Integrering av anpassning i utformningen av Köpenhamns tunnelbana

Både den underjordiska delen av Köpenhamns tunnelbana och delen ovan jord utgör utmaningar i samband med klimatförändringarna. I synnerhet kan kraftiga regn, stormvågor (som kan intensifieras av stigande havsnivåer) och stormar påverka infrastrukturen, vilket påverkar tunnelbanans drift och passagerarnas säkerhet. Prognoserna om stigande havsnivåer och förekomsten av extrema väderhändelser har förändrats avsevärt under de senaste åren. Klimatförändringarna förväntas öka risken för skyfall och stormvågor mer än vad som tidigare antagits och därmed förändra konstruktionsförutsättningarna för en hög säkerhetsnivå för tunnelbanan. Därför har högre krav för att säkerställa klimatsäkring av Köpenhamns tunnelbana gradvis antagits.

Enligt Danmarks meteorologiska instituts (DMI) rapport från 2014 om det framtida klimatet i Danmark, som beskriver utvecklingen av det danska klimatet fram till år 2100, kommer landet att uppleva havsnivåhöjning och mer frekventa och allvarligare extrema väderhändelser. Resultaten i denna rapport baseras på IPCC:s AR5-scenarier. Klimatsimuleringar och tillhörande osäkerheter förbättras genom prognoser som beräknas av en ensemble av CMIP5-klimatmodeller (kopplad modelljämförelseprojektfas 5). Enligt rapporten kommer havsnivån runt Danmark att vara högre med 0,1–0,6 m för det mest optimistiska scenariot (RCP2.6), med 0,2–0,7 m för ett mellanscenario RCP4.5 och med 0,3–0,9 m för det mer pessimistiska scenariot (RCP8.5). Dessa siffror avser slutet av århundradet (2081–2100) jämfört med referensperioden 1986–2005. Havsnivåhöjning, tillsammans med förändrade vindmönster, kommer sannolikt att leda till ökade stormhöjder.

Förutom höjningen av havsnivån förväntas extrema väderhändelser (stormar och skyfall) inträffa oftare och bli allvarligare på grund av klimatförändringarna, vilket förvärrar översvämningsrisken för Köpenhamns tunnelbana. Dessa händelser som har lokala effekter är svåra att projicera, eftersom de kan variera kraftigt inom ett kort avstånd.

De utformade och genomförda åtgärderna syftar till att förbättra skyddet av Köpenhamns tunnelbanesystem mot klimatförändringsrisker, främst översvämningar på grund av kraftiga regnhändelser och stormvågor. Åtgärderna är avsedda att skydda tunnelbanans infrastruktur och drift samt passagerarnas säkerhet.

Metroselskabets strategi för klimatanpassning stöder integreringen av klimatanpassning tidigt i planerings- och dimensioneringsfasen av tunnelbanelinjer, så att endast mindre pågående anpassningar behövs efteråt.

För att förbättra skyddet av Köpenhamns tunnelbanesystem mot översvämningar har den förväntade högsta vattennivån på grund av kraftiga regn och stormfloder uppskattats separat för varje station. Detta gjorde det möjligt att identifiera den exakta höjdnivån för varje ingång, trappa, tunnelventilation, ramp, teknikrum, axel, hiss och kontroll- och underhållscenter. Förutom spåret är de områden och anläggningar som nämns ovan de mest sårbara och kan i händelse av fel påverka tunnelbanedriften och dess säkerhet.

För att identifiera den högsta vattennivån i varje station som orsakas av cloudburst händelser har en 1:2,000 år översvämning händelse övervägts, en händelse som har 5% chans att hända i tunnelbanelivet (100 år). Hittills har Metroselskabets klimatanpassningsarbete fokuserat på M1- och M2-linjerna. Som en följd av klimatförändringarna motsvarar säkerhetsnivån på dessa linjer inte längre den ursprungligen utformade nivån. Dessa linjer är nu helt skyddade mot översvämningar orsakade av skyfall. För nybyggda (M3 City Ring, M4 Nordhavn) och tunnelbanesträckor under uppförande (M4 Sydhavn) beaktades uppdaterade klimatprognoser för framtida förekomst och intensitet av skyfall och stormhändelser. På grundval av dessa antaganden konstaterades att tunnelbanestationer bör placeras på olika nivåer, mellan tre och fem meter, för att skydda de fasta installationerna mot en 10 000-årig översvämningshändelse.

Förutom ökade höjdnivåer för kritiska tunnelbaneelement har en rad olika åtgärder identifierats och införlivats i utformningen av tunnelbanan för att förbättra dess motståndskraft mot översvämningar, bland annat följande:

• Området runt ingångarna till tunnelbanestationerna är utformat för att säkerställa avrinning av regnvatten från öppningarna. Dessutom, vid vissa tunnelbanestationer, har ett steg införlivats, vilket kräver ett steg upp innan du går ner till stationen.
• Där tunnelbanan går från sektionerna ovanför marken ner i tunnlarna har ett starkt dräneringsgaller etablerats över spåren där regnvatten ackumuleras och pumpas ut så att det inte kommer in i tunnlarna.
• I tunnelbanesystemet ovan jord installeras avlopp längs spåren som leder vattnet ut i det lokala avloppssystemet.
• Alla underjordiska stationer har pumpkapacitet, så i händelse av att tunneln översvämmas, kommer vattnet automatiskt att pumpas bort.
• Floodgates är etablerade i vissa underjordiska stationer där tunnelbanesystemet är direkt kopplad till annan infrastruktur, för att säkra tunnelbanan från översvämningar från andra delar av kollektivtrafiken tågsystemet.
• De underjordiska stationerna är skyddade mot återflöde från stadens avloppssystem.
• Installationer av vattentäta ytterdörrar i teknikrummen på flera stationer samt i elektriska och mekaniska installationer har gjort dem vattentäta.
• Teknikrum installeras med en 0,3 m upphöjd tröskel.
• Gabions murar har byggts längs några exponerade ovanjordiska tunnelbaneavsnitt, till exempel på östra Amager. En gabionvägg är en vägg gjord av en bur fylld med stenar; en teknik som används i kustförsvar och vågbrytare. De är strukturella element som används i ovanjordiska sträckor, som dock inte är tillräckligt ensamma för att skydda mot översvämningar.
• Vattentäta väggar (kombination av betong- och gabionväggar) upp till 2,3 m höga har installerats i M1- och M2-linjer som ger skydd mot havsvågor längs de exponerade ovanjordiska metrosektionerna. I de nya och planerade linjerna kan väggarnas höjd vara högre, vilket återspeglar de övervägda ökade klimatsäkra kraven.

Skydd mot skyfall och stormar säkerställdes också under byggtiden, för att skydda arbetare och maskiner

Trots att de är klimatjusterade är det möjligt att utformningen av befintliga och planerade tunnelbanelinjer inte är tillräcklig för ett fullständigt skydd mot extrema händelser, stigande havsnivåer och stormar i framtiden, med tanke på klimatförändringarnas och relaterade prognosers föränderliga karaktär. Metroselskabets preliminära analyser visar att ett fullständigt skydd av en tunnelbana i drift medför höga kostnader. Metroselskabet har bedömt att yttre skydd av hela huvudstadsregionen, Stor-Köpenhamn, är mer lämpligt ur socioekonomisk synvinkel än att enbart skydda metroanläggningarna. Nivån på de åtgärder som krävs för att skydda tunnelbanan beror i hög grad på hur man beslutar att skydda Stor-Köpenhamn i allmänhet. Köpenhamns kommun arbetar med ett progressivt skydd av stadselementen, vilket kommer att kräva årtionden.

Den viktigaste institutionella aktören som deltar i byggandet, driften och klimatsäkringen av Köpenhamns tunnelbana är Metroselskabet, ett företag som finansieras av Köpenhamns stad (50 %), den danska regeringen (41,7 %) och Frederiksbergs stad (8,3 %). Utarbetandet av stadsringsprojektet omfattade ett offentligt samråd på grundval av den miljökonsekvensbedömning av projektet som genomfördes 2008. 200 medborgare uttryckte oro över projektet. Det slutliga projektet godkändes av de två berörda städerna i januari 2009 och av transportministeriet i mars 2009. Projektet slutfördes och togs i drift 2019.

Konsortiet CASJV (Cowi, Arup och Systra), som ansvarar för utformningen av stadsringen (M3), använde en uppdaterad modell för att ta hänsyn till extrema översvämningar på grund av kraftiga regn (som den inträffade 2016) och anpassa tunnelbanedesignen till modellresultaten i enlighet därmed. Klimatsäkringen av M4-linjen och dess utbyggnader (Norhavn och Sydhavn) har införlivat rekommendationer om anpassningsåtgärder utöver de redan planerade, som har utarbetats av konsultföretaget Rambøll.

De viktigaste framgångsfaktorerna är följande: i) Antagande av en integrerad strategi som omfattar översvämningsfrågor inom hela konceptet för tunnelbanans utformning sedan genomförbarhetsskedet. ii) när det gäller stadsringen, bygga vidare på erfarenheterna från utformningen och driften av de tidigare tunnelbanelinjerna (M1 och M2), som öppnades 2002 respektive 2007, iii) Överensstämmelse och samstämmighet med den stadsomfattande planen för anpassning till klimatförändringarna.

Den viktigaste begränsande faktorn är kopplad till de tekniska och driftsmässiga krav som ursprungligen fastställdes för tunnelbanesystemet, vilka i första hand är utformade för att säkerställa optimala kollektivtrafiktjänster under hållbara ekonomiska förhållanden. Sådana krav gäller stationernas placering, placering av tekniska komponenter, utformning av tunnelbanestationer, dirigering av tunnelbanelinjer och andra. I vissa fall har de gjort det svårare att integrera anpassningsåtgärder.

Genomförandet av klimatsäkringsåtgärder i Köpenhamns tunnelbanesystem finansierades av Metroselskabet. Finansiering av lösningar för anpassning till klimatförändringen ingick både i bygg- och driftsbudgetarna. Den totala kostnaden för stadsringen var 22,4 miljarder danska kronor, vilket är cirka 3 miljarder euro, vilket är något högre än den ursprungliga beräknade kostnaden på 21,3 miljarder danska kronor. Kostnaden för klimatsäkringsåtgärder ingår i detta belopp och det finns ingen separat information tillgänglig.

Den största fördelen med klimatsäkringsåtgärder är förebyggande av skador på tunnelbanans infrastruktur och utrustning, driftsavbrott och därmed sammanhängande ekonomiska förluster i samband med händelser som orsakats av klimatförändringar, särskilt översvämningar.

Byggandet av tunnelbanelinjen M3 City Ring bygger på en lag som antogs av det nationella parlamentet i juni 2007. Den projektbeskrivning som låg till grund för denna lag finns i den rapport om City Circle Line som utarbetades 2005. Krav på anpassning till klimatförändringarna införlivades i projektförslaget.

Att integrera klimatförändringsaspekter i metrodesign är en kontinuerlig adaptiv process som har pågått sedan den första tunnelbanelinjen planerades och byggdes (2002) och fortsätter fram till nu. Under 2010 påbörjades förberedande byggarbeten på den nya metrolinjens stadsring (M3). Denna linje öppnades 2019, utrustad med en högre skyddsnivå mot nuvarande och framtida klimatrelaterade risker. Byggarbetena fortsätter med utökningar av M4-linjen: i) Nordhavn med två nya stationer öppnade 2020 (Nordhavn och Orientkaj) och ii) Sydhavn som ska tas i drift 2024. På grund av dessa områdens läge nära havet är det särskilt viktigt att integrera klimatförändringsaspekter i utformningen.

Tunnelbanesystemets designlivslängd är cirka 100 år, men kan vara ännu längre baserat på erfarenheter från andra städer över hela världen. Om de strukturella anpassningsåtgärderna är väl underhållna bör de omfatta hela tunnelbanesystemets livslängd.

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

Metroselskabet, inklusive Metroselskabet Årsredovisningar