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 nasilić się w wyniku podniesienia się poziomu mórz) 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 sztormów bardziej niż wcześniej zakładano, zmieniając w ten sposób 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, w którym przedstawiono ewolucję duńskiego klimatu do 2100 r., kraj ten doświadczy wzrostu poziomu morza oraz częstszych i bardziej dotkliwych ekstremalnych zdarzeń pogodowych. Wyniki niniejszego raportu opierają się na scenariuszach AR5 IPCC. Symulacje klimatyczne i związane z nimi niepewności są ulepszane za pomocą prognoz obliczanych przez zespół modeli klimatycznych CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5). Według raportu poziom morza wokół Danii będzie wyższy o 0,1-0,6 m w przypadku scenariusza najbardziej optymistycznego (RCP2.6), o 0,2-0,7 m w przypadku scenariusza pośredniego RCP4.5 i o 0,3-0,9 m w przypadku scenariusza bardziej pesymistycznego (RCP8.5). Dane te dotyczą końca stulecia (2081–2100) w porównaniu z okresem referencyjnym 1986–2005. Wzrost poziomu morza, wraz ze zmieniającymi się wzorcami wiatru, prawdopodobnie doprowadzi do zwiększenia wysokości fal burzowych.

Oprócz podnoszenia się poziomu mórz oczekuje się, że ekstremalne zdarzenia pogodowe (burzy i chmury) będą występować częściej i będą poważniejsze 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 chronić infrastrukturę i eksploatację 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, spodziewany najwyższy poziom wody spowodowany intensywnymi opadami deszczu i falami sztormowymi oszacowano oddzielnie dla każdej stacji. Umożliwiło to określenie dokładnego poziomu elewacji dla każdego wejścia, schodów, wentylacji tunelu, rampy, pomieszczenia technicznego, szybu, windy oraz centrum kontroli i konserwacji. Oprócz toru, obszary i instalacje wymienione powyżej są najbardziej narażone i w przypadku awarii mogą mieć wpływ na funkcjonowanie metra i jego bezpieczeństwo.

Aby określić najwyższy poziom wody w każdej stacji spowodowany zdarzeniami zachmurzenia, rozważono powódź o wartości 1:2000 lat, zdarzenie, które ma 5% szans na wystąpienie w życiu metra (100 lat). Do tej pory prace przystosowawcze Metroselskabet 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 rozmieszczone na różnych poziomach, od trzech do pięciu metrów, aby zabezpieczyć stałe instalacje przed powodzią trwającą 10 000 lat.

Oprócz zwiększenia poziomów elewacji krytycznych elementów metra zidentyfikowano i włączono do projektu metra wiele różnych środków mających na celu poprawę jego odporności na powodzie, w tym:

• Obszar wokół wejść do stacji metra został zaprojektowany tak, aby zapewnić spływ wody deszczowej z dala od otworów. Ponadto na niektórych stacjach metra wprowadzono krok, który wymaga kroku w górę, zanim zejdziesz 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, ustanowiono silną ruszt drenażowy.
• W naziemnym systemie metra odpływy są instalowane wzdłuż torów prowadzących wodę do lokalnego systemu kanalizacyjnego.
• Wszystkie stacje podziemne mają wydajność pompowania, więc w przypadku zalania tunelu woda zostanie automatycznie odpompowana.
• Bramy przeciwpowodziowe powstają na niektórych stacjach metra, gdzie system metra jest bezpośrednio połączony z inną infrastrukturą, aby zabezpieczyć metro przed zalaniem z innych części systemu transportu publicznego.
• Stacje metra są chronione przed odpływem z miejskiej sieci kanalizacyjnej.
• Instalacje wodoodpornych drzwi zewnętrznych w pomieszczeniach technicznych na kilku stacjach, a także w instalacjach elektrycznych i mechanicznych sprawiły, że są one wodoodporne.
• Pomieszczenia techniczne są instalowane z progiem podniesionym o 0,3 m.
• Ściany gabionowe zostały zbudowane wzdłuż niektórych odsłoniętych naziemnych odcinków metra, takich jak wschodni Amager. Ściana gabionowa to ściana wykonana z klatki wypełnionej skałami; technika stosowana w ochronie wybrzeża i falochronach. Są to elementy konstrukcyjne stosowane w odcinkach nadziemnych, które jednak nie są na tyle samotne, aby chronić przed zalaniem.
• Ściany wodoodporne (połączenie ścian betonowych i gabionowych) o wysokości do 2,3 m zostały zainstalowane w liniach M1 i M2, zapewniając ochronę przed falami morskimi wzdłuż odsłoniętych naziemnych odcinków metra. W nowych i planowanych liniach wysokość ścian może być wyższa, co odzwierciedla rozważane zwiększone wymagania 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 klimatu projekt istniejących i planowanych linii metra może nie być wystarczający 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. Ze wstępnych analiz przeprowadzonych przez Metroselskabet wynika, że pełna ochrona eksploatowanego metra wiąże się z wysokimi kosztami. Metroselskabet ocenił, że ochrona zewnętrzna całego regionu stołecznego, Wielkiej Kopenhagi, jest bardziej odpowiednia pod względem społeczno-gospodarczym niż ochrona samych instalacji metra. Poziom środków niezbędnych do ochrony metra jest w dużym stopniu uzależniony od tego, w jaki sposób postanowiono chronić ogólnie Wielką Kopenhagę. Gmina Kopenhaga pracuje nad stopniową ochroną elementów miejskich, co będzie wymagało dziesięcioleci.

Głównym podmiotem instytucjonalnym zaangażowanym w budowę, eksploatację i uodparnianie na zmianę klimatu kopenhaskiego metra jest Metroselskabet, spółka finansowana przez miasto Kopenhaga (50%), rząd duński (41,7%) i miasto Frederiksberg (8,3%). Przygotowanie projektu obwodu miejskiego obejmowało konsultacje społeczne, oparte na ocenie oddziaływania projektu na środowisko, przeprowadzonej w 2008 r.; 200 obywateli wyraziło obawy dotyczące projektu. Ostateczny projekt został zatwierdzony przez oba zainteresowane miasta w styczniu 2009 r. oraz przez Ministerstwo Transportu w marcu 2009 r. Projekt został ukończony i oddany do użytku w 2019 r.

Konsorcjum CASJV (Cowi, Arup i Systra), odpowiedzialne za projekt pierścienia miejskiego (M3), wykorzystało zaktualizowany model, aby uwzględnić ekstremalne powodzie spowodowane obfitymi opadami deszczu (jak miało to miejsce w 2016 r.) i odpowiednio dostosować projekt metra do ustaleń modelu. Uodparnianie na zmianę klimatu linii M4 i jej rozbudowy (Norhavn i Sydhavn) obejmowało zalecenia dotyczące środków dostosowawczych dodatkowych w stosunku do już planowanych, które zostały opracowane przez firmę doradczą Rambøll.

Główne czynniki sukcesu obejmują: (i) przyjęcie zintegrowanego podejścia, w tym kwestii powodziowych w ramach całej koncepcji projektowania metra od etapu wykonalności; (ii) w przypadku obwodnicy miasta, w oparciu o doświadczenia zdobyte podczas projektowania i eksploatacji poprzednich linii metra (M1 i M2), otwartych odpowiednio w 2002 i 2007 r.; (iii) spójność i zgodność z ogólnomiejskim planem przystosowania się do zmiany 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 ekonomicznych. Takie wymagania dotyczą lokalizacji stacji, rozmieszczenia elementów technicznych, rozmieszczenia stacji metra, tras linii metra i innych. W niektórych przypadkach utrudniły one integrację środków dostosowawczych.

Wdrożenie środków na rzecz uodparniania na zmianę klimatu w kopenhaskim systemie metra zostało sfinansowane przez Metroselskabet. Finansowanie rozwiązań adaptacyjnych do zmian klimatu zostało uwzględnione zarówno w budżecie budowlanym, jak i operacyjnym. Całkowity koszt pierścienia miejskiego wyniósł 22,4 mld DK, co stanowi około 3 mld EUR, nieznacznie przekraczając początkowy przewidywany koszt 21,3 mld DKK. Koszt środków uodparniających na zmianę klimatu jest uwzględniony w tej kwocie i nie ma oddzielnych dostępnych informacji.

Główną korzyścią płynącą ze środków uodparniających na zmianę klimatu jest zapobieganie szkodom w infrastrukturze i sprzęcie metra, awariom operacyjnym 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 roku. Opis projektu, który posłużył za podstawę tej ustawy, znajduje się w Raporcie o linii City Circle, przygotowanym w 2005 r. We wniosku dotyczącym projektu uwzględniono wymogi w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu.

Włączenie aspektów zmian klimatycznych do projektowania metra jest ciągłym procesem adaptacyjnym, który trwa od czasu zaplanowania i wybudowania pierwszej linii metra (2002 r.) i trwa do chwili obecnej. W 2010 r. rozpoczęto wstępne prace budowlane nad nowym pierścieniem miejskim linii metra (M3). Linia ta została otwarta w 2019 r. i jest wyposażona w wyższy poziom ochrony przed obecnymi i przyszłymi zagrożeniami związanymi z klimatem. Prace budowlane są kontynuowane z rozbudową linii M4: (i) (Nordhavn) z dwoma nowymi stacjami otwartymi w 2020 r. (Nordhavn i Orientkaj) oraz (ii) Sydhavn, który ma zostać uruchomiony w 2024 r. Ze względu na położenie tych odcinków w pobliżu morza szczególnie ważne jest uwzględnienie aspektów zmiany klimatu w ich projektowaniu.

Projektowa żywotność systemu metra wynosi około 100 lat, ale może być jeszcze dłuższa w oparciu o doświadczenia innych miast na całym świecie. Jeżeli są one dobrze utrzymane, okres eksploatacji strukturalnych środków dostosowawczych powinien obejmować cały okres eksploatacji 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 raporty roczne Metroselskabet