Integratie van aanpassing in het ontwerp van de metro van Kopenhagen

Zowel het ondergrondse deel van de metro van Kopenhagen als het deel boven de grond vormen uitdagingen in verband met klimaatverandering. Met name zware regenval, stormvloeden (die kunnen worden versterkt door de stijging van de zeespiegel) en stormen kunnen van invloed zijn op de infrastructuur, wat van invloed is op de exploitatie van de metro en de veiligheid van passagiers. De prognoses over de stijging van de zeespiegel en het optreden van extreme weersomstandigheden zijn de afgelopen jaren aanzienlijk veranderd. Verwacht wordt dat klimaatverandering het risico op wolkbreuken en stormvloeden meer zal vergroten dan eerder werd aangenomen, waardoor de ontwerpomstandigheden voor een hoog veiligheidsniveau voor de metro zullen veranderen. Daarom zijn geleidelijk strengere eisen vastgesteld om de klimaatbestendigheid van de metro van Kopenhagen te waarborgen.

Volgens het rapport van het Deense Meteorologisch Instituut (DMI) uit 2014 over het toekomstige klimaat in Denemarken, waarin de evolutie van het Deense klimaat tot het jaar 2100 wordt geschetst, zal het land de zeespiegelstijging en frequentere en ernstiger extreme weersomstandigheden ervaren. De resultaten van dit rapport zijn gebaseerd op de AR5 IPCC scenario's. Klimaatsimulaties en bijbehorende onzekerheden worden verbeterd door projecties die zijn berekend door een combinatie van CMIP5-klimaatmodellen (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5). Volgens het rapport zal de zeespiegel rond Denemarken met 0,1-0,6 m hoger zijn voor het meest optimistische scenario (RCP2.6), met 0,2-0,7 m voor een tussenscenario RCP4.5 en met 0,3-0,9 m voor het meer pessimistische scenario (RCP8.5). Deze cijfers hebben betrekking op het einde van de eeuw (2081-2100) in vergelijking met de referentieperiode 1986-2005. Zeespiegelstijging, samen met veranderende windpatronen, zal waarschijnlijk leiden tot verhoogde stormvloedhoogten.

Naast de stijging van de zeespiegel wordt verwacht dat extreme weersomstandigheden (stormen en bewolking) vaker zullen voorkomen en ernstiger zullen zijn als gevolg van klimaatverandering, waardoor het overstromingsrisico voor de metro van Kopenhagen wordt verergerd. Deze gebeurtenissen met lokale effecten zijn moeilijk te projecteren, omdat ze op korte afstand sterk kunnen variëren.

De ontworpen en uitgevoerde maatregelen zijn gericht op een betere bescherming van het metrosysteem van Kopenhagen tegen gevaren van klimaatverandering, voornamelijk overstromingen als gevolg van zware regenval en stormvloeden. De maatregelen zijn bedoeld om de metro-infrastructuur en -exploitatie en de veiligheid van passagiers te beschermen.

Metroselskabets strategie voor aanpassing aan de klimaatverandering ondersteunt de integratie van aanpassing aan de klimaatverandering in een vroeg stadium van de plannings- en dimensioneringsfase van metrolijnen, zodat daarna slechts kleine aanpassingen nodig zijn.

Om de bescherming van het metrosysteem van Kopenhagen tegen overstromingen te verbeteren, is het verwachte hoogste waterpeil als gevolg van zware regenval en stormvloeden voor elk station afzonderlijk geraamd. Hierdoor kon het exacte hoogteniveau voor elke ingang, trap, tunnelventilatie, helling, techniekruimte, schacht, lift en controle- en onderhoudscentrum worden vastgesteld. Afgezien van het spoor zijn de bovengenoemde gebieden en installaties het kwetsbaarst en kunnen ze in geval van uitval van invloed zijn op de metro-exploitatie en de veiligheid ervan.

Om het hoogste waterniveau in elk station te identificeren dat wordt veroorzaakt door cloudburst-gebeurtenissen, is een overstromingsgebeurtenis van 1:2.000 jaar overwogen, een gebeurtenis die 5% kans heeft om te gebeuren in het metroleven (100 jaar). Tot nu toe heeft het klimaataanpassingswerk van Metroselskabet zich gericht op de M1- en M2-lijnen. Als gevolg van klimaatveranderingen komt het veiligheidsniveau op deze lijnen niet meer overeen met het oorspronkelijk ontworpen niveau. Deze lijnen zijn nu volledig beschermd tegen overstromingen veroorzaakt door cloudbursts. Voor nieuw gebouwde (M3-stadsring, M4 Nordhavn) en metrotrajecten in aanbouw (M4 Sydhavn) werd rekening gehouden met bijgewerkte klimaatprognoses van het toekomstige optreden en de intensiteit van cloudburst- en stormvloedgebeurtenissen. Op basis van deze veronderstellingen werd vastgesteld dat metrostations op verschillende niveaus, tussen de drie en vijf meter, moeten worden geplaatst om de vaste installaties te beschermen tegen een overstroming van 10.000 jaar.

Naast de verhoogde hoogte van kritieke metro-elementen is een breed scala aan maatregelen geïdentificeerd en opgenomen in het ontwerp van de metro om de weerbaarheid tegen overstromingen te verbeteren, waaronder:

• Het gebied rond de ingangen van de ondergrondse stations is ontworpen om de afvoer van regenwater uit de buurt van de openingen te waarborgen. Bovendien is bij sommige metrostations een stap opgenomen, die een stap omhoog vereist voordat u naar het station gaat.
• Waar de metro loopt van de secties boven de grond naar beneden in de tunnels een sterke drainage rooster is vastgesteld over de sporen waar regenwater accumuleert en wordt weggepompt, zodat het niet in de tunnels.
• In het bovengrondse metrosysteem worden afvoeren geïnstalleerd langs de sporen die het water naar het lokale rioolsysteem leiden.
• Alle ondergrondse stations hebben pompcapaciteit, dus in het geval dat de tunnel onder water staat, wordt het water automatisch weggepompt.
• In sommige metrostations waar het metrosysteem rechtstreeks verbonden is met andere infrastructuur, worden overstromingspoorten aangelegd om de metro te beschermen tegen overstromingen vanuit andere delen van het openbaar vervoer.
• De ondergrondse stations zijn beschermd tegen terugstroming uit het rioleringssysteem van de stad.
• Installaties van waterdichte buitendeuren in de techniekkamers op verschillende stations en in elektrische en mechanische installaties hebben ze waterdicht gemaakt.
• Techniek kamers zijn geïnstalleerd met een 0,3 m verhoogde deur.
• Gabion-muren zijn gebouwd langs enkele blootgestelde bovengrondse metrosecties, zoals op Eastern Amager. Een schanskorfmuur is een muur gemaakt van een kooi gevuld met rotsen; een techniek die wordt gebruikt in kustverdedigingen en golfbrekers. Het zijn structurele elementen die worden gebruikt in de bovengrondse stukken, die echter niet alleen genoeg zijn om te beschermen tegen overstromingen.
• Waterdichte wanden (combinatie van beton- en schanskorfwanden) tot 2,3 m hoog zijn geïnstalleerd in M1- en M2-lijnen die bescherming bieden tegen zeegolven langs de blootgestelde bovengrondse metrosecties. In de nieuwe en geplande lijnen kan de hoogte van de muren hoger zijn, als gevolg van de beschouwde verhoogde klimaatbestendige eisen.

Bescherming tegen wolkbreuken en stormen werd ook tijdens de bouwperiode gewaarborgd, om werknemers en machines te beschermen

Ondanks het feit dat het klimaat is aangepast, is het ontwerp van bestaande en geplande metrolijnen mogelijk niet voldoende voor volledige bescherming tegen extreme gebeurtenissen, zeespiegelstijging en stormvloeden in de toekomst, gezien de evoluerende aard van klimaatverandering en gerelateerde projecties. Uit de voorlopige analyses van Metroselskabet blijkt dat de volledige bescherming van een in bedrijf zijnde metro hoge kosten met zich meebrengt. Metroselskabet heeft geoordeeld dat externe bescherming van de hele hoofdstad, Groot-Kopenhagen, sociaal-economisch gezien passender is dan bescherming van de metro-installaties alleen. Het niveau van de maatregelen die nodig zijn om de metro te beschermen, is sterk afhankelijk van de manier waarop wordt besloten om Groot-Kopenhagen in het algemeen te beschermen. De gemeente Kopenhagen werkt aan de geleidelijke bescherming van de stedelijke elementen, waarvoor tientallen jaren nodig zullen zijn.

De belangrijkste institutionele belanghebbende bij de bouw, exploitatie en klimaatbestendigheid van de metro van Kopenhagen is Metroselskabet, een bedrijf dat wordt gefinancierd door de stad Kopenhagen (50%), de Deense regering (41,7%) en de stad Frederiksberg (8,3%). Bij de voorbereiding van het stadsringproject is een openbare raadpleging gehouden op basis van de milieueffectbeoordeling van het project, die in 2008 is uitgevoerd; 200 burgers uitten hun bezorgdheid over het project. Het definitieve project werd goedgekeurd door de twee betrokken steden in januari 2009 en door het ministerie van Vervoer in maart 2009. Het project is in 2019 afgerond en in gebruik genomen.

Het consortium CASJV (Cowi, Arup en Systra), dat verantwoordelijk was voor het ontwerp van de stadsring (M3), gebruikte een bijgewerkt model om rekening te houden met extreme overstromingen als gevolg van zware regenval (zoals die in 2016) en paste het metroontwerp dienovereenkomstig aan de modelbevindingen aan. De klimaatbestendigheid van de M4-lijn en de uitbreidingen daarvan (Norhavn en Sydhavn) omvat aanbevelingen voor aanpassingsmaatregelen naast de reeds geplande maatregelen, die zijn uitgewerkt door het adviesbureau Rambøll.

De belangrijkste succesfactoren zijn: i) de vaststelling van een geïntegreerde aanpak, met inbegrip van overstromingskwesties binnen het gehele ontwerpconcept van de metro sinds de haalbaarheidsfase; ii) in het geval van de stadsring, voortbouwend op de ervaring die is opgedaan bij het ontwerp en de exploitatie van de vorige metrolijnen (M1 en M2), die respectievelijk in 2002 en 2007 zijn geopend; iii) consistentie en samenhang met het stadsbrede aanpassingsplan aan klimaatverandering.

De belangrijkste beperkende factor houdt verband met de technische en operationele vereisten die oorspronkelijk voor het metrosysteem waren vastgesteld en die in de eerste plaats zijn vastgesteld om optimale openbaarvervoersdiensten onder duurzame economische omstandigheden te waarborgen. Dergelijke eisen hebben betrekking op stationslocaties, plaatsing van technische componenten, lay-out van metrostations, routering van metrolijnen en andere. In sommige gevallen hebben zij de integratie van aanpassingsmaatregelen moeilijker gemaakt.

De uitvoering van klimaatbestendige maatregelen in het metrosysteem van Kopenhagen werd gefinancierd door Metroselskabet. Financiering van oplossingen voor aanpassing aan de klimaatverandering werd opgenomen in zowel de bouw- als de exploitatiebegroting. De totale kosten van de stadsring bedroegen 22,4 miljard DK, wat neerkomt op ongeveer 3 miljard EUR, iets meer dan de aanvankelijk geraamde kosten van 21,3 miljard DKK. De kosten van klimaatbestendige maatregelen zijn in dit bedrag inbegrepen en er is geen afzonderlijke informatie beschikbaar.

Het belangrijkste voordeel van klimaatbestendige maatregelen is het voorkomen van schade aan metro-infrastructuur en -uitrusting, storingen in de exploitatie en daarmee samenhangende financiële verliezen als gevolg van door de klimaatverandering veroorzaakte gebeurtenissen, met name overstromingen.

De bouw van de metrolijn M3 City Ring is gebaseerd op een wet die in juni 2007 door het nationale parlement is aangenomen. De projectbeschrijving die als basis voor die handeling heeft gediend, is opgenomen in het rapport over de City Circle Line, dat in 2005 is opgesteld. De vereisten voor aanpassing aan de klimaatverandering zijn opgenomen in het projectvoorstel.

Het integreren van klimaatveranderingsaspecten in metroontwerp is een continu adaptief proces, dat al aan de gang is sinds de eerste metrolijn werd gepland en gebouwd (2002) en tot nu toe voortduurt. In 2010 is begonnen met de bouw van de nieuwe metrolijn ring (M3). Deze lijn werd in 2019 geopend en is uitgerust met een hoger niveau van bescherming tegen huidige en toekomstige klimaatgerelateerde risico’s. De bouwwerkzaamheden worden voortgezet met M4-lijnuitbreidingen: i) (Nordhavn) met twee nieuwe stations geopend in 2020 (Nordhavn en Orientkaj), en ii) Sydhavn, dat in 2024 in gebruik moet worden genomen. Vanwege de locatie van deze secties in de buurt van de zee, is het bijzonder belangrijk om aspecten van klimaatverandering in hun ontwerp op te nemen.

De ontwerplevensduur van het metrosysteem is ongeveer 100 jaar, maar kan nog langer zijn op basis van de ervaring van andere steden over de hele wereld. Indien goed onderhouden, moet de levensduur van structurele aanpassingsmaatregelen de levensduur van het hele metrosysteem bestrijken.

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

Metroselskabet, inclusief Metroselskabet Jaarverslagen