HUR STOPPAR VI STÄDER FRÅN ATT SJUNKA?

Klimatförändringar Insights

11.04.2019 / Jørgen S. Steenfelt

Överexploatering av våra grundvattenresurser leder till att städer i hela världen sjunker under havsnivån. Snabb urbanisering och klimatförändringar påskyndar problemen och frågan är vad vi kan göra för att förhindra utvecklingen?

Världens befolkning växer med ungefär 83 miljoner människor varje år. År 2050 kommer vi att vara 9,8 miljarder människor, varav två tredjedelar bor i städer. Med 2,5 miljarder fler stadsbor år 2050, tillhör framtiden utan tvekan städerna.

Städer kan gynna välstånd och mänskliga framsteg, men urbaniseringen ställer också högre krav på städernas infrastruktur, bostäder och resurser. Det behövs nya och smarta lösningar. Klimatförändringarna gör det inte heller lättare att planera och utforma framtidens städer.

Men det finns ett annat stort och nästan osynligt hot mot livet i städerna: marken under oss ger vika. Det ger skador på infrastruktur och ökar risken för översvämningar. Men varför händer det? Och hur kan vi göra våra städer mer motståndskraftiga mot sättningar i marken?

DÄRFÖR SJUNKER STÄDER

Marksättningar kan ha naturliga orsaker som plattektonik, postglacial landhöjning och naturlig sedimentbildning. Men den främsta orsaken till sjunkande städer idag är förändringar orsakade av människan. Det kan handla om markens försvagade bärförmåga efter tung belastning eller framförallt för stora uttag av grundvatten, olja eller naturgas.

Principen för extrahering av grundvatten liknar en vattenmadrass fylld med vatten som du sticker hål på. Även om hålen är mikroskopiska kommer vattnet att sippra ut, madrassen töms sakta och dess yta sjunker ihop.

Principen för extrahering av grundvatten liknar en vattenmadrass fylld med vatten som du sticker hål på. Även om hålen är mikroskopiska kommer vattnet att sippra ut, madrassen töms sakta och dess yta sjunker ihop.
Jørgen S. Steenfelt

Om du sätter något tungt ovanpå, som en stadsbyggnad, går processen fortare. Ju högre madrassen är (ju djupare grundvattenuttaget går), desto mer sjunker ytan ihop. Om madrassen består av mjuka material som lera (marksammansättning) är den särskilt kompressibel och risken för sättningar är högre.

Så ser verkligheten ut i många av världens megastäder, särskilt i kustområden och i stadscentra som överexploaterar grundvattenresurser. Sjunkande städer är ett globalt fenomen, men tätbefolkade städer i Asien toppar listan. Indonesiens huvudstad Jakarta sjunker snabbast av alla.

Drygt 10 miljoner människor bor i Jakarta och 40 procent av staden ligger redan under havsnivån. Stora delar av staden har sjunkit med två–fyra meter sedan 1970-talet, och i nuvarande takt sjunker Jakarta med upp till 20 centimeter om året. Stadens norra delar är mest drabbade av marksättningar och ser ut att sjunka med upp till sju meter fram till år 2100.

EFFEKTER AV MARKSÄTTNINGAR

Att städer sjunker är ett problem i sig själv men konsekvenserna förvärras av klimatförändringar som ger extrema väderhändelser och höjda havsnivåer. Marksättningar leder bland annat till skador på byggnader och grundvalar, infrastruktur, avlopps- och kloaksystem. Dessutom ökar risken för översvämningar.

Städer i hela världen kämpar med sådana konsekvenser. Kansais flygplats, som ligger på en sjunkande ö utanför Osaka i Japan, täcktes av vatten under en tyfon tidigare i år. I Mexico City är det inte ovanligt att katedraler drabbas av dramatiska marksättningar eller avloppssystem strömmar uppåt. Venedig fortsätter att sjunka och drabbas av allt mer allvarliga översvämningar som täcker gatorna i den historiska staden.

Inflöde av vatten slår hårt mot sjunkande städer, särskilt i kustområden, och påverkar försörjningen för miljontals människor. Sammanlagt 800 miljoner människor beräknas bo i städer där havsnivåerna kan stiga mer än en halvmeter fram till år 2050. De ekonomiska kostnaderna är också stora. Världsbanken och OECD uppskattar att globala översvämningsskador i stora kuststäder kan kosta en biljon USD per år, med hänsyn tagen till riskerna för havsnivåhöjningar och sjunkande mark.

VILKA LÖSNINGAR FINNS DET?

Det finns sätt att hindra våra städer från att sjunka. Tre saker som behöver integreras i stadsplaneringen för att göra städer mer motståndskraftiga mot marksättningar är:

1. Hållbar vattenhantering

Växande befolkningar med högre levnadsstandard i snabbväxande städer kräver stora mängder vatten i hushåll och industrier. Den här trenden ser ut att fortsätta. Den globala efterfrågan på vatten förväntas öka med 55 procent till 2050, samtidigt som hälften av världens befolkning kommer att leva med vattenbrist.

Hållbar vattenhantering är avgörande för att vattnet ska räcka. Framför allt med tanke på marksättningar måste vi hitta nya sätt att förse städer med vatten istället för att fortsätta överuttaget av grundvatten. Ett sätt kan vara att rena ytvatten eller avsalta havsvatten. Det kräver dock stora mängder förnybar energi för att vara helt hållbart.

Den danska staden Nye är ett exempel på visionär urban vattenhantering. Bland annat samlas allt regnvatten upp och används som sekundärvatten till toaletter och tvättmaskiner. Lösningen användsför 15 000 potentiella invånare och sparar cirka 30 miljoner liter dricksvatten per år.

2. Återställa vattenekosystemen i städerna

Samtidigt som mindre grundvatten behöver extraheras måste också grundvattenytan byggas upp. För att fortsätta med madrassmetaforen: den läckande vattenmadrassen måste fyllas på med vatten för att sluta sjunka ihop.

De flesta av dagens städer präglas mer av tegelsten och betong än av parker och floder, vilket försvårar naturlig påfyllning av grundvattenreservoarer. Lösningar kan vara genomsläpplig asfalt och rensbrunnar som ser till att regnvatten inte hamnar i stadens avloppssystem utan istället sipprar ut i marken. Att återställa vattendrag och gröna ytor kan också bidra till att återupprätta städernas vattenekosystem.

Artificiell påfyllning, där renat avloppsvatten sprutas in i marken, kan också vara ett sätt att kompensera för överuttag av vattenresurser. Det krävs dock ingående kunskaper om markförhållanden, akviferernas geokemi och vattentryck för att inte destabilisera marken ytterligare.

Ett sådant projekt genomförs för närvarande i Chesapeake Bay i Virginia, USA. Målet är att spruta in totalt 454 miljoner liter avfallsvatten per dag år 2030 för att sakta ner marksättningarna. Det är det största försöket med påfyllning av grundvatten i USA.

3. Vattentät stadsplanering

Slutligen måste vi tänka på hur städerna byggs för att de ska kunna klara inflöde av vatten och inte sjunka. Vi måste skydda kustlinjerna i sjunkande kuststäder om inte havet ska ta över. Att bygga på pelare är ett annat sätt att förbereda sig för höjda vattennivåer. På så sätt kan stadsmarken, som annars stressas av tung belastning, skonas.

Vi kan också planera och utforma städerna med infrastruktur som är till för att lösa problem med inflöde av vatten. Ett exempel är tunnlar med dubbla funktioner. Dels är de effektiva trafiklösningar, dels kan de vid översvämningar svälja enorma mängder vatten som senare kan få sippra ut i marken.

Rekreationsområden kan också utformas med dubbla funktioner. Centennial Park i Bangkok byggdes för att skydda den sjunkande staden vid störtregn. Parken har konstgjorda våtmarker och är byggd ovanför en vattenreservoar som kan innehålla upp till 4 564 kubikmeter vatten.

Sist men inte minst anser vissa forskare att vi måste sluta bekämpa havet och börja samarbeta med det i stället. Vi kan till exempel bygga flytande städer som är helt anpassbara till stigande vattennivåer.

På många sätt står vi vid ett vägval när det gäller sjunkande städer, precis som med hur vi hanterar klimatförändringar som helhet. Om vi vill vända trenden och göra något åt sjunkande städer är det sista chansen nu för att undvika samhällsnedbrytande kaos till följd av den låt gå-attityd som har fått råda

OM EXPERTEN

”Läkare begraver sina misslyckanden. Geotekniska ingenjörer begraver sina framgångar.”

Det kan låta dystert, men jag har alltid tyckt att geoteknik är spännande och givande. När vi är framgångsrika och förser samhället med genomförbara och ekonomiska lösningar, så märker ingen av dem. Ofta får vi bara uppmärksamhet när saker går fel. Titta bara på lutande tornet i Pisa!

Genom min karriär har jag haft förmånen att jobba med många megaprojekt (broar, byggnader, tunnlar och marin infrastruktur). Det har inneburit viktiga möjligheter och utmaningar för den geotekniska professionen. De utmanar individens förmåga att lösa tuffa problem gällande mark, struktur, vatten och miljö. Det behövs innovativt och lateralt tänkande.

Sjunkande städer är en enorm utmaning som ropar efter lämpliga lösningar. Det motiverar mig.