Omgaan met klimaatonzekerheden

Extreme wateroverlast

Het veranderende klimaat stelt ons wereldwijd voor grote uitdagingen. Onder andere in het realiseren van een veilige, comfortabele en toekomstbestendige leefomgeving. Want hoe richten we onze leefomgeving zo klimaatbestendig en waterrobuust mogelijk in? En hoe houden we bestaande infrastructuur zo lang mogelijk veilig en verantwoord in stand? Dat antwoord is niet eenduidig. Toekomstbestendig en duurzaam ontwerpen vraagt om maatwerk. In dit artikel leggen we uit hoe Iv met klimaatverandering en -onzekerheden omgaat en hoe we ervoor zorgen dat onze infrastructuur – in de breedste zin van het woord – op de toekomst is voorbereid.

 

Onzekere toekomst 

Voorspellen is moeilijk, vooral waar het de toekomst betreft” is een bekende quote van de beroemde natuurkundige Niels Bohr uit de vorige eeuw. Een uitdaging voor civiel ingenieurs; we ontwerpen immers infrastructuur die tientallen tot honderd(en) jaren veilig en betrouwbaar mee moet gaan. Infrastructuur waar vaak grote maatschappelijke investeringen mee gemoeid zijn en waarbij verkeerde beslissingen kunnen leiden tot kapitaalvernietiging.

 

Om bovenstaande uitdaging te illustreren het volgende: in de jaren ’70 constateerde men dat de gemiddelde wereldwijde temperatuur al 30 jaar een structureel dalende trend vertoonde en dat de hoeveelheid sneeuw en ijs die de aarde bedekte met maar liefst 12% was toegenomen in de periode 1967-1972. De Washington Post kopte op 9 juli 1971 zelfs ‘New Ice Age Coming’ boven een artikel van dr. S. Ichtiaque Rasool, de meervoudig bekroonde Chief Scientist for Global Change bij de NASA. In dit artikel voorspelde hij dat de toenemende uitstoot van fossiele brandstoffen tot een substantiële daling van de gemiddelde wereldwijde temperatuur zou leiden. De modellen van het KNMI laten nu het tegenovergestelde zien: hittegolven met temperaturen boven de 40 graden zullen richting het einde van deze eeuw bijna jaarlijks voorkomen.

 

 

Omgaan met onzekerheden 

Gelukkig leren we steeds beter omgaan met (klimaat)onzekerheden. Allereerst kijkt het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) van de Verenigde Naties genuanceerder naar de toekomst. Aan de hand van verschillende Shared Socioeconomic Pathways (SSPs) en rekening houdend met het dynamische en bijzonder complexe klimaatsysteem en de onzekerheid, komen zij in hun meest recente Assessment Report 6 (AR6) tot een breed scala aan mogelijke gevolgen in termen van wereldwijde CO2-emissies, temperatuur, zeespiegelstijging et cetera.

 

De tweede verandering: civiel ingenieurs kunnen inmiddels als de beste handen en voeten geven aan de vele onzekerheden. Het omgaan met onzekerheden is namelijk de essentie van (probabilistisch) ontwerpen. Hierbij kiezen we niet één toekomst, maar komen we tot een optimale ontwerpoplossing, waarbij we op een afgewogen en rationele manier rekening houden met een breed scala aan mogelijke toekomstige belastingen en hun waarschijnlijkheden in relatie tot de sterkte van de constructies en systemen. De ontwikkeling van deze ontwerpmethode heeft in de civiele techniek in Nederland sinds het ontwerp van de Oosterscheldekering in de jaren ’70 een grote vlucht genomen

Probabilistisch ontwerpen

Bij probabilistisch ontwerpen wordt expliciet rekening gehouden met risico’s en onzekerheden door voor alle constructieonderdelen de mogelijke variatie in materiaalsterkte in kaart te brengen, inclusief de waarschijnlijkheid van elk van deze sterktes. Deze worden geconfronteerd met alle mogelijke toekomstige belastingen als gevolg van (veranderend) gebruik, klimaatverandering en eventuele gebeurtenissen als brand, bliksem, storm, overstroming, langdurige droogte et cetera – inclusief de kansdichtheid daartoe. Door vervolgens de constructie zodanig te ontwerpen dat de kans op overschrijding van de sterkte gedurende de beoogde levensduur (nog net) kleiner is dan de wettelijk toegestane kans op bezwijken, creëren we een optimale constructie die tegen minimale kosten met voldoende betrouwbaarheid haar functies vervult.     

 

Daarnaast maken we gebruik van het dynamische karakter van klimaatverandering door adaptief te ontwerpen en daarmee ‘tijd te kopen’. Bij adaptief ontwerpen bereiden we de constructie voor op aanpassingen aan veranderende (klimatologische) omstandigheden in de toekomst, waarmee we voorkomen dat we op dit moment de ‘verkeerde’ beslissingen nemen en daarmee onnodig hoge (levensduur)kosten maken en/of onnodig veel schadelijke stoffen uitstoten.

 

Klimaatakkoord en Nationale Adaptatiestrategie

Het in 2016 door de Europese Commissie ondertekende Klimaatakkoord van Parijs heeft zich in 2019 vertaald in het Nederlandse Klimaatakkoord. Een overeenkomst tussen overheden, bedrijfsleven en maatschappelijke organisaties met als doel de broeikasgassen in Nederland in 2030 met 49 procent terug te dringen vergeleken met 1990. Hoewel de ontwikkelingen op het gebied van verduurzaming zich steeds sneller opvolgen, is het maar de vraag of dit gehaald wordt. Daar komt bij dat klimaatverandering hoe dan ook plaatsvindt en dat we de gevolgen hiervan vandaag de dag al ervaren.  Nederland heeft, op aandringen van de Europese Commissie, in 2016 haar nationale klimaatadaptatiestrategie (NAS) opgesteld, die eind 2017 door de Tweede Kamer is vastgesteld.

 
Onze visie op duurzaamheid en adaptatie

Het reduceren van de uitstoot van broeikasgassen en de hierboven beschreven probabilistische en adaptieve aanpak vormen samen de basis voor de duurzaamheidsvisie van Iv. We richten duurzaam (diagnostisch) assetmanagement en klimaatbestendig ontwerpen in volgens het ‘vlindermodel’ van de Ellen MacArthur Foundation. Dit model beschrijft de continue stroom in een circulaire economie van biologische (groene kant) en technische (blauwe kant) materialen binnen ‘waardecirkels’. Het is de bedoeling dat grondstoffen, onderdelen en producten zo lang mogelijk hun waarde behouden. In ons werk zijn we daar dagelijks mee bezig: kunstwerken zo lang mogelijk veilig in stand houden om materiaalgebruik te besparen. Nieuwe constructies ontwerpen we zo slim en duurzaam mogelijk, met de focus op klimaatadaptatie en reductie van grondstoffen. Daarbij kijken we ook naar de herkomst van grondstoffen, zodat we zo circulair mogelijk ontwerpen.

 

In onze duurzaamheidsvisie ligt de focus op de technische rechterkant van het vlindermodel, waarin trapsgewijs onze infrastructuur wordt geïllustreerd door de volgende cirkels: Gebruik → Onderhoud → Hergebruik en herdistributie → Herstel en component hergebruik → Recycling → Afval. In onze ontwerp- en assetmanagementaanpak streven we naar de optimale oplossing binnen de volgende set aan randvoorwaarden:

 

  • Houd de cirkel zo lang mogelijk zo klein mogelijk.
  • Geef invulling aan de doelstellingen van het Klimaatakkoord
  • Minimaliseer de (maatschappelijke) levensduurkosten

 

 
Duurzaam (diagnostisch) assetmanagement 

Dit betekent dat we voor bestaande infrastructuur in eerste instantie inzetten op het verlengen van het gebruik, idealiter zonder substantiële levensduurverlengende aanpassingen. Dit doen we door het meten en monitoren, inspecteren, beproeven, analyseren en/of berekenen van de constructie of installatie. Een typisch voorbeeld hiervan is het door Iv ontwikkelde proefbelasten van bruggen. Hierbij brengen we gecontroleerd en stapsgewijs belasting aan en door het uiterst nauwkeurig monitoren en analyseren van het (faal)gedrag van de brug bepalen we de daadwerkelijke capaciteit. Onze ervaring leert dat bruggen vaak sterker zijn dan op basis van een gangbare, theoretische toets kan worden aangetoond en op basis waarvan bruggen vaak worden vervangen. Hiermee houden we de cirkel zo klein mogelijk, minimaliseren we CO2-, fijnstof- en stikstofemissies en voorkomen we overlast voor gebruikers tegen minimale kosten. We noemen dit diagnostisch assetmanagement.

 

In dit kader voert Iv-Infra bijvoorbeeld ook voor overheden de zogenaamde ‘stresstest’ uit, waarmee we de kwetsbaarheden met betrekking tot klimaatthema’s van een gebied in kaart brengen. Dit doen we met state-of-the-art software, waarmee we onder meer afvoersystemen voor hemel- en oppervlaktewater of grondmodellering hydraulisch kunnen berekenen. Op basis van het Actueel Hoogtebestand Nederland, de Klimaateffectatlas en eigen metingen, brengen we alle kwetsbaarheden in kaart als het gaat om hittebestendigheid, neerslag en droogte.

Ten aanzien van hittebestendigheid zetten we de 3D-scanauto in om geautomatiseerd het bomenbestand in kaart te brengen, inclusief aantallen, hoogte, kroonvolume, stamomvang, CO2-opname en bijvoorbeeld wateropslag. Zoals ook de scenario’s van het KNMI laten zien, bereiden we ons voor op hevigere buien en langere periodes van droogte. De watervoorziening komt daarmee verder onder druk te staan. Onze bestaande infrastructuur, zoals riolering, wateropslag en -beheer, zijn daar nog niet overal voldoende op ingericht. Onze watersystemen moeten toekomstbestendig zijn, zodat regenwater goed wordt afgevoerd en opgeslagen, zodat we in periodes van schaarste en overschot zo efficiënt mogelijk met onze watervoorziening omgaan.

 

Klimaatbestendig ontwerpen 

Bij het ontwerp van nieuwe en bestaande infrastructuur en gebiedsinrichtingen, werken we zoveel mogelijk probabilistisch: vanuit verschillende toekomstscenario’s. We onderzoeken slimme mogelijkheden voor adaptie en reductie van de uitstoot van broeikasgassen.

 

In het kader van dat laatste streven we naar het zo integraal mogelijk hergebruiken van de constructie of installatie, eventueel in aangepaste vorm. Denk hierbij aan het ‘doorschuiven’ van een brug naar een andere locatie of het hergebruiken van brugliggers. De laatste circulaire terugvaloptie is het recyclen van de materialen, waarbij we o.a. het beton, hout en staal terugbrengen naar bruikbare grondstoffen voor nieuwe toepassingen. In deze situaties zal vaak een vervangende oplossing moeten worden gevonden voor de geheel of gedeeltelijk ontmantelde constructie of installatie. Bij nieuwbouw en vervanging hanteren we dezelfde randvoorwaarden als in het assetmanagement. Waar mogelijk kiezen we voor herbruikbare materialen of onderdelen, streven we naar een minimale CO2-voetafdruk tijdens de realisatie en het gebruik van de constructie en minimaliseren we het benodigde onderhoud. Ook ontwerpen we dijken met gebiedseigen grond om het aantal transportbewegingen te reduceren. Met deze duurzaamheidsvisie geven we als Iv op een rationele en verantwoorde manier optimaal invulling aan het Klimaatakkoord en de Nationale adaptatiestrategie in de civiele infrastructuur. Niet door de toekomst met precisie te voorspellen, maar door optimaal om te gaan met de (toekomst)onzekerheden. We zijn immers liever goed onzeker dan zeker fout.

Wil je hier meer over weten?

Wouter gaat hier graag over met je in gesprek. Neem contact op via 088 943 3200 of stuur een mail.

Stuur Wouter een mail
Wouter van der Wiel