Levenscyclusbeheer van infrastructuur bij onzekere klimaatverandering

De huidige besluitvormingsprocessen rondom het levenscyclusbeheer van wegtunnels in Nederland kunnen niet goed omgaan met de onzekerheden die klimaatverandering met zich meebrengt. De ontwikkeling van een alternatieve en gestructureerde methodologie, gebaseerd op de dynamic adaptive policy pathways-benadering (DAPP), lijkt een veelbelovend alternatief.

Het levenscyclusbeheer van wegeninfrastructuur is uitdagend, vooral voor assets zoals wegtunnels met een levensduur van meer dan een eeuw en een constructie die amper aangepast kan worden. De klimaatcrisis kan de functie en uiteindelijk de beschikbaarheid en betrouwbaarheid op de lange termijn in gevaar te brengen. Om tot goede adaptieve strategieën te komen, heeft Yagos voor zijn afstuderen aan de TU Delft onderzoek gedaan naar het toepassen van de dynamic adaptive policy pathways-benadering (DAPP). DAPP wordt voornamelijk gebruikt door investeerders, beleidsmakers en analisten binnen het waterbeheer. Het model ondersteunt besluitvorming bij onzekerheid door gebruik te maken van zogeheten adaptation tipping points (omslagpunten voor aanpassing) en adaptation pathways (aanpassingsrichtingen) in beleidsanalyse.

In het afstudeeronderzoek van Yagos wordt DAPP toegepast op wegtunnels door gebruik te maken van verschillende kwantitatieve en kwalitatieve assetmanagementtools. Hiermee wordt het mogelijk om de dynamiek van onzekerheden op de lange termijn mee te nemen. Door maatregelen op een dynamische en flexibele manier voor te stellen, en niet statisch en robuust, zijn er twee strategische routekaarten ontwikkeld. Het DAPP-model bestaat uit tien methodologische stappen (zie figuur hieronder), en in dit onderzoek zijn de eerste zes uitgevoerd in drie fasen.

Het ‘dynamic adaptive policy pathways‘-model en de uitgevoerde stappen in het afstudeeronderzoek. (Beeld: Ioannis Savvidis)

De gestructureerde methodologie

Tot 2100 hebben vooral veranderingen in temperatuur, neerslag, zeespiegelniveau, zonnestraling, verdamping (droogte), hagel- en onweersbuien en CO2 -concentratie in de atmosfeer invloed op de functies van de wegtunnelinfrastructuur. Fase 1 van de methodologie, de identificatie van die klimaatvariabelen, is uitgevoerd op basis van de KNMI’14 klimaatprojecties van de 21ste eeuw. Daarna is een functiedecompositie van een wegtunnelsysteem uitgevoerd door functionele eisen te definiëren, deze functies op te splitsen in systeem- en prestatie-eisen met behulp van het Hamburger-model, en een foutenboomanalyse uit te voeren voor het identificeren van faalmechanismen die samenhangen met de klimaatvariabelen. Tot slot is in fase 1 het falen gekwantificeerd in termen van (on)beschikbaarheid en is er een kwalitatieve analyse gemaakt van de impact op zes organisatiewaarden.

De resultaten uit fase 1 laten besluitvormers zien wat de impact is van klimatologische veranderingen op de (on)beschikbaarheid van een wegtunnelsysteem. In fase 2 is vervolgens met BowTie-analysediagrammen bepaald en gevisualiseerd welke maatregelen de onbeschikbaarheid van de tunnel kunnen voorkomen en/of gevolgen kunnen mitigeren.
Tot slot is in fase 3 een model ontwikkeld voor adaptieve strategieën voor het oplossen van faalmechanismen en het minimaliseren van de impact van falen. Hiervoor is gebruikgemaakt van a priori kwalitatieve en kwantitatieve scoring en selectie van maatregelen, en een visualisatie hiervan in strategische-besluitvormingskaarten, zoals weergegeven in de figuur hieronder.

Een schematische weergave van een strategische-besluitvormingskaart voor aanpassing van wegtunnels aan de aanhoudende effecten van klimaatverandering. (Beeld: Ioannis Savvidis)

Perspectief van besluitvormers

Het belang van langetermijnadaptatieplanning voor wegeninfrastructuur is vooral duidelijk omdat deze structuren zijn geïntegreerd in stedelijke omgevingen die zich op hun beurt ook aan het toekomstige klimaat moeten aanpassen. Bovendien hebben klimaatomstandigheden vooral impact op assets met een lange levensduur, zoals tunnels en mogelijk bruggen; wegen hebben een veel kortere cyclus van beheer en onderhoud, daarin zijn veranderingen in klimaat maar beperkt merkbaar.

Hoewel de DAPP- methodologie een uitvoerig proces lijkt, waren ondervraagde experts in staat om hiermee adaptieve strategieën te modelleren. De veelbelovende visualisatie van de strategie in een kaart speelt een belangrijke rol in de acceptatie van de methodologie. De kaart helpt de uitvoerders om de methodologie te begrijpen en toe te passen, zodat ze snel vertrouwd raken met het gebruik ervan.

Resultaten

Door DAPP te implementeren, kunnen eenvoudigere en compactere besluitvormingsplannen gevormd worden die omgaan met verregaande onzekerheden op langere termijn. Deze adaptatieplanningskaarten reageren op alle klimaatomstandigheden. Het actuele klimaat geeft de benodigde adaptieve maatregelen en de implementatietijd aan. De onderzoeksresultaten lijken effectiever dan de momenteel toegepaste besluitvormingsmethoden.

De toegevoegde waarde van de DAPP-benadering ligt in de dynamische en flexibele kenmerken ervan in vergelijking met de huidige technieken, die zich voornamelijk richten op statische en robuuste adaptieve maatregelen op korte termijn en strikte implementatietijden voorstellen. Met de DAPP-benadering worden minder middelen en tijd besteed en kan tegelijkertijd het behoud van de organisatiewaarden en de integriteit van de tunnelstructuur worden gegarandeerd.