînera probablement une augmentation de la hauteur des ondes de tempête.
En plus de l’élévation du niveau de la mer, on s’attend à ce que les phénomènes météorologiques extrêmes (tempêtes et explosion de nuages ) se produisent plus souvent et seront plus graves en raison du changement climatique, ce qui exacerbe le risque d’inondation pour le métro de Copenhague. Ces événements qui ont des impacts locaux sont difficiles à projeter, car ils peuvent varier considérablement à une courte distance.
Objectifs
Les mesures conçues et mises en œuvre visent à améliorer la protection du système de métro de Copenhague contre les risques liés au changement climatique, principalement les inondations dues à de fortes pluies et aux ondes de tempête. Ces mesures visent à protéger l’infrastructure et l’exploitation du métro, ainsi que la sécurité des passagers.
Options d'adaptation mises en oeuvre dans ce cas
Solutions
La stratégie d’adaptation au changement climatique de Metroselskabet soutient l’intégration de l’adaptation au changement climatique dès le début de la phase de planification et de dimensionnement des lignes de métro, de sorte que seuls des ajustements continus mineurs sont nécessaires par la suite.
Afin d’améliorer la protection du système de métro de Copenhague contre les inondations, le niveau d’eau le plus élevé attendu en raison des fortes pluies et des ondes de tempête a été estimé séparément pour chaque station. Cela a permis d’identifier le niveau exact d’élévation pour chaque entrée, escalier, ventilation du tunnel, rampe, salle technique, puits, ascenseur et centre de contrôle et d’entretien. Outre la voie ferrée, les zones et installations mentionnées ci-dessus sont les plus vulnérables et, en cas de défaillance, peuvent affecter l’exploitation du métro et sa sécurité.
Pour identifier le niveau d’eau le plus élevé dans chaque station causée par des événements d’explosion de nuages, un événement d’inondation de 1:2,000 ans a été envisagé, un événement qui a 5 % de chances de se produire dans la vie du métro (100 ans). Jusqu’à présent, les travaux d’ajustement climatique de Metroselskabet se sont concentrés sur les lignes M1 et M2. En raison des changements climatiques, le niveau de sécurité sur ces lignes ne correspond plus au niveau initialement conçu. Ces lignes sont maintenant entièrement protégées contre les inondations causées par les explosions de nuages. Pour les tronçons nouvellement construits (M3 City Ring, M4 Nordhavn) et les tronçons de métro en construction (M4 Sydhavn), les projections climatiques actualisées de l’occurrence et de l’intensité futures de l’explosion des nuages et des tempêtes ont été prises en compte. Sur la base de ces hypothèses, il a été constaté que les stations de métro devraient être placées à différents niveaux, entre trois et cinq mètres, afin de protéger les installations fixes contre un événement d’inondation de 10 000 ans.
Outre l’augmentation des niveaux d’élévation des éléments essentiels du métro, une grande variété de mesures ont été identifiées et incorporées dans la conception du métro afin d’améliorer sa résilience aux inondations, notamment:
- La zone autour des entrées des stations de métro est conçue pour assurer le ruissellement de l’eau de pluie loin des ouvertures. En outre, dans certaines stations de métro, une étape a été incorporée, ce qui nécessite un pas en avant avant de descendre à la station.
- Lorsque le métro passe des sections au-dessus du sol dans les tunnels, une grille de drainage solide a été établie à travers les voies où l’eau de pluie s’accumule et est pompée de sorte qu’elle n’entre pas dans les tunnels.
- Dans le système de métro hors sol, des drains sont installés le long des voies menant l’eau vers le réseau d’égout local.
- Toutes les stations souterraines ont une capacité de pompage, donc dans le cas où le tunnel est inondé, l’eau sera automatiquement pompée.
- Des vannes sont installées dans certaines stations de métro où le système de métro est directement relié à d’autres infrastructures, afin de protéger le métro contre les inondations provenant d’autres parties du réseau ferroviaire de transport en commun.
- Les stations de métro sont protégées contre le retour du réseau d’égouts de la ville.
- Les installations de portes extérieures imperméables dans les salles techniques de plusieurs stations ainsi que dans les installations électriques et mécaniques les ont rendues imperméables.
- Les salles techniques sont installées avec un pas de porte surélevé de 0,3 m.
- Les murs de Gabion ont été construits le long de certaines sections de métro hors sol exposées, comme sur l’est d’Amager. Un mur de gabion est un mur fait d’une cage remplie de roches; une technique qui est utilisée dans les défenses côtières et les brise-lames. Ce sont des éléments structuraux utilisés dans les tronçons hors sol, qui ne sont cependant pas assez seuls pour protéger contre les inondations.
- Des murs imperméables (combinaison de parois en béton et en gabion) jusqu’à 2,3 m de haut ont été installés dans les lignes M1 et M2 assurant une protection contre les vagues marines le long des sections de métro hors sol exposées. Dans les lignes nouvelles et prévues, la hauteur des murs pourrait être plus élevée, ce qui reflète l’augmentation envisagée des exigences en matière de résistance au changement climatique.
La protection contre les explosions de nuages et les tempêtes a également été assurée pendant la période de construction, afin de protéger les travailleurs et les machines.
Malgré l’ajustement climatique, la conception des lignes de métro existantes et prévues pourrait ne pas être suffisante pour assurer une protection totale contre les événements extrêmes, l’élévation du niveau de la mer et les ondes de tempête à l’avenir, compte tenu de la nature évolutive du changement climatique et des projections connexes. Les analyses préliminaires effectuées par Metroselskabet montrent que la protection totale d’un métro en exploitation entraîne des coûts élevés. Metroselskabet a estimé que la protection extérieure de l’ensemble de la région du Capitole, le Grand Copenhague, est plus appropriée en termes socio-économiques que la seule protection des installations de métro. Le niveau des mesures nécessaires pour protéger le métro dépend fortement de la manière dont il est décidé de protéger le Grand Copenhague en général. La municipalité de Copenhague travaille sur la protection progressive des éléments urbains, ce qui nécessitera des décennies.
Pertinence
Cas développé, mis en œuvre et partiellement financé en tant que mesure d'adaptation au changement climatique.
Détails supplémentaires
Participation des parties prenantes
Metroselskabet, une entreprise financée par la ville de Copenhague (50 %), le gouvernement danois (41,7 %) et la ville de Frederiksberg (8,3 %). La préparation du projet d’anneau urbain a nécessité une consultation publique, sur la base de l’évaluation des incidences sur l’environnement du projet, réalisée en 2008; 200 citoyens se sont dits préoccupés par le projet. L’approbation du projet final a été faite par les deux villes concernées en janvier 2009 et par le ministère des transports en mars 2009. Le projet a été achevé et mis en service en 2019.
Le consortium CASJV (Cowi, Arup et Systra), en charge de la conception du City Ring (M3), a utilisé un modèle mis à jour pour prendre en considération les inondations extrêmes dues aux fortes pluies (comme celle de 2016) et adapter la conception du métro aux résultats du modèle en conséquence. La protection climatique de la ligne M4 et de ses extensions (Norhavn et Sydhavn) a incorporé des recommandations sur les mesures d’adaptation qui s’ajoutent aux mesures déjà prévues, qui ont été élaborées par la société de conseil Rambøll.
Facteurs de réussite et facteurs limitants
Les principaux facteurs de réussite sont les suivants: (I) l’adoption d’une approche intégrée, y compris les questions d’inondation dans l’ensemble du concept de conception du métro depuis la phase de faisabilité; II) dans le cas de l’anneau de la ville, en s’appuyant sur l’expérience acquise lors de la conception et de l’exploitation des lignes de métro précédentes (M1 et M2), respectivement ouvertes en 2002 et 2007; III) cohérence et cohérence avec le plan d’adaptation à l’échelle de la ville aux changements climatiques.
Le principal facteur limite est lié aux exigences techniques et opérationnelles établies à l’origine pour le réseau de métro, qui sont principalement destinées à assurer des services de transport public optimaux dans des conditions économiques durables. Ces exigences concernent l’emplacement des stations, l’emplacement des composants techniques, l’aménagement des stations de métro, l’acheminement des lignes de métro et d’autres. Dans certains cas, ils ont rendu l’intégration des mesures d’adaptation plus difficile.
Coûts et bénéfices
La mise en œuvre de mesures de protection du climat dans le système de métro de Copenhague a été financée par Metroselskabet. Le financement des solutions d’adaptation aux changements climatiques a été inclus dans les budgets de construction et de fonctionnement. Le coût total de l’anneau de la ville était de 22,4 milliards de DK, soit environ 3 milliards d’euros, dépassant légèrement le coût initial prévu de 21,3 milliards de DKK. Le coût des mesures de protection contre le changement climatique est inclus dans ce montant et aucune information distincte n’est disponible.
Le principal avantage des mesures de protection du climat est la prévention des dommages causés aux infrastructures et équipements métropolitains, aux pannes d’exploitation et aux pertes financières associées aux événements induits par le changement climatique, en particulier les inondations.
Aspects légaux
La construction de la ligne de métro M3 City Ring est basée sur une loi adoptée par le parlement national en juin 2007. La description du projet qui a servi de base à cette loi est fournie dans le Rapport sur la ligne du Cercle municipal, préparé en 2005. Les exigences en matière d’adaptation aux changements climatiques ont été intégrées dans la proposition de projet.
Temps de mise en œuvre
L’intégration des aspects liés au changement climatique dans la conception du métro est un processus d’adaptation continu, qui est en cours depuis que la première ligne de métro a été planifiée et construite (2002) et se poursuit jusqu’à présent. En 2010, les travaux de construction préliminaires ont commencé sur la nouvelle ligne de métro (M3). Cette ligne a été ouverte en 2019, dotée d’un niveau de protection plus élevé contre les risques climatiques actuels et futurs. Les travaux de construction se poursuivent avec des extensions de ligne M4: (I) (Nordhavn) avec deux nouvelles stations ouvertes en 2020 (Nordhavn et Orientkaj), et (ii) Sydhavn qui devrait être mis en service en 2024. En raison de l’emplacement de ces sections près de la mer, l’intégration des aspects liés au changement climatique dans leur conception est particulièrement importante.
Durée de vie
La durée de vie du système de métro est d’environ 100 ans, mais peut être encore plus longue en fonction de l’expérience d’autres villes du monde entier. S’il est bien entretenu, la durée de vie des mesures d’adaptation structurelle devrait couvrir la durée de vie de l’ensemble du réseau de métro.
Informations de référence
Contacter
Cecilie Elisa Juul Martiny
Architectural Engineer
Metroselskabet I/S
Metrovej 5
DK-2300 København S, Denmark
E-mail: cema@m.dk
Sites Internet
Référence
Metroselskabet, including Metroselskabet Annual reports
Publié dans Climate-ADAPT Nov 22 2022 - Dernière modification dans Climate-ADAPT Apr 18 2024
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Impacts climatiques:
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Europe