- Le cas des toitures terrasse végétalisées - Maîtriser la contamination des eaux pluviales par une gestion à la source des eaux de ruissellement? - Le cas des toitures terrasse végétalisées - M.C. GROMAIRE Chercheur LEESU

Les techniques alternatives de gestion du ruissellement ont-elles un effet sur ces flux ? Cas des ouvrages de stockage / restitution à débit régulé à l’échelle parcelle/ ilot (thèse Bressy 2010) -100% -80% -60% -40% -20% 0% Volume MES PCB Zn Nord Jardin Sud HAP Cu NP Masses % abattement par rapport à un assainissement classique Réduction significative mais non maîtrisée des flux Fortement conditionnée par la réduction des volumes ruisselés

Qualité des eaux issues des TTV ? Toitures terrasses végétalisées (TTV) – un outil contribuant à la maîtrise des flux polluants? Qualité des eaux issues des TTV ? Filtration des contaminants atmosphériques? Emissions par les matériaux de la structure de végétalisation? Réduction des volumes de ruissellement? Réduction des flux rejetés?

TVGEP: Conception des Toitures Végétalisées pour la Gestion des Eaux Pluviales urbaines Financement Partenaires opérationnels Partenaires scientifiques CSTB: B. de Gouvello (coordinateur), P.A. Versini CETE Ile de France: E. Berthier, D. Ramier LEESU: M.C. Gromaire, M. Seidl Objectif général Évaluer les TTV comme outil de gestion des eaux pluviales (flux d'eau et de contaminants) à une double échelle: parcelle et ville Structuration en 4 parties État des lieux des pratiques et attentes des acteurs Observation et modélisation du comportement hydrique des TTV Incidence des TTV sur la qualité des eaux ruisselées Déclinaisons opérationnelle et prospective des avancées scientifiques

Toiture terrasse végétalisée extensive Composition de la structure de végétalisation Végétation (succulentes) Substrat léger (4 à 15 cm) 80% matières minérales (pouzzolane, pierre ponce, schiste ou argile expansée, roche volcanique…) 20% substrats organiques (tourbe, compost …) Couche filtrante Géotextile non tissé en polypropylène ou polyester Couche de drainage (avec ou sans rétention d’eau, absente en monocouche) Agrégats minéraux poreux (pouzzolane) / Plaques de polystyrène expansé / Bacs en polyéthylène Revêtement d’étanchéité et anti racine Membrane bitumineuse ou synthétique

6 compartiments végétalisés (35m²) Dispositif expérimental – toit pilote (Cete IdF, Trappes) 6 compartiments végétalisés (35m²) 2 témoins (21 m²) Mesure du débit Prélèvements d'eau 6

Concentrations en matière organique et en nutriments Qualité des eaux issues de la toiture végétalisée (Gromaire et al 2013, Seidl et al. 2013) Concentrations en matière organique et en nutriments Carbone Azote Phosphore - Émissions de C, P (et N) par le substrat - Surtout sur toit neuf et / ou après fertilisation Concentrations restant dans les gammes classiques pour les eaux pluviales Impact éventuel sur usage de l’eau à la parcelle 5 10 15 20 25 30 35 40 45 TTV S3E TT Nu COT (mg/l) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TTV S3E TT Nu Ntot (mg/l) TTV (biblio) Ptot (mg/l) 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 TTV S3E TT Nu TTV (biblio) Autres toits Ruiss. Chaussée EP séparatif

Qualité des eaux issues de la toiture végétalisée Concentrations en micropolluants métalliques 1 10 100 1000 10000 TTV S3E TT Nu Zn (µg/l) Surface zinc Autre toit Voiries Surface cuivre 1 10 100 1000 10000 TTV S3E TT Nu Cu (µg/l) Situation contrastée suivant les métaux Effet de filtration modérée pour certains, émissions par les substrat pour d’autres Concentrations modérées par rapport à d’autres surfaces urbaines Principales sources de contamination métallique = matériaux métallique (+ automobile) Contaminations métalliques possibles par les éléments de collecte / évacuation des eaux

Qualité des eaux issues de la toiture végétalisée Concentrations en micropolluants organiques 20 40 60 80 100 120 140 160 TTV S3E TT Nu HAP dissous (ng/l) 100 200 300 400 500 600 700 Nonylphénol dissous (ng/l) TTV S3E TT Nu Exemple de 2 micropolluants de sources différentes: HAP = origine atmosphérique  Rétention dans le substrat Nonylphénol = nombreuses sources dans les matériaux et consommables urbains  émissions par les matériaux constitutifs la structure de végétalisation (étanchéité, gouttières PVC) Apport atmosphérique Quartier résidentiel Apport atmosphérique Quartier résidentiel

Qualité des eaux issues de la toiture végétalisée Flux émis (comparaison toit végétalisé / toit terrasse nu) Conditionnés par la capacité de rétention en eau de la toiture Très variables d’un événement pluvieux à l’autre Dépendants des conditions hydriques augmentation modérée des flux de carbone, phosphore, nonylphénol réduction des flux de HAP et métaux (Zn, Cu)

Efficacité de rétention en eau des toitures végétalisées (Ramier et Berthier, 2012) – échelle annuelle et échelle de l’événement pluvieux échelle annuelle échelle de l’événement pluvieux max min médiane 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Coefficient de ruissellement Toitures végétalisées 15 cm substrat 3 cm substrat Terrasse Nu Gravier - Volume de ruissellement annuel réduit de 50% par rapport à une toit nu - Flux nul pour 50% des événements pluvieux - Aucune rétention dans les périodes où le substrat est saturé (pluies successives, période hivernale)

Toitures terrasses végétalisées (TTV) – effet d’une généralisation de la technique à l’échelle du bassin versant (Versini et al. 2013) Contribution à la réduction des flux polluants liés aux surverses unitaires Rejet en Seine (déversement) : Bassin de Boulogne-Billancourt (5,5 km2)

Conclusions: la toiture végétalisées, un ouvrage de maîtrise à la source des flux polluants? Effet de filtration assez mineur, ce n’est pas un ouvrage de dépollution A l’échelle de l’événement: des flux d’eau et de contaminants très variables et non contrôlés A l’échelle annuelle: Réduction significative des volumes de ruissellement Réduction des flux polluants associés sauf pour certains contaminants émis par les matériaux Attention aux matériaux mis en œuvre, aux pratiques d’entretien, aux traitement anti-racine Contribution directe et indirecte (ex: déversements unitaires) à la réduction des flux polluants à l’échelle du bassin versant