Klimakonsekvensvurdering

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb Nybygnings- og 5. sporsløsningen København-Ringsted projektet

17. august 2009

3

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Forord

Forord Dette notat omhandler klimakonsekvensvurdering samt vurdering af afvandingsforhold og vandløb for Nybygnings- og 5. sporsløsningen. Det er udarbejdet i foråret 2009 af Trafikstyrelsen i samarbejde med rådgivningsfirmaet COWI som en del af Trafikstyrelsens København-Ringsted projekt.

Notatet udgør sammen med en række øvrige fagnotater det samlede, tekniske grundlag og den øvrige dokumentation for projektet, og det er samtidig udgangspunkt for indholdet i projektets Miljøredegørelse.

Jan Schneider-Tilli, projektleder.

5

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Indhold

Indhold Indledning Baggrund Grundlag for klimakonsekvensvurdering Klimaændringernes påvirkning af anlægget

7 7 7 7

Metodik

11

Afvanding af banen Ændring i nedbør - ændring af designregn Banenorm kontra Skrift 27

13 13 14

Ændret naturlig afstrømning Dræn- og anden tilstrømning til grøfter Vandløbskrydsninger

17 17 17

Forslag til dimensioneringsparametre for København Ringsted Dimensionsgivende vandføringer Grøfter Vandløbskrydsninger

19 19 19 19

Sammenfatning og diskussion

21

Bilag

23

7

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Indledning

Indledning

Baggrund I trin 1 af klimavurderingerne for Kh-Rg banen blev gennemført en overordnet screening af, om de forventelige ændringer i klimaet ville få så væsentlig indflydelse på anlægget og driften af banen, at der allerede nu bør tages særlige forholdsregler eller hensyn ved dimensionering og planlægning.

Resultatet viste, at det for Kh-Rg banen alene var nedbør og afstrømning af vand fra naturlige oplande, hvor der nu bør tages særlige forholdsregler for at sikre anlægget, mens der mht. temperatur, vind, havvandsstand, grundvand og sol ikke var behov for at særlige hensyn, enten fordi ændringerne vil være minimale, eller fordi det vil være let og billigere at lave en løbende tilpasning.

I det følgende trin 2 er således alene vurderet hvilke konkrete tiltag, der bør iværksættes mht. dimensionering for ændret nedbør og ændret naturlig afstrømning.

I de følgende afsnit 1.2 - 1.3 gives en kort introduktion om klimaændringer og tilrettelæggelsen af denne opgave i tre trin.

Den egentlige rapportering af trin 2 begynder i afsnit 2 "Metodik".

Grundlag for klimakonsekvensvurdering Regeringens strategi for tilpasning til klimaændringer i Danmark opstiller de overordnede rammer for klimakonsekvensvurdering af jernbaneanlæg som KøbenhavnRingsted. Klimakonsekvensvurderingen skal ske med udgangspunkt i FN’s klimascenarier A2 (middelhøjt) og B2 (middellavt), samt et scenarium baseret på EU’s målsætning om, at den globale menneskeskabte opvarmning ikke overstiger 2 °C i forhold til førindustriel tid (EU2C) og bør så vidt muligt redegøre for klimapåvirkninger på regionalt niveau, således at virkninger på lokalt niveau kan vurderes. Ny viden om klimaforandringerne vil i løbet af en årrække kunne medføre justeringer af FN’s klimascenarier. For at imødekomme dette lægges der en forsigtighed ind i beregninger og forudsætninger for ændringerne i nedbør og afstrømning.

DMI har foretaget beregninger med globale og regionale klimamodeller, som viser den generelle udvikling i klimaet i Danmark fra 1990’erne til 2100 (DMI 2008) og GEUS har i 2006 udgivet en rapport om klimaændringers betydning for vandkredsløbet (Sonnenberg et al 2006). Endelig har den svenske regeringskommission for klimasårbarhedsanalyse på baggrund af FN’s klimascenarier og EU’s målsætning udarbejdet en redegørelse for de svenske jernbaners sårbarhed overfor klimaforandringer med en række anbefalinger om, hvordan myndighederne kan øge anlæggenes robusthed (Klimat- och sårbarhetsutredningen 2008).

Klimaændringernes påvirkning af anlægget Klimaets påvirkning har altid været en vigtig faktor i planlægningen af nye baneanlæg.

Danmarks omskiftelige klima har tidligere medført opmærksomhed på vind, regn, frost, sne, ekstrem varme m.m. Det nye i konsekvensvurderingen af klimaforandringer er at tage hensyn til, at klimaet ikke vil blive ved med at være, som det plejer.

Et klima i forandring kan føre til såvel øget som mindsket robusthed af et anlæg i forhold til dagens klima. FN’s klimapanel har påvist, at fremtidens klima med stor sand-

8

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Indledning

synlighed vil byde på markant højere temperaturer, et mærkbart ændret nedbørsmønster, stigende havniveauer og stigning i antallet af ekstreme vejrsituationer.

Der findes kun begrænset viden om hvilke dele af et jernbaneanlæg, som vil blive påvirket væsentligt af et ændret klima ud fra de kendte klimascenarier, og hvornår i anlæggets levetid, det er i størst sandsynlighed for at blive påvirket. En konsekvens af dette er, at det er vanskeligt på forhånd helt at udelukke bestemte klimavariables påvirkning.

Ud fra fortidens og nutidens klimapåvirkninger har vi dog generel viden om karakteren af påvirkningen af et jernbaneanlæg som følge af klimaforandringer. Stormflod og kraftig regn kan føre til oversvømmelser af jernbaner eller underminering af baneanlæg, som det skete i Sønderjylland i sommeren 2007. På plussiden gælder det, at øgede temperaturer om vinteren kan forventes at ville mindske problemerne med sne og is. Vores viden om, hvordan anlæggene skal udformes, så det kan klare fremtidens klimaforandringer er dog i en begyndelsesfase.

Indgangen til klimakonsekvensvurdering af København-Ringsted projektet er derfor en bred, overordnet screeningstilgang, hvor det vurderes, hvordan anlægget og dets delkomponenter kan blive påvirket af klimaforandringer gennem dets levetid.

Klimakonsekvensvurderingen inddeles i 3 trin Trafikstyrelsen har foreslået, at klimakonsekvensvurderingen af København-Ringsted projektet sker i tre trin; 1- screening af potentielle klimapåvirkninger af anlægget, 2 vurdering af omfanget af den potentielle klimapåvirkning samt 3 - overvejelser og økonomisk vurdering af klimatilpasning af anlægget.

Trin 1. Screening af potentielle klimapåvirkninger Det følger af regeringens strategi, at Kh-Rg projektet på grund af dets omfang og levetid må vurderes at kunne blive påvirket af klimaforandringerne. Klimakonsekvensvurderingens første trin består i at vurdere sandsynligheden for klimapåvirkning af anlægget ud fra de nævnte klimavariable. Der foreslås en screeningstilgang som angivet i tabel 1.

Tabel 1. Potentielle klimapåvirkninger af København-Ringsted projektet.

Kan klimaforandringerne få en indvirkning på anlægget med hensyn til følgende klimavariabler? a. Nedbørsforhold b. Vandføring i vandløb c. Vandstandsforhold i havet d. Grundvandsstand e. Vandstandsforhold i søer og vandløb f. Vindforhold g. Temperaturforhold

De klimavariable, som i den indledende screening vurderes at have indvirkning på anlægget gennem dets levetid, vurderes nærmere i trin 2. For de øvrige klimavariable gives en kort begrundelse for fravalget.

Trin 2. Vurdering af potentielle klimapåvirkninger I trin 2 af konsekvensvurderingen sker en nærmere vurdering af udvalgte klimavariable ud fra kendetegn ved påvirkningen.

9

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Indledning

Tabel 2. Den potentielle klimapåvirknings omfang og sandsynlighed Kendetegn ved den potentielle klimapåvirkning af anlægget i forhold til tabel 2 Omfang (geografisk område og delanlæg der berøres) Grad og kompleksitet Sandsynlighed (grad af videnskabelig usikkerhed) Varighed, hyppighed og reversibilitet

I forbindelse med Københavns Metro overvejede man den acceptable sandsynlighed for påvirkning af anlægget som følge af havstigninger grundet klimaforandringer. Ud fra gældende klimascenarier (IPCC) og statistisk stormflodssituation nåede man frem til, at den acceptable sandsynlighed for oversvømmelse af anlægget var en hændelse en gang hvert 2000. år. Dette førte til et krav om sikring af anlægget på minimum 2,2 meter over daglig kote. Den samfundsøkonomiske beregning viste, at justeringerne betød ekstraudgifter på et par promille af anlægsudgifterne, fordi man alligevel var i gang med større anlægsarbejder omkring metroen, mens udgifterne ville have været af en helt anden størrelsesorden, hvis man havde ventet med tilpasningen til senere.

Også Operaen København er forsøgt klimasikret ud fra lignende principper og er bygget til at kunne klare højvander i havnen på op til 2,40 meter over daglig vande.

På baggrund af vurderingen af klimapåvirkningen af anlægget identificeres en række justeringer af anlægget, og det skal vurderes, hvor effektivt tilpasningstiltag kan styrke anlæggets robusthed overfor klimaforandringer.

Trin 3. Overvejelser om afværgeforanstaltninger I trin 3 overvejes de økonomiske aspekter af justeringerne af anlægget. For Kh-Rg projektet vil det i praksis ske i forbindelse med udarbejdelsen af projektforslaget i detailfasen.

Det afgørende spørgsmål i overvejelserne om de økonomiske aspekter er, om klimaforandringernes påvirkning medfører krav om ændringer i forbindelse med udførelse af anlægget, eller om tilpasningen skal/kan klares ved en ad hoc tilgang i løbet af anlæggets levetid. Vurderingen af hvorvidt planlagte tilpasninger/afværgeforanstaltninger vil give en økonomisk gevinst i forhold til en situation, hvor der alene vil være ad hoc tilpasning, sker på baggrund af en sammenligning af et referencescenarium med eksisterende klimaforhold og et scenarium med de forventede klimaeffekter inklusive ad hoc tilpasninger af anlægget.

11

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Metodikg

Metodik Kun regn og vandløb I trin 1 er det konkluderet, at der kan forekomme væsentlige ændrede påvirkninger af baneanlægget fra øget nedbør og øget vandføring i vandløb. Generelt vil ændringen af havvandstand, temperatur, sol, vind og grundvandstand ikke få nogen større betydning for baneanlægget med den foreslåede placering. Man bør dog være opmærksom på den øgede risiko for stormfald, hvorfor større træer ikke bør stå tæt ved banelegemet eller køreledningerne. Ændret belastning Det er i det følgende undersøgt hvor store ændringer, der generelt kan forventes indenfor nedbør og vandføring, samt hvad der kan forventes af ændrede belastninger indenfor de næste ca.100 år i netop det område, hvor Kh-Rg banen er tænkt placeret.

Der gives endvidere et forslag til ændrede belastningsforudsætninger og evt. ændret design. Der gives et skøn for omfanget af ekstraarbejder for at klimasikre baneanlægget for de forventelige belastninger frem til 2100.

Nye beregningsmetoder Ud over at se på den ændrede belastning og konsekvenserne heraf for Kh-Rg banen, er der set på de beregnings- og dimensioneringsmetoder, der i dag anvendes i Banenormerne, samt om det bør overvejes at ændre disse metoder.

13

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Afvanding af banen

Afvanding af banen

Ændring i nedbør - ændring af designregn Som beskrevet under trin 1 forventes det, at der sker en væsentlig stigning i intensiteten af de kraftige regnskyl, specielt i sommer- og efterårsperioden. Stigningen i årsnedbør er væsentlig, men uden reel betydning for dimensioneringen af afvandingsanlæggene for banen.

For kritiske strækninger dimensioneres i dag iht. Banenormen for en regnintensitet på 140 l/s/ha, som iht. de gamle regnrækker antages at svare til intensiteten af et 10 minutters regnskyl, som forekommer hvert andet år (T=2).

Med den seneste viden om nedbøren i Danmark vil et 10 minutters regnskyl med en gennemsnitlig intensitet på 140 l/s/ha forekomme ca. hvert andet år (T=2) vest for Storebælt, mens det øst for Storebælt kun vil forekomme ca. hvert tredje år (T=3).

Fra trin 1 vides, at den kortvarige intense regn frem til 2100 vil stige i intensitet med 20-50 % afhængig af, om det er hyppigt forekommende regn eller regn, der forekommer meget sjældent. For regn med en hyppighed på en gang hvert 2-3 år vil stigningen ligge på ca. 20 %. For regn, der forekommer hver 10 år, vil stigningen blive ca. 30 %. Det er besluttet generelt at anvende en klimafaktor på 1,3.

Afvandingen af banearealer bør således dimensioneres for en regnintensitet, der er 30 % større end den, der anvendes i dag.

I dag anvender Banenormen 140 l/s/ha for kritiske strækninger. Dette bør ændres til 140 x ca.1,3 = 182 l/s/ha for at tage højde for den forventelige udvikling i klimaet frem til 2100. For ikke kritiske strækninger anvendes 110 l/s/ha, hvilket tilsvarende bør øges til 143 l/s/ha.

På den anden side skal det nævnes, at Banenormen antager, at man med 140 l/s/ha dimensionerer for en 10 minuttersregn, som forekommer en gang hvert andet år (T=2). For Sjælland har en 2 års hændelse imidlertid kun en intensitet på ca. 128 l/s/ha ifølge de seneste regnstatistikker. Ønsker man på Kh-Rg banen at dimensionere for T=2, bør således bruges 128 l/s/ha i den nuværende situation og 128 x ca. 1,3 = 166 l/s, hvis der skal tages højde for den forventelige udvikling i klimaet frem til 2100.

For at sikre en så stor robusthed i beregningerne som muligt anbefales for kritiske strækninger at se bort fra de seneste regnstatistikker for Sjælland og anvende en intensitet på 182 l/s/ha for et 10 minutters regnskyl ved dimensioneringen af banegrøfter og øvrige afvandingsanlæg. Herved fastholdes den nuværende dimensioneringspraksis men med tillæg for klimaændringen.

Konsekvenserne af at gå fra 140 til 182 l/s/ha er, at banegrøfterne i gennemsnit skal være ca. 2-3 cm dybere. Ændringen er noget afhængig af længden af banegrøften.

Den procentvise forøgelse af banegrøfternes volumen er beskedent, da en stor del af grøften iht. Banenormen er et altid tørt volumen på mindst 30 cm´s højde over det maksimale vandspejl. Forøgelsen af grøftestørrelserne fremgår af nedenstående Tabe for forskellige længder af grøfter dimensioneret for henholdsvis 140 og 182 l/s/ha.

14

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Afvanding af banen

Tabel 3. Forøgelse af grøftestørrelser ved at ændre dimensioneringsregn fra 140 l/s/ha og 182 l/s/ha.

Grøftelængde

Grøftelængde

Grøftelængde

200 m

400 m

1000 m

Grøftedybde, m

0,40

0,45*

0,54*

Gravevolumen, m3/m

0,38

0,46

0,62

Grøftedybde, m

0,42

0,47*

0,57*

Gravevolumen, m3/m

0,41

0,49

0,68

Grøftedybde, cm

2

2

3

Gravevolumen, %

6

8

10

I dag, 140 l/s/ha

År 2100, 182 l/s/ha

Ekstraarbejde ved 140 -> 182 l/s/ha

*) maksimal tilladt vandhastighed på 0,3 m/s er overskredet (Forudsætninger: fald 3 ‰, bundbredde 0,35 m, anlæg 1:1,5, 10 m2 opland pr m grøft ~ 5 m2 reduceret areal pr m, Manningtal 29)

Man skal være opmærksom på, at den maksimalt tilladelige hastighed overskrides i grøfterne, hvis disse har en vis længde og bare et ringe fald, som ligger tæt ved minimumsfaldet. Det vil derfor være nødvendigt at sikre mod erosion med f.eks. en flisebeklædning som anført i Banenormen..

Detaljerede oplysninger om ovenstående beregninger samt beregninger ved andre grøftelængder og fald er anført i Bilag 1 og 2.

Banenorm kontra Skrift 27 I Banenormen er som nævnt anført, at der ved dimensionering af afvandingen af banearealer skal anvendes en regnintensitet på 140 l/s/ha for kritiske strækninger og 110 l/s/ha for ikke kritiske strækninger. Disse intensiteter svarer til et 10 minutters regnskyl, som forekommer henholdsvis hvert andet år og en gang om året i henhold til de ældre regnserier, som var baseret på en regnmåler i Odense.

Umiddelbart skal der derfor dimensioneres for nævnte regnintensitet, som er valgt ud fra en antagelse om, hvor ofte den forekommer. Om det er regnintesiteten eller hyppigheden, der er det reelle dimensioneringsgrundlag, er ikke helt entydigt.

Der er ikke angivet en specifik beregningsmetode for dimensionering, men det er nævnt, at der kan anvendes mere avancerede metoder end bare at gange regnintensitet og oplandsstørrelse (hvilket har været en meget brugt metode ved dimensionering af korte grøfter). Ved længere grøfter bør der tages hensyn til afstrømningstiden.

For at illustrere betydningen af at anvende simple metoder eller de metoder, der er foreslået af Spildevandskomiteen for dimensionering af afløbssystemer, er gennemført en dimensionering af grøfter i forskellig længde efter følgende beregningsmetoder:

15

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Afvanding af banen

A. Simpel vandmængde beregning ved at gange dimensionsgivende regnintensitet og oplandsareal B. Rationelle metode som ovenstående, men hvor der tages hensyn til regnens varighed og afstrømningstid (anbefalet i Spildevandskomiteens Skrift 27 for ukomplicerede systemer) C. Hydraulisk model med anvendelse af en kasseregn svarende til den dimensionsgivende regn (svarer for ukomplicerede systemer til den rationelle metode) D. Hydraulisk model hvor der anvendes en konstrueret regn som svarer til en gentagelses hyppighed på en gang hvert andet år.

I nedenstående Tabel 4 er resultaterne vist for beregninger, hvor grøfterne er dimensioneret for en fremtidig belastning på 182 l/s/ha ved metode A, B og C, mens der ved metode D er dimensioneret for en forventelig fremtidig konstrueret regn, der vil forekomme en gang hvert andet år på Sjælland. Forudsætningerne er de samme som i Tabel 3.

Tabel 4. Hovedresultater ved forskellige dimensioneringsmetoder.

Grøftelængde:

200 m

400 m

1.000 m

A. 182 l/s/ha, uendelig tid

0,42

0,47

0,57

B. 182 l/s/ha, 10 min. Rationel metode

0,40

0,41

0,42

C. 182 l/s/ha, 10 min. Hydraulisk model

0,40

0,41

0,42

D. T=2, Skrift 27, Hydraulisk model

0,40

0,43

0,46

A. 182 l/s/ha, uendelig tid

19

37

91

B. 182 l/s/ha, 10 min. Rationel metode

13

18

18

C. 182 l/s/ha, 10 min. Hydraulisk model

13

18

18

D. T=2, Skrift 27, Hydraulisk model

13

25

32

A. 182 l/s/ha, uendelig tid

0,29

0,36

0,45

B. 182 l/s/ha, 10 min. Rationel metode

0,28

0,30

0,31

C. 182 l/s/ha, 10 min. Hydraulisk model

0,28

0,30

0,31

D. T=2, Skrift 27, Hydraulisk model

0,28

0,33

0,37

Maks. grøftedybde, m

Maks. vandføring, l/s

Maks. vandhastighed, m/s

Ud fra gængs praksis og viden indenfor afløbshydraulikken anses metode D for at være den mest korrekte dimensioneringsmetode.

Det ses, at der med den simple dimensionering efter metode A sker en kraftig overdimensionering, når grøfterne har en vis længde. Ved metode B og C, der i dette tilfælde giver samme resultater, sker ikke en overdimensionering af de lange grøfter, fordi der bliver taget hensyn til, at regnen ikke varer mere end 10 minutter, og på den tid kan vandet ikke nå at bevæge sig 1.000 m.

Ved metode D bliver grøfterne udsat for en "sjællandsk" regn, som er noget mindre intensiv end landsgennemsnittet og en vestdansk regn. Til gengæld tages der hensyn til, at en regn, der varer mere end 10 minutter, kan blive dimensionsgivende for grøften, specielt ved lange grøfter.

16

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Afvanding af banen

Det ses således, at den simple metode, A, klart overdimensionerer lange grøfter. Ved metode B eller C kompenserer man herfor ved at tage hensyn til afstrømningstiden for en 10 minutters regn, men man kommer så til at underdimensionere grøfterne, fordi det er regn med en anden varighed, der bliver dimensionsgivende, hvis kravet er, at grøfterne kun må overbelastes hvert andet år.

Ved lange grøfter og den reelle beregning efter metode D ses, at den maksimalt tilladelige vandhastighed på 0,3 m/s overskrides, der vil derfor være behov for erosionssikring.

Mere detaljerede beregninger og resultater efter ovenstående metode A kan ses i Bilag 2. I Bilag 4 ses den regn, der anvendes ved henholdsvis metoderne A, B og C og metode D. Det anbefales at anvende metode D ved fremtidig dimensionering af banegrøfter.

17

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Ændret naturlig afstrømning

Ændret naturlig afstrømning

Dræn- og anden tilstrømning til grøfter Ved dimensioneringen af grøfter skal man være opmærksom på tilstrømning fra tilsluttede dræn samt den direkte afstrømning fra overfladerne i det topografiske opland til grøften.

Afstrømningen på overflader i det topografiske opland vil i ekstremsituationer følge det mønster, der er angivet for nedbør. Der kan i fremtiden forventes øget afstrømning direkte fra overfladerne under ekstrem regn, enten fordi jorden er meget tør, eller fordi jorden er vandmættet.

Om sommeren og tidligt efterår vil der i fremtiden komme længerevarende tørkeperioder, og regnen vil komme sjældent, men meget kraftigt og intensivt. I begyndelsen af en regnperiode vil den tørre jord have tendens til at sky vandet, som derfor vil løbe hurtigt af på den hårde tørre overflade, indtil denne bliver blødt op.

Om efteråret og vinteren vil der i fremtiden komme mange regnbyger og mere regn, hvorfor jorden ofte vil være vandmættet. Jorden kan derfor ikke optage de kraftige regnskyl, som i vid udstrækning vil strømme af på overfladen.

For dræn tilsluttet grøfter kan anvendes samme forudsætninger for øget afstrømning som angivet under "vandløbskrydsninger".

Vandløbskrydsninger Som anført under trin 1 forventes medianmaksimum-afstrømningen for vandløb at stige med ca. 30 % fra i dag og frem til 2100. Medianmaksimum svarer til den døgnmiddelvandføring, der over en årrække i gennemsnit overskrides hvert andet år. De angivne vandføringer er således gennemsnitlige vandføringer i et døgn. Højere vandføringer kan forekomme i mere kortvarige perioder som f.eks. i et par timer, hvor der er en kraftig påvirkning fra regn.

Medianmaksimum for DMUs St. 530010 Lille Vejle Å, Pilemøllen, for perioden 19982004 er beregnet til 41,74 l km-2 s-1. Stationen har et opland på 25,5 km2.

De karakteristiske maksimale døgnmiddelafstrømninger ved stationen er: l km-2 s-1

l/s/ha

medianmaksimum

41,74

0,42

maksimum målt 1978-2004

87,77

0,88

133

1,33

50-års døgnmaksimum

50-års døgnmaksimum er beregnet som en logaritmisk normalfordeling og kontrolleret ved et plot på Gumbel-papir af de observerede årsdøgnmaksimum-afstrømninger for perioden.

Der er, som anført i trin 1, ikke fundet nogen normal praksis for dimensionering af vandløbskrydsninger af baneanlæg, men i Banenorm BN3 er henvist til Vejdirektoratets anvisninger. I Vejdirektoratets vejregler er angivet, at vandløbskrydsninger generelt skal dimensioneres for mindst 3 l/s/ha vandløbsopland, og for små oplande skal

18

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Ændret naturlig afstrømning

anvendes op til 10 l/s/ha vandløbsopland. Grænsen for "små" oplande er ikke fastlagt, og det er således ikke entydigt, om der bør dimensioneres for 3 eller 10 l/s/ha.

Det må anbefales at dimensionere efter en acceptabel hyppighed for overbelastning, f.eks. en gang hvert 50. år. Hyppigheden skal fastsættes under hensyntagen til de mulige konsekvenser ved en overskridelse. Vejreglerne angiver ikke et kriterium for hyppighed af overskridelse, men de anførte dimensioneringsværdier ligger over det, der er observeret som maksimal døgnmiddelvandføringer i de fleste sjællandske vandløb. Det skal dog understreges, at i kortvarige perioder vil vandføringen overstige døgnmiddel betydeligt - specielt i mindre oplande med lerjord eller høj andel af befæstede arealer.

Desuden må det anbefales at definere, om kravet alene skal være opfyldt med de afstrømninger, der er kendt fra de seneste 20-30 år, eller om der også skal tages hensyn til den forventelige klimaudvikling i den næste f.eks. 100 år. Hvis der skal tages højde for de forventelige klimaændringer frem til 2100, skal de specifikke afstrømninger øges med ca. 30 %.

Grevebækken vil krydse banen som en dykket underføring og forventes at kunne være i forhøjet risiko for opstuvning på opstrøms side med erosion til følge. Vælges at dimensionere for en acceptabel overbelastningshyppighed på en gang hvert 50. år, anbefales derfor, at der for det aktuelle vandløb, Grevebækken, bruges en vandføring på 1,33 l/s/ha, hvis kravet skal overholdes i dag, og 1,33 x 1,3 = 1,73 l/s/ha, hvis der skal tages højde for klimaforandringerne frem til 2100.

Anvendes Vejdirektoratets retningslinjer, som anbefalet i Banenormen, skal bruges en vandføring på mindst 3 l/s/ha. I dette tilfælde for Grevebækken vil der således være indbygget en stor del af klimasikring og dimensionering for meget sjældne hændelser.

Der har dog de senere år været eksempler på afstrømninger i vandløbssystemer, som har overskredet VDs retningslinier. Såfremt der ønskes samme sikkerhed i fremtiden, som de nuværende retningslinier giver, skal der således dimensioneres for 1,3 x 3,0 l/s/ha = 3,9 l/s/ha.

19

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Forslag til dimensioneringsparametre for København Ringsted

Forslag til dimensioneringsparametre for København Ringsted

Dimensionsgivende vandføringer Det anbefales at anvende en klimafaktor for nedbør som foreslået af Spildevandskomiteen (1,3) og anvende en forøgelse af afstrømningen fra vandløb som angivet i klimarapporten fra GEUS (+30 %).

Grøfter Brug 182 l/s/ha for et 10 min. regnskyl som dimensionsgivende frem for de 140 l/s/ha, som anvendes i Banenormen i dag for kritiske strækninger.

På ikke kritiske strækninger kan bruges 143 l/s/ha frem for de 110 l/s/ha, der anvendes i dag.

Vær opmærksom på, at nedbøren kommer mere heftigt i fremtiden, og at afstrømningen derfor vil ske mere intensivt end i dag, hvor mere vand når at sive ned gennem overfladen frem for at løbe af på overfladen. Afløbskoefficienten vil således øges lidt ved de meget kraftige regnskyl i fremtiden.

I Banenormen anføres, at der kan anvendes mere avancerede beregningsmetoder ved større grøftesystemer. Det anbefales, at der i det mindste anvendes den rationelle metode, som tager højde for afstrømningstiden, og at der anvendes regn og klimafaktor Det er besluttet generelt at anvende en klimafaktor på 1,3 på dette projekt. Ved mere komplicerede grøftesystemer med dræn og sidetilløb foreslås, at der anvendes hydrauliske modeller for dimensionering af grøfterne.

Ved dimensionering af grøfter skal huskes at medtage afstrømning fra de topografiske oplande samt eventuelle tilsluttede dræn og grøfter fra disse oplande. Det foreslås at bruge dimensioneringsforudsætninger for naturlig afstrømning i lighed med principperne for vandløb.

Vandløbskrydsninger Det anbefales generelt at basere dimensioneringen af vandløbskrydsninger på mindst 50-års døgnmaksimum for det pågældende vandløb med et tillæg af 30 % for klimaforandring.

For oplande, der ligner Lille Vejle Å, anbefales at bruge omkring 2 l/s/ha.

For mindre oplande anbefales det at bruge en større værdi. Der er ikke i forbindelse med dette notat foretaget en nærmere vurdering af variationen i tilstrømning afhængigt af oplandstyper, befæstelsesgrad og størrelser.

Der bør dog iht. Banenormen dimensioneres for mindst 3 l/s/ha (VDs regler). Klimafremskrevet med 30% giver dette 3,9 l/s/ha.

Grevebækken (Hederenden) vil krydse banen som en dykket underføring. Oplandet er 880 ha og underføringen anbefales derfor dimensioneret for mindst 3,9 x 880 ha = 3.432 l/s. Ved design af underføringen skal man desuden tage hensyn til vandhastig-

20

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Forslag til dimensioneringsparametre for København Ringsted

hed og opholdstid i underføringen samt risikoen for aflejringer. Der bør derfor udføres et sandfang inden indløbet til underføringen.

Det bør overvejes, om der skal anvendes forskellig sikkerhed ved dimensionering af underføringer uden faunapassage og underføringer med faunapassage. Ved underføringer med faunapassager er der et meget stort frirum og dermed overkapacitet, som i ekstreme nedbørs og vandføringssituationer kan anvendes til transport af vand, mens der ved almindelige underføringer ikke er indbygget denne sikkerhed. Ved ekstremer vil vandet således stuve op på opstrøms side og måske finde alternative veje med erosion til følge.

21

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Sammenfatning og diskussion

Sammenfatning og diskussion De forventede ændringer i nedbørs og afstrømningsforholdende er så betydende, at det anbefales at disse forhold indtænkes i designet af den nye jernbanestrækning mellem København og Ringsted.

Der er udført en vurdering af konsekvenserne for grøftesystemet langs Jernbanen og af vandløbskrydsninger.

Det anbefales, at grøftesystemerne dimensioneres iht. anbefalinger fra Spildevandskommiteens Skrift 27. Dette vil kunne øge gravevolumenerne til grøfter med op til ca. 10 %.

For vandløbskrydsninger anbefales at anvende vejdirektoratets retningslinier fremskrevet med 30 % til mindst 3,9 l/s/ha.

Nærværende undersøgelse er baseret på de gældende anbefalinger fra regeringen vedrørende indarbejdelse af forventede klimaændringer i fremtidige anlæg. De forventede klimaændringer er baseret på FN's klimascenarier A2 og B2 samt EU's EU2C. Såfremt forventningerne til klimaændringerne ændres, er det væsentligt at vurdere, hvor robuste ovenstående anbefalinger er: −

−

Beregninger baseret på Spildevandskommiteens Skrift 27 har givet forøgede grøftedybder på få cm og forøget afgravningsvolumen med op til 10 %. Disse ændringer er relativt små trods betydelige ændringer i nedbørsmønsteret (op til 30%) Det vurderes derfor, at løsningen vil være robust overfor variationer i de forventede klimaændringer.

På vandløbssiden er situationen lidt mere kompliceret. Der er anvendt en generel forøgelse på 30 % af maksimalafstrømningerne. Det kan dog diskuteres, om de absolutte maksimumsituationer egentlig vil øges, da disse historisk ofte stammer fra snesmeltning. I en situation med forøgede temperaturer vil situationer med ekstrem sneafsmeltning formentlig aftage betydeligt og dette bidrag til de ekstreme vandløbsafstrømninger må formodes at få mindre betydning. Det er således uklart, om en forøget temperaturstigning reelt vil medføre meget forøgede vandløbsafstrømninger. På dette grundlag vurderes anbefalingerne er være rimeligt robuste overfor variationer i de forventede klimaændringer.

23

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Bilag

Bilag Bilag 1: Grøftedimensionering, vandhastigheder mv. for de nuværende forhold iht.

Banenorm, 140 l/s/ha beregnet for forskellige faldforhold, længder, oplande etc.

Bilag 2: Grøftedimensionering, vandhastigheder mv. for de fremtidige forhold iht. Banenorm, 170 l/s/ha beregnet for forskellige faldforhold, længder, oplande etc.

Bilag 3: Illustration af regnhændelser til dimensionering. Kasseregn på 140 l/s i 10 minutter og en to timers CDS-regn som repræsenterer en forventelig to års hændelse. Ved hydraulisk beregning i MIKE Urban, påføres klimafaktoren i modellen.

25

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Bilag 1

Bilag 1: Grøftedimensionering, vandhastigheder mv. for de nuværende forhold iht. Banenorm, 140 l/s/ha beregnet for forskellige faldforhold, længder, oplande etc.

140 l/s/ha

Tilstrømning

Grøftdata

Grøftdata DIM

Anlægslængde Anlægsbredde*0.5 Oplandsareal Afløbskoefficient Reduceret areal Dim. Regnintensitet Max afstrøming Skråningsanlæg Bundbredde Længdefald Manningtal Naturlig Dybde Vandføring Vandhastighed dim. grøftedybde l/s l/s m m m2 φ m2 l/s/m2 m m/m m m/s (nat+0.3m) 14 14,00 200 10 2000 0,5 1000 0,014 1,5 0,35 0,002 29 0,114 0,24 0,414 400 10 4000 0,5 2000 0,014 28 1,5 0,35 0,002 29 0,164 28,00 0,29 0,464 42 42,00 600 10 6000 0,5 3000 0,014 1,5 0,35 0,002 29 0,202 0,32 0,502 56 56,00 800 10 8000 0,5 4000 0,014 1,5 0,35 0,002 29 0,233 0,34 0,533 70 70,00 1000 10 10000 0,5 5000 0,014 1,5 0,35 0,002 29 0,260 0,36 0,560 140 140,00 2000 10 20000 0,5 10000 0,014 1,5 0,35 0,002 29 0,361 0,44 0,661

Tilstrømning

Grøftdata

Grøftdata DIM

Anlægslængde Anlægsbredde*0.5 Oplandsareal Afløbskoefficient Reduceret areal Dim. Regnintensitet Max afstrøming Skråningsanlæg Bundbredde Længdefald Manningtal Naturlig Dybde Vandføring Vandhastighed dim. grøftedybde l/s l/s m m m2 φ m2 l/s/m2 m m/m m m/s (nat+0.3m) 14 14,00 200 10 2000 0,5 1000 0,014 1,5 0,35 0,003 29 0,102 0,27 0,402 28 28,00 400 10 4000 0,5 2000 0,014 1,5 0,35 0,003 29 0,148 0,33 0,448 42 42,00 600 10 6000 0,5 3000 0,014 1,5 0,35 0,003 29 0,182 0,37 0,482 56 56,00 800 10 8000 0,5 4000 0,014 1,5 0,35 0,003 29 0,210 0,40 0,510 1000 10 10000 0,5 5000 0,014 70 1,5 0,35 0,003 29 0,235 70,00 0,42 0,535 140 140,00 2000 10 20000 0,5 10000 0,014 1,5 0,35 0,003 29 0,328 0,51 0,628

Tilstrømning

Grøftdata

Grøftdata DIM

Anlægslængde Anlægsbredde*0.5 Oplandsareal Afløbskoefficient Reduceret areal Dim. Regnintensitet Max afstrøming Skråningsanlæg Bundbredde Længdefald Manningtal Naturlig Dybde Vandføring Vandhastighed dim. grøftedybde l/s l/s m m m2 φ m2 l/s/m2 m m/m m m/s (nat+0.3m) 200 10 2000 0,5 1000 0,014 14 1,5 0,35 0,005 29 0,089 14,00 0,33 0,389 28 28,00 400 10 4000 0,5 2000 0,014 1,5 0,35 0,005 29 0,129 0,40 0,429 42 42,00 600 10 6000 0,5 3000 0,014 1,5 0,35 0,005 29 0,160 0,45 0,460 56 56,00 800 10 8000 0,5 4000 0,014 1,5 0,35 0,005 29 0,185 0,48 0,485 1000 10 10000 0,5 5000 0,014 70 1,5 0,35 0,005 29 0,207 70,00 0,51 0,507 140 140,00 2000 10 20000 0,5 10000 0,014 1,5 0,35 0,005 29 0,291 0,61 0,591

Tilstrømning

Grøftdata

Grøftdata DIM

Anlægslængde Anlægsbredde*0.5 Oplandsareal Afløbskoefficient Reduceret areal Dim. Regnintensitet Max afstrøming Skråningsanlæg Bundbredde Længdefald Manningtal Naturlig Dybde Vandføring Vandhastighed dim. grøftedybde l/s l/s m m m2 φ m2 l/s/m2 m m/m m m/s (nat+0.3m) 200 10 2000 0,5 1000 0,014 14 1,5 0,35 0,008 29 0,078 14,00 0,39 0,378 28 28,00 400 10 4000 0,5 2000 0,014 1,5 0,35 0,008 29 0,114 0,47 0,414 42 42,00 600 10 6000 0,5 3000 0,014 1,5 0,35 0,008 29 0,141 0,53 0,441 56 56,00 800 10 8000 0,5 4000 0,014 1,5 0,35 0,008 29 0,164 0,57 0,464 1000 10 10000 0,5 5000 0,014 70 1,5 0,35 0,008 29 0,184 70,00 0,61 0,484 140 140,00 2000 10 20000 0,5 10000 0,014 1,5 0,35 0,008 29 0,260 0,73 0,560

26

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Bilag 2

Bilag 2: Grøftedimensionering, vandhastigheder mv. for de fremtidige forhold iht. Banenorm, 182 l/s/ha beregnet for forskellige faldforhold, længder, oplande etc.

182 l/s/ha

Tilstrømning

Grøftdata

Grøftdata DIM

Anlægslængde Anlægsbredde*0Oplandsareal Afløbskoefficient Reduceret areal Dim. Regnintensitet Max afstrøming Skråningsanlæg Bundbredde Længdefald Manningtal Naturlig Dybde Vandføring Vandhastighed dim. grøftedybde Afgravet volumen m m m2 φ m2 l/s/m2 m m/m m m/s (nat+0.3m) m3/m % ændring l/s l/s 200 10 2000 0.5 1000 0.0182 1.5 0.35 0.002 29 0.13 0.25 0.43 0.43 7% 18.2 18.20 400 10 4000 0.5 2000 0.0182 1.5 0.35 0.002 29 0.19 0.31 0.49 0.53 9% 36.4 36.40 600 10 6000 0.5 3000 0.0182 1.5 0.35 0.002 29 0.23 0.34 0.53 0.61 10% 54.6 54.60 800 10 8000 0.5 4000 0.0182 1.5 0.35 0.002 29 0.26 0.37 0.56 0.68 10% 72.8 72.80 1000 10 10000 0.5 5000 0.0182 1.5 0.35 0.002 29 0.29 0.39 0.59 0.74 11% 91 91.00 2000 10 20000 0.5 10000 0.0182 182 1.5 0.35 0.002 29 0.41 182.00 0.47 0.71 1.00 13%

Tilstrømning

Grøftdata

Grøftdata DIM

Naturlig Dybde Vandføring Vandhastighed dim. grøftedybde Afgravet volumen Anlægslængde Anlægsbredde*0Oplandsareal Afløbskoefficient Reduceret areal Dim. Regnintensitet Max afstrøming Skråningsanlæg Bundbredde Længdefald Manningtal m m m2 φ m2 l/s/m2 l/s m m/m m l/s m/s (nat+0.3m) m3/m % ændring 200 10 2000 0.5 1000 0.0182 18.2 1.5 0.35 0.003 29 0.12 18.20 0.29 0.42 0.41 6% 400 10 4000 0.5 2000 0.0182 1.5 0.35 0.003 29 0.17 0.36 0.47 0.49 8% 36.4 36.40 600 10 6000 0.5 3000 0.0182 1.5 0.35 0.003 29 0.21 0.40 0.51 0.56 9% 54.6 54.60 800 10 8000 0.5 4000 0.0182 1.5 0.35 0.003 29 0.24 0.43 0.54 0.63 10% 72.8 72.80 1000 10 10000 0.5 5000 0.0182 1.5 0.35 0.003 29 0.27 0.45 0.57 0.68 10% 91 91.00 2000 10 20000 0.5 10000 0.0182 182 1.5 0.35 0.003 29 0.37 182.00 0.54 0.67 0.91 12%

Tilstrømning

Grøftdata

Grøftdata DIM

Naturlig Dybde Vandføring Vandhastighed dim. grøftedybde Afgravet volumen Anlægslængde Anlægsbredde*0Oplandsareal Afløbskoefficient Reduceret areal Dim. Regnintensitet Max afstrøming Skråningsanlæg Bundbredde Længdefald Manningtal m m m2 φ m2 l/s/m2 l/s m m/m m l/s m/s (nat+0.3m) m3/m % ændring 200 10 2000 0.5 1000 0.0182 18.2 1.5 0.35 0.005 29 0.10 18.20 0.35 0.40 0.38 6% 400 10 4000 0.5 2000 0.0182 36.4 1.5 0.35 0.005 29 0.15 36.40 0.43 0.45 0.46 7% 600 10 6000 0.5 3000 0.0182 54.6 1.5 0.35 0.005 29 0.18 54.60 0.48 0.48 0.52 9% 800 10 8000 0.5 4000 0.0182 1.5 0.35 0.005 29 0.21 0.52 0.51 0.57 9% 72.8 72.80 1000 10 10000 0.5 5000 0.0182 1.5 0.35 0.005 29 0.24 0.55 0.54 0.62 10% 91 91.00 2000 10 20000 0.5 10000 0.0182 182 1.5 0.35 0.005 29 0.33 182.00 0.66 0.63 0.81 11%

Tilstrømning

Grøftdata

Grøftdata DIM

Naturlig Dybde Vandføring Vandhastighed dim. grøftedybde Afgravet volumen Anlægslængde Anlægsbredde*0Oplandsareal Afløbskoefficient Reduceret areal Dim. Regnintensitet Max afstrøming Skråningsanlæg Bundbredde Længdefald Manningtal m m m2 φ m2 l/s/m2 l/s m m/m m l/s m/s (nat+0.3m) m3/m % ændring 200 10 2000 0.5 1000 0.0182 18.2 1.5 0.35 0.008 29 0.09 18.20 0.42 0.39 0.36 5% 400 10 4000 0.5 2000 0.0182 36.4 1.5 0.35 0.008 29 0.13 36.40 0.51 0.43 0.43 7% 600 10 6000 0.5 3000 0.0182 54.6 1.5 0.35 0.008 29 0.16 54.60 0.57 0.46 0.48 8% 800 10 8000 0.5 4000 0.0182 72.8 1.5 0.35 0.008 29 0.19 72.80 0.61 0.49 0.53 9% 1000 10 10000 0.5 5000 0.0182 91 1.5 0.35 0.008 29 0.21 91.00 0.65 0.51 0.57 9% 2000 10 20000 0.5 10000 0.0182 182 1.5 0.35 0.008 29 0.29 182.00 0.78 0.59 0.74 11%

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb

Bilag 3

Bilag 3: Illustration af regnhændelser til dimensionering. Kasseregn på 140 l/s i 10 minutter og en to timers CDS-regn som repræsenterer en forventelig to års hændelse i 2000 (uden klimafaktor).

30

25

20 Intensitet[um/s]

27

cds regn, T=2, årsnedbør=600mm

15

Kasseregn, 10 min, 140l/s/ha

10

5

0 0

10

20

30

40

50

60 Tid[min]

70

80

90

100

110

Klimakonsekvensvurdering Trin 2 - vurdering af afvandingsforhold og vandløb Nybygnings- og 5. sporsløsningen Udgiver: Trafikstyrelsen

Trafikstyrelsen Gammel Mønt 4 DK-1117 København K. info@trafikstyrelsen.dk www.trafikstyrelsen.dk Kapacitetsudvidelse København-Ringsted