Klimaatverandering? En hoe er nu al mee omgaan in het rioleringsbeheer?

Transcriptie

1 Klimaatverandering? En hoe er nu al mee omgaan in het rioleringsbeheer? Prof. dr. ir. Patrick Willems KU Leuven Dep. Burgerlijke Bouwkunde Afdeling Hydraulica

2

3 Is de klimaatverandering reeds merkbaar?

4 Wereldwijd unieke meetreeks: KMI, Ukkel, 10-minuten neerslagmeting sinds 1898

5 (Multi-)decadale klimaatoscillaties: Zomer (JJA) Historische trendanalyse Ukkel, min kwantielextremen Willems P. (2011), Evaluatie en actualisatie van de IDF-neerslagstatistieken te Ukkel, Aanvulling bij nieuwe Code van Goede Praktijk voor het Ontwerp van Rioleringssystemen, oktober 2011

6 Aanpassing ontwerpbuien aan klimaatoscillaties Nieuwe Code van Goede Praktijk vr. Ontwerp Rioleringsstelsels (2012) Willems P. (2011), Evaluatie en actualisatie van de IDF-neerslagstatistieken te Ukkel, Aanvulling bij nieuwe Code van Goede Praktijk voor het Ontwerp van Rioleringssystemen, oktober 2011

7 Aanpassing ontwerpbuien aan klimaatoscillaties Nieuwe Code van Goede Praktijk vr. Ontwerp Rioleringsstelsels (2012) Neerslagintensiteit [mm/h] IDF composietbuien IDF composietbuien, aangepast IDF Willems 2000 IDF Willems 2000, aangepast Tijd [min] Willems P. (2011), Evaluatie en actualisatie van de IDF-neerslagstatistieken te Ukkel, Aanvulling bij nieuwe Code van Goede Praktijk voor het Ontwerp van Rioleringssystemen, oktober 2011

8 Historische trendanalyse Winter (JJA) Ukkel, min kwantielextremen (Multi-)decadale klimaatoscillaties: Willems P. (2011), Evaluatie en actualisatie van de IDF-neerslagstatistieken te Ukkel, Aanvulling bij nieuwe Code van Goede Praktijk voor het Ontwerp van Rioleringssystemen, oktober 2011

9 Toekomstige klimaattrends en -oscillaties? 30? anomaly in extremes [%] year [-] winter, 10-year window winter, 15-year window long-term average approximate cyclic variations cyclic variations plus climate change climate change effect

10 Klimaatscenario s voor België Mondiale klimaatmodellen (GCMs) Europese regionale klimaatmodellen (RCMs) Resultaten voor België CCI HYDR project voor Federaal Wetenschapsbeleid + aanvullende studies (CIW, VMM) : klimaatscenario s voor hydrologische impactanalyse in België 44 simulaties met 21 mondiale klimaatmodellen 57 simulaties met 10 regionale Europese klimaatmodellen Controlesimulaties: Scenariosimulaties:

11 Klimaatmodelprojecties Ukkel, extreme dagneerslag (zomer, > ): Hoogste in 10 jaar: tot +50%

12 Klimaatscenario s Ukkel, extreme dagneerslag (zomer, > ): Hoog Midden Laag

13 Klimaatscenario s Voorzichtig omspringen met interpretatie impacts klimaatscenario s Grootteorde onzekerheid inschatten via ensemble approach o.b.v.: Toekomstscenario s uitstoot broeikasgassen (onzekerheid socioeconomische toekomstevoluties) Mondiale en regionale klimaatmodellen (onzekerheid klimaatfysica) Initiële condities klimaatmodellen Statistische neerschalingstechnieken en onderliggende aannamen + totale onzekerheid is groter: modellen delen dezelfde onderliggende kennis over klimaatfysica en soms zelfs dezelfde parameterizatieschema s en code Welke methode ook toegepast wordt: berekende verandering is enkel indicatief, niet exact

14 Hoe omgaan met grote onzekerheden in beleid? De grote onzekerheden mogen geen argument zijn om klimaatimpactstudies of klimaatadaptatie uit te stellen! voor hoog pessimistisch klimaatscenario Risico = Kans * Gevolg hoog? zeer hoog Voorzichtigheidsprincipe: Houd rekening met pessimistisch klimaatscenario Neem klimaatverzekering

15 Houd rekening met onzekerheden! Toekomstige ontwerpen inzake rioleringssystemen: Nood aan flexibele en duurzame oplossingen die efficiënt zijn voor elk klimaatscenario houd rekening met mogelijke noodzaak tot toekomstige aanpassingen i.f.v. werkelijke klimaatevoluties (flexibiliteit)

16 Verwachte invloed klimaatverandering Periode tot : Winter: toename neerslag: 0 tot +60% toename temperatuur en verdamping: +1.5 tot 4 C Zomer: afname neerslagvolumes: 0 tot -70% aantal natte zomerdagen: 0 tot -50% toename temperatuur en verdamping: +2 tot 7 C extreme zomerbuien meer intens: 2-jarige bui: 0 tot +30% 10-jarige bui: 0 tot +50% Kust-polders: neerslagverandering 10% hoger Zeespiegelstijging Belgische Kust: 20cm tot 2m

17 Verwachte invloed klimaatverandering Op waterhuishouding: Meer lokale wateroverlast rioleringen Periode tot : Winter: toename neerslag: 0 tot +60% toename temperatuur en verdamping: +1.5 tot 4 C Zomer: afname neerslagvolumes: 0 tot -70% aantal natte zomerdagen: 0 tot -50% toename temperatuur en verdamping: +2 tot 7 C extreme zomerbuien meer intens: 2-jarige bui: 0 tot +30% 10-jarige bui: 0 tot +50% Kust-polders: neerslagverandering 10% hoger Zeespiegelstijging Belgische Kust: 20cm tot 2m

18 Impact klimaatscenario s Impact op riolering: Vermindering terugkeerperiode extreme neerslag: Hoog Tot 30-40% extra berging vereist Willems P. (2009), Actualisatie en extrapolatie van hydrologische parameters in de nieuwe Code van Goede Praktijk voor het Ontwerp van Rioleringssystemen, voor VMM-AOW & CIW, september 2009

19 Impact klimaatscenario s Toename piekneerslag in zomer: meer rioleringsoverstromingen en -overstortingen Langere droge zomerperioden: lagere waterbeschikbaarheid, meer sedimentatie

20 Impact klimaatscenario s Toename broeikasgassen in de atmosfeer Temperatuurstijging Toename verzadigingsconcentratie waterdamp

21 Invloed klimaatscenario s Op waterhuishouding: Verdroging!! Periode tot : Winter: toename neerslag: 0 tot +60% toename temperatuur en verdamping: +1.5 tot 4 C Zomer: afname neerslagvolumes: 0 tot -70% aantal natte zomerdagen: 0 tot -50% toename temperatuur en verdamping: +2 tot 7 C extreme zomerbuien meer intens: 2-jarige bui: 0 tot +30% 10-jarige bui: 0 tot +50% Kust-polders: neerslagverandering 10% hoger Zeespiegelstijging Belgische Kust: 20cm tot 2m

22 Impact klimaatscenario s Impact op laagwaterdebieten: Laag Low scenario Low scenario, Runoff peaks LOW FLOW PEAKS (-88%) (-87%) - (-68%) (-67%) - (-63%) (-62%) - (-55%) (-54%) - (-48%) Hoog High scenario High scenario, Runoff peaks (-35%) - (-32%) (-31%) - (-24%) (-23%) - (-21%) (-20%) - (-15%) (-14%) - (-10%) Climate 2100, Flanders Laagwaterdebieten dalen in sterke mate in alle scenario s (laagste zomerdebiet daalt met 20 tot 70%) Verdroging / laagwaterproblemen: waterkwaliteit, irrigatienoden, drinkwaterproductie, scheepvaart, vegetatieschaarste,...

23 Verwachte invloed klimaatverandering Drogere zomers kunnen een sterke impact hebben Gemiddelde waterbeschikbaarheid is in Vlaanderen en Brussel zeer beperkt: 1480 m 3 /(persoon.jaar) <- internationale normen: <2000 zeer weinig, <1000 ernstig watertekort gemiddelde waterbeschikbaarheid (m 3 per jaar en per inwoner) Hoge bevolkingsdichtheid: Zorgt ook voor: Sterke verstedelijking, veel verharding: verhoogde en versnelde oppervlakteafstroming, verminderde infiltratie Sterke drainage door landbouw Grote grondwateronttrekkingen Slechts beperkt gedeelte van beschikbaar oppervlaktewater afkomstig van lokale neerslag; Sterk afhankelijk van de buurregio s

24 Verwachte invloed klimaatverandering Studie prof. K. Walravens U.Gent: Op sommige plaatsen is het diepe grondwater met meer dan 140 m gedaald t.o.v. natuurlijke situatie Sokkelsysteem In de zone van de depressietrechter moeten de gewonnen debieten teruggebracht worden tot 25 % van de vergunde debieten anno 2000, om een zeker peilherstel te realiseren en, ook op langere termijn (50 jaar), althans in het centrum van de depressietrechter, geen verdere daling van de peilen te laten optreden. Topografie, lijnen van gelijke stijghoogte en stijghoogte oppervlak in de Sokkel Aquifer in West en Oost Vlaanderen (gezien vanuit het zuiden)

25 Impact urbanisatie Landgebruik Vlaanderen en Brussel 1976: 1976 PhD Lien Poelmans KU Leuven, % verhard

28 Impact urbanisatie Landgebruik Vlaanderen en Brussel 2050: 2050 PhD Lien Poelmans KU Leuven, 2010 business-as-usual scenario: ±20% verhard (zelfde trend in verhardingstoename)

29 Impact urbanisatie Zelfde typen impact op stedelijke waterhuishouding als klimaatverandering: Toenemende tijdsvariatie neerslag / meer hydrologische extremen: Toename neerslagafstromingspieken tijdens natte perioden Minder infiltratie: verminderde waterbeschikbaarheid tijdens droge perioden

30 Noden inzake klimaatadaptatie? Duurzaam stedelijk waterbeheer!

31 Beheer van overstromingen: Duurzaam stedelijk waterbeheer Naar analogie met afvalbeheer: In volgorde van afnemend belang: Bronmaatregelen: regenwater opwaarts ophouden (gebruiken, infiltreren) Bergen (wachtbekkens) Vertraagd afvoeren Voor onvermijdbare overstromingen: Waarschuwen, evacueren Gevolgen verminderen

32 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Meer lokale-opwaartse berging en infiltratie Doorlatende verharding: Individuele infiltratie: Regenwater berging en hergebruik:

33 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Meer lokale-opwaartse berging en infiltratie Betere afstemming tussen ruimtelijke planning / stadsontwerp / groenbeheer & stedelijk waterbeheer: Meervoudige functies aan open ruimtes in de stad (vb. parken, speeltuinen): Campus Park, Clichy sous Bois [Composante Urbaine, 2004] RIONED 2009

34 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Bronmaatregelen Gevalstudie Stad Turnhout: 22 groene zones als regenwaterberging en infiltratie (totaal m 2 ): Opwaartse regenwaterberging en infiltratie in groene zones: 1% afstromingsoppervlakte zorgt voor 30-50% reductie in overstromingsvolume

35 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Verminder overstromingsgevolgen Houd mensen weg van het water (i.p.v. omgekeerd ) en/of: Meer doordachte wegenaanleg, lokale drempels, water-robuust bouwen voor Dry proof buildings: Water robust doors: na RIONED 2009

36 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Verhoog preparedness voor overstromingen Overstromingsvoorspelling - waarschuwing: Fijnschalige radarmetingen Fijnschalige neerslagvoorspelling 2D overstromingsmodellering Waarschuwing, risicocommunicatie Rain cells R(x,y) y u y Small meso-scale areas x Large meso- θ scale areas x

37 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Verhoog preparedness voor overstromingen Overstromingsvoorspelling waarschuwing: Fijnschalige neerslagschatting en kortetermijn voorspelling o.b.v. lokale radars Rotterdam (NL) Leuven (B) Paris (F) London (UK)

38 Overstromingsvoorspelling Overstromingsvoorspelling en waarschuwing o o Overstromingsvoorspelling waterlopen OK Nood aan stedelijke overstromingsvoorspelling (projecten RainGain & PLURISK) Hoe omgaan met onzekerheden? Belang van doordachte communicatie! Beter planning crisisinterventies

39 Toenemende rol lokale overheden en gemeenschappen In zoeken naar lokale oplossingen Gemeentelijk hemelwaterplan Bewustmaking bevolking en verhoging zelfredzaamheid Lokale en individuele maatregelen kunnen cumulatief (wanneer op grote schaal uitgevoerd) meest efficiënt wateroverlast en verdroging hand-in-hand tegengaan!

40 Toenemende rol lokale overheden en gemeenschappen Voorbeeld Rotterdam Benthemplein: bottom-up aanpak: laat lokale bevolking mee nadenken

41 Aanpasbaar beleid! Geen statisch ontwerp Betrokkenheid

42 Nood aan meer afstemming Tussen: Waterbeheer Ruimtelijke planning Stedelijk ontwerp Groenbeheer in de stad Landbouw en landbeheer

43 Klimaatverandering zorgt wereldwijd voor een paradigma-shift Stedelijke waterafvoerplannen worden duurzamer: Nood aan onderhoud of vernieuwing wordt duidelijker Meer aandacht voor omgevingsfactoren / interacties: toenemend besef van milieudruk die end-of-pipe oplossingen geven; noodzaak tot bronmaatregelen nood aan meer natuurlijke beheersmethoden wisselwerking met afwaarts riviersysteem hand-in-hand laten gaan van oplossingen voor overstromingsen droogteproblematiek betere afstemming stedelijk waterbeheer en stadsontwerp / groenbeheer / ruimtelijke planning: groen-blauw water Zoektocht naar inventieve oplossingen: vb. intelligente sturing -> Andere ontwerpen beheersfilosofie

44 INTERNATIONAL GROUP ON URBAN RAINFALL (IGUR) IWA/IAHR Joint Committee on Urban Drainage State-of-the-art review + analysis: IWA Publishing, 252 p. Print ISBN Ebook ISBN

45 Meer info