Session C3 - Performance des toitures végétalisées

Quatre toitures végétalisées expérimentales, présentant différentes configurations de stockage sous-jacent et de régulation du débit de sortie, ont été installées sur la plateforme GROOF de l'INSA Lyon, en France. La collecte de données au pas de temps de 1 minute (précipitations et autres paramètres météorologiques, stockage d'eau, débits et évapotranspiration réelle) a débuté en juin 2002. Quatre années de données (juin 2022-mai 2026) permettent d'évaluer de manière comparative les performances hydrologiques des toitures végétalisées pour diverses conditions météorologiques, ce qui contribuera à améliorer leur conception et à affiner les outils de modélisation. L'analyse des données montre qu'une partie très importante des précipitations annuelles est évapotranspirée, avec des différences selon la profondeur du substrat, le stockage de l'eau et la régulation du débit de sortie. Un premier inventaire de la végétation, après 3 ans, révèle des différences significatives entre les toitures végétalisées, avec l'apparition de nouvelles espèces favorisée par une épaisseur de substrat plus importante.

Cette étude examine la performance hydrologique d'une toiture végétalisée dans des climats contrastés : tropical à Belo Horizonte et tempéré en Île-de-France. Un modèle EPA SWMM, calibré avec des données expérimentales du Brésil, a simulé le comportement de la toiture végétalisée sur des périodes de deux ans pour les deux régions. Les résultats montrent que les toitures végétalisées ont significativement réduit les coefficients de ruissellement et les débits de pointe dans les deux contextes (réduction d'environ 30 %). À Belo Horizonte, caractérisée par de fortes précipitations, le ruissellement a diminué de 26 %, tandis qu'en Île-de-France, avec des précipitations moindres, un effet proportionnellement plus marqué a montré une réduction de 47 %. L'évapotranspiration des toitures végétalisées, élevée dans les deux villes, souligne leur capacité de diminuer les flux à l’exutoire. Cette recherche confirme que les toitures végétalisées offrent des bénéfices hydrologiques robustes dans différents contextes climats, performant notamment mieux dans des conditions de faibles précipitations, performance qui est susceptible de diminuer dans le contexte de changement climatique.

Les toitures végétalisées peuvent réduire les eaux de ruissellement en milieu urbain en retenant une partie des précipitations. L’ampleur de cette rétention dépend en partie du type et du couvert végétal, des variables que l’on peut ajuster pour optimiser la réduction du ruissellement. Toutefois, en l’absence d’un entretien régulier, la végétation implantée est souvent remplacée par des espèces spontanées dites adventices, dont les capacités de rétention des précipitations restent mal connues. Afin de mieux comprendre le rôle de cette végétation spontanée dans l’atténuation du ruissellement sur les toitures végétalisées, nous avons mené une simulation de pluie sur 100 jours, comprenant une phase sèche et une phase humide, et portant sur quatorze espèces végétales présentes spontanément sur des toits végétalisés en climat de type méditerranéen.

Durant la phase sèche, les modules présentant un couvert de végétation spontanée ont retenu 88 % des précipitations appliquées, indépendamment de la profondeur du substrat, et ont présenté une rétention supérieure de 6 % à celle d’un substrat nu. Durant la phase humide, les modules dotés d’un substrat profond et d’un couvert de végétation spontanée ont affiché une rétention supérieure de 30 % à celle des autres combinaisons de traitements. Ces résultats montrent que la végétation spontanée peut accroître la rétention des eaux pluviales sur les toitures végétalisées par rapport à un substrat nu et présente des performances de rétention similaires à celles des espèces couramment utilisées. Néanmoins, l’amélioration de la rétention hydrique due à la végétation spontanée dépend de facteurs plus déterminants pour la rétention des précipitations, tels que la profondeur du substrat et les régimes pluviométriques.