Włączenie adaptacji do projektu metra w Kopenhadze

Zarówno podziemna część kopenhaskiego metra, jak i część naziemna stanowią wyzwania związane ze zmianą klimatu. W szczególności intensywne opady deszczu, fale sztormowe (które mogą być nasilone przez podnoszenie się poziomu morza) i burze mogą mieć wpływ na infrastrukturę, wpływając na funkcjonowanie metra i bezpieczeństwo pasażerów. Prognozy dotyczące podnoszenia się poziomu mórz i występowania ekstremalnych zjawisk pogodowych znacznie się zmieniły w ostatnich latach. Oczekuje się, że zmiany klimatu zwiększą ryzyko wybuchów chmur i gwałtownych burz bardziej niż wcześniej zakładano, zmieniając tym samym warunki projektowe dla wysokiego poziomu bezpieczeństwa metra. W związku z tym stopniowo przyjmowano wyższe wymogi dotyczące zapewnienia odporności kopenhaskiego metra na zmianę klimatu.

Według raportu Duńskiego Instytutu Meteorologicznego (DMI) z 2014 r. na temat przyszłego klimatu w Danii, opisującego ewolucję duńskiego klimatu do roku 2100, kraj ten doświadczy wzrostu poziomu morza oraz częstszych i poważniejszych ekstremalnych zdarzeń pogodowych. Wyniki niniejszego sprawozdania opierają się na scenariuszach AR5 IPCC. Symulacje klimatyczne i związane z nimi niepewności są udoskonalane dzięki prognozom obliczanym przez zestaw modeli klimatycznych CMIP5 (faza 5 projektu porównawczego modelu sprzężonego). Według raportu poziom morza wokół Danii będzie wyższy o 0,1-0,6 m w przypadku najbardziej optymistycznego scenariusza (RCP2.6), o 0,2-0,7 m w przypadku scenariusza pośredniego RCP4.5 i o 0,3-0,9 m w przypadku bardziej pesymistycznego scenariusza (RCP8.5). Dane te dotyczą końca stulecia (2081–2100) w porównaniu z okresem odniesienia 1986–2005. Wzrost poziomu morza, wraz ze zmieniającymi się wzorcami wiatru, prawdopodobnie doprowadzi do zwiększenia wysokości fal sztormowych.

Oprócz podnoszenia się poziomu mórz oczekuje się, że ekstremalne zjawiska pogodowe (burze i wybuchy chmur) będą występować częściej i będą bardziej dotkliwe ze względu na zmianę klimatu, co zwiększy ryzyko powodziowe dla kopenhaskiego metra. Te wydarzenia, które mają wpływ lokalny, są trudne do przewidzenia, ponieważ mogą się znacznie różnić w niewielkiej odległości.

Opracowane i wdrożone środki mają na celu poprawę ochrony kopenhaskiego systemu metra przed zagrożeniami związanymi ze zmianą klimatu, głównie powodziami spowodowanymi intensywnymi opadami deszczu i falami sztormowymi. Środki te mają na celu ochronę infrastruktury i funkcjonowania metra, a także bezpieczeństwo pasażerów.

Strategia przystosowania się do zmiany klimatu Metroselskabet wspiera integrację przystosowania się do zmiany klimatu na wczesnym etapie planowania i wymiarowania linii metra, tak aby później potrzebne były tylko niewielkie bieżące dostosowania.

Aby poprawić ochronę kopenhaskiego systemu metra przed powodziami, dla każdej stacji oszacowano oczekiwany najwyższy poziom wody ze względu na obfite opady deszczu i fale sztormowe. Umożliwiło to określenie dokładnego poziomu elewacji dla każdego wejścia, schodów, wentylacji tunelu, rampy, pomieszczenia technicznego, szybu, windy oraz centrum sterowania i konserwacji. Poza torem, obszary i instalacje wymienione powyżej są najbardziej narażone i w przypadku awarii mogą mieć wpływ na funkcjonowanie metra i jego bezpieczeństwo.

Aby zidentyfikować najwyższy poziom wody w każdej stacji spowodowany zdarzeniami wybuchu chmur, rozważono zdarzenie powodziowe 1: 2000 lat, zdarzenie, które ma 5% szans na wystąpienie w życiu metra (100 lat). Do tej pory prace Metroselskabet w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu koncentrowały się na liniach M1 i M2. W wyniku zmian klimatycznych poziom bezpieczeństwa na tych liniach nie odpowiada już pierwotnie zaprojektowanemu poziomowi. Linie te są obecnie w pełni chronione przed powodziami spowodowanymi przez wybuchy chmur. W przypadku nowo wybudowanych (M3 City Ring, M4 Nordhavn) i budowanych odcinków metra (M4 Sydhavn) uwzględniono zaktualizowane prognozy klimatyczne dotyczące przyszłego występowania i intensywności wybuchów chmur i burz. Na podstawie tych założeń stwierdzono, że stacje metra powinny być umieszczone na różnych poziomach, od trzech do pięciu metrów, w celu zabezpieczenia stałych instalacji przed powodzią trwającą 10 000 lat.

Oprócz zwiększonego poziomu elewacji krytycznych elementów metra zidentyfikowano i uwzględniono w projekcie metra wiele różnych środków mających na celu poprawę jego odporności na powodzie, w tym:

• Obszar wokół wejść do stacji podziemnych został zaprojektowany tak, aby zapewnić spływ wody deszczowej z dala od otworów. Ponadto, na niektórych stacjach podziemnych, krok został włączony, co wymaga kroku w górę przed zejściem na stację.
• Tam, gdzie metro biegnie z odcinków nad ziemią w dół do tuneli, na torach, gdzie gromadzi się woda deszczowa i jest wypompowywana, aby nie dostała się do tuneli, utworzono silną kratę drenażową.
• W nadziemnym systemie metra instalowane są odpływy wzdłuż torów prowadzących wodę do lokalnego systemu kanalizacyjnego.
• Wszystkie stacje podziemne mają wydajność pompowania, więc w przypadku zalania tunelu woda zostanie automatycznie odpompowana.
• Floodgates są ustanowione w niektórych stacjach podziemnych, gdzie system metra jest bezpośrednio połączony z inną infrastrukturą, aby zabezpieczyć metro przed zalaniem z innych części systemu kolejowego transportu publicznego.
• Stacje podziemne są chronione przed przepływem zwrotnym z miejskiego systemu kanalizacyjnego.
• Instalacje wodoodpornych drzwi zewnętrznych w pomieszczeniach technicznych na kilku stacjach oraz w instalacjach elektrycznych i mechanicznych sprawiły, że są one wodoodporne.
• Pomieszczenia techniczne są instalowane z 0,3 m podniesionym progiem.
• Ściany gabionowe zostały zbudowane wzdłuż niektórych odsłoniętych naziemnych odcinków metra, takich jak na wschodnim Amager. Ściana gabionowa to ściana wykonana z klatki wypełnionej skałami; technika stosowana w obronie wybrzeża i falochronach. Są to elementy konstrukcyjne stosowane na odcinkach nadziemnych, które jednak nie są wystarczające do ochrony przed zalaniem.
• W liniach M1 i M2 zainstalowano wodoodporne ściany (połączenie ścian betonowych i gabionowych) o wysokości do 2,3 m, zapewniające ochronę przed falami morskimi wzdłuż odsłoniętych naziemnych odcinków metra. W nowych i planowanych liniach wysokość ścian może być wyższa, co odzwierciedla rozważane zwiększone wymogi dotyczące odporności na zmianę klimatu.

Ochrona przed wybuchami chmur i burzami została zapewniona również w okresie budowy, aby chronić pracowników i maszyny

Pomimo dostosowania do zmian klimatu konstrukcja istniejących i planowanych linii metra może nie być wystarczająca do pełnej ochrony przed ekstremalnymi zdarzeniami, podnoszeniem się poziomu mórz i gwałtownymi burzami w przyszłości, biorąc pod uwagę zmieniający się charakter zmiany klimatu i związane z nią prognozy. Wstępne analizy przeprowadzone przez Metroselskabet pokazują, że pełna ochrona działającego metra wiąże się z wysokimi kosztami. Metroselskabet ocenił, że ochrona zewnętrzna całego regionu stołecznego, Greater Copenhagen, jest bardziej odpowiednia pod względem społeczno-gospodarczym niż ochrona samych instalacji metra. Poziom środków niezbędnych do ochrony metra zależy w dużym stopniu od tego, w jaki sposób postanowiono chronić Wielką Kopenhagę w ogóle. Gmina Kopenhaga pracuje nad stopniową ochroną elementów miejskich, która będzie wymagała dziesięcioleci.

Główną instytucjonalną stroną zaangażowaną w budowę, eksploatację i uodparnianie na klimat kopenhaskiego metra jest Metroselskabet, firma finansowana przez miasto Kopenhaga (50%), rząd duński (41,7%) i miasto Frederiksberg (8,3%). Przygotowywanie projektu pierścienia miejskiego obejmowało konsultacje społeczne, oparte na ocenie oddziaływania projektu na środowisko, przeprowadzonej w 2008 r.; Zaniepokojenie projektem wyraziło 200 obywateli. Ostateczny projekt został zatwierdzony przez oba miasta w styczniu 2009 r. i przez Ministerstwo Transportu w marcu 2009 r. Projekt został ukończony i oddany do użytku w 2019 r.

Konsorcjum firmowe CASJV (Cowi, Arup i Systra), odpowiedzialne za zaprojektowanie Pierścienia Miejskiego (M3), zastosowało zaktualizowany model, aby uwzględnić ekstremalne powodzie spowodowane intensywnymi opadami deszczu (jak miało to miejsce w 2016 r.) i odpowiednio dostosować projekt metra do ustaleń modelu. W ramach uodparniania linii M4 i jej rozszerzeń (Norhavn i Sydhavn) na zmianę klimatu uwzględniono zalecenia dotyczące działań adaptacyjnych oprócz już planowanych, które zostały opracowane przez firmę konsultingową Rambøll.

Główne czynniki sukcesu to: (i) przyjęcie zintegrowanego podejścia, obejmującego kwestie powodziowe w ramach całej koncepcji projektu metra od etapu wykonalności; (ii) w przypadku obwodnicy miasta, w oparciu o doświadczenia zdobyte podczas projektowania i eksploatacji poprzednich linii metra (M1 i M2), odpowiednio otwartych w 2002 r. i 2007 r.; (iii) spójność i zgodność z ogólnomiejskim planem przystosowania się do zmian klimatu.

Główny czynnik ograniczający jest związany z wymogami technicznymi i operacyjnymi pierwotnie ustanowionymi dla systemu metra, które mają przede wszystkim zapewnić optymalne usługi transportu publicznego w zrównoważonych warunkach gospodarczych. Wymagania te dotyczą lokalizacji stacji, rozmieszczenia elementów technicznych, rozmieszczenia stacji metra, tras linii metra i innych. W niektórych przypadkach utrudniły one integrację środków przystosowawczych.

Wdrażanie środków uodparniających na zmianę klimatu w kopenhaskim systemie metra było finansowane przez Metroselskabet. Finansowanie rozwiązań w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu zostało uwzględnione zarówno w budżecie budowlanym, jak i operacyjnym. Całkowity koszt pierścienia miejskiego wyniósł 22,4 mld DK, czyli około 3 mld EUR, nieznacznie przekraczając początkowy przewidywany koszt 21,3 mld DKK. Kwota ta obejmuje koszt środków uodparniających na zmianę klimatu i nie są dostępne żadne odrębne informacje.

Główną korzyścią płynącą ze środków uodparniających na zmianę klimatu jest zapobieganie szkodom w infrastrukturze i wyposażeniu metra, awariom eksploatacyjnym i powiązanym stratom finansowym związanym ze zdarzeniami wywołanymi zmianą klimatu, w szczególności powodziami.

Budowa linii metra M3 City Ring opiera się na ustawie uchwalonej przez parlament narodowy w czerwcu 2007 r. Opis projektu, który posłużył za podstawę tej ustawy, znajduje się w Raporcie na temat linii City Circle, przygotowanym w 2005 r. We wniosku dotyczącym projektu uwzględniono wymogi w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu.

Włączenie aspektów zmian klimatu do projektowania metra jest ciągłym procesem adaptacyjnym, który trwa od czasu zaplanowania i wybudowania pierwszej linii metra (2002 r.) i trwa do tej pory. W 2010 r. rozpoczęto wstępne prace budowlane na nowej obwodnicy miejskiej linii metra (M3). Linia ta została otwarta w 2019 r. i wyposażona w wyższy poziom ochrony przed obecnymi i przyszłymi zagrożeniami związanymi z klimatem. Prace budowlane są kontynuowane wraz z rozbudową linii M4: (i) (Nordhavn) z dwiema nowymi stacjami otwartymi w 2020 r. (Nordhavn i Orientkaj) oraz (ii) Sydhavn, która ma zostać oddana do użytku w 2024 r. Ze względu na położenie tych odcinków w pobliżu morza szczególnie ważne jest uwzględnienie aspektów zmiany klimatu w ich projekcie.

Żywotność projektowa systemu metra wynosi około 100 lat, ale może być jeszcze dłuższa w oparciu o doświadczenia innych miast na całym świecie. Okres obowiązywania strukturalnych środków dostosowawczych, o ile jest dobrze utrzymany, powinien obejmować cały cykl życia systemu metra.

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

Metroselskabet, w tym Metroselskabet Raporty roczne