Toiture végétalisée (HU)

Traduction anglaise : Vegetated roof

mot en chantier

Dernière mise à jour : 24/05/2023

Toiture couverte d’un substrat support de végétation permettant le stockage temporaire d'une partie des eaux de pluie précipitée et sa restitution au moins en partie par évapotranspiration ; on parle également de toiture verte.

Figure 1 : Exemple de toiture stockante en partie végétalisée (crédit photo GRAIE.

Généralités

Principes et variantes

Tout substrat est constitué de 3 éléments :

• des grains de matière constituant le substrat proprement dit, plus les racines des plantes ;
• de l'eau ;
• de l'air.

L'eau et l'air se partage les espaces libres (porosité) du substrat. Si le substrat est saturé en eau, l'air a totalement disparu.

Le principe de fonctionnement hydrologique d'une toiture végétalisée consiste à stocker l'eau pendant les périodes de pluie en augmentant la teneur en eau du substrat, puis de récupérer cette capacité de stockage pendant les périodes sèches en évapotranspirant l'eau ainsi stockée. L'eau excédentaire qui ne peut pas être stockée dans le substrat est évacuée pendant la pluie, le plus souvent par un dispositif de vidange situé dans la partie basse, dispositif qui peut être réglé ou non (figure 2). Du fait de la position de la toiture, le plus souvent au dessus d'un bâtiment, l'alimentation se fait généralement de façon directe en interceptant l'eau précipitée. Il est également possible d'alimenter la toiture végétalisée à partir d'éléments de toiture traditionnels situés au dessus de la partie végétalisée.

Il est possible de végétaliser des toitures avec une pente de 1 à 45 degrés. Cependant, pour que le stockage de l'eau soit efficace, il est préférable que la pente soit faible.

Il existe différents types de toitures végétalisées en fonction de l'épaisseur du substrat, de la présence ou non d'une réserve d'eau sous le substrat et de la présence ou non d'un dispositif de contrôle du débit évacué. D'une façon générale, seules les toitures végétalisées avec des substrats épais et/ou une réserve d'eau et/ou équipées d'un limiteur de débit jouent un rôle efficace de contrôle des eaux pluviales.

Toitures végétalisées extensives ou intensives

On classifie souvent les toitures végétalisées en deux (ou trois) familles selon l'épaisseur du substrat :

• Les toitures végétalisées intensives (on parle également de jardins sur le toit) : Ce sont des toitures pourvues d’un jardin proche de ce que l'on pourrait trouver au niveau du sol ; on peut y trouver des arbustes et même des arbres ; l'épaisseur minimum de substrat est de 20 cm, mais peut être très supérieure selon la nature des végétaux.
• Les toitures végétalisées extensives : Ce sont des toitures avec une faible épaisseur de substrat (moins de 20 cm), qui peuvent être plantée de graminées, de mousses, de plantes grasses (toiture sédum), etc. ; on distingue parfois les toitures extensives (épaisseur de substrat inférieure à 10 cm) et les toitures semi-intensives (épaisseur de substrat comprise entre 10 et 20 cm).

Si cette distinction formelle a un sens en termes d'aspect ou de contraintes structurelles, elle n'est pas vraiment significative en termes hydrologiques, la quantité d'eau que l'on peut stocker dans le substrat variant de façon sensiblement linéaire avec l'épaisseur.

Présence on non d'une réserve d'eau

Figure 2 : Une réserve d'eau située sous la toiture permet à la fois d'augmenter le volume intercepté et de mettre plus d'eau à la disposition de la végétation ; l'eau remonte dans le substrat par capillarité.

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Évacuation libre ou régulée

Figure 3 : .

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Vie de l’ouvrage

Toiture végétalisée sans régulation de débit

Il s'agit de la solution la plus simple et la plus classique pour les toitures végétalisées (Voir Figure 2).

Figure 2 : Principe d'une toiture végétalisée sans régulation de débit.

Comme indiqué précédemment, la porosité utile va varier entre 0 et (Pmax - P1) selon les conditions climatiques antécédentes (essentiellement pluviométrie et ETP). Si l'objectif est d'intercepter les premiers millimètres de pluie, une toiture végétalisée de ce type peut cependant jouer un rôle utile, au moins pour certaines pluies. Il est cependant conseillé pour le dimensionnement (c'est à dire principalement pour le choix de l'épaisseur du substrat) de ne prendre en compte qu'un pourcentage de la quantité (Pmax - P1). A titre indicatif le tableau 2 fournit les valeurs de porosité utile et de hauteur d'eau susceptible d'être interceptée en fonction de l'épaisseur du substrat retenue par la ville de Paris.

Tableau 2 : Valeurs de porosité utile et de hauteur d'eau susceptible d'être interceptée en fonction de l'épaisseur du substrat ; Source : projet Parispluie.

Toiture végétalisée avec régulation de débit

Il s'agit d'une solution plus efficace (Voir figure 3). L'avantage est que pendant la période pluvieuse, on peut totalement saturer le substrat en eau et stocker ainsi un volume plus important tout en limitant le débit. Il est cependant important de veiller à un drainage assez rapide de l'eau à la fin de la pluie pour éviter de faire souffrir la végétation et récupérer rapidement la capacité de stockage.

Figure 3 : Principe d'une toiture végétalisée sans réserve avec régulation de débit.

Lors du dimensionnement et par mesure de sécurité, il est conseillée de retenir une valeur de porosité utile égale à (Pmax – P2).

Toiture végétalisée avec réserve d'eau

Une autre façon d'augmenter le volume que l'on peut intercepter consiste à installer une réserve d'eau sous la couche de substrat. Cette réserve d'eau se remplit par percolation à travers le substrat et se vide par capillarité pendant les périodes sèches en venant réhumidifier le substrat. Le débit de vidange peut être régulé (Figure 6) ou non régulé (Figure 5). Ce type de toiture présente en outre l'intérêt de constituer une réserve disponible pour la végétation pendant les périodes sèches.

Figure 4 : Principe d'une toiture végétalisée stockante avec réserve d'eau sans débit régulé.

Figure 4 : Principe d'une toiture végétalisée stockante avec réserve d'eau avec débit régulé.

On se réfèrera à la documentation du constructeur pour savoir quelle capacité de stockage doit être prise en compte selon le volume de la réserve d'eau et l'épaisseur du substrat. </div>

Autres avantages des toitures végétalisées

Au delà de l'aspect esthétique, une toiture végétalisée présente un intérêt bioclimatique, aussi bien pour l'immeuble sur lequel elle est installée, que plus globalement sur la ville, ainsi qu'un intérêt pour la biodiversité.

Voir aussi : Toiture stockante