Toitures terrasses végétaliséeset gestion des eaux pluvialesen Seine-Saint-Denis

GUIDE D’INFORMATION APPLICABLE EN ZONE URBAINE DENSE

La Seine-Saint-Denis est un territoire fortement urbanisé, sujet aux risques d’inondations comme au changement climatique. La maitrise du ruissellement urbain par temps de pluie est un axe important des politiques de mitigation, c’est-à-dire d’adaptation de la ville au risque. Il s’agit d’un enjeu environnemental et sociétal essentiel. Si l’effort à réaliser est indispensable il doit être partagé entre tous les acteurs et mis en œuvre dans les opérations d’aménagement des espaces publics ou dans les projets privés.

Agir sur cette préoccupation et rendre la ville résiliente au changement climatique, c’est un engagement fort du Département et conforme à la mise en œuvre de la COP21. Du bassin de retenue départemental à la simple noue, de nombreux dispositifs existent et sont mis en œuvre en Seine-Saint-Denis. Ces techniques sont très présentes dans le paysage de notre département et épousent sa toponymie tout en se déclinant de plus petite parcelle à l’échelle d’un sous-bassin versant. Faisant partie de ce qu’on désigne sous le nom de « techniques alternatives », les toitures végétalisées en forment une catégorie qui mérite d’être valorisée et promue tant leur facilité de mise en œuvre et leur efficacité est avérée. Complément utile des techniques d’infiltration et de déconnexion des eaux, elles sont très efficaces pour réduire les débits et les volumes.

A la pointe de la prescription de ces techniques depuis les années 90, la Direction de l’eau et de l’assainissement du Conseil départemental de Seine-Saint-Denis a réalisé - avec de prestigieux partenaires - ce guide d’information et de présentation de l’intérêt de végétaliser les toitures. Cette contribution à leur promotion vise à encourager et faciliter leur mise en œuvre au sein de l’agglomération parisienne et plus généralement en France.

Stéphane TrousselPrésident du Conseil départemental

de Seine-Saint-Denis

ÉDITO

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Sommaire

1. Objectifsduguide 6

2. Lagestiondeseauxpluvialesdansl’Agglomérationparisienne:principesetenjeux8

2.1 UnegestioncentraliséehéritéeducouranthygiénisteduXIXèmesiècle 8

2.2 Unegestionessentiellementunitaireresponsablededysfonctionnementsimportants 9

2.3 L’apportdestechniquesdites«alternatives»degestiondeseauxpluviales 11

2.4 Lestoituresterrassesvégétalisées:unepratiqueancienneadoptéeparlesarchitectescontemporains 12

3. Lestoituresterrassesvégétalisées:unesolutionadaptéeaucontexteurbaindense 14

3.1 Toituresterrasses:notionsélémentaires 14

3.2 Delatoitureintensiveàlatoitureextensive 20

3.3 Bénéficesdestoituresterrassesvégétalisées 23

4. Focussurlefonctionnementhydriqued’unetoitureterrassevégétalisée 24

4.1 Lebilanhydriqued’unetoiturevégétalisée 24

4.2 Lesfacteursquiinfluencentlefonctionnementhydriqued’unetoiture25

4.3 L’expérimentationinsitu:impactsdelavégétalisationàl’échelledelatoiture 27

4.4 Modélisationhydraulique:impactsdelavégétalisationàl’échelledubassinversant 30

4.5 Enrésumé 31

5. Lestoituresterrassesvégétalisées:uneopportunitépourrépondreàlaréglementation 32

5.1 Uneréglementationvisantàlimiterleruissellement 32

5.2 Lestoituresterrassesvégétaliséesrépondent-ellesàcesobjectifsréglementaires? 33

5.3 Arbrededécision 38

6. Conclusion 39

7. Bibliographie 40

8. Listedesfigures 41

9. Glossaire 42

10. Abréviations 44

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1. ObjectifsduguideEn croissance constante et rapide, l’agglomération parisienne compte en 2015 plus de 12millionsd’habitantsrépartissurunesuperficiede12000km²(Paris,PetitecouronneetGrandecouronne), ce qui en fait l’agglomération européenne la plus densément peuplée.L’urbanisationyesttellequeleniveaud’imperméabilisationdessolsestleplusélevédeFrance.Lorsdeprécipitations,unepartnotabledeseauxdepluiesentreainsiaucontactdesurfacesimperméabilisées et ruisselle. La majeure partie de ces eaux rejoint les réseauxd’assainissement collectifsunitairesou séparatifs.Unepartminoritaire continuede s’infiltrerdanslessecteursnonimperméabilisésoudes’évaporeràlafaveurdesespacesvégétalisés,enfonctiondesconditionsmétéorologiques.

Par conséquent, la gestion des eaux pluviales de l’agglomération parisienne pose un tripleproblème:

- des eaux non traitées (mélanges d’eaux usées et d’eaux pluviales dans lesréseaux unitaires) sont déversées plusieurs fois par an dans la Seine et sesaffluents au niveau des déversoirs d’orage, ce qui en altère notablement laqualité;

- le traitement des eaux usées par les stations d’épurations est altéré lors desapportsmassifsd’eauxpluvialesenréseauunitaire;

- lasaturationduréseau(unitaireouséparatif)peutentraînerdesdébordementsetprovoquerparendroitl’inondationtemporairedesespacesurbanisés.

La gestion traditionnelle par collecte et stockage enterré, puis restitution différée vers lesréseaux publics d’assainissement, a montré ses limites en termes techniques, économiques,écologiquesetenespacesdisponiblesenmilieuurbaintrèscontraint.

Face à ce constat, des solutions alternatives sontmises enœuvre aujourd’hui. Elles visent laréintégrationdeseauxdepluiedanslecyclehydrologiquenatureletl’utilisationdetouteslescomposantesdupaysageurbain.

Parmi ces composantes, les toitures sont identifiées comme un espace essentiel à valoriserpour limiter le ruissellement et réduire les volumes rejetés vers le réseau grâce àl’évapotranspiration.

L’objectifdeceguideestdeprésenter lesavantagesde lavégétalisationdes toiturespour lagestiondeseauxpluvialesd’unpointde vuequantitatif etqualitatif, afind’encourageretdefaciliterleurmiseenœuvre,enparticuliersurl’agglomérationparisienneetplusgénéralementenFrance.Laréflexionproposéeestenrichieparlesrésultatsdesdernierstravauxderecherchemenés sur le sujet, en particulier en Ile-de-France dans le cadre du programme TVGEP1,«ConceptiondesToituresVégétaliséespour laGestiondesEauxPluvialesurbaines»etd’uneconventionderechercheintitulée«LestoituresvégétaliséesenSeine-Saint-Denis».

1Les partenaires du programme TVGEP étaient le CSTB, le Cerema, le LEESU, l’ADIVET et laDirectiondel’EauduDépartementdesHauts-de-Seine.

Lagestiondurabledeseauxpluvialesestl’undesdéfismajeursquedoitreleverlavillededemain.

Limiterlesdéversementsd’eauxnontraitéesverslaSeineetréduirelesdébordementsdesréseauxd’assainissementenville

Lestoituresvégétalisées:unesolutionpouraméliorerlasituation

Lesobjectifsduguide

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Aquis’adresseceguide?

Ceguides’adresse-principalementauxéluslocaux,auxservicestechniquesdescollectivitésetauxaménageursprivésdel’agglomérationparisienne.Ilabordesuccessivement:

1. lesenjeuxactuelsdelagestiondeseauxpluvialesdansl’agglomérationparisienne,2. lesélémentstechniquesessentielspourcomprendrelestoituresterrassesvégétalisées

(TTV),3. lecomportementhydriquedesTTVetleurparticipationàl’améliorationdelagestion

deseauxpluvialesd’unpointdevuequantitatifetqualitatif,4. la capacité des TTV à répondre à des objectifs réglementaires en prenant l’exemple

des prescriptions propres aux départements des Hauts-de-Seine et de Seine-Saint-Denis

Le champd’applicationde ce guidedépasse l’îlede Francedans lamesureoù il apportedesinformationsutilesàl’ensembledesvillesaucontexteurbaindensesoumisesàdesconditionsclimatiquesprochesdel’IledeFrance.

Unguidepourlesélusettechniciens

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2. La gestion des eaux pluviales dansl’Agglomération parisienne : principes etenjeux

2.1 Une gestion centralisée héritée du couranthygiénisteduXIXèmesiècle

La compréhension des principes et des enjeux de la gestion des eaux pluviales del’agglomérationparisienneestéclairéeparl’histoiredel’assainissementdeParisetsabanlieue.Ledéveloppementrapideetoriginalde laVille-LumièreauXIXèmesiècleaeneffetmotivédeschoixd’aménagementmajeursquistructurenttoutelalogiqued’assainissementactuelle.

LeXIXème siècleaétémarquéparunehaussesignificativede lapopulationparisiennequiestpassée d'environ 650 000 à près de 2 millions d’habitants. En 1854, le Préfet de la SeineHaussmannetleDirecteurduServicedesEaux,l'ingénieurBelgrandontétabliunprogrammed'alimentationeneaudeParisetd'évacuationdeseauxuséesetpluvialesimpliquantderejeterleseauxsalesloinenavaldelaville,chaquerueétantdotéed'unégout.Leréseaud'égoutsaétéréaliséselonlesprincipesquiprévalentencoreaujourd’hui:

1. ilestunitaire,c'est-à-direqu'ilreçoitàlafoisleseauxpluvialesetleseauxusées;2. il estmajoritairementgravitaire ;desusinesdepompage relèvent toutefois leseaux

desquartiersbasdeParis;étantdedébitlimité,lesusinesdepompagesontéquipéesdedéversoirsd’oragequidélestentleréseauverslaSeineetsesaffluents;

3. ilconvergedanssaquasi-totalitéversunmêmepoint : l’usinedepompagedeClichyquiluipermetdetraverserlaSeine.

Au XXème siècle, l’urbanisation accélérée des banlieues a exporté ce schéma centralisé versl’ensembledudépartementdelaSeine2.Lacollecteunitaireestrestéelarègledanslescentresurbainseten1929,unpremierschémad'assainissementgénéraldudépartementétaitmisenplace. L'objectifétaitde transporter toutes leseauxuséesde l’agglomérationparisiennetoutd’abordversdeschampsd’épandagepuisversuneusined’épurationàAchèresaumoyendequatre grands émissaires. Le dispositif fut ensuite progressivement complété par lamodernisationdesinstallations,etlaconstructiondenouvellesusinesd’épuration.

A partir de la deuxièmemoitié du 20ème siècle, la collecte séparative (c’est-à-dire un réseaupour les eaux usées, un autre spécifiquement dédié aux eaux pluviales) fut privilégiée puisdevintlarègle.

Aujourd’hui,l’ensembled’unréseautrèsvasteetcomplexeestorganiséautourdescollecteursprincipaux (ou émissaires) du Syndicat Interdépartemental pour l’Assainissement del’AgglomérationParisienne(SIAAP).Pourtransporterleseauxuséesetpluvialesrecueilliesdansleségouts,les3DépartementsdelapetitecouronneetlavilledeParisgèrentenviron4000kmderéseaudetransportverslesréseauxduSIAAPquiacheminentchaquejourenviron2millionsdemètrescubesd'eauxjusqu’auxstationsd’épurationoùellessonttraitées.

2LeDépartementdelaSeineaétéremplacéen1968parlesDépartementsdeParis,desHauts-de-Seine,duValdeMarneetdeSeine-Saint-Denis.

Lecouranthygiéniste:uneréponsecollectiveauxépidémiesduXIXèmesiècle

Verslegigantismedesinstallationscollectives…

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Figure1Planschématiqueduréseaudecollecteetdesinstallationsd’épurationdel’agglomérationparisienne(http://www.siaap.fr)

2.2 Unegestionessentiellementunitaireresponsablededysfonctionnementsimportants

Dans ce tissu urbain dense et ce schéma de collecte unitaire centralisée, les eaux pluvialesapportent aux réseaux unitaires, en peu de temps, des volumes d'eau supplémentaires trèsvariablesetparfois très importants, cequi sature les réseauxde transport et la capacitédesusinesderelevageetinduitdesdéversementsfréquentsd’eauxpolluées(plusieursfoisparan)appeléessurverses,endenombreuxpointsverslaSeineetsesaffluents.

De plus, la saturation lors de fortes pluies des capacités hydrauliques de certains tronçonsinduit l’inondation temporairede l’espacepublic et despropriétés riveraines, notammentenSeine-Saint-DenisoùunepartieduterritoireestéloignéedelaSeineetdelaMarneetoùlespentessontfaibles.

Dans le cas des réseaux séparatifs, les pluies exceptionnelles peuvent également causer lasaturationdesréseauxetdesdébordementsenzoneurbaine,carleurdimension,calculéesurlabasedel’urbanisationdesannées1950,n’estplusenadéquationaveclessurfacesactuellesgénérantunruissellementverscesréseaux.

La gestion centralisée des eaux urbaines telle qu’elle a été conçue dans l’agglomérationparisienne s’avère donc insuffisante aujourd’hui, puisqu’elle porte atteinte de manièrerécurrenteàlaqualitédelaSeineetdesesaffluentsetqu’elleinduitdesinondationsurbainesparfoisconséquentes.

Cette situation est en totale opposition avec le souci environnemental fort porté par laréglementationnationaleeteuropéenneactuelle,notammentpar laDirectiveCadresur l’Eau(DCE2000/60)etparl’arrêtédu21juillet2015,quilimitelafréquencedessurversesauniveaudesdéversoirsd’orage.

LagestionunitaireinduitdesdéversementsfréquentsquidégradentlaqualitédeseauxdelaSeine

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Les fondements de la politique de l’eaufrançaise actuelle sont contenus dans troislois:-Laloisur l’eaudu16décembre1964quiaorganisélagestiondécentraliséedel’eauparbassin versant. C’est cette loi qui a créé lesagencesdel’eauetlescomitésdebassin.- La loi sur l’eau du 3 janvier 1992 quiconsacre l’eau en tant que "patrimoinecommun de la Nation." Elle a renforcél’impératifdeprotectiondelaqualitéetdelaquantitédesressourceseneau.Elleamisenplace de nouveaux outils de la gestion deseauxparbassin:lesSDAGEetlesSAGE,ainsique des procédures de déclaration etd’autorisation pour les travaux ou ouvragesquiontunimpactsurlesmilieuxaquatiques.- La loi sur l’eau et les milieux aquatiques(LEMA)du30décembre2006quiadonnélesoutilsenvued’atteindreen2015l’objectifde«bon état» des eaux fixé par le DirectiveCadre sur l’Eau et pour améliorer le servicepublicdel’eauetdel’assainissement.Par ailleurs, une grande partie de laréglementation française découle desdirectiveseuropéennes,etnotammentdelaDirectiveCadresurl’Eaudu23octobre2000(directive 2000/60) qui impose aux Etatsmembres l’objectif de «bon état» desmilieuxaquatiquespour2015.Cettedirectiveorganise la gestion de l’eau selon lemodèleévoquédesloissurl’eaufrançaises.

Unobjectifderéductiondesdébordementsetdesdéversementsd’eauxunitairesnontraitéesanotammentétéretenuparlesgestionnairesdesréseaux.

Une première solution a été de construire des ouvrages, souvent enterrés pour stockertemporairement les débits et les volumes supplémentaires induits par la pluie. Sur le réseauunitaire,cesouvragesdestockagepermettentdelimiterlesdéversementsaumilieunatureletdetraiterendifféréunepartplusimportantedesvolumescollectés,dansunobjectifderespectdel’arrêtédu21juillet2015.

Surleréseauséparatif,lesbassinsdestockagesontutilisésdèslespetitespluiespourfavoriserla décantation et limiter les apports de polluants au milieu naturel, afin de répondre auxobjectifsdelaDCE.

Au niveau du réseau interdépartemental, on compte aujourd’hui 12 ouvrages majeurs destockage (tunnels-réservoirsetbassinsenterrés),ayantunecapacitéde stockagecumuléede900000 m3. En y associant les grands émissaires de transport, le réseau peut stockertemporairementprèsde1833000m3(source:SIAAP).

Dessolutionsstructurellescollectivesgigantesquesetcoûteuses

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2.3 L’apport des techniques dites «alternatives» degestiondeseauxpluviales

Leconstatactuelestquelagestionpubliquedeseauxpluvialestellequ’elleaétépratiquéeaucoursdecesdernièresdécenniessouffredenombreuxhandicaps:

ü elle nécessite de gros investissements pour faire face au développement continu del’urbanisation,

ü elleoccupeuneplaceconséquentesurlesoletdanslesous-sol,ü elle nécessite un entretien régulier contrarié par les difficultés d’accessibilité aux

ouvrages (généralement enterrés) et de gestiondesbouesde curage (généralementpolluées),

ü elle est fréquemment mise en défaut, aussi bien lors des pluies courantes car elleinduitunepollutionchroniquedescoursd’eau (via lesdéversoirsd’orages),que lorsdes pluies exceptionnelles lorsque les capacités hydrauliques sont insuffisantes(débordementsetpicsdepollutionenrivière).

L’eau de pluie est souvent considérée comme une contrainte, et non pas comme unecomposantevoireunatoutdudéveloppementdelaville.

Il est donc apparu nécessaire de développer des stratégies plus durables, apportant unemeilleureintégrationdel’eaudepluiedanslaville.

Aussi les gestionnaires des réseaux ont-ils choisi de compléter le principe de collectesystématiqueenprivilégiantlagestionàl’amontdesréseaux.Pourcela,lesDépartementsdelapetite couronneet laVilledeParis ont établi denouvelles règles limitant le recours au rejetversleréseaupublic,etengagédesdémarchesdesensibilisationsurcettequestionauprèsdescollectivités,desaménageursetdesparticuliers,afinderépartirlesactionssurl’ensembledesbassinsversants.

Dans leur règlement d’assainissement, le principe d’infiltration des eaux et de re-perméabilisation des sols est préconisé en priorité et, à défaut, une limitation du débit estprescritepourlesraccordementsdetoutenouvelleconstructionversleursréseaux.

Cesnouvellesorientationsbénéficientdudéveloppementdetechniquesalternativesau«touttuyau»favorisantlagestionàlasourcedeseauxpluviales.

Ces techniques3sontadoptéespardenombreusescollectivitésenEuropeetenAmériqueduNorddepuisunetrentained’années.Ellesvalorisentautantquepossibleles infrastructuresetlesespacesdisponiblespourgérer leseauxdepluieauplusprèsdel’endroitellestombent. Ilpeut s’agir de noues enherbées, de places publiques inondables, de chaussées à structuresréservoirsoudebassinspaysagersparexemple.

3Il existe une abondante documentation sur les différents types de techniques alternativescomme les guides «Gestion durable des eaux pluviales enmilieu urbain: une intégration aupartid’architectureetdepaysage»(DépartementdeSeine-Saint-Denis,septembre2010),«Lapluieenville–maîtriserleruissellementurbain»»(DépartementdesHauts-de-Seine,2008)et«Assainissement pluvial intégré dans l’aménagement – Eléments clés pour le recours auxtechniquesalternatives»(CERTU,2008).Cesdocumentssontaccessiblessurinternet.

Unesolutionqu’ilconvientdedévelopper:privilégierlagestionàlasource

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2.4 Les toitures terrasses végétalisées: une pratiqueancienneadoptéeparlesarchitectescontemporains

Lavégétalisationdestoituresestprobablementunepratiquetrèsanciennedanslesrégionsdumondeoùleclimatpermetsonmaintiensansentretien.Onl’identifieainsidanslepatrimoinevernaculairedespaysscandinavesetpluslargementsurlesouvragesmilitairesdedéfense,enparticulierenFrancesurlesfortificationsconstruitesduXVIIèmeauXIXèmesiècle.

Figure2ToituresvégétaliséesdanslevillagedeNororagota(IlesFéroé-Norvège)(Créditphoto:ErikChristensen)VégétalisationdesfortificationsdeMontmédy(Meuse)(Créditphoto:cartesfrance.fr)

Sur le territoirenational, l’habitat traditionnel a cependant écarté cette solution, les toituresminérales (lauze, pierres plates, tuiles), en chaume ou en bois (tavaillons, bardeau) étantadoptéesselonlescontraintesclimatiques,ladisponibilitédesmatériauxetlesparticularismesrégionaux.

Le recoursmassif à la toiture terrasseau coursde ladeuxièmemoitiéduXXème siècle, lié aurenouvellement des formes de l’architecture contemporaine, a ouvert un nouveau champd’expérimentation pour garantir une étanchéité suffisante. Le recours à des membranes enpolymèrescouvertesdegravillonestapparuunesolutionfiable,dèslesannées1980.

Dès les années 1960, les architectes allemands ont adopté la végétalisation des toitures. Aumilieudesannées80,l’Allemagneestàl’originedela«végétalisationextensivedestoitures»,unetechniquequisedévelopperapidementdanscepaysetleNorddel’Europe.Danslemêmetemps, la culture de jardins sur dalle, lointain parent des jardins suspendus mythiques deBabylone, a connu une renaissance en France avec l’architecture des villes nouvelles. Lesplantationssurdalletellesquel’EsplanadeduGénéraldeGaulleàlaDéfense,puisleprojetdejardinAtlantiquedelagaredeMontparnasseàParis(1994),etenfinlacouverturedeparkingsetdevoiriesurbaines (notamment lepériphériqueparisien)ontétéautantd’opportunitésdeverdirdesespacesurbainstropminéralisés.

De1995à2005,environ10%destoitsallemandsnouvellementconstruitsontétévégétalisés.EnfinenAutriche,commeenSuisseouenAllemagne,desloislocalesincitentàlavégétalisationdestoituresterrassesetcertainescollectivitésontparticipéactivementàcedéveloppementendélivrantdesaidesfinancières.DanslecantondeBâle-Ville,lavégétalisationestobligatoiresurtoutnouveau toit plat. En2013, 25%de ses toits plats sont végétalisés, cequi constitueunrecordmondial.LaFranceaprisduretardparrapportàsesvoisinsetn’aréellementdéveloppélavégétalisationdestoituresqu’audébutduXXIèmesiècle,suiteàl’émergencedeladémarcheHQEetausoucideprendreencompte,danslaconstruction,dessolutionsrespectueusesdel’Environnement.

UnréférentieldesRèglesProfessionnellesdeconceptionetréalisationdesterrassesettoituresvégétaliséesaétémisàjouren2002etréviséen2007.Aujourd’hui,lemarchés’estouvertetlesnombreuxprofessionnelsquis’yinvestissent(couvreurs,étancheurs,jardiniers)offrentune

Unetechniqueancienne

UndéveloppementpionnierdelavégétalisationenAllemagneetenSuisse

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largegammedeproduits.Lecapdumilliondemètrescarrésvégétalisésannuelsaétéfranchien20104.

41,36milliondem2ont été réalisés en2011pourunmarchéde couverture représentant autotal25millionsdem2selonl’associationAdivet(Associationfrançaisedestoituresetfaçadesvégétales).

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3. Les toitures terrasses végétalisées :une solution adaptée au contexte urbaindense

EnFrance,lesTTVontétéintégréesrécemmentdanslastratégiedegestiondeseauxpluvialesàlasourceparlesmaîtresd’œuvreetlescollectivités.

On identifie en effet que la végétalisation des toitures terrasses apporte un ensembled’avantages qu’il convient de développer en ville, notamment dans les quartiers denses etfortementminéralisés:

ü valorisationd’unespacequisetrouvedisponibleetgénéralementdélaissé,endehorsde son utilisation pour le placement d’installations techniques de ventilation ou decapteurssolaires,

ü améliorationpaysagèrede la«cinquièmefaçade»d’un immeuble,notammentpourlespointsdevuequiladominent.

D’autres avantages sont identifiés aujourd’hui, grâce aux premières réalisations dont on aévalué lecomportement.Outre l’isolationthermiquede l’étage leplusélevéet l’améliorationde la biodiversité en ville5, on note ainsi la capacité des TTV à retenir l’eau au cours d’unépisodepluvieuxetàenfavoriserl’évapotranspirationpendanttoutelapériodevégétative,duprintempsjusqu’àl’automne.

Les TTV apportent ainsi l’avantage particulier de soulager les réseaux et les installations detraitement situées à l’aval sans occuper deplace en tant que telle. Elles présentent doncunintérêt original pour compléter les installations de stockage et d’évacuation au sol, enparticulier enmilieuurbaindensemais égalementpour tout nouveauprojet de constructioncompatibleavecunetoitureterrasse.

3.1 Toituresterrasses:notionsélémentairesOnappelletoiture-terrasseletoit-terrassedontlapenteestinférieureà15%(au-delà,onparlede «toiture inclinée»). La toiture-terrasse est protégée par une étanchéité composéeessentiellement d’un isolant et d’un complexe d’étanchéité simple oumulticouche. Elle peutêtre accessible ou non. Lorsqu’elle l’est, elle peut être utilisée comme un espace de vie, deconvivialitéet/oudeloisir.

5Pour approfondir le sujet, nous conseillons la lecture des ouvrages «Toitures végétalisées,moded’emploi»(StéphaniedelaRosaetLucieCluzan,Architectureàvivren°34,janvier/février2007)et«Végétalisationextensivedesterrassesettoitures»(FrançoisLassalle,2008).

Lestoituresterrasses:desespacesgénéreuxàvaloriser

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Onpeutdéclinerlavariétédesréalisationsselon3critèresenpartieinterdépendants,commesuit:

Accessibilitéetfonction

ü inaccessibles(saufpourl’entretienetlesréparationsoccasionnelles),ü àzonestechniques(toitures-terrassesàcirculationpiétonnière),ü accessibles(auxpiétons),sanslimitationparticulière,ü circulables(circulationetstationnementdevéhicules),

Elémentporteur

ü en béton : béton armé en dalles ou coulé en place en voiles, bétonprécontraint…

ü enacier(bacsdetôlenervurée),ü enpanneauxdeboissurossature.

Pente

ü àpentenulle:pentedusupportd'étanchéitéinférieureà1%,ü plates:pentede1à5%danslecasgénéral,ou1à3%silesupportestla

tôled'aciernervurée,ü rampantes :pentede5à15%dans le casgénéral,ou3à7%suracier

nervuré;

Lorsqu’unepartieou l’ensemblede la toitureest couvertd’un support végétalisé,onpeut laqualifierdetoiturevégétalisée.

Une toiture terrasse végétalisée (TTV) type est constituée, par ordre chronologiqued’installation:

1. d’un support porteur (constituant le«toit », qui peut être principalementenbéton,enmétalouenbois),

2. d’unmatériaupare-vapeur,

3. d’unecouched’isolant,

4. d’uncomplexed’étanchéitérésistantàlapénétrationracinaire,

5. d’une couche de drainage spécialisé,qui comprend parfois des réservoirsd’eau,

6. d’ungéotextilefiltrantpourcontenirlesubstrattoutenlaissantcirculerl’eau,

7. d’un substrat de croissance fabriqué,sans terre (sauf végétalisationsintensives),

8. de plantes, choisies dans une gammedevégétauxspécifiques.

Unezonestérile,nonvégétalisée,longelesacrotèresafindefaciliterlasurveillanceetl’entretiendurelevéd’étanchéitéetdesévacuationsd’eaupluviales.

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Figure3Coupetyped’unetoiturevégétalisée(réalisation:F.BellagambapourSEPIAConseils)

Ondistingue les éléments en contact avec les eauxdepluie de ceuxqui ne le sont pas et quiconstituentl’élémentporteur(enbéton,enbois,enacier)etlesystèmed’isolation(parevapeur,isolantthermique).

Les éléments qui sont en contact avec l’eau ruisselant sur les toitures sont le revêtementd’étanchéité,ledispositifanti-racinaire,lacouchededrainage,lacouchefiltrante,lesubstratetla plantation. La composition de ces constituants est susceptible d’altérer la qualité de l’eaurejetée car celle-ci peut lessiver des contaminants émis par les matériaux de construction(métauxoumicropolluantsorganiquesparexemple).

ü Lerevêtementd’étanchéité[4]

Le revêtement d’étanchéité d’une toiture terrasse végétalisée estmis en place sur un supportd’étanchéité qui peut être l’élément porteur (en béton, bois ou en acier), ou le systèmed’isolation.Ilpermetd’éviterl’infiltrationdel’eauàl’intérieurdubâtimentetdoitprésenteruncaractère anti-racinaire pour empêcher la perforation ou bien le contact des racines avec lacouched’étanchéité.

Lafonctionétanchéitépeutêtreobtenuepartroisgrandesfamillesdematériauxutiliséespourlaréalisationdestoituresterrasses:

- lesétanchéitéscouléesenasphalte(lesplusanciennesetlesplusutilisées);- les membranes d’étanchéités bitumineuses (membranes légères et flexibles plus

résistantes);- lesmembranesd’étanchéitéssynthétiques.

La fonctionanti-racinaireest intégréedans lesrevêtementsd’étanchéité.Généralementàbasede mécoprop, une substance herbicide, les produits anti-racinaires influencent la qualité deseauxderuissellementissuesdesTTV.

Lesdifférentsconstituantsd’unetoiturevégétaliséeaucontactavecl’eaudepluie

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Figure4Posed’unemembraned’étanchéitésynthétique(www.renolit.com)

ü Lacouchededrainageetlacouchefiltrante[5et6]

La couchededrainage assure l’écoulementdes eaux vers les dispositifs d’évacuationdes eauxpluviales,évitantainsil’asphyxiedesracines.Ellesesitueentrelerevêtementd’étanchéitéetlesubstrat,séparéedecedernierparunfiltre,etl’épaisseurminimaledecettecouchedépenddela hauteur maximale des flaches d’eau observées sur la toiture. Sa perméabilité doit êtresupérieureouégaleà0,3cm/spourassurerunebonnecirculationdeseaux.

Lesmatériauxpouvantconstituercettecouchesontsoitdesplaquesdepolystyrènemouléesoualvéolées,soitdesagrégatsminérauxporeux(pouzzolane,argileexpansée,rochevolcanique…),soitdesélémentssynthétiquespouvantformerounonunesortederéserved’eau,commedesbacsenpolyéthylènerecycléparfoisaussienhautedensité.

La couche filtrante retient les particules fines du substrat et s’interpose entre le substrat et lacouchedrainantepourévitersoncolmatage.Elleretientdesparticulesdediamètresupérieurà0.063 mm. Le filtre est soit un géotextile en propylène non-tissé, soit un géotextile enpolystyrènenon-tissé.

ü Lesubstratetlavégétation[7et8]

Le substrat permet l’ancrage des racines, la rétention en eau et la nutrition des plantessélectionnées, pour assurer leur pérennité. L’épaisseur du substrat, le type et la hauteur desvégétauxsontétroitementliés.

La composition du substrat varie en fonction de cette épaisseur, les dispositifs les plus fins(extensifs) ayant recours àdes supports composites et lesplusépais (intensifs) àdes supportsessentiellementnaturels.

Figure5Posed’unrevêtementvégétalsurunenappedrainante(www.cotemaison.fr)

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ü Lazonestérile[9]

La zone stérile est un espace aménagé sur la toiture, dont le but est de faciliter l’accès auxrelevésd’étanchéitéetauxévacuationsd’eauxpluviales,pour l’entretien.Cette zonen’estpasconsidéréecommezoneaccessiblepour lacirculation.Elleaune largeurde0,40m.Cettezoneestgénéralementprotégéeparunecouchedegravillonsayantunegranulométriesupérieureà15mm,éventuellementrecouvertsdedallesdebétonpréfabriquées.

Figure6Visualisationd’unezonestérileengravier(www.maison.com)

ü Elémentdeséparation[10]

Cedispositifestutilisépour séparer la zonestérilede la zonevégétalisée. Ilsontaussi commerôledemaintenir la couchedeculturede la zonedevégétalisation. Ledispositifde séparationutilisédépenddudispositifdedrainagede l’eau.Si la couchededrainageest continuesous ledispositif de séparation, alors il peut être formé par des bordures oumurets en béton ou enbrique. Si la fonction de drainage est assurée par le substrat ou si la couche drainante estinterrompue,lematérielutiliséestalorsconstituédebandesajouréesavecassociationd’unfiltrequi est identique à celui utilisé dans le complexe de végétalisation. Ces bandes sont plutôtmétalliques,enalliaged’aluminium,enacierinoxydableouenzinc(Adivet,CSFEetal.2003).

Figure7Coupeanalyséed’uneterrasseàChâtenay-Malabry(92)(CD92)

ü Relevésd’étanchéité[11]

Le relevé d’étanchéité est de même type que l’étanchéité utilisée pour le revêtement de latoiture. Il a une hauteurminimale de 15 cm au-dessus du substrat, il est généralement auto-protégé ou bien protégé par des bandesmétalliques qui peuvent être en aluminium, ou acierinoxydable.

1:lacouchedrainante;

2:lacouchefiltrante;

3:dispositifdeséparation:bandepare-gravierenzinc.

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ü Evacuationdeseauxpluviales[12]

Lesévacuationsdeseauxpluvialessesituentgénéralementdans lazonestérile.Lesentréesdudispositif sont équipées d’une grille avec garde grève (crapaudine) pour arrêter les débris. Leseauxsontdirigéesversuneévacuation,etdestrop-pleinspermettentd’éviterlatropfortemiseenchargedelatoiture.

Figure8Dispositifd’évacuationdeseauxpluvialessuruncollègeàIssy-les-Moulineaux(92)(CD92)

La mise en œuvre de TTV (ouvrages neufs ou réhabilitation) est régie par plusieurs règlestechniquesenvigueur:

-DTU43.1(étanchéitédestoituresterrasse)etDTU60.11(évacuationdeseauxpluvialesdetoiture),

- Règles professionnelles de la Chambre Syndicale Française de l’Etanchéité pour laconceptionetlaréalisationdesterrassesettoituresvégétalisées,novembre2007,

-ClassementFITdesrevêtementsd’étanchéité(cahierCSTBn°2358deseptembre1989).

Textesderéférence

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3.2 DelatoitureintensiveàlatoitureextensiveIlexistetroisgrandescatégoriesdeTTV:

- lavégétalisationintensive;

- lavégétalisationsemi-intensive;

- lavégétalisationextensive.

Figure9ExemplesdecoupestypesdeTTV–comparaisondegaucheàdroitedesvégétalisationsextensives,semi-intensivesetintensives(réalisation:F.BellagambapourSEPIAConseils)

Lavégétalisationintensivepeutêtreassimiléeàunetoiture-terrassejardin.

Lesubstratdecroissancesecomposegénéralementdeterrevégétale.Saprofondeurvarieentre30et100cmetsonpoidsàcapacitémaximaleeneau,entre500et2000kg/m².

Enraisondel’épaisseurdusubstrat,lechoixdeplantesestlargeetpeutcomprendredesarbresetdesarbustes.Selonlavégétationchoisie, l’entretienetenparticulier l’arrosagepeuventêtreplusexigeantsetplusfréquents.Àcausedupoidsélevédel’installation,cettetechniquenepeutêtreréaliséequesurdessupportsenbéton,enpenteinférieureà5%.

Techniquement, laréalisationd’uneterrasse-jardindiffèrepeudecelled’unespacevertausol.Toutefois,certainesplantesrhizomateusessontproscritesenraisondedégâtsqu’ellespeuventcausersurl’étanchéité:tousgenresetespècesdebambous,joncsdeChine,graminéesgéantescommelescannesdeProvenceoulaSpartineparexemple.

Lavégétalisationintensive:unjardinsurletoit

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Figure10LeJardinAtlantiquesurlesvoiesdelaGareMontparnasseàParis(conception:Brun,PennaetSchnitzler)

Lavégétalisationextensivefaitappelàlanotiondetapisvégétal.

Ces toitures utilisent un substrat spécifique, un «terreauminéral» qui peut être composé desable, de gravier issu de roche volcanique, de briques concassées ou d’argile expansée, dematièresorganiques,quimesureentre3et15cmdeprofondeuretpèseentre70et200kg/m²lorsqu’il est en situation de «Capacité Maximale en Eau». Plutôt légères, elles peuvent êtreinstalléessurtouslessupports,mêmelespluslégers(béton,bois,acier).

Letapisvégétals'adapteprogressivementàsonmilieuetfonctionnedefaçonquasiautonome.Cetapisestobtenuparuneassociationdeplantesspécialementadaptéesquisereproduisentinsitu.Lesmoyensdeculturesontminimesetlalistedesplantescompatiblesestplutôtrestreinte:mousses,plantessucculentes(sédums),graminées…Cesontleplussouventdesplantesdefaiblehauteur,idéalementadaptéesàdesconditionsdecroissancerigoureuses.

Figure11VégétalisationextensivedutoitduministèredesfinancesàNoisy-le-Grand(93)–architectePaulChemetov–©Ecovégétal

La végétalisation semi-intensive est intermédiaire entre les deux structures décritesprécédemment.

L’épaisseurdu substratnedépassepas30 cmet sonpoidsà capacitémaximaleeneauoscilleentre150et350kg/m

Les systèmes de végétalisation semi-intensive permettent une large utilisation de la palettevégétaleetsontassujettisàunentretienrégulier.Lesplantessontleplussouventdesgraminées(utiliséesengazonsouentantqueplantesornementales),plantesvivacesetarbustestapissantsou de faible hauteur. On utilise de préférence des espèces à développement fort et dense etrésistantesaugeletàlasécheresse;lesmonoculturessontàproscrire.

Il convient de noter que le système semi-intensif doit être, la plupart du temps, arrosé plusfréquemmentqu’unsystèmeintensif. Eneffet,sonsubstratétantmoinsépais, ildisposed’uneréserve d’eau utilisable par les végétaux, dite réserve utile, moins importante. Cependant,l’épaisseur du substrat n’est pas le seul critère, les modalités d’arrosage étant aussiconditionnéesparletypedevégétation.

Lavégétalisationextensive:untapisvégétaldefaibleépaisseur

Lavégétalisationsemi-intensive:uncompromisentrelejardinetletapisvégétal

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Figure12Végétalisationsemi-intensivesurunerésidenceàBoulogne-Billancourt(92)(CD92)

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3.3 BénéficesdestoituresterrassesvégétaliséesLa recherche bibliographique a permis d’identifier les principaux bénéfices potentiels apportésparlesTTV,quisontprésentésdansletableauci-dessous.

Certainsaspectsontfaitl’objetdevalidationscientifique(indiquéeengras).

Réductiondesruissellementsenavaldestoitures

La constitution particulière d’une toiture terrasse végétalisée, etnotamment l’implication de sa composante végétale, lui confère unfonctionnement hydrologique particulier. Ce fonctionnement,globalement favorable à la gestion des eaux pluviales en milieuurbain, estdéveloppédans le chapitre suivant. Leseffets en termesderuissellementontétédémontrésetsontsignificatifs.(TGVEP)

Augmentationdeladuréedeviedescouchesd’étanchéitédestoitures

La couche de substrat protège le complexe d’étanchéité desvariationsdetempérature (réductiondedilatation–contractiondesmembranesposéessurletoit)–elleconstitueun«bouclier»contrelesintempéries.(ADIVETetCSTB,2007)

AugmentationdelabiodiversitéLa couverture végétale constitue un micro-écosystème plusaccueillant pour la faune (insectes, araignées et oiseaux) qu’unetoitureminérale.(Brenneisen,2003)

Améliorationesthétiquedel’environnementpaysager

Outre sa plus-value esthétique pour les points de vue dominant latoiture, la proximité du végétal aurait des effets bénéfiques sur lasanté, notamment par la réduction du stress. (Ernst & Young etAssociés,2009)

Luttecontrelephénomène«d’îlotdechaleururbain»

L’îlotdechaleururbain(ICU)estdûauxémissionsdechaleurliéesauxactivités humaines,mais aussi à l’augmentation de l’absorption descaloriessolairesinduiteparlessurfacesurbainesimperméabilisées;ilsetraduitpardestempératureslocalesplusélevéesquelanormale

L’évapotranspirationengendréeparlestoituresvégétaliséesparticipeàlaréductiondecephénomène.(APUR,2013)

Améliorationdel’efficiencethermiquedesbâtiments

L’accumulation de couches supplémentaires permet une meilleureisolationthermiquedelatoitureetlimiteainsilespertes(hiver)maissurtoutlegain(été)dechaleurdubâtiment.(Belarbi&Faucon,2007)

RéductiondubruitUnesurfacevégétaliséeavecunsubstratde12cmpourraitdiminuerlebruitextérieurde40dBdans l’étagesupérieur. (Ernst&YoungetAssociés,2009)

Impactsurlaqualitédel’air Lesplantessontcapablesdefixerunepartiedesparticulespolluantesprésentesdansl’air.(Ernst&YoungetAssociés,2009)

Compatibilitédestoituresvertesavecdescapteurssolaires

Compatibilité entre les TTV et les capteurs solaires sous réserve durespect du DTU 43.1 et justifications complémentaires pour laréalisation et entretien courant des ouvrages d’étanchéité en toutesécuritéetenparticulierdesrelevésetdesentréesd’eauxpluviales.La végétation, en limitant la réverbération du soleil sur le toit et yréduisant latempérature,augmentent laduréedeviedespanneauxsolaires et leur efficacité (Seine-Saint-Denis - BruxellesEnvironnementIBGE,2010)

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4. Focus sur le fonctionnement hydriqued’unetoitureterrassevégétalisée

Depuisunedizained’années,unnombrecroissantdetravauxs’est intéresséaucomportementhydriquedesTTV.Récemment,lacontributionpotentielledesTTVàlameilleuregestiondeseauxpluviales à l’échelle urbaine a été analysée notamment via les travaux de recherche TVGEP6.L’AllemagneayantétéparmilespremierspayseuropéensaveclespaysscandinavesàmeneruneréellepolitiquedepromotiondesTTV,onytrouvelesarticlesscientifiqueslesplusancienssurlesujet.Laplupartdesétudesallemandesontétéréaliséesentre1980et2000.Apartirdesannées2000, des travaux français, belges, canadiens et américains ont à leur tour été menés sur lefonctionnementetl’intérêthydrologiquesdecestoitures

Des dispositifs expérimentaux et in situ ont été suivis afin de caractériser le comportementhydriquedesTTVàdeséchellesdetempsévénementiellesouannuellesetl’influencedechacunedes composantes de la toiture sur son comportement hydrique. Les données acquises ont étéutiliséespourélaboreret/ouvaliderdesmodèlespermettantde simuler le comportementdesTTV.

4.1 Lebilanhydriqued’unetoiturevégétalisée

Le bilan hydrique d’une TTV est, comme son nom l’indique, un bilan de toutes les entrées etsorties d’eaux au niveau de la toiture. Il s’établit en considérant la distribution de l’eaumétéorique interceptée lors d’un épisode pluvieux (la pluie P). Une fraction de cette eau estrestituée vers l’atmosphère par évapotranspiration (ET), une autre vers la descente d’eau parruissellement (R). Le reste, retenu dans l’horizon végétalisé (Ret), est susceptible d’alimenterl’évapotranspirationultérieureou,àdéfaut,derejoindreladescented’eaulorsd’uneprochainepluie.

Onnoteraquel’eauquirejointladescenteprovient:

o soit de la percolation à travers le substrat (Ri), ce qui constitue a prioril’essentieldeseauxrejoignantladescented’eau,

o soit d’un ruissellement à la surface du substrat (Rs), en cas d’évènementpluvieuxexceptionnel.

Figure13Schémadefonctionnementd’unetoitureterrassevégétalisée(réalisation:F.BellagambaetSEPIAConseils)

6 Les articles “Green roof performance towards management of runoff water quantity andquality: a review” de Czemiel-Berndtsson (2010) et “Green roofs as a tool for solving therainwater runoffproblem in theurbanized21st century?” deMertensetal. (2006)ainsique lapartie 4 du projet TVGEP et les «toitures végétalisées en Seine-Saint-Denis»sont à consulterpourplusd’information.

Unequestionposéedepuisbientôtunedécennie

Bilanhydriqued’unetoiturevégétalisée

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Remarque: L’impact des toitures végétalisées sur la gestion des eaux pluviales s’apprécie enévaluantledébitetl’abattementenvolumedesprécipitationsquiatteignentladescented’eau.

4.2 Les facteurs qui influencent le fonctionnementhydriqued’unetoiture

L’épaisseuret lescaractéristiquespropresdusubstratontuneinfluencedirectesurlacapacitéderétentionetsurlecoefficientd’écoulementdelatoitureàl’échelledel’annéeoud’unesaison.Mêmesid’autresélémentsentrentenjeuàl’échelledel’évènementpluvieux,ilapparaîtquelecoefficient d’apport, soit la partie de la pluie qui arrive vraiment à l’exutoire, diminue lorsquel’épaisseurdusubstrataugmente.

Lorsd’unévènementpluvieux, l’eauprécipitée remplit lesporesdu substrat jusqu’à ceque sacapacitéderétentionsoitatteinte.Unsubstratplusépaisserapluslongàseremplir,etseraainsimoinssouventsaturéàlavenued’unsecondévènementpluvieux.

La capacité de rétention d’une toiture étant limitée, toute la pluie qui excède cette capacité,percole et/ou ruisselle. Les TTV deviennent donc moins performantes pour de plus grandeshauteursdepluiesoupourdesévènementsplusintenses.

Pluslesubstratestépais,plusonserapprocheducomportementd’unsoldepleinterre:ilseracapabledemieuxamortirdespluies longues.Unetoiture jardinsemi-intensiveou intensiveestdonc plus efficace qu’une toiture extensive pour retenir et ensuite évapotranspirer une pluied’orageestivale.

En revanche, la réduction du débit de pointe ne dépend pas exclusivement de l’épaisseur dusubstrat.Elleestaussiinfluencéeparletypedesubstratetparlescaractéristiquesdumatériaudedrainage.

Lorsqu’un substrat est complètement saturé, il a tendanceà se comporter commeune toiturenue: les eaux précipitées ne sont plus retenues, elles s'écoulent à travers le substrat ouruissellentensurfacepourlespluiesdeplusfortesintensités.Mêmesilatoitureretientunepartimportantede l’eauaudébutde lapluie, lorsque celle-ci est saturée, ledébit instantanén’estplusécrêté.

Lesubstratidéaldoitavoirunebonnecapacitéderétentioneneauetunecapacitédedrainage:ilpeutêtrecomposéenmajeurepartiedematériauxminérauxdegroscalibre,etde10à30%dematière organique. Une proportion de la fraction minérale peut être de taille plus fine pouraméliorerlacapacitéderétentiond’eau(source:TVGEP).

Lacouchededrainagefacilitel’évacuationrégulièredel’eauquiatraversélesubstratvégétalisé.Elle permet d’éviter la stagnation de l’eau dans celui-ci. Cette couche participe ainsi au bonmaintiendelavégétalisationendehorsdelapériodevégétativeetlorsdesfortespluies.

Plus le substrat est chargé en eau au début de la pluie et plus il sera saturé rapidement. Enconséquence,sacapacitéderétentionetsoneffetsur ledébitdepointeduruissellementsontlimitésetletempsderetardauruissellementestréduit.

L’épaisseurdusubstratauneinfluencesurlevolumed’eaurejetédansl’année…

…maisn’influencepasledébitdepointelorsdesoragesexceptionnels

Ledrainageaméliorelemaintiendelavégétation

Lasuccessiondespluiesinfluencenotablementlecomportementhydriqued’uneTTVaucoursdel’année…

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LaCapacitéMaximale en Eau (CME) correspondà laquantitéd’eau stockéepar lesmatériauxconstitutifs du complexe de végétalisation (Drain, substrat, végétaux, filtre). La CME d’unmatériau est connue à partir d’un protocole expérimentalqui consiste en une mise en eau àsaturationducomplexependant24heures,puisressuyagependant2heures.Ellecorrespondaurapport entre le volume d’eau contenu dans le complexe de végétalisation testé et le volumetotaldecelui-ci.

Figure14Schémadeprincipedelasaturationd’unsubstratetdesonégouttageàsaturation(réalisation:SEPIAConseils)

L’évapotranspirationdésignelacombinaisondel’évaporationdel’eauàlasurfacedusubstratoude la végétation et de la transpiration des végétaux, essentiellement limitée à la périodevégétative(dudébutduprintempsaudébutdel’automne).

C’estsurcephénomènequereposel’intérêtmajeurdelavégétalisationdestoitures:àdéfautdepouvoir être infiltrée au droit du bâtiment, l’eau retenue par la toiture est en partieévapotranspiréeaulieud’êtreévacuéeparruissellementdansleréseaud’assainissementpluvial.

CapacitéMaximaleenEau(CME)

…maisl’évapotranspirationrestelemoteuressentieldecefonctionnement.

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4.3 L’expérimentationinsitu:impactsdelavégétalisationàl’échelledelatoiture

DanslecadreduprojetTVGEP,unbancd'essaiavecdifférentesconfigurationsdesubstratsetdevégétaux a été installé sur le toit d'un des bâtiments du Cerema à Trappes, en juin 2011.L’objectif du projet TVGEP était d’évaluer l’intérêt des TTV pour la gestion quantitative etqualitativedeseauxpluviales,en identifiant leursatoutset limitesà l’échellenotammentde laparcelle.Lamiseenœuvredubancd’essaiapermisd’acquérirdesdonnéesfinessurunepériodede2ans.

Figure15VuedelatoitureduCEREMAdeTrappes,etdesinstallationsdesuividesdifférentstypesdecouverture(source:TVGEP)

Cetteexpérienceapermisd’évaluerinsitulecomportementhydriquededifférentstypesdeTTVsur plusieurs cycles saisonniers. Ainsi, 6 compartiments végétalisés ont été aménagés. Pourcomparerl'effetdesstructuresvégétaliséesparrapportauxtoituresterrassesnonvégétalisées,un compartiment a été équipé de sa seule étanchéité (Nu) et un autre couvert de graviers(Gravier).

Figure16PlanschématiquedelatoitureduCEREMAdeTrappespendantl’expérimentation(RapportprojetTVGEP-Suivihydriquedetoituresvégétaliséesetmodélisation,2013)

Lesrésultatsobtenusauboutdedeuxannéesderechercheontfaitémergerquelquesrésultatssignificatifs:

Ø d’unpointdevuequantitatif

LeprojetTVGEP:suividelatoitureduCEREMAàTrappes

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Al’échelledel’année,l’abattementdel’eaurejetéeenavaldelatoitureestnotable.Ainsisurl’année,lapertedevolumeestde30%pourlecompartimenttémoinnu(étanchéiténue)tandisqu’ilestde47%à71%pourlescompartimentsvégétalisés.

A l’échelle de l’événement pluvieux, il y a une grande variabilité de l’efficacité des TTV enfonctiondeleursconditionsinitialesdesaturationendébutd’évènementetdel’intensitédelapluie. Pour les compartiments végétalisés, le pourcentage d’événements qui produisent desrejets varie entre 50 et 64%. En d’autres termes, lamoitié des pluies n’ont pas provoqué derejets (coefficient de ruissellement de la TTV égal à 0). Pour l’autre moitié, les rejets étaientsignificatifsavecdescoefficientsderuissellementmaximumtoussupérieursà0,88.

L’abattement des pluies augmente avec l’épaisseur du complexe de végétation. Pour descompartiments présentant la même végétation (sédum), le compartiment présentant uneépaisseur de substrat de 3 cm produit du ruissellement avec un coefficient de ruissellementannuel à 0,53, alors que pour un compartiment avec une épaisseur de substrat de 15 cm, lecoefficientestde0,36.

A l’échelle de l’événement pluvieux, une TTV extensive (3cm d'épaisseur de substrat) peutabattre de l’ordre de 9mm de pluie. Cet abattement s’élève à 15mm lorsque l'épaisseur desubstrat atteint 15 cm (source: outil d’aide à l’évaluation des performances hydrologiquesTVGEP).

Lesmesures in situ ontmontré que la part de l’eau stockée par la toiture à chaque pluie estbeaucoupplusfaibleenhiver(2%à40%)qu’enété(28%à88%).Eneffet,lapériodehivernaleestbeaucoupmoinspropiceà l’évapotranspirationetexpliqueque lesubstratconserveunepartiede l’eau et soit plus rapidement saturé. C’est donc durant le reste de l’année que les TTVréduisentsignificativementlaquantitéd’eaurejoignantladescented’eauparévapotranspiration.C’estaussidurantcespériodes,quel’intensitédesévènementspluvieuxestlapluspréjudiciableaufonctionnementdesréseauxd’assainissement.

CesrésultatsontétécorroboréspardesexpérimentationsmenéessurdesTTVréellesdans lesdépartementsdesHauts-de-Seine,surletoitd’unecrècheàClamart,etdelaSeine-Saint-Denis,surletoitdelaDirectiondel’Eauetdel’AssainissementàRosny-sous-Bois.

LaTTVdelatoituredeClamartestconstituéed’unecouchededrainageenpolystyrène,de3cmdesubstratetd’unevégétationcomposéed’unmélangedesédums.ElleestdoncsimilaireàundescompartimentsdelaTTVdeTrappesaveccependantunevégétationmoinsdéveloppée.Desabattementsenvolumede47%ontétéobservés.

La toiturede laDEA93est composéede20 cmde terre végétale recouvert de graminée. Elles’apparenteainsiàunetoituresemi-intensive.Lesobservationsontmontréque70%delapluieannuelle était retenue. Ces résultats sont proches de ceux obtenus pour les TTV de 15cm àTrappes.Seul30%desévénementspluvieuxproduisentduruissellementetlarétentionenhiverestencorede57%.Cetypedetoiturepermetdoncunerétentionannuelleplushomogène,dueà une capacité de rétention plus importante. Cependant, il faut également noter que pourquelquesévènements,iln’yaaucunerétention.

L’impactquantitatifdesTTV

Figure17TTVdelaDirectiondel’Eauetdel’AssainissementduConseilGénéral93àgauche(CD93),etTTVdelacrècheRenaudinàClamart(CD92)

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Entermesdedébit, lesmaximumsobservéssontcomprisentre33et47l/s/hapourlestoituresvégétaliséesetatteignent57et85l/s/hapourlatoitureGravieretlatoitureNu,respectivement.

Legraphiqueci-dessousprésentepourdifférentstypesdeTTVlaproportiond’évènementsavecundébitobservésupérieurà10l/s/haouavecundébitnul.

Lesévènementsgénérantundébitnulsontgénéralementplusfréquentsaveclamiseenœuvred’unetoiturevégétalisée,etlesévènementsproduisantundébitsupérieurà10l/s/hasontplusrares,maisreprésententtoujoursentre6et17%desévènementsselonletypedetoiture.

Une toiture végétalisée est donc efficace pour l’atténuation des débits mais, avec lesconfigurationsdetoituresobservées,lesobjectifsderégulationdedébitsensortie,parexempleà10l/s/ha,peuventnepasêtrerespectéscontinuellement.

Ø d’unpointdevuequalitatif

Les résultats en termes de qualité des eaux dépendent des contaminants considérés. Lesconcentrations observées sont du même ordre de grandeur ou inférieures à celles observéesdans les eaux de ruissellement urbaines, et notamment de voirie, à l’exception de fortesconcentrationsennutrimentsetenmatièreorganique.

En moyenne annuelle, la TTV se comporte comme un piège pour des contaminantsatmosphériques tels que les HAP (Hydrocarbures aromatiques polycyclique): les flux de HAPdans les volumes ruisselés sont environ 5 fois plus faibles pour une TTV que pour une toiturebituminée.Sicertainscontaminantspeuventprovenirdirectementdesmatériauxmisenœuvrepour l’étanchéité, le drainage ou le substrat, ce flux de polluants n’apparait pas comme unfacteurlimitantpourlamiseenœuvredesTTV.

Parailleurs,unapportexcessifdenutrimentsprovenantdeTTValimentantunmilieuaquatiqueclos peut générer un phénomène d’eutrophisation. Il convient donc de limiter au strictnécessairelesapportsdefertilisants.

De même, l’utilisation de phytosanitaires sur les TTV n’est pas recommandée. De plus,l’utilisation de produits phytosanitaires sera interdite à partir de 2017 pour les collectivitéslocaleset2019pourlesparticuliers,selonlaloiLabbémodifiéeparlaloirelativeàlatransitionénergétiquedu22juillet2015.Lespratiquesdedésherbagemécaniquesontdoncàprivilégier.

Figure18Proportiond’évènementsavecdébitssupérieursà10l/s/haetavecdébitsnulspourdifférentstypesdetoitures(réalisationSEPIAConseils)

LaqualitédeseauxissuesdeTTV

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4.4 Modélisation hydraulique: impacts de lavégétalisationàl’échelledubassinversant

A l’aide de l’instrumentation mise en place à Trappes lors du projet TVGEP, un modèlemathématiquesimpleaétédéveloppépoursimulerlecomportementhydriquedesTTV.Associéà unmodèle pluie-débit, il a été ensuite utilisé pour évaluer l’impact d’une végétalisation destoituressur lagestiondeseauxpluvialessurdifférentsbassinsdesHauts-de-SeineetdeSeine-Saint-Denis.Ilenressortque:

- enmoyenne, 1 ha de TTV (extensives à semi-intensives) engendre sur ces territoires,uneréductionduruissellementde l’ordrede3000-4000m3àl’année,soitl’abattementde300-400mmdeprécipitations;

- lepotentieldevégétalisationdes toitsest spatialement trèsvariable, car ildépenddel’urbanismeet des caractéristiquesdesbâtiments. Il peut atteindreplusde50%de lasurface à l’échelle d’un quartier, et est généralement inférieur à 30% à l’échelle d’unbassinversanturbain;

- ilestnécessaired’avoirunevégétalisationconséquente(aumoins10%delasurfacedubassin versant) pour en constater les effets : à l’échelle de l’événement, le débit depointediminuealorsdeprèsde20%et levolumeruisselédeprèsde8%dansplusde80%descas;

- au niveau des réseaux d’assainissement publics, l’implantation de TTV atténue lesdéversementset,dansunemoindremesure,lesdébordements;

- l’impact des TTV sur le ruissellement est plus fort pour les événements courants quepourdesépisodespluvieuxtrèslongset/outrèsintenses.

Lavégétalisationmassivedestoiturespeutavoirunimpactsensiblesurlesdébitsetlevolumeruisseléàl’avald’unquartier

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4.5 EnrésuméLes TTV ont un rôle positif à jouer dans la gestion des eaux pluviales dans lamesure où ellesretiennent une partie des eaux précipitées, ces eaux étant restituées dans l’atmosphère parévapotranspirationpendantlapériodevégétative.Onretiendraque:

ü à l’échelle de l’année et plus particulièrement pendant la période végétative, les TTVréduisentnotablementlevolumed’eaurejetéversleréseaud’assainissement,

ü à l’échelle d’un évènement pluvieux, les TTV amortissent le débit de pointe et levolume rejeté, et induisent un temps de retard à la restitution; l’amortissement esttoutefois peu sensible si l’évènement pluvieux est intense, en dehors de la périodevégétativeet/ousiplusieursévènementssesuccèdent,

ü lesTTVintensivesaurontplusd’impactsquelesTTVextensives,ü les TTV bien conçues et bien exploitées ne présentent pas un risque en termes de

qualitédeseaux.

Lescaractéristiques techniquesde laTTV,enparticuliersonépaisseuret lanaturedusubstrat,ainsiqueleclimat,influencentnotablementsoncomportementhydrique.

Quelimpactsurleruissellement?

La nature et la compositionde la toiture terrasse auront un impact direct sur le ruissellementversl’aval.Lescoefficientsderuissellementretenuspourlecalculd’unesurfaceactivepourunepluiedepériodederetourde10anssont:

- de0pourunetoiturerégulée,

- de0,2pourunetoitureterrassevégétaliséeintensiveoupleineterre,

- de0,4pourune toiture terrassevégétalisée semi intensive (ouespacesverts surdalleclassiques),

- de0,6pourunetoitureterrassevégétaliséeextensive,

- de0,7pourunetoitureterrassegravillonnée,

- de0,95pourunetoiturenue.

Enconséquence levolumed’eauàgérerausolserad’autantplusminoréque lecoefficientderuissellementdelatoitureestfaible

CoefficientsderuissellementsimplifiésretenusparlesDépartements92et93

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5. Les toitures terrasses végétalisées:une opportunité pour répondre à laréglementation

5.1 Uneréglementationvisantàlimiterleruissellement

Pour l’agglomérationparisienne, la réglementationdesconditionsde rejetdeseauxpluvialesàl’avald’unaménagementdépenddelanaturedel’exutoirequivarecevoirceseaux:

ü silerejetsefaitversunréseaud’assainissement,c’estlemaîtred’ouvragedeceréseau(SIAAP, départements, communes ou EPCI) qui établit les conditions de rejet, via uneconventionderejetélaboréeàpartirdurèglementd’assainissementet/oudesarticlesspécifiquesdanslesdocumentsd’urbanisme;

ü silerejetsefaitversuncoursd’eauouverslesolparinfiltration,c’estlapolicedel’eau(DRIEE)quiveille:- àl’applicationdesarticlesL214-1etsuivantsducodedel’environnement;- le cas échéant, au respect des prescriptions établies dans le règlement du Schéma

d’AménagementetdeGestiondesEaux(SAGE)Deplus,toutaménagementdoitêtrecompatibleavec leSchémaDirecteurd’AménagementetdeGestiondesEaux(SDAGE).

L’objectif partagé par l’ensemble des maîtres d’ouvrage est la limitation des rejets vers lesréseauxpublics.Eneffet,afinde réduire l’imperméabilisationet favoriser la«nonconnexion»deseauxderuissellement,laprioritéestdonnéeàl'infiltrationetauxdispositifsdestockagedeseauxpluvialesàcielouvertfavorisantl'intégrationpaysagère.Lorsqu’unegestiontotalen’estpaspossible,cessolutionsontl'avantagedefavoriserunabattementpartieldesvolumesdèslespluspetites pluies. Une régulation des débits est alors imposée en sortie de parcelle oud’aménagement.

Que disent les règlements d’assainissement dans les Hauts-de-Seine et enSeine-Saint-Denispourlagestiondeseauxpluviales?

LeDépartementdesHauts-de-Seineprécisedanssonrèglementd’assainissement,enparticulierdans le chapitre IV, les conditionsde rejetdeseauxpluvialesvers le réseaudépartemental. Lapremière solution recherchée doit être la gestion des eaux pluviales à la parcelle sansraccordement au réseaupublic. En cas d’impossibilité, un rejet vers le réseaupublic peut êtreaccepté et limité, pour une pluie de période de retour décennale, à 2l/s/ha si le réseau estunitaireetà10l/s/hasileréseauestpluvialstrict.

Le Département de la Seine-Saint-Denis précise, à travers son règlement de service, lesconditions de rejet des eaux pluviales vers son réseau d'assainissement. La gestion des eauxpluviales à la parcelle, sans raccordement au réseau public doit être la première solutionrecherchée.Toutefois, lorsque l’infiltrationà laparcellede l’intégralitédeseauxpluvialesn’estpas possible, le propriétaire peut solliciter l’autorisation de raccordement au réseau pluvial.Conformément au règlement, les eaux pluviales n’ayant pu être infiltrées sont soumises à deslimitationsdedébitderejet,afindelimiter,àl’aval,lesrisquesd’inondationoudedéversementd’eauxpolluéesaumilieunaturel.Unecartedesdébitsacceptablesauréseaude0,4l/s/haà10l/s/ha,pourunepluiedepériodederetourdécennaleaétéélaborée.

Uneréglementationlimitantleruissellementafindeprotégerlemilieunatureletlesréseauxd’assainissement…

…etprivilégiantl’infiltrationetlagestionàlasourcedeseauxpluviales

Lerèglementd’assainissementdesHauts-de-Seine

Lerèglementd’assainissementdeSeine-Saint-Denis

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5.2 Les toitures terrasses végétalisées répondent-elles àcesobjectifsréglementaires?

Suivant le typedeTTVutilisé (intensif, semi intensifouextensif),en fonctionde l’épaisseurdusubstrat, de sa nature et de la végétation, la gestion à la source des eaux pluviales peut êtretotaleoupartielle.

Lorsqueletypedestructuremisenplacenepermetpaslagestiontotaledelapluiedécennaleparexemple,celui-cidoitêtrecomplétéparundispositifdecontrôlededébit:

- soitdirectemententoiture(cf.encadréTTréguléep.37)

- soit au sol via des espaces complémentaires (par exemple zone d’infiltration, espacepublicinondable-cf.Figure19)

.Figure19LaTTVlimitelafréquenced’inondationdesespacesaménagésenpieddebâtiment(réalisation:F.BellagambapourSEPIAConseils)

Uneparticipationtrèsintéressanteàl’abattementdesvolumesrejetésdanslesréseauxcollectifs

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LARETENTIONTEMPORAIREDESEAUXPLUVIALESSURTOITURETERRASSE:UNBASSINSURLETOIT

Une toiture terrasse nue ou gravillonnée, peutêtre aménagée pour retenir temporairement deseauxdepluiesurunetoiturebéton.L’aménagementconsisteàplacerunerehausseauniveaudechaqueévacuation(photoci-contre).Lecontrôle du ruissellement est assuré par deslimiteursdedébits,soitlepercementdeplusieursorifices,dontlenombrevarieraaveclasurfacedetoiture gérée, d’environ 10mm de diamètre à labase de cette rehausse afin de permettre unevidangelentedelatoiture.Sur une toiture nue, la rehausse sera égale à lalame d’eau à stocker pour une pluie décennale,soitenviron4à5cm.Au-delà, lefonctionnementhydraulique s’effectue par surverse sansrégulation.Dans le cas d’une toiture gravillonnéeou autre type d’aménagement (substrat, souscouche drainante…), la hauteur de la surversedevra être calculée en tenant compte dupourcentagedevidedumatériau.

Exemple:pourunecouchedegravierde10cm,lahauteurdelasurverseserasituéeà11cmdelasurfacedutoit(pourunelamed’eaude4cm:10cmdegravierà30%devideestéquivalentà10x0,3=3cmd’eaustockée+1cmd’eauau-dessusdugravier)Pourprévenir lesrisquesdecolmatage,uneprotectiondulimiteurgrâceàunecrapaudinedoitabsolumentêtreprévue.NB:leDTU43.1fixelasuperficiemaximalecollectéeparuneentréed’eauà700m²,età200m²danslecasdetoituresaccessiblesauxpiétonsavecprotectionpardallessurplots.

Latoitureterrasserégulée

Source:CD92

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LestockagedeseauxpluvialespeutégalementsefairesuruneTTVgrâceàunlimiteurdedébit.Leschémadelapartie3.1(Figure3p.16)devientalors:

Figure21Principedefonctionnementd’unetoitureterrasseàdébitlimitélorsd’unfortépisodepluvieux(réalisation:F.BellagambapourSEPIAConseils)

Les autres systèmes proposés par les professionnels pour améliorer les performances des TTVsontbasés sur le conceptd’une couchedrainante alvéoléeenpolymères, au tauxde vide trèsélevé.Deuxtypesdedispositifssedistinguent:

ü Le système de végétalisation pour la rétention temporaire des eaux pluviales estcomposé de haut en bas de la couche du substrat de végétalisation, d’un géotextile,d’une structure réservoir alvéolaire et d’une structure drainante. Une fois la CME ducomplexedevégétationdépassée,l’eaus’écouledanslastructurealvéolaire.Celle-cisevidangeàdébitlimitéselonlemêmeprincipequ’unetoitureterrasseréguléedécriteci-dessus.

Figure22Principedefonctionnementd’uneTTVéquipéed’unniveaudestockagesousleniveaudedrainage(réalisation:F.BellagambapourSEPIAConseils)

Latoitureterrassevégétaliséestockante

Figure20Coupetyped’uneTTVaveclimiteurdedébit(réalisation:F.BellagambapourSEPIAConseils)

Desdispositifscomplémentairesentoiturepermettentderépondreauxobjectifsréglementaires

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ü Lesystèmedestockagedeseauxpluvialesestmultifonctionnel:o depetitsréservoirsalvéolairesstockentuneréserveeneaupourlesplantes;o le volumedevide situé sous ces réservoirsassure le stockage temporairedes

eauxexcédentaires,avecvidangeàdébitlimitéselonlemêmeprincipequ’unetoitureterrasserégulée.

Figure23Principedefonctionnementd’uneTTVéquipéed’unniveaudestockagesousleniveaudedrainageetd’uneréservepourlesvégétaux(réalisation:F.BellagambapourSEPIAConseils)

Le respect des conditions de rejet prévues par les règlements d’assainissement des deuxDépartements des Hauts-de-Seine et de Seine-Saint-Denis peut impliquer le recours à desouvragescomplémentairesausolencomplémentd’uneTTV.

Ces dispositifs complémentaires doivent être choisis en fonction de l’espace disponible et del’organisation de l’aménagement, en valorisant autant que possible les aménagements et lesélémentsdepaysageprévus:espacevertinondable(noue,fossédrainant,bassind’infiltration…),placeouparkinginondables,chausséeàstructureréservoir…

Afin de rendre une place à l’eau dans la ville, on favorisera des ouvrages permettant unécoulement gravitaire en surface et une déconnexion au réseau par infiltration etévapotranspiration.Deplus,cefonctionnementfacilitel’accessibilitéetl’entretiendusystème.

Ainsi, on évitera le recours systématique aux installations enterrées, de type bassin destockage/restitution,quipeuventconnaitredesdéfautsd’entretienetsont liésàdesdifficultésde diagnostic des dysfonctionnements, et qui de plus nécessitent souvent un pompage pourreleverleseauxversleurexutoire,cequirevientàenterrerensous-soldeseauxderuissellementdetoiturepuisàlespomperpourlesremonteràunniveaupermettantdelesévacuer.

L’évapotranspirationinduiteparlavégétationpermetderéduirelafréquenced’inondationversles installations situées à l’aval des toitures. Ainsi, les ouvrages au sol dévolus à des aménitésmultiples(espacesverts,terrainsdesports,placesurbaines…)sontplussouventdisponiblesauxautresusagesquelagestionstrictedel’eau.

Desplaquettesd’informationetguidestechniquessontdisponiblessurlesiteinternetdechaqueDépartement(www.hauts-de-seine.fr;www.seine-saint-denis.fr).

Lamaîtrisedesrejetspartempsdepluieestunenjeuessentielpourlaqualitédescoursd’eau,etlamiseenœuvredeTTVpermetderéduirelesvolumescollectéspartempsdepluie,etdoncdelimiterl’impactenvironnementaldel’imperméabilisationdessols.

LesTTVpermettentégalementdeproduiredeseauxderuissellementayantdesconcentrationsencontaminantsplusfaiblesquedeseauxderuissellementurbaines.

Dans le cas de rejets des eaux de toitures vers desmilieux aquatiques clos, tels quemares etpetits bassins, on évitera les traitements et les apports de fertilisant au niveau de la toiturevégétaliséequipourraientdégraderlaqualitédecesmilieuxdufaitdefortesconcentrationsennutriments.

Lesdispositifscomplémentairesausol

Répondreauxobjectifsdequalité

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5.3 ArbrededécisionLelogigrammeci-dessouspermetdedéterminersi lavégétalisationdestoituresestadaptéeaucontexteetquelsdispositifscomplémentairesdegestiondeseauxpluvialesdevrontêtreprévusselonlescas.

Figure24Logigrammepourlagestiondeseauxpluvialesàl’aidedeTTV

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6. ConclusionAprès avoir porté une attention particulière à la gestion des pluies exceptionnelles quiengendraientdesdébordementsdeleursréseauxetdesdéversementsenSeine,lescollectivités,et en particulier les Départements des Hauts-de-Seine et de Seine-Saint-Denis, envisagentmaintenant l’améliorationdes conditionsde restitutiondespluies les plus courantes aumilieunaturel.

L’objectifde«bonétat»delaSeineen2027estuneéchéanceambitieusequis’estajoutéeàlavolontélargementpartagéederechercherpartouslesmoyensdessolutionsdurablespourquelaSeineetdemanièregénéralelesmassesd’eauxdenosterritoiresredeviennentdesmilieuxdequalité.

Les solutions favorisant l’infiltration et l’évapotranspiration sont particulièrement adaptées àcetteambitionpuisqu’ellespermettentdesoustrairedelacollecteparlesréseauxlaplupartdespluiescourantes.Lavégétalisationdestoituresterrassesestainsiunedessolutionspertinentespourréduirelesvolumesd’eauxderuissellementrejoignantlesréseaux.

Lesexpériencesmenéessur lesujetdepuisplusieursannées,etnotammentleprojetTVGEPen2011 en Ile-de-France, permettent de proposer des caractéristiques hydrologiques moyennespouruntoitvégétalisé.Onretiendraqu’unhectaredeTTVextensiveengendreuneréductionduruissellement de l’ordre de 3000 à4000 m3à l’année, soit l’abattement de 50 à 60 % de lahauteurmoyennedesprécipitations.

Pluslahauteurdesubstratseraélevée,plusl’abattementseraimportant.

De plus, la végétalisation d’une toiture, grâce à un coefficient de ruissellement plus faible,permetégalementderéduirelevolumederétentionnécessaireausolpourrespecterlesrèglesétabliesparlescollectivitésenmatièrededébitautorisédanslesréseaux.

Enfin,desdispositifsdestockagealvéolairesaménageablesentoituresouslesubstratvégétaliséavec contrôleur de débit sont maintenant proposés par les professionnels pour répondretotalement aux règles de gestion à la source des eaux pluviales sans qu’un stockagecomplémentairesoitnécessaireausol. Ilspermettentainsidegérerentoitureautantlespluiescourantesquelespluiesplusexceptionnelles.

A noter qu’un entretien régulier, même s’il reste limité, est indispensable à la fois pourl’étanchéité de l’installation et pour la végétation. Un entretien formalisé, éventuellementdélégué à un prestataire externe, doit être prévu dès l’amont du projet etmis en place pourpérenniserlesbénéficesassociésàlavégétalisation.

La végétalisation des toitures terrasses est donc identifiée aujourd’hui comme une techniquepertinentedanstouslescaspouraméliorerlagestiondeseauxpluvialesenmilieuurbain.Dusimplesubstratvégétalisédetypeextensif,àlastructureintensiveouaucomplexemulticouche,les services rendus dans le domaine de la gestion durable de l’eau en ville justifient que lesaménageursleuraccordentuneattentionparticulière.

Parailleurs, lavégétalisationcontribueà l’améliorationde laqualitédevieenvillegrâceà seseffetspositifssurlepaysage,lephénomèned’îlotdechaleuretlabiodiversité.

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7.BibliographieAdivet,CSFE,SNPPAandUNEP.RèglesProfessionnellespour laconceptionet la réalisationdesterrassesettoituresvégétalisées,2003.

Adivet, CSTB, La toiture végétalisée: historique, enjeux, avantages, chiffres-clés, ColloqueToituresvégétalisées:unecontributionaudéveloppementdurable,2007

APUR,EtudesurlepotentieldevégétalisationdestoituresterrassesàParis,avril2013.

BelarbiR.etFauconP.,Lacontributionthermiquedestoituresvégétalisées,LEPTABetARRDHORCRITT,colloqueToituresVégétalisées,5décembre2007.BrenneisenStephan,SpaceforUrbanWildlife:DesigningGreenRoofsasHabitatsinSwitzerland,UrbanHabitats,4:27-36,2006

DépartementdeSaint-Saint-Denis,Etudesurl’impactdeladiffusiondestoituresvégétaliséessurleruissellementurbaindansledépartementdeSaint-Saint-Denis,juillet2013

Département de Seine-Saint-Denis, Natureparif, Plante&Cité, Muséum naturel d’Histoirenaturelle,Réaliserdestoituresvégétaliséesfavorablesàlabiodiversité,octobre2011

Département de Seine-Saint-Denis, Bruxelles Environnement IBGE, Rapport techniqueBâtimentsexemplaires,Fiche4.2:Lacompatibilitéentrelespanneauxsolaireset laconceptiondestoituresvertes,Bruxelles,2010

Ernst & Young et Associés – Nice Côte d’Azur, Direction de l’environnement, Etude pour ladéfinitiond’unedémarchededéveloppementdestoituresvégétalisées,2009.

Eurydice92,Encyclopédiedel’hydrologieurbaineetdel’assainissement,mai1997

GrandLyon,GuideméthodologiqueAménagementeteauxpluviales,octobre2013

Ministère de l’Environnement, de l’énergie et de la Mer, Portail d’information surl’assainissement communal, Glossaire, http://assainissement.developpement-durable.gouv.fr/glossaire.php

TVGEP,«Conception des Toitures Végétalisées pour la Gestion des Eaux Pluviales urbaines»,programme de recherche qui a associé le CSTB, le CETE – Ile de France7, le LEESU, l’ADIVET(Association des Toitures Végétales) et la Direction de l’Eau du Conseil Général des Hauts-de-Seine.

UNESCO,GlossaireInternationald’Hydrologie,http://webworld.unesco.org/water/ihp/db/glossary/glu/FR/GF1150FR.HTM

7Aujourd’hui, le CEREMA (centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, lamobilitéetl’aménagement)

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8.ListedesfiguresFIGURE1PLANSCHEMATIQUEDURESEAUDECOLLECTEETDESINSTALLATIONSD’EPURATIONDEL’AGGLOMERATION

PARISIENNE(HTTP://WWW.SIAAP.FR)...............................................................................................9 FIGURE2TOITURESVEGETALISEESDANSLEVILLAGEDENORORAGOTA(ILESFEROE-NORVEGE)(CREDITPHOTO:ERIK

CHRISTENSEN)VEGETALISATIONDESFORTIFICATIONSDEMONTMEDY(MEUSE)(CREDITPHOTO:CARTESFRANCE.FR)......................................................................................................................12

FIGURE3COUPETYPED’UNETOITUREVEGETALISEE(REALISATION:F.BELLAGAMBAPOURSEPIACONSEILS).......16 FIGURE4POSED’UNEMEMBRANED’ETANCHEITESYNTHETIQUE(WWW.RENOLIT.COM)....................................17 FIGURE5POSED’UNREVETEMENTVEGETALSURUNENAPPEDRAINANTE(WWW.COTEMAISON.FR).....................17 FIGURE6VISUALISATIOND’UNEZONESTERILEENGRAVIER..........................................................................18 FIGURE7COUPEANALYSEED’UNETERRASSEACHATENAY-MALABRY(92)(CD92).........................................18 FIGURE8DISPOSITIFD’EVACUATIONDESEAUXPLUVIALESSURUNCOLLEGEAISSY-LES-MOULINEAUX(92)(CD92)19 FIGURE9EXEMPLESDECOUPESTYPESDETTV–COMPARAISONDEGAUCHEADROITEDESVEGETALISATIONS

EXTENSIVES,SEMI-INTENSIVESETINTENSIVES(REALISATION:F.BELLAGAMBAPOURSEPIACONSEILS)........20 FIGURE10LEJARDINATLANTIQUESURLESVOIESDELAGAREMONTPARNASSEAPARIS(CONCEPTION:BRUN,

PENNAETSCHNITZLER).................................................................................................................21 FIGURE11VEGETALISATIONEXTENSIVEDUTOITDUMINISTEREDESFINANCESANOISY-LE-GRAND(93)–ARCHITECTE

PAULCHEMETOV–©ECOVEGETAL................................................................................................21 FIGURE12VEGETALISATIONSEMI-INTENSIVESURUNERESIDENCEABOULOGNE-BILLANCOURT(92)(CD92).......22 FIGURE13SCHEMADEFONCTIONNEMENTD’UNETOITURETERRASSEVEGETALISEE(REALISATION:F.BELLAGAMBAET

SEPIACONSEILS)........................................................................................................................24 FIGURE14SCHEMADEPRINCIPEDELASATURATIOND’UNSUBSTRATETDESONEGOUTTAGEASATURATION

(REALISATION:SEPIACONSEILS)...................................................................................................26 FIGURE15VUEDELATOITUREDUCEREMADETRAPPES,ETDESINSTALLATIONSDESUIVIDESDIFFERENTSTYPESDE

COUVERTURE(SOURCE:TVGEP)...................................................................................................27 FIGURE16PLANSCHEMATIQUEDELATOITUREDUCEREMADETRAPPESPENDANTL’EXPERIMENTATION(RAPPORT

PROJETTVGEP-SUIVIHYDRIQUEDETOITURESVEGETALISEESETMODELISATION,2013)...........................27 FIGURE17TTVDELADIRECTIONDEL’EAUETDEL’ASSAINISSEMENTDUCONSEILGENERAL93AGAUCHE(CD93),

ETTTVDELACRECHERENAUDINACLAMART(CD92)........................................................................28 FIGURE18PROPORTIOND’EVENEMENTSAVECDEBITSSUPERIEURSA10L/S/HAETAVECDEBITSNULSPOUR

DIFFERENTSTYPESDETOITURES(REALISATIONSEPIACONSEILS)...........................................................29 FIGURE19LATTVLIMITELAFREQUENCED’INONDATIONDESESPACESAMENAGESENPIEDDEBATIMENT

(REALISATION:F.BELLAGAMBAPOURSEPIACONSEILS)....................................................................33 FIGURE20COUPETYPED’UNETTVAVECLIMITEURDEDEBIT(REALISATION:F.BELLAGAMBAPOURSEPIACONSEILS)

................................................................................................................................................35 FIGURE21PRINCIPEDEFONCTIONNEMENTD’UNETOITURETERRASSEADEBITLIMITELORSD’UNFORTEPISODE

PLUVIEUX(REALISATION:F.BELLAGAMBAPOURSEPIACONSEILS).......................................................35 FIGURE22PRINCIPEDEFONCTIONNEMENTD’UNETTVEQUIPEED’UNNIVEAUDESTOCKAGESOUSLENIVEAUDE

DRAINAGE(REALISATION:F.BELLAGAMBAPOURSEPIACONSEILS)......................................................35 FIGURE23PRINCIPEDEFONCTIONNEMENTD’UNETTVEQUIPEED’UNNIVEAUDESTOCKAGESOUSLENIVEAUDE

DRAINAGEETD’UNERESERVEPOURLESVEGETAUX(REALISATION:F.BELLAGAMBAPOURSEPIACONSEILS).36 FIGURE24LOGIGRAMMEPOURLAGESTIONDESEAUXPLUVIALESAL’AIDEDETTV..........................................38

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9.GlossaireBassinversant :Etantdonnéunréseaud’évacuationdeseauxpluviales,naturelet/ouartificiel,enterré et/ou de surface, on appelle bassin versant l’ensemble constitué par ce réseau et lessurfaces qui potentiellement contribuent à l’alimentation de ce réseau, par ruissellement desurfacedeseauxd’originemétéorique(Eurydice92).

Capacité Maximale en Eau (CME): Quantité d’eau stockée par les matériaux constitutifs ducomplexedevégétalisation(drain,substrat,végétaux,filtre).

Coefficientd’apport(Ca):Coefficientquimesurelerendementglobaldelaprécipitation,soitlapartiedelapluiequiarrivevraimentà l’exutoire.Si lebassinversantesttrèsurbanisé,onpeutdireque lecoefficientd’apportestégalaucoefficientderuissellement. Ilpermetdecalculer levolume des bassins de retenue. Le produit du coefficient d’apport par la surface du bassinversantfournitlavaleurdelasurfaceactivedubassinversant(Eurydice92).

Coefficientd’écoulement:Coefficientcorrespondantaurapportentrelaquantitéd’eauécouléeet la quantité d’eau précipitée, pour un bassin versant et une durée définie, par exemple àl’échelle d’un cours d’eau et pour une année. Ce coefficient n’implique pas que toute l’eauécoulée provienne des précipitations considérées, ni que toutes les précipitations nonévapotranspiréessesoientécoulées.

Coefficientde ruissellement (Cr) :Coefficientcorrespondantaurapportentre lahauteurd‘eauruisseléeà lasortied’unesurfaceet lahauteurd’eauprécipitéesurcettesurface. Ilpermetdecalculerledébitàl’exutoired’unbassinversant(Eurydice92).

Débitdepointe:Débitmaximalpouruneprécipitationdonnée.

Evaporation:Transformationdel’eauenvapeur,sousl’influencedelachaleur(GrandLyon).

Evapotranspiration :Quantitéd’eautransféréeversl’atmosphèreparévaporationauniveaudusoletprélèvementd’eaudansunsolpar lavégétationpourassurersacroissanceousasurvie.L’évapotranspirations’exprimeenlamed’eau(mm)(Eurydice92).

Exutoire:Pointdesortied’unréseaud’assainissementoud’unbassinversant

Gestion intégrée des eaux pluviales : Principede gestiondes eauxpluviales reposant sur unestratégie d’évaporation et d‘évapotranspiration, d’infiltration, d’utilisation ou de restitutiondifféréedel’eauverslemilieunaturelouversunréseau.Ils’agitparconséquentd’unegestion«auplusprèsdelasource»quis’inscritdansunedémarchedevalorisationdeseauxpluvialesetdelimitationdesinfrastructuresdédiéesauxseulstransportettraitementdeceseaux.

Limiteur/régulateurdedébit:Dispositifpermettantderégulerledébitensortied’unouvragedestockage(GrandLyon).

Matières en suspension (M.E.S.) :Matièresnondissoutescontenuesdans l’eauetmaintenuesensuspensiondansleliquidesousl’actiondelaturbulence(Eurydice92)

Matières minérales : Par opposition auxmatières organiques qui évoluent dans le temps, lesmatièresminéralessontstablesbiologiquement.C’estlecasdusableparexemple(GrandLyon).

Matièresorganiques:Matièresbiodégradablescaractéristiquesdesorganismesvivants(plantes,animaux).Lesdéjectionssontdesmatièresorganiques(GrandLyon).

Mecoprop:Substanceactiveherbicideprésentedansdenombreuxproduitsàusagedomestiquepourtuerlesmauvaisesherbes.

Milieu récepteur oumilieu naturel : Lieu où sont déversées les eaux épurées ou non. Il peuts’agir d’une rivière, d’un lac, d’un étang, d’une nappe phréatique ou encore de lamer (GrandLyon).

Réseauunitaire:Réseaud’assainissementconstituéd’uneseulecanalisationpourleseauxuséesetleseauxpluviales(Ministère).

Réseauséparatif:Réseaud’assainissementconstituédedeuxcanalisationsbiendistinctes:l’uneassurantlacollecteetletransportdeseauxusées,l’autreceluideseauxpluviales(Ministère).

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Réseaucollectif:Collecteparlesréseauxpublicsd’assainissementpouracheminementdansunestationd’épurationpourtraitement(Ministère).

Réserve utile : Eau présente dans le sol, qui est utilisable par la plante: elle est exprimée enmillimètres.

Ressuyage:Actiond’ôterl’humiditéd’unobjetoud’unmilieupourlesécher–enhydrologie,leressuyageconsisteenunmouvementdel'eaulibrecontenuedanslesolquis'écoulesousl'effetdelagravitéetlibèreainsisamacro-porosité(UNESCO)

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10.AbréviationsSIAAP:SyndicatInterdépartementalpourl’Assainissementdel’AgglomérationParisienne

TTV:Toitureterrassevégétalisée

Ce guide, à la rédaction duquel a participé le Département de la Seine-Saint-Denis, a été élaboré par Daniel PIERLOT

(SEPIA Conseils) assisté de Bernard DE GOUVELLO (Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains - LEESU) pour l’expertise

et la compréhension des différents travaux menés dans le projet TVGEP (Toitures Végétalisées pour la Gestion des Eaux Pluviales).

Ont également collaboré à la direction de ce guide Christophe LEHOUCQ et Charles BERTRAND pour le Département des Hauts de Seine

et Julien PAUPARDIN pour la Direction de l’Eau et de l’Assainissement du Département de la Seine-Saint-Denis.

Les auteurs sont Daniel PIERLOT, Sophie RAVEL & Alexandre SANTINI, SEPIA Conseils.

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