Brevet FR2941477A1 — publié le 20100730

Le domaine de l'invention est celui de la gestion des eaux pluviales. L'invention concerne plus précisément un dispositif permettant de maîtriser l'évacuation des eaux pluviales sur des toitures, notamment sur des toitures en pente. Compte tenu de l'imperméabilisation croissante des sols urbains et des toitures, la gestion des eaux pluviales devient un problème majeur. En effet, l'eau ne peut s'infiltrer dans les sols imperméabilisés ou sur les toitures. Une grande partie des eaux pluviales doit donc être collectée et traitée. Cette collecte présente un coût financier (canalisations, bassins de 1 o rétention, usines de traitement des eaux) et écologique car les eaux sont souillées par de nombreux polluants sur leur parcours (déchets, hydrocarbures, métaux lourds...). En outre, un second problème lié à l'imperméabilisation des sols est le risque accru d'inondations. Lors de violents orages, des volumes d'eaux 15 pluviales de plus en plus importants ruissellent, engendrant un engorgement des canalisations et des débordements. Les toitures végétalisées apportent des réponses concrètes à ces deux problèmes dans la mesure où elles offrent une réelle gestion des eaux pluviales. 20 Les toitures végétalisées permettent en premier lieu une gestion de l'infiltration. Le complexe de végétalisation (substrat et plantes) capte en effet une grande partie des pluies annuelles (de l'ordre de 50 % d'après de nombreux essais). L'eau stockée retourne ensuite dans l'atmosphère par évapo- 25 transpiration. Les toitures végétalisées permettent donc de réduire le coefficient d'imperméabilisation des surfaces. A cet égard, les bacs précultivés à réserve d'eau, tels que les bacs Hydropack� de la société Le Prieuré dont on trouvera une description dans 30 le brevet EP 1 044 599 B1, améliorent encore cette fonction. La réserve d'eau contenue dans les alvéoles d'un tel bac augmente en effet la capacité de rétention. L'eau stagnante sera ensuite � pompée � par les racines des plantes qui se sont développées dans ces alvéoles. Les toitures végétalisées permettent également une gestion de la rétention en jouant un rôle tampon (effet retard) lors de violents orages. L'eau s'accumule dans le complexe de végétalisation (substrat et plantes) jusqu'à ce qu'il soit saturé en eau. Une fois que le complexe est saturé, il � relargue � l'excédent d'eau, à l'image d'une éponge. De nombreux essais ont prouvé l'intérêt des toitures végétalisées dans ce domaine. Une bonne partie des eaux d'orage sera donc captée par le complexe de végétalisation. L'autre partie sera � relarguée �, une fois que le complexe est saturé, quelques dizaines de minutes plus tard. L'engorgement des canalisations est donc largement atténué. Les toitures végétalisées permettent ainsi de réduire ce qui est appelé le débit de fuite (les essais montrent que ce coefficient de débit de fuite est de 0,4 à 0,6 pour une toiture végétalisée au lieu de 1 pour un revêtement imperméable). Les systèmes actuels de toitures végétalisés présentent cependant certaines limitations. Si les toitures végétalisées permettent de réduire significativement le débit de fuite, le coefficient pourrait encore être réduit. En outre, les toitures végétalisées réduisent le débit de fuite en moyenne. Mais elles ne permettent pas de le maîtriser. En effet, le débit de fuite est très différent si l'orage intervient après une longue période de sécheresse ou, au contraire, s'il succède à un précédent orage. Dans ce dernier cas de figure, le complexe de végétalisation sera déjà saturé en eau et l'effet retard nettement moindre. Des toitures stockantes ont ainsi été développées pour réduire très fortement et maîtriser le débit de fuite. La figure 1 représente à cet égard une vue en coupe schématisée d'un exemple de réalisation possible d'une telle toiture stockante de pente nulle. La toiture 1 présente deux orifices d'évacuation pluviale 2, 3. Le premier orifice 2 est disposé en partie basse de la toiture 1 de manière à permettre une évacuation permanente. Son diamètre est relativement faible de sorte à réduire fortement l'évacuation d'eau. Le diamètre est ainsi calibré en fonction du débit de fuite maximum admis, Le second orifice 3 joue le rôle d'un orifice de trop-plein et présente un diamètre relativement important. Le second orifice 3 est disposé plusieurs centimètres au dessus du premier orifice 2, selon le volume tampon nécessaire (tel que déterminé statistiquement par les relevés météorologiques locaux, par exemple les pluies décennales). 1 o Une telle toiture stockante peut avantageusement être en outre équipée de bacs précultivés à réserve d'eau, tels que les bacs Hydropack� présentés précédemment. Les bacs 4 peuvent pour cela être surélevés sur une structure à nid d'abeilles 5 dans laquelle l'eau s'infiltrera. Cependant, le modèle des toitures stockantes ne peut aujourd'hui 15 trouver application qu'aux toitures de pente nulle. En effet, sur des toitures de grandes dimensions, même une faible pente (2% ou plus, comme c'est le cas des bâtiments industriels, commerciaux, logistiques, etc.) représente une importante différence de niveau. Des relevés d'étanchéité de grande hauteur seraient donc 20 nécessaires pour stocker l'eau. D'autre part, la répartition du poids ne serait pas homogène ce qui obligerait à renforcer de façon importante la structure du bâtiment du côté des bas de pente. A titre d'exemple, pour un bâtiment de 20 m de long, une pente de 3 0/0 représente un dénivelé de 60 cm entre la partie haute et la partie basse de la 25 toiture. Pour stocker 50 litres d'eau par m2 (en moyenne) sur une telle toiture, il faut prévoir un relevé de minimum 24,5 cm en bas de pente. Pour un bâtiment de 30 m de long et d'une pente de 3 % également, il faut prévoir un relevé de 30 cm de hauteur. Quant à la répartition du poids, la surcharge liée au stockage temporaire de l'eau en bas de pente sera de d'environ 245 3o kg/m2 dans le premier cas et de 300 kg/m2 dans le second cas. 4 Ces contraintes techniques (hauteur des relevés de toiture et surcharges en bas de pente) rendent ainsi impossible le stockage d'eau sur des toitures même à faible pente. L'invention a pour objectif de rendre possible le stockage temporaire des eaux pluviales sur des toitures présentant une pente afin de réduire et de maîtriser le débit de fuite. Dans cette optique, l'invention propose un dispositif de stockage d'eau à débit de fuite maîtrisé comprenant un fond plein, une paroi latérale entourant le fond, caractérisé en ce qu'il comprend, à une première hauteur 1 o depuis le fond, des premiers moyens d'évacuation d'eau configurés pour maîtriser un débit d'évacuation permanente, et, à une seconde hauteur depuis le fond, des seconds moyens d'évacuation d'eau configurés pour permettre une évacuation de trop-plein, la seconde hauteur étant supérieure à la première hauteur de manière à définir un volume tampon de stockage 15 d'eau apte à recueillir les pluies d'orage et à contraindre l'eau du volume tampon à s'écouler selon le débit maîtrisé d'évacuation permanente, et en ce que les dimensions du fond sont faibles vis-à vis des dimensions d'une toiture en pente sur laquelle le dispositif peut être positionné de sorte que la charge d'eau du volume tampon est sensiblement équivalente en haut de 20 pente et en bas de pente. Certains aspects préférés, mais non limitatifs, de ce dispositif sont les suivants : - il comprend en outre des moyens perméables de support d'un complexe de végétation ; 25 - les moyens perméables de support sont formés par une grille supportée par une ou plusieurs surfaces support définies par des ilots s'étendant depuis le fond ; - les moyens perméables de support du complexe de végétation sont formés par un bac à réserve d'eau conformé pour venir s'encastrer dans le 30 dispositif, ou venu de matière avec le dispositif ; - le bac à réserve d'eau dispose d'une base dans lequel une pluralité d'alvéoles est formée ; - les alvéoles sont reliés entre elles par des moyens de communication d'eau ; - la hauteur des alvéoles est inférieure à la hauteur de la paroi latérale entourant la base du bac à réserve d'eau ; - les alvéoles sont séparées par des cloisons de séparation constituées de parois d'alvéoles s'étendant depuis la base du bac à réserve d'eau et d'une surface support reliant les bords supérieurs des parois, et dans lequel une pluralité de trous de drainage est formée à travers les surfaces support ; - le dispositif comprend en outre un complexe de végétation supporté par la surface porteuse perméable, ledit complexe étant formé d'un filtre microporeux, d'une couche de substrat de culture sur le filtre, et d'une végétation semée et cultivée sur le substrat ; - il comprend en outre une dalle porteuse perméable agencée parallèlement au fond à une troisième hauteur supérieure à la seconde hauteur ; - les seconds moyens d'évacuation sont formés par au moins un orifice de trop-plein traversant la paroi latérale à la seconde hauteur ; - le dispositif comprend une pluralité de cloisons de séparation constituées de parois d'alvéoles s'étendant depuis le fond et d'une surface support reliant les bords supérieurs des parois, formant avec le fond une pluralité d'alvéoles, dans lequel les premiers moyens d'évacuation sont agencés dans le fond ou en en partie basse d'une paroi d'alvéole, et dans lequel les seconds moyens d'évacuation sont agencés en partie haute d'une paroi d'alvéole ; - les premiers moyens d'évacuation sont formés par au moins un orifice d'évacuation permanente traversant la paroi latérale à la première hauteur ; - les premiers moyens d'évacuation sont formés par au moins une membrane poreuse ou par au mois un goutteur agencé à la première hauteur à travers la paroi latérale ; - la première hauteur est inférieure à 3 centimètres ; et - la superficie du fond plein est inférieure à 2 m2, de préférence inférieure à 1 m2. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà commentée, est une vue en coupe schématisée d'une toiture stockante de pente nulle ; - la figure 2 représente un mode de réalisation possible d'un dispositif selon l'invention. En référence à la figure 2, on a représenté un dispositif de stockage d'eau à débit de fuite maîtrisé conforme à l'invention. Le dispositif 1 comprend un fond plein 11, de forme rectangulaire dans l'exemple représenté, et une paroi latérale 12 entourant le fond. Selon l'invention, les dimensions du fond sont faibles vis-à vis des dimensions d'une toiture, notamment d'une toiture en pente, sur laquelle le dispositif est destiné à être positionné. De telle sorte, la charge d'eau susceptible de s'accumuler dans le dispositif en bas de pente est sensiblement équivalente à celle susceptible de s'accumuler dans le dispositif en haut de pente. L'invention propose ainsi d'équiper une toiture à l'aide d'une pluralité de dispositifs de stockage d'eau de faibles dimensions, indépendants les uns des autres. On s'affranchit ainsi du problème de la répartition des eaux pluviales (qui s'accumulent en bas de pente) et donc des contraintes de surcharges et de hauteurs de relevés importantes. La superficie du fond plein est par exemple inférieure à 2 m2, de préférence inférieure à 1 m2. A titre d'exemple, le fond 11 est rectangulaire et mesure 60 centimètres de longueur et 40 centimètres de largeur. Le dispositif est de préférence en matière inerte et inaltérable, en plastique par exemple. Le dispositif comprend avantageusement des moyens d'accrochage à un dispositif similaire adjacent. Ceci permet de faciliter les opérations de pose des dispositifs sur des toitures, terrasses ou balcons. Afin de permettre un maîtrise du débit de fuite, le dispositif comprend, à une première hauteur depuis le fond 11, des premiers moyens d'évacuation d'eau 13 configurés pour maîtriser un débit de l'évacuation permanente, et, à une seconde hauteur depuis le fond 11, des seconds moyens d'évacuation d'eau configurés pour permettre une évacuation de trop-plein, la seconde hauteur étant supérieure à la première hauteur de manière à définir un 1 o volume tampon de stockage d'eau apte à recueillir les pluies d'orage et à contraindre l'eau du volume tampon à s'écouler selon le débit maîtrisé d'évacuation permanente. Les premiers moyens d'évacuation d'eau 13 permettent une évacuation de très faible débit, connu et maîtrisé. Ces premiers moyens d'évacuation 15 d'eau sont par exemple formés par au moins un orifice d'évacuation permanente traversant la paroi latérale à la première hauteur, dont le diamètre est choisi pour permettre une évacuation de faible débit, connu et maitrisé. En variante, les premiers moyens d'évacuation d'eau peuvent être formés par au moins une membrane poreuse ou par au mois un goutteur 20 agencé à la première hauteur à travers la paroi latérale. Les seconds moyens d'évacuation d'eau 14 permettent quant à eux une évacuation de haut débit. Ils sont par exemple formés par au moins un orifice de trop-plein traversant la paroi latérale à la seconde hauteur, et dont le diamètre est typiquement plus important que celui d'un orifice d'évacuation 25 permanente 13. La différence de hauteur entre les moyens d'évacuation permanente 13 et les moyens d'évacuation de trop-plein 14 détermine un volume tampon de stockage d'eau apte à recueillir les pluies d'orage, même de forte intensité. Le volume tampon s'écoulera doucement après l'orage, à un débit (de fuite) 3o déterminé par le débit des premiers moyens d'évacuation (par exemple par le diamètre du ou des orifices d'évacuation permanente 13). Le volume tampon sera à nouveau vide quelques minutes ou quelques heures après l'orage, et pourra à nouveau jouer pleinement son rôle tampon lors de nouvelles précipitations. On notera que la première hauteur peut être nulle (les premiers moyens d'évacuation d'eau étant alors agencés dans le fond plein). La première hauteur est de préférence de quelques centimètres (à titre d'exemple, l'orifice d'évacuation permanente plein 13 est alors percé dans la paroi latérale 12, ou dans une cloison séparant des alvéoles formées dans le fond plein 11), par exemple inférieure à 3 centimètres, de manière à ce que les premiers moyens d'évacuation d'eau 13 débouchent au-dessus d'éventuelles flaques d'eau présentes sur la toiture. Outre la maîtrise du débit de fuite, le dispositif selon l'invention peut permettre la gestion de l'infiltration en prévoyant l'utilisation d'un complexe de végétation. Une partie des eaux pluviales peut ainsi être absorbée par le complexe de végétation puis renvoyée dans l'atmosphère par évapo- transpiration, ce qui permet de nettement réduire l'infiltration. Les eaux pluviales qui ne sont pas absorbée par le complexe de végétation descendent quant à elle dans le dispositif 10 où le débit de fuite de cet excédant d'eau sera régulé. Le dispositif peut à cet effet comporter des moyens perméables de support d'un complexe de végétation 20, où ledit complexe de végétation est par exemple formé d'un filtre microporeux 21, d'une couche de substrat de culture 22 déposée sur le filtre 21 et d'une végétation 23 semée et cultivée sur la couche de substrat 22. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention représenté sur la figure 2, les moyens perméables de support d'un complexe de végétation 20 sont formés par un bac à réserve d'eau, plus particulièrement par un bac à réserve d'eau Hydropack� de la société Le Prieuré (dont on trouvera une description dans le brevet EP 1 044 599 B1). Sur cette figure 2, le bac 20 est conformé pour venir s'encastrer dans le dispositif 10. Selon une variante, le bac 20 est venu de matière avec le dispositif 10 de manière à former un bac à double fond. Le fond inférieur est formé par le fond plein 11, tandis que le fond supérieur est formé par un fond (base 24 dans ce qui suit) identique à celui du bac à réserve d'eau Hydropack�. Dans ces deux cas de figure, le bac 20 présente une base 24 depuis laquelle s'étend une pluralité d'alvéoles. Chaque alvéole est fermée par une paroi latérale d'alvéole 25 de manière à constituer un volume de réserve d'eau dans lequel des agrégats minéraux 26 peuvent être disposés. 1 o Les alvéoles sont de préférence reliées entre elles par des moyens de communication d'eau, de telle manière que le réseau d'alvéoles définit une réserve d'eau, par exemple de l'ordre de 8 litres/m2. La hauteur de la paroi latérale 25 des alvéoles est de préférence inférieure à la hauteur de la paroi latérale 27 entourant la base 24 du bac 20 15 de telle sorte que le complexe de végétation peut être accueilli dans le bac 20. Les alvéoles sont séparées par des cloisons de séparation constituées de parois latérales d'alvéoles 25 s'étendant depuis la base 24 du bac 20 et d'une surface support 28 reliant les bords supérieurs des parois d'alvéoles 20 25, globalement parallèle à la base 24, et sur laquelle le complexe de végétation 21-23 peut être disposé. Des trous de drainage 29 sont percés dans les surfaces support 28 pour assurer la perméabilité des moyens de support du complexe de végétation et permettre ainsi une évacuation rapide de l'excédent d'eau vers 25 le fond 11 du dispositif de stockage d'eau 10. A titre d'exemple, on prévoit 500 trous de drainage 29 par m2 permettant de relarguer l'excédant d'eau une fois le complexe de végétation saturé d'eau et les alvéoles remplies d'eau. Selon un autre mode de réalisation possible de l'invention (non 30 représenté), les moyens perméables de support du complexe de végétation sont formés par une grille supportée par une ou plusieurs surfaces support définies par des ilots s'étendant depuis le fond plein 11 du dispositif 10. Dans chacun des modes de réalisation présentés ci-dessus, on prévoit, comme cela est représenté sur la figure 2, que les premiers moyens d'évacuation d'eau 13 soient agencés dans la partie inférieure de la paroi latérale 12 du dispositif de stockage d'eau 10 et que les seconds moyens d'évacuation d'eau soient agencés dans la partie supérieure de la paroi latérale 12 du dispositif de stockage d'eau 10. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif 10 1 o forme lui-même un bac à réserve d'eau. Le dispositif 10 est par exemple un bac Hydropack� du type de celui décrit précédemment, modifié afin de maîtriser le débit de fuite. Les premiers moyens d'évacuation d'eau (évacuation permanente) 13 peuvent ainsi être agencés au niveau de la base 24 du bac (la base 24 15 formant ici le fond plein 11 du dispositif de stockage d'eau) ou dans la partie inférieure d'une paroi latérale d'alvéole 25, et les seconds moyens d'évacuation d'eau (évacuation de trop-plein) 14 peuvent être au niveau de la partie supérieure d'une paroi latérale d'alvéole 25. La hauteur des alvéoles peut par ailleurs être modifiée par rapport à 20 celle d'un bac Hydropack� standard pour porter le volume de réserve d'eau à 50 litres/m2 (plutôt que 8 litres/m2). Le dispositif selon l'invention n'est cependant pas limité par son utilisation en conjonction avec un complexe de végétation pour permettre une gestion de l'infiltration. Le dispositif 10 peut ainsi comporter, en lieu et 25 place des moyens perméables de support d'un complexe de végétation, une dalle porteuse perméable agencée parallèlement au fond plein, à une troisième hauteur supérieure à la seconde hauteur. La dalle porteuse perméable est par exemple une dalle poreuse, notamment une dalle en ciment poreux. 30 REVENDICATIONS1. Dispositif de stockage d'eau à débit de fuite maîtrisé comprenant un fond plein (11), une paroi latérale (12) entourant le fond, caractérisé en ce qu'il comprend, à une première hauteur depuis le fond (11), des premiers moyens d'évacuation d'eau (13) configurés pour maîtriser un débit d'évacuation permanente, et, à une seconde hauteur depuis le fond, des seconds moyens d'évacuation d'eau (14) configurés pour permettre une évacuation de trop- plein, la seconde hauteur étant supérieure à la première hauteur de manière à définir un volume tampon de stockage d'eau apte à recueillir les pluies d'orage et à contraindre l'eau du volume tampon à s'écouler selon le débit maîtrisé d'évacuation permanente, et en ce que les dimensions du fond sont faibles vis-à vis des dimensions d'une toiture en pente sur laquelle le dispositif peut être positionné de sorte que la charge d'eau du volume tampon est sensiblement équivalente en haut de pente et en bas de pente. 2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens perméables de support d'un complexe de végétation. 3. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel les moyens perméables de support sont formés par une grille supportée par une ou plusieurs surfaces support définies par des ilots s'étendant depuis le fond. 25 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lesquels les moyens perméables de support du complexe de végétation sont formés par un bac à réserve d'eau (20) conformé pour venir s'encastrer dans le dispositif, ou venu de matière avec le dispositif. 30 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le bac à réserve d'eau dispose d'une base (24) dans lequel une pluralité d'alvéoles est formée.20 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les alvéoles sont reliés entre elles par des moyens de communication d'eau. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel la hauteur des alvéoles est inférieure à la hauteur de la paroi latérale (27) entourant la base (24) du bac à réserve d'eau. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel les alvéoles sont séparées par des cloisons de séparation constituées de parois d'alvéoles (25) s'étendant depuis la base du bac à réserve d'eau et d'une surface support (28) reliant les bords supérieurs des parois, et dans lequel une pluralité de trous de drainage (29) est formée à travers les surfaces support. 9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, comprenant en outre un complexe de végétation supporté par la surface porteuse perméable, ledit complexe étant formé d'un filtre microporeux (21), d'une couche de substrat de culture (22) sur le filtre, et d'une végétation (23) semée et cultivée sur le substrat. 10. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre une dalle porteuse perméable agencée parallèlement au fond à une troisième hauteur supérieure à la seconde hauteur. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel les seconds moyens d'évacuation (14) sont formés par au moins un orifice de trop-plein traversant la paroi latérale à la seconde hauteur. 12. Dispositif selon la revendication 1, comprenant une pluralité de cloisons de séparation constituées de parois d'alvéoles (25) s'étendant depuis le fond et d'une surface support (28) reliant les bords supérieurs des parois, formant avec le fond une pluralité d'alvéoles, dans lequel les premiers moyens d' évacuation (13) sont agencés dans le fond ou en en partie basse d'une paroi d'alvéole, et dans lequel les seconds moyens d'évacuation (14) sont agencés en partie haute d'une paroi d'alvéole. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel les premiers moyens d'évacuation (13) sont formés par au moins un orifice d'évacuation permanente traversant la paroi latérale à la première hauteur. 10 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel les premiers moyens d'évacuation (13) sont formés par au moins une membrane poreuse ou par au mois un goutteur agencé à la première hauteur à travers la paroi latérale. 15 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel la première hauteur est inférieure à 3 centimètres. 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, dont la superficie du fond plein est inférieure à 2 m2, de préférence inférieure à 1 m2. 20