Les toitures végétales jouent un rôle de gestion alternative des eaux pluviales, permettant d’écrêter les pics de pluviométrie, de différer la restitution de l’eau excédentaire en voirie et de réduire les débits d’eau restituée. Ces actions varient en fonction de l’épaisseur et des caractéristiques du susbtrat mais aussi du drain, de la palette végétale et de dispositifs complémentaires.
Avec le dérèglement climatique, à de (longues) périodes de sécheresse, peuvent succéder des épisodes pluvieux souvent violents. Pour les villes, cet afflux soudain d’eau peut être problématique à gérer car deux phénomènes se cumulent : l’imperméabilisation des sols et la saturation du réseau d’assainissement. En effet, nos villes ont de moins en moins de sols perméables capables d’absorber de grandes quantités d’eau et la voirie peut être vite saturée, provoquant des pollutions des milieux naturels et des inondations. Tandis que dans un espace naturel, environ 50 % de l’eau est infiltrée, cette proportion tombe à 15 % dans un environnement urbain.
L’objectif est de s’appuyer sur des solutions alternatives, le principe étant, pour une gestion optimale des eaux pluviales, de traiter la goutte d’eau au plus près de sa chute. Et quoi de plus proche que la toiture sur laquelle cette goutte vient de tomber ? Encore faut-il que les toitures puissent apporter une solution adaptée, opérationnelle et efficace.
Les toitures végétales répondent parfaitement à cette attente, utilisant l’eau comme une ressource et non comme un déchet.
Infiltrer et tamponner
La toiture végétale permet de temporiser le rejet des eaux pluviales et d’écrêter les pics de pluviométrie. Le substrat, notamment, joue un rôle d’éponge qui va se gorger d’eau et, ainsi, décaler dans le temps le ruissellement de l’eau et en garder une partie, qui sera d’ailleurs consommée par les végétaux.
La toiture végétalisée permet :
- L’abattement pluvial = réduire le volume de l’eau rejetée en voirie ;
- La rétention d’eau = différer et étaler dans le temps l’eau rejetée ;
- La réduction des débits de fuite pendant et après le pic de pluie ;
- La réduction des coefficients de ruissellement.
Plus l’épaisseur du substrat est importante, plus il pourra capter et stocker temporairement l’eau, plus le rôle joué par la toiture végétale sera important. Au substrat – qui peut être dimensionné spécifiquement pour répondre à l’abattement attendu – peuvent s’ajouter, outre la palette végétale et ses capacités d’évapotranspiration, d’autres dispositifs, tels que les drains rétenteurs, un limitateur de débit et des solutions de rétention temporaire d’eau installées en toiture, en sous-face du complexe de végétalisation.
Les fournisseurs de systèmes végétalisés indiquent les caractéristiques minimales d’épaisseur (en cm) et de capacité maximale en eau (en L/m²) des systèmes proposés permettant l’évaluation des performances hydriques pour chaque système.
Il importe de veiller aux charges induites, calculées à CME (capacité maximale en eau) de l’ensemble du complexe pour s’assurer que la structure est dotée d’une portance suffisante.
A noter que végétaliser les toitures permet de préserver l’emprise foncière par rapport à d’autres solutions.
A titre d’illustration, une toiture végétalisée avec un substrat de 10 cm et une palette végétale composée de sédum et de vivaces peut abattre 50 % de la pluviométrie annuelle tandis qu’une toiture végétalisée semi-intensive avec 15 cm de substrat et des graminées pourra atteindre 60 % en climat océanique dégradé.
La gestion des eaux pluviales à laquelle s’ajoute de multiples co-bénéfices
L’intérêt de la végétalisation en toiture est qu’elle ne se restreint pas à une seule fonctionnalité mais apporte de multiples services écosystémiques, dans une approche véritablement holistique.
La toiture végétale permet ainsi de :
- Accueillir la biodiversité – flore, faune et sol – en milieu urbain en s’inscrivant dans la trame verte ;
- Lutter contre les îlots de chaleur grâce à l’évapotranspiration ;
- Préserver la santé et le bien-être des usagers en œuvrant pour la qualité de l’air – production d’oxygène, captation des NOx, métaux lourds et COV – et répondant à l’appétence biophilique (vue, voire accès à ces espaces de nature) ;
- Contribuer à la vie de la cité, économiquement (dimension locavore) ou socialement (en créant du lien) en accueillant des activités de production potagères ;
- Participer au confort de vie à l’intérieur des bâtiments (acoustique et thermique) ;
- Protéger le bâtiment et accroître la durée de vie des revêtements et des matériaux de couverture (l’étanchéité par exemple).
La toiture végétale peut même faire bon ménage avec un dispositif de production d’énergie renouvelable en devenant une toiture « biosolaire », ajoutant une collaboration vertueuse entre végétaux et panneaux photovoltaïques ou thermiques : l’ombre portée permet une plus grande biodiversité et l’évapotranspiration des plantes augmente le rendement de la centrale électrique ou thermique.
Des exigences et des aides
Les règlements d’urbanisme imposent dans de nombreux cas la limitation des débits de fuite connectés au réseau d’assainissement, principalement dans le cas de l’unitaire (par ex. à 10 L/s/ha) ou l’abattement des premiers millimètres de pluie (par ex. abattement des 8 premiers millimètres de pluie). Dans le cas d’une exigence indiquée dans les Documents particuliers du marché, le calcul du débit de fuite sera réalisé par un bureau d’études spécialisé, à la charge du maître d’ouvrage.
Les contraintes réglementaires auxquelles les concepteurs doivent se conformer figurent dans :
- Les règlements d’urbanisme ;
- Le plan local d’urbanisme (PLU) / PLU Intercommunal ;
- Les règles de ZAC ;
- Le zonage pluvial.
A noter que les agences de l’eau de France, au nombre de six, peuvent accompagner financièrement des projets de végétalisation de toiture.
Les systèmes de végétalisation en toitures
Un système de végétalisation de toiture est composé par un ensemble de matériaux et de végétaux mis en place sur une toiture. Sur l’élément porteur (béton, acier ou bois), dont on s’assure qu’il est à même de supporter les charges attendues, vient un revêtement d’étanchéité, résistant à la pénétration racinaire, indispensable à un fonctionnement durable de l’ensemble. Une isolation thermique spécifique, généralement placée sous le revêtement d’étanchéité, complète le complexe. Traditionnellement, la végétalisation de toiture est segmentée en trois grandes familles :
| Végétalisation | Extensive | Semi-intensive | Intensive |
| Epaisseur substrat | de 4 à 15 cm | de 12 à 30 cm | > 30 cm |
| Poids | de 60 à 180 kg/m² | 150 à 350 kg/m² | > 600 kg/m² |
| Elément porteur | béton, acier, bois | béton, acier, bois | béton |
| Choix de végétation | restreint | large | très large |
| Entretien | faible | limité | important |
| Coût global toiture | économique | moyen | élevé |
Définitions
Abattement pluvial : quantité d’eau en mm ou en pourcentage retenue puis évapotranspirée par le système. Il s’obtient par la différence entre la pluie et le ruissellement.
AB (mm) = Pluie (mm) – Q ruisselée (mm) ou AB (en %) = Q ruisselée / Pluie
Débit de fuite : débit de vidange d’un ouvrage recevant des eaux pluviales.
Coefficient de ruissellement : rapport de la quantité d’eau ruisselée sur la quantité de pluie reçue pendant une période considérée. Ce CR peut être calculé pour un événement pluvieux donné, ou être une moyenne annuelle sur l’ensemble des précipitations reçues.
CR = Q ruissellée (mm) / Q pluie (mm)
Le GreenRoofScore, un outil d’évaluation unique de la performance écosystémique des toitures végétales
Lancé en 2023, le GreenRoofScore est le référentiel qui permet d’évaluer les réponses apportées par un projet de toiture-terrasse végétale en termes de lutte contre l’îlot de chaleur urbain, de gestion de l’eau, de biodiversité et de santé/bien-être.
Ouvert et libre d’utilisation, il a pour objectif d’orienter les projets en termes d’objectifs visés quant aux enjeux de la ville d’aujourd’hui et de demain.
Il apporte des indicateurs opérationnels qui permettent aux donneurs d’ordre et à leurs partenaires de mettre en œuvre des projets ambitieux et correctement dimensionnés. Il offre également aux pouvoirs publics et aux certificateurs/labellisateurs un cadre de référence pour la rédaction des outils de planification ou de leurs propres référentiels.
En termes de gestion des eaux pluviales, il vise quatre indicateurs :
1 – Capacité de rétention en eau de la toiture
2 – Abattement pluvial de la toiture (en % sur une chronique > 1 an)
3 – Débit de fuite de la toiture
4 – Consommation d’eau en toiture
