Tilpasning af Cityringen til fremtidens klima

Transkript

1 Tilpasning af Cityringen til fremtidens klima Troels Jacob Lund ATV møde om store bygge og anlægsprojekter JANUAR 2012 CITYRINGEN - KLIMASIKRING AF KONSTRUKTIONER

2 Formål med vurdering af fremtidens klimapåvirkning Undgå oversvømmelse af konstruktionerne gennem åbninger som følge af oversvømmelser fra havet eller ekstrem regn Undgå opdrift af konstruktionerne i den permanente fase Beregning af design niveauer for de permanente konstruktioner Design niveauer udarbejdet i 2008 efterfølgende vurderinger af grundlag udført i 2010 Forhold gældende for anlægsfasen gennemgås ikke her

3 Cityringen Skal stå færdig i *16 km tunnel 17 stationer 3 tunnel-arbejdspladser

4 Klimaændringer Fastsættelse af design vandstande under hensyn til klimaændringer og deres indflydelse på de fremtidige vandstande Oversvømmelse fra havet (stormflod) Ekstrem regn Øget grundvandsstand Andre (vigtige) indflydelse af de fremtidige vandstande kan skyldes: Grundvandsindvinding Grundvandsdræning (kloakker, kælderpumper, mm.) Konstruktions metoder (f.eks. hydraulisk kortslutning)

5 Oversvømmelse fra havet Metode Øget middelvandstand ( ) Højvandstands-statistikker (gentagelsesperiode 5*10-4 år -1 ) Variation af ekstreme vandstande igennem Københavns Havn (oversvømmelse fra syd mere ekstrem end fra nord)

6 Oversvømmelse fra havet Øget middelvandstand Studie udført i 2007/2008 og baseret på IPCCs anbefalinger A2-scenariet (0,34 m) Ice dynamic flow (0,06 m) Lokal stigning i havvandstand (15 cm) Samlet øgning i middelvandstand 0,55 m ( )

7 Oversvømmelse fra havet Højvandstandsstatistikker (Nordre Toldbod) Water level (cm) DMI hard w eather period DHI/LIC Historic Floods KD KD Trend (COWI, 1996) ,E-04 1,E-03 1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02 Return period (1/year)

8 0 Oversvømmelse fra havet Modellering af vandstande ved stormflod fra syd Oversvømmelse fra syd (ved Avedøre) er 1,5 m højere end en tilsvarende fra nord. Slusen ikke stabil ved vandstande højere end 1,5 til 2,0 m DVR Modellering af vandstand ved Avedøre 3,9 m, mod nord 2,4 m DVR. [meter] :32: HOVED HOVED HOVED [m] [meter] :43: HOVED HOVED HOVED [m]

9 Oversvømmelse fra havet Design vandstand kote 2,47 m DVR90 med en gentagelseshyppighed på 5*10-4 år -1 Antager lineær stigning i global middelvandstand. Inkluderer isostatisk landhævning Oversvømmelsesrisikoen vil stige i løbet af perioden. Den gennemsnitlige sandsynlighed forekommer i 2080 Tsunamier - ingen betydende risiko Bølger - skal vurderes for relevante stationer idet det afhænger af lokal geometri Forrige Metros designvandstand 2.30 m DVR90 (skyldes en lidt lavere forudsigelse af middelvandstanden, samt anden designperiode, i stedet for )

10 Ekstrem regn Formål Screening af risiko for oversvømmelse ved ekstrem regn ved alle stationer og skakte (Skybrudskort ) Detaljerede beregninger af alle stationer og skakte med risiko for oversvømmelse (Mike 21) Bestemmelse af design vandstande for alle stationer og skakte baseret på detaljerede beregninger Undersøge muligheder for forebyggende foranstaltninger

11 Ekstrem regn Designkriterie: Stationer and skakte må ikke oversvømmes ved en 2000 års regnhændelse Regnhændelsen gælder for år MCW design storm 2000 year return period Rain intensity (µm/s) Etape Present 2000 Future Time of concentration (min)

12 Ekstrem regn Indledende screening: Beregning af overfladeafstrømning for områderne omkring Cityringen Bestemmelse af lokale lavninger på basis af terrænmodel Beregning af strømnings veje med alle lavninger udfyldt Beregning af oplande til alle stationer og skakte Beregning af vanddybder ved stationer og skakte på basis af opland, vanddybde og terrænhældninger Bestemmelse af oversvømmelsesrisiko (lav, medium eller høj)

13 Ekstrem regn Overfladeafstrømning

14 Ekstrem regn Risiko screening 5 sites med lav risiko for oversvømmelse som følge af ekstrem regn Alle andre sites har medium eller høj risiko for oversvømmelse -> supplerende studier: MIKE21 model for overflade afstrømning MIKE Urban model for beregning af ydelse ved nedbørshændelserne Antagelser Afstrømningskoefficienten er 1 (impermeabel overflade) Hele oplandet bidrager til afstrømning Afledningssystemer og magasinering i kældre inddrages i visse områder

15 Ekstrem regn Kælder volumen 15 Alle bygninger oversvømmet med mere end 5cm Halvdelen af bygningerne indeholder kældre Kælderhøjden er 1 meter

16 Ekstrem regn Modellering af vanddybde ved designhændelse

17 Ekstrem regn Landsarkivet / Nuuks Plads Locati on Grou ndlevel Max water depth, 2000 year Max water depth, 2000 year, drainage and basement incl. Design Level Laa Laa Laa Laa Laa Laa Laa Laa Laa Laa

18 Øget grundvandsstand Øget havvandsstand Øget nettonedbør

19 Øget grundvandsstand Øget grundvandsstand pga. øget vandstand i havet Direkte hydraulisk kontakt til havnen (gælder for det meste af den indre by) Øvre styringsniveau - nedre magasin 0 Nedre styringsniveau - nedre magasin Øvre styringsniveau - øvre magasin 0 Nedre styringsniveau - øvre magasin / / / / / / / / / / / / / / / / / Vandstand - nedre magasin (mknn) Vandstand - øvre magasin (mknn) Havnevandstand (mknn) Nedbør (mm)

20 Øget grundvandsstand Grundvandsmodellering Detaljeret fra mange anlægsprojekter Primært anvendt til at vurdere konstruktionsmetoder for hver site Mere end vandstandsdata fra mere end 1000 pejlerør Layer Number Geology Harbour Layer thickness Typical horizontal hydraulic conductivity 1 Fill Constant head Variable 1? ?10-4 m/s 2 Upper sand Constant head Variable 1? ?10-4 m/s 3 Upper till Constant head Variable 1? ?10-6 m/s 4 Middle sand Constant head Variable 1? ?10-3 m/s 5 Lower till Constant head Variable 1? ?10-6 m/s 6 Lower sand Variable 1? ?10-3 m/s 7 Upper Copenhagen Limestone m 1? ?10-3 m/s 8 Upper Copenhagen Limestone m 1? ?10-3 m/s 9 Upper Copenhagen Limestone 3 Variable 1? ?10-4 m/s 10 Upper Copenhagen Limestone 4 1 m 1? ?10-4 m/s 11 Upper Copenhagen Limestone 5 2 m 1? ?10-4 m/s 12 Upper Copenhagen Limestone 6 3 m 1? ?10-4 m/s 13 Middle Copenhagen Limestone 1 2 m 1? ?10-4 m/s 14 Middle Copenhagen Limestone 2 18 m 1? ?10-4 m/s 15 Middle Copenhagen Limestone 3 20 m 1? ?10-4 m/s

21 Øget grundvandsstand Stigning i grundvandsstand pga. 0,5 m vandstandsstigning i havet

22 Øget grundvandsstand Øget nettonedbør (mindre sommernedbør, mere vinternedbør) Evaluering af eksisterende studier (GEUS, 2006) Lille indflydelse - maksimalt 0,5 m antaget i den centrale del af projektområdet

23 Design vandstande (Accidental Limit State) Eksempler, Christiansborg og Landsarkivet Site Terræn Stormflod Ekstrem regn Christiansborg <2.1 Nuuks Plads Grundvand stand Design vandstand Magasin Sekundært Primært Sekundært Primært Grundvandstand, Chistiansborg: Fremtidig design vandstand = Nuværende niveau + Variation + Øget havvandsstand + Dræning + Øget nettonedbør = = 1.6 m Groundwater level, Nuuks Plads: Fremtidig design vandstand = Nuværende niveau + Variation + Øget havvandsstand + Øget nettonedbør + Ændret indvinding = = 9.5 m

24 Opdatering Ny viden og anbefalinger (vurderinger baseret på grundlag) Havvandstand Forventet stigning 100 cm ± 50 cm (2000 til 2100) Ekstreme stormhændelser Forventet yderligere +10 cm ved en 100 år hændelse (15 cm allerede antaget) Ekstremnedbør Ingen væsentlige ændringer

25 Konklusion Mange faktorer skal inddrages Skal gøres site specifikt Klimaændringer vigtige i nogle tilfælde I andre tilfælde kan andre forhold have større indflydelse