Klimasikring - Fagnotat Elektrificering Esbjerg-Lunderskov
Godkendt dato Godkendt af Write name here Senest revideret dato 2013.02.13 Senest revideret af Mette West-Petersen Klimasikring Banedanmark Anlægsudvikling Amerika Plads 15 2100 København Ø www.bane.dk/esbjerg-lunderskov ISBN: 978-87-7126-148-6
Klimasikring Indhold Side 1 Indledning 4 2 Ikke teknisk resumé 5 3 Lovgrundlag 6 4 Bagrund og metode for undersøgelserne 7 4.1 Baggrund for klimaændringsvurderinger 7 4.2 Klimapåvirkning af baneanlæg 8 4.2.1 Stigende temperatur 9 4.2.2 Nedbør 9 4.2.3 Havstandsstigning 10 4.2.4 Stigende vindpåvirkning 10 4.2.5 Stigende grundvand 10 5 Konsekvenser og afværgeforanstaltninger 11 5.1 Generelt 11 5.1.1 Temperatur 11 5.1.2 Ændring i nedbør 11 5.1.3 Ændret vindpåvirkning 14 5.1.4 Grundvand 15 5.2 Forventede klimapåvirkninger og afværgeforanstaltninger 15 6 0-alternativet 17 7 Referencer 18
1 Indledning Leveres af Banedanmark Klimasikring 4 Indledning
2 Ikke teknisk resumé I notatet er gennemgået effekter af klimaændringerne som vil komme til at påvirke elektrificering af banen mellem Esbjerg Lunderskov. Med klimaændringerne følger øget årlig nedbør og hyppigere forekomster af kraftig sommernedbør, varmere somre, mindre frost, højere grundvandsstand, stigende havniveau, øget vindstyrke, større vandføring i vandløb osv. Det er dog kun nogle af de forventede klimaændringer, som vil påvirke kørestrømsanlægget og de nye over- og underføringer som krydser banen. Kørestrømsmasterne dimensioneres til en vindstyrke på 51 meter per sekund, og vurderes ikke at skulle klimasikres yderligere. Køreledningerne dimensioneres til togkørsel, med vindstyrke op til 31 meter per sekund. Klimaændringer vil i forhold til øget vindstyrke medføre øget risiko for væltede træer ind over banelegemet og køreledningsanlægget. I tilknytning til elektrificeringen af banen pålægges banens naboejendomme en eldriftsservitut, med henblik på at undgå at træer og andre høje genstande nedriver køreledninger og blokerer sporene. Såfremt ovenstående tiltag gennemføres vurderes det, at der ikke er grund til yderlige klimatilpasningstiltag i forhold til øget vindstyrke. Ved Storegade bør der implementeres klimatilpasningstiltag, der sikrer banen mod oversvømmelse, idet analyser viser, at sporene befinder sig i en afløbsløs lavning. Nye linjeføringer for Estrupvej i åbent land ved skal eventuelt have tilknyttet et afvandingsbassin eller anden klimasikring, da de ikke umiddelbart kan tilsluttes den eksisterende løsning. Underføringen af Kærvej udgør i sig selv en afløbsløs lavning i terrænet, og der skal derfor implementeres klimasikring, eksempelvis i form af etablering af et afvandingsbassin. Klimasikring 5 Ikke teknisk resumé
3 Lovgrundlag Klimakonsekvensvurderinger af jernbaneanlæg er ikke omfattet af et egentligt lovgrundlag. Temaet er dog omfattet af retningslinier og anbefalinger i en række notater og strategier, herunder Regeringens Strategi for Klimatilpasning i Danmark fra 2008 /1/, Banenorm BN1-11-1 om afvanding af sporareal /2/ og Spildevandskomiteens skrifter 27/29 om håndtering af regnvand /3, 4/. Disse udredninger er blandt de udredningsarbejder, som danner grundlag for det foreliggende fagnotat om klimakonsekvensvurdering af elektrificeringen af jernbanen mellem Esbjerg-Lunderskov. Konsekvensvurderingen skal ifølge regeringens Strategi for Klimatilpasning i Danmark tage udgangspunkt i to af FN s klimapanel IPCC s (Intergovernmental Panel on Climate Change) scenarier for udledning af klimagasser frem mod år 2100 A2 (middelhøjt) og B2 (middellavt) samt EU s målsætning om at den globale menneskeskabte opvarming ikke må overstige 2 ºC i forhold til førindustriel tid. Det forventes, at FN s klimapanel i 2014 offentliggør nye klimascenarier. Klimasikring 6 Lovgrundlag
4 Bagrund og metode for undersøgelserne 4.1 Baggrund for klimaændringsvurderinger Klimaets påvirkning er en betydningsfuld faktor i planlægning af nye anlæg eller ændring af eksisterende anlæg. Danmarks omskiftelige vejr har tidligere medført opmærksomhed på regn, sne, frost, varme og vind. I tabellen er opsummeret de forventede ændringer i klimaet for 2050 og frem mod 2100. Der er anvendt klimascenario A1B, som er det klimascenario som Miljøministeriet på klimatilpasning.dk anbefaler at benytte /5/. Frem mod 2050 Frem mod 2100 Temperatur (årsmiddel) + 1,2 C + 2,9 C Vinter (temperatur) + 1,5 C + 3,5 C Sommer (temperatur) + 0,9 C + 2,2 C Nedbør (årsmiddel) + 7% + 14% Vinter (nedbør) + 11% + 25% Sommer (nedbør) + 4% + 5% Middelvind + 1% + 4% Frostvejr - 24 døgn -56 døgn Antal døgn med mere end 10 mm nedbør (døgn/år) + 3 døgn +7 døgn Forventede ændringer til klimaet jævnfør Miljøministeriets anbefalede klimascenario (A1B) I tabellen er udvalgte klimaparametre udtrykt som ændring i forhold til normalperioden 1961-1990. Resultaterne for klimafremskrivningerne for Danmark i det 21. århundrede viser betydelig usikkerhed med store variationer mellem de forskellige klimamodeller. Der er dog en klar fælles tendens med hensyn til udviklingen i temperatur. I slutningen af det 21. århundrede kan vi således forvente en øget middeltemperatur på to til tre grader med varmere somre og mildere vintre /6/. Klimaændringernes effekt på nedbør er væsentlig mere usikker. Hovedparten af klimamodellerne viser en stigning i nedbøren i størrelsesorden fem til ti procent frem mod 2050, hvilket primært kommer til udtryk i vinterhalvåret, mens der generelt forventes tørrere somre /6/. Klimasikring 7 Bagrund og metode for undersøgelserne
Udover de sæsonmæssige ændringer i nedbøren kan det på grund af det varmere klima forventes, at nedbørsintensiteten for ekstremregn øges. IDAs Spildevandskomité har herudfra beregnet, at afløbssystemers dimensionsgivende nedbørhændelser for gentagelsesperioder to år, 10 år og 100 år bør forhøjes med klimafaktorer på henholdsvis 1,2; 1,3 og 1,4 /3, 4, 7/. Den endelige dimensionering af eventuelle afvandingsbassiner tager udgangspunkt i beregningsskemaet i Spildevandskomiteens skrift nummer 28 /8/. Klimaændringerne vil føre til havniveaustigninger, dels fordi havvandet udvider sig når det bliver opvarmet, og dels fordi ismasserne over landområder afsmelter. Det vurderes, at havniveaustigningen i 2100 vil nå 1 m (+/-0,5 m) /6/. Det fremtidige klima vil give kraftigere storme, som følge af forskellige vurderinger kan forventes at resultere i en øgning af stormflodshøjden på den jyske vestkyst på mellem 30 cm og 50 cm for 50-100 års hændelser /9/. De seneste år er klimaændringer også inddraget i planlægningen og udformningen af nye baneanlæg, da klimaet ikke er så stabilt som tidligere. Ændringer i klimaet kan føre til et mindre robust baneanlæg i forhold til dagens klima. 4.2 Klimapåvirkning af baneanlæg Hvilke dele af et jernbaneanlæg, som vil blive påvirket væsentligt af et ændret klima ud fra ovenstående klimascenarie, og hvornår i baneanlægges levetid, der er størst sandsynlighed for at blive påvirket, er der begrænset viden om. Derfor kan det være vanskeligt på forhånd at udelukke bestemte klimavariablers påvirkning. På plussiden kan nævnes forøgede temperaturer om vinteren, som på sigt kan betyde færre problemer med sne og is og besparelser i tilknytning til mindre forbrug af el til sporskiftevarme. På minussiden er den overskyggende problematik oversvømmelse. I de senere år har kraftige nedbørshændelser ført til oversvømmelser af jernbaner og i nogle få tilfælde erosion af banens underbygning. Andre udfordringer er øget temperaturpåvirkning af tekniske installationer, øget vindpåvirkning af køreledningsanlægget samt træer langs banen og snefygning om vinteren. De sidste to problemstillinger udgør et modsætningsforhold i relation til klimatilpasning, idet der jævnfør Banedanmarks eldriftsservitut skal fældes træer langs banen, herunder sneværnsbælter, som er plantet tæt på banen, som gør at de fældes helt eller delvist som følge af samme eldriftsservitut. Klimasikring 8 Bagrund og metode for undersøgelserne
4.2.1 Stigende temperatur De stigende temperaturer udgør en risiko for overophedning af banens sikringsanlæg, men Banedanmark har etableret køleanlæg i de mest udsatte sikringsanlæg. I forbindelse med, at Banedanmark udskifter deres signaler, hvilket er fuldt implementeret i 2021, udskiftes samtidig samtlige sikringsanlæg, hvilket minimerer risikoen for overophedning. 4.2.2 Nedbør De stigende temperaturer medfører tillige, at der i fremtiden forventes at snefald til en vis grad erstattes med regn om vinteren. I nærværende projekt, hvor der ikke er tale om anlæg af en ny jernbane, er fokus hvad angår nedbør, primært lagt på banekrydsningerne (vejene), idet det er ved disse anlæg, at oversvømmelse og afvanding er relevant. For baneoverføringerne (vejbroer), består problematikken i, at en større vejoverflade vil opfange mere nedbør, hvorfor afvandingssystemet skal være dimensioneret til en større puls af vand. Afvandingsforholdene er ikke belyst i nærværende projekt, hvorfor denne problematik ikke kvantificeres. For baneunderføringer (viadukter), som projektet omhandler - det vil sige Kærvej i Vejen - består problematikken i, at disse potentielt kan stå under vand, som resultat af det sænkede terræn. En tilsvarende problematik er gældende ved den sporsænkning, som foretages hvor banen føres under Storegade i Esbjerg. Placeringer af banetekniske installationer og konstruktioner vil ligeledes indgå i en analyse af klimaforandringernes forventede påvirkning. Der udføres en sammenligning af naturlige lavninger i terrænet (blue spots) som, alt andet lige, vil fyldes med vand under ekstreme nedbørshændelser og placering af nye broer og andre banetekniske anlæg ved hjælp af en Blue spots analyse. Blue Spots analysen er gennemført på grundlag af topografiske data, og i analysen er der ikke taget hensyn til banens eksisterende afvandingssystem, dræning, fordampning eller andre nedsivningsmuligheder. Derfor kan der i Blue Spots analysen være vist naturlige lavninger, hvor det må forventes at vandet samler sig, men som er drænet så effektivt, at lavningen i virkeligheden er tør. Der er også den mulighed, at lavninger afleder vandet til grøfter, vandløb eller nærliggende søer. Derfor udgør naturlige lavninger ikke altid en stor risiko for oversvømmelse. Det forudsætter endvidere, at recipienterne som modtager vandet, har kapacitet til at modtage vandet, hvilket ikke er undersøgt. Blue Spots analysen består af tre kortbilag som viser terrænforhold, vandløbssystemer som krydser banestrækningen og lavninger omkring banen. Klimasikring 9 Bagrund og metode for undersøgelserne
Som det fremgår af tabellen i starten af kapitlet, vil der som følge af klimaændringerne frem mod år 2100 dels ske en stigning i årsnedbøren, og dels ske en stigning i hyppigheden af antal døgn med mere end ti millimeter nedbør. Dette vil specielt komme til udtryk i sommer- og efterårsmånederne. I detailprojekteringen vil der på denne baggrund blive stillet krav til, for eksempel niveau tilpasninger i forhold til det omgivende terræn. 4.2.3 Havstandsstigning Da projektet udføres i en kote som minimum er 6, vil en såvel en halv som en hel meters havstigning ikke påvirke projektet. Denne klimapåvirkning er derfor ikke yderligere undersøgt i nærværende projekt. 4.2.4 Stigende vindpåvirkning Det forventes at middelvinden vil øges med op til 4 % og den maksimale stormstyrke med 10 % /5/. Ændrede vindforhold vil få betydning for konstruktioner, hvor vindlast er en del af dimensioneringsforudsætningerne. For jernbaneanlæg vil det være, støjskærme, køreledninger og master samt mindre tekniske anlæg som afskærmninger for køreledninger ved broer og lignende konstruktioner. Øget vind vil endvidere kunne medføre øget stormfald langs banestrækninger og betydning for snefygning og deraf følgende problemer for togdriften. Elektrificeringen af jernbanen følges af en servitut om eldrift, som foreskriver at arealer langs banen skal friholdes for vegetation, således at træer med særlig risiko for at vælte fjernes, hvormed risikoen for at køreledninger nedrives er minimeret. Stormfald belyses derfor ikke i nærværende notat. Servitutten medfører omvendt, at Banedanmarks sneværnsbeplantninger fjernes helt eller delvist, og risikoen for snefygning hen over banen øges. Stigende temperaturer medfører dog mildere vintre. Dette betyder, at der på trods af øgede nedbørsmængder, kan forventes mindre mængder af sne, hvilket minimerer risikoen for driftsforstyrrelser som følge af snefygning. 4.2.5 Stigende grundvand Klimaændringerne vil give en øget grundvandsdannelse, fordi den årlige nettonedbør stiger. For sandede jorde, som strækningen Esbjerg Lunderskov primært er beliggende i, vil den øgede grundvandsdannelse forplante sig i det dybere liggende grundvandsmagasin og dermed give anledning til hævet grundvandsspejl. Det hævede grundvandsspejl vil dog sandsynligvis blive modvirket af en stigende vandindvinding fra landbrug, idet de forventede tørre somre vil fordre et større behov for kunstvanding på de sandede jorde. Klimasikring 10 Bagrund og metode for undersøgelserne
5 Konsekvenser og afværgeforanstaltninger 5.1 Generelt I det følgende gennemgås de klimaparametre, hvor der forventes en ændring og deres eventuelle påvirkning af elektrificeringsprojektet samt de banekrydsninger, der ændres som følge af elektrificeringen. 5.1.1 Temperatur Det vurderes, at med implementeringen af det nye signalsystem og den hermed følgende udskiftning af sikringsanlæggende, vil temperaturændringer ikke udgøre et problem i forbindelse med elektrificeringen. 5.1.2 Ændring i nedbør Resultatet af Blue spots analysen er en kortlægning af naturlige lavninger som, alt andet lige, har forhøjet risiko for at komme til at stå under vand i tilfælde af ekstrem regn. Kortlægningen af blue spots, viser, at såvel banen, der under Storegade er i afgravning, som det tilknyttede arbejdsareal ved km 54, faktisk befinder sig i afløbsløse lavninger. Klimasikring 11 Konsekvenser og afværgeforanstaltninger
Lavninger uden afløb, hvor der samles vand under ekstrem nedbør i området omkring Storegade i Esbjerg. Et tilknyttet arbejdsareal er markeret med pil. Kortlægningen og afgrænsningen af de naturlige oplande bidrager med information i forhold til dimensionering af afvandingssystemerne, der modtager og afleder nedbør, som falder på de projekterede banekrydsninger samt ved Storegade. Lavningen har en størrelse på 500 kvadratmeter (0,05 hektar) og har et opland på 20.000 kvadratmeter (2 hektar), hvilket stiller store krav til dræningssystemet på banen. Der skal derfor udføres klimasikrende foranstaltninger, som for eksempel installering af pumper til sikring mod ekstremregn, eller etablering af en dæmning mod banen. Åbent land løsninger for Estrupvej skal have udviklet afvandingsløsninger, idet det eksisterende afvandingssystem ikke ligger i umiddelbar tilknytning til de nye linjeføringer. Der skal enten etableres et afvandingsbassin eller etableres tillslutning til det offentlige kloaknet. Der er ikke udført blue spots analyse for Estrupvejløsningerne. Kærvej ligger i et terræn som er relativt højt, men der ifølge Blue spots modelleringen enkelte lavninger langs banen, herunder ved Kærvej. Klimasikring 12 Konsekvenser og afværgeforanstaltninger
Kærvejs underføring under banen som vil udgøre en lavning i sig selv. Idet Kærvej er en underføring, skal der anlægges et afvandingsbassin som skal dimensioneres til at modtage de regnmængder eksempelvis forventes for en hændelse der typisk indtræder hvert femte år (5 års hændelsen). Der kan tillige installeres pumper til sikring mod ekstremregn. Dimensionering af afvandingsbassinet og afvandingskrav dertil, er ikke indbygget i projektet i indeværende fase, men vil blive udarbejdet under detailprojekteringen. Fordelingsstationen ved Lunderskov er placeret i et bælte langs banen, hvor der generelt er en del afløbsløse lavninger. Klimasikring 13 Konsekvenser og afværgeforanstaltninger
Fordelingsstationen ved Lunderskov (km 4) For at klimasikre fordelingsstationen bør den etableres over terrænniveau, så oversvømmelser ved ekstremregn undgås. Der skal eventuelt suppleres med pumper, så vandet kan ledes bort. Dette undersøges nærmere i detailprojekteringsfasen. Fordelingsstationen ved Esbjerg er placeret i kote 14-15 mens der en lavning 40 meter fra fordelingsstationen ligger i kote 13. Da der i dette projekt ikke er gennemført en undersøgelser af afvandingsforhold, vil analysen af recipienterne særligt med henblik på ekstremregn først blive gennemfør i detailprojekteringsfasen. I detailprojekteringsfasen er det nødvendigt at gennemføre en mere detaljeret GIS-analyse, som kombineret med en hydrodynamisk model (for eksempel Mike She) kan vurdere de præcise krav til dræningssystemet under ekstremregn ved Storegade og Kærvej. 5.1.3 Ændret vindpåvirkning 5.1.3.1 Køreledningsanlægget Det nye køreledningsanlæg (master) dimensioneres som udgangspunkt for en vindbelastning på 51 meter per sekund, mens selve køreledningerne er dimensioneres til 31 meter per sekund. I december 1999 blev der under en orkan registreret middelvindhastigheder (gennemsnit over 10 minutter) over 40 meter per sekund med vindstød op Klimasikring 14 Konsekvenser og afværgeforanstaltninger
over 50 meter per sekund /9/. Derfor kan vindstød under togdrift eventuelt udgøre en risiko. I forhold til vindstød bør det derfor vurderes, om designparametre for køreledningsanlægget skal gennemgås, med henblik på det af Miljøstyrelsen skitserede klimascenario, hvor vindstyrker generelt forventes at stige med 1 procent frem til 2050 og fire procent frem til 2100 /5/. 5.1.3.2 Bærende konstruktioner og afskærmninger For afskærmninger for køreledninger ved broer, er dimensioneringen af skærmene foretaget på baggrund af de vindkræfter (sug og tryk) der kommer fra et forbi-kørende tog. Med fremtidige vindforhold, bør det vurderes, om designparametre for bærende konstruktioner med afskærmninger skal gennemgås med henblik på det forventede klimascenario, hvor middelvindhastigheder under orkaner kan nærme sig 40 meter per sekund, som det skete i december 1999 /10/. 5.1.3.3 Sneværnsbælter Sneværnsbælter står langs jernbanen for at begrænse snefygning på banen. Med pålæggelse af eldriftsservitutten fjernes de fleste læhegn, hvilket vil medføre øget risiko for, at driften påvirkes af fygesne. Dog forventes samtidig mindre snemængder, på grund af klimascenariets højere vintertemperaturer. For at sikre banen mod snefygning, skal der trods den forventede reduktion i snemængder, etableres nye sneværnsbælter til erstatning for dem, som fjernes som følge af eldriftsservitutten. Dette skal gøres i samarbejde med Banedanmarks forstafdeling, idet placering og udformning har stor betydning for effektiviteten af sneværnsbælterne. 5.1.4 Grundvand Nye konstruktioner i forbindelse med elektrificeringen skal sikres og dimensioneres i forhold til det eksisterende grundvandsspejl, samt de forventede årstidsvariationer. Samlet set vurderes det ikke, at de forventede ændringer i grundvandsspejlet vil have væsentlig betydning for anlægget. 5.2 Forventede klimapåvirkninger og afværgeforanstaltninger Der skal etableres et afvandingsbassin ved Kærvej. Dimensionering og præcis placering af afvandingsbassinet samt afvandingskrav dertil, udarbejdes i detailprojekteringen. Der skal gennemføres analyse af recipientforhold i forbindelse med afvandingsløsninger i detailprojekteringsfasen. Klimasikring 15 Konsekvenser og afværgeforanstaltninger
Der skal gennemføres en detaljeret analyse for Kærvej og under Storegade, som kombineret med en hydrodynamisk model (Mike She) kan vurdere de præcise krav til dræningssystemet under ekstremregn. Der skal udføres beregninger for, hvilket niveau fordelingsstationen ved Lunderskov skal hæves til i forhold til terrænet, så oversvømmelser ved ekstremregn undgås. I forhold til vindstød bør det derfor vurderes, om designparametre for køreledningsanlægget og bærende konstruktioner, inklusive læskærme skal gennemgås i forhold til det klimascenario som er opstillet af Miljøministeriet. Der skal etableres nye sneværnsbælter for at sikre banen mod snefygning. Klimasikring 16 Konsekvenser og afværgeforanstaltninger
6 0-alternativet 0-alternativet er situationen hvor banestrækningen Esbjerg Lunderskov ikke elektrificeres, og de tilknyttede følgearbejder som hævning af broer, opførelse af diverse bygninger til strømforsyning ikke gennemføres. Under Storegade vil det sydlige spor være i risiko for oversvømmelse parallelt med det beskrevne, da det er det eksisterende terræn som er udslagsgivende i forhold til vurderingen af, at oversvømmelse på banen er mulig. Ved Kærvej, vil 0-alternativet medføre, at den eksisterende underføring oversvømmes under ekstremregn, med mindre der installeres klimasikring i form af pumper. Uden elektrificering vil der ikke blive pålagt en eldriftsservitut på arealerne der støder op til banen. Dette vil betyde, at der ikke gennemføres den samme reduktion i bevoksningen omkring banen, med risiko for stormfald og blokering af sporene som følge. Uden eldriftsservitutten bevares de eksisterende sneværnsbælter, hvorfor risikoen for driftsforstyrrelser på grund af snefygning reduceres. Klimasikring 17 0-alternativet
7 Referencer 1. Regeringen: Sådan håndterer vi skybrud og regnvand handlingsplan for klimasikring af Danmark. December 2012. 2. Banedanmark: Banenorm BN1-11-1, Afvanding af sporarealer, 1. oktober 2006. 3. IDA Spildevandskomiteen: Skrift nr. 27, Funktionspraksis for afløbssystemer under regn. 2004. 4. IDA Spildevandskomiteen: Skrift nr. 29, Forventede ændringer i ekstremregn som følge af klimaændringer. 2008. 5. Miljøministeriet, Naturstyrelsen: www.klimatilpasning.dk 6. Task Force for Klimatilpasning: Kortlægning af klimaforandringer muligheder og barrierer for handling. Maj 2012. 7. Banedanmark: Banenorm BN3-12-2, Vejledning til miljø- og vandløbssager i forbindelse med afvandingsanlæg. 4. juli 2003 8. IDA Spildevandskomiteen: Skrift nr. 28, Regional variation af ekstremregn i Danmark ny bearbejdning. 2006. 9. IDA: Klimatilpasning af Banemark IDA's klimatilpasningsstrategi. Marts 2012. 10. http://www.dmi.dk/dmi/decemberorkanen.pdf Klimasikring 18 Referencer