Malgré la présence d’un sol et de plantes, l’impact des toitures végétalisées sur la qualité des eaux est mitigé, celles-ci n’étant pas conçues pour retenir les polluants. Afin d’améliorer cette fonction, il est important de mieux comprendre les flux de polluants dans ces structures. Dédiée aux métaux, cette thèse est basée sur deux étapes : - le suivi de six toitures végétalisées construites en 2010 (Nancy), via des prélèvements d’eaux de pluie et toitures, plantes et matériaux. - Une caractérisation en laboratoire des matériaux via des observations à l’échelle miscroscopique, des essais de sorption et lixiviation. Les caractéristiques des matériaux sont globalement favorables au stockage de métaux mais plusieurs en émettent également par lessivage de particules fines ou lixiviation d’ions. Même si elles n’ont pas de capacité de stockage particulière, les plantes peuvent avoir un impact direct et indirect sur la rétention des métaux. Des suggestions techniques sont tirées de ces résultats / Despite the presence of a soil and plants, green roof impact on water quality has proven to be mixed, mainly because there are not designed to purify rainwater. To make suggestions for green roofs suitable for water treatment, it is important to better understand pollutant fluxes in these structures. Dedicated to metals, this thesis is based on two complementary steps : - the study of six green roofs built in 2010 (Nancy, France), thanks to rain and roof waters, plants and materials samplings. - a laboratory characterization of these materials via microscopic scale observations, sorption and lixiviation tests. Material characteristics are mostly favorable to metal storing but several of them have been identified as sources of metals via leaching of fine particles or lixiviation of available ions. Even if they have no specific ability to store metals, plants can have direct and indirect impacts on metal retention. Several technical suggestions are drawn from these scientific results

Cette recherche porte sur le développement d'une méthode d'estimation de la qualité environnementale afin d'assister l'éco-conception. Nous avons nommé cette méthode Éco-Profil. Nous nous sommes attachés plus singulièrement à développer un outil adapté aux particularités de la conception architecturale, l'objectif étant de favoriser une (re)mise en question environnementale le plus tôt possible dans le processus de conception. Après avoir exploré différentes approches et outils d'assistance environnementale, nous avons identifié les limites qui expliquent, en partie, les difficultés de ces outils à être intégrés dans la conception architecturale. Certaines phases de conception semblent ne bénéficier que de peu d'assistance, notamment les étapes préliminaires. Pourtant nous savons qu'elles sont essentielles à l'intégration des enjeux environnementaux. Nous proposons une méthode pour assister l'ensemble de la conception architecturale en réponse aux limites identifiées. Une approche estimative par référentiel est mise en place. Elle comporte la particularité d'être globale, qualitative, contextualisé et progressive et possède une instrumentation visuelle analysable. C'est notamment ces caractéristiques qui permettent l'utilisation de la méthode lors des phases de conception en proposant au concepteur le ou les profils environnementaux de son projet. Le développement d'une application prototype nous a conduits à une expérimentation d'Éco-profil. Différents tests ont largement confirmé les hypothèses formulées et la pertinence de la méthode proposée / This research concerns the development of a method to estimate the environmental quality to assist eco-design in architecture. We named this method « Éco-Profil ». We focused more particularly to develop o toot adapted the specificities of architectural design, the aim is to promote environmental challenge as early as possible in the design process. After exploring various approaches and tools for environmental assistance, we have identified some limitations that explain, in part, the difficulties of integration in architectural design. Some phases of design seem appear to get that bit of assistance, including the preliminary stages. Yet they appear to be essential to the integration of environmental issues. We propose a method to assist the overall architectural design in response to the identified limitations. A assessment method per referential is set up, which has the distinction of being comprehensive, qualitative, contextualized and progressive and which has a analysable visual instrumentation. This is particularly this features that allow the use of the method in the design phases and thus provide environmental profiles to the designer. The development of visual tools and an application led us to experiment « Éco-Profil ». These tests have largely confirmed the assumptions made and the relevance of the proposed method

Aider les concepteurs à améliorer la qualité environnementale de leur projet durant la phase d’esquisse peut contribuer à un meilleur profil environnemental des réalisations finales. Face aux nouvelles exigences liées au développement durable (ressources énergétiques, matériaux de proximité...), les concepteurs doivent conduire un travail d’ajustement entre le contexte du projet et les solutions architecturales qui est de plus en plus complexe. Pour aider les concepteurs dans ce travail, nous proposons une méthode fondée sur l’usage de patrons de conception orientés environnement que nous nommons éco-modèles. Ces patrons s’apparentent à des solutions types éprouvées par de nombreux concepteurs. Les éco-modèles et les réalisations où ils ont été utilisés ont été implémentés dans un outil numérique appelé éco.mod. Grâce à une interface spécifique, les concepteurs peuvent naviguer dans cette base de données, sélectionner des éco-modèles et construire un scénario environnemental adapté à leurs projets architecturaux. L’outil éco.mod leur permet de visualiser les conséquences environnementales de leurs choix. Deux expérimentations, assistées par cet outil, ont largement confirmé nos hypothèses sur la pertinence de la méthode proposée et l’outil associé / Assisting designers in improvement of environmental quality of their project, early in the sketch phase, could result in a better environmental profile of the final product. Designers are facing new necessities related to sustainable development, such as considering sources of energy and usage of local materials, among others. To find a compromise between the project’s context and architectural solutions, one has to carry out complex adjustment tasks to address this issue.To help designers with these tasks, we proposed a method founded on the usage of environment-oriented “design patterns”, which we have named “eco-models”. By being used in their projects, these eco-models are approved by many designers as plausible solutions. The eco-models and the actual projects in which they have been used are gathered and implemented in a (web-based) digital tool, named “eco.mod.”The interface of eco.mod enable designers to navigate in the database, and select appropriate eco-models to create an environmental scenario for their own architectural project. The eco.mod tool allows users to visualize the environmental consequences of theirs choices. Two experiments assisted by this tool have been conducted, and have mainly confirmed our hypothesis about efficacy of this proposed method and its associated tool