Formation Bâtiment Durable : Toitures vertes: du concept à l entretien

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1 Formation Bâtiment Durable : Toitures vertes: du concept à l entretien Bruxelles Environnement IMPACT DES TOITURES VERTES DANS LA GESTION DES EAUX DE PLUIE SUR LA PARCELLE Maggy HOVERTIN MATRIcielI

2 Objectifs de la présentation Présenter la problématique de la gestion de l eau en région bruxelloise et les outils mis en place pour lutter contre les inondations; Présenter le concept de gestion alternative des eaux de pluie et les dispositifs utilisés; Détailler le rôle des toitures vertes dans la gestion des eaux de pluie; Donner les éléments pour réduire la pollution des eaux de pluie et la dépolluer. 2

3 Plan de l exposé Introduction Lutte contre les inondations Règlementation La gestion alternative des eaux de pluie La pollution de l eau de pluie 3

4 Plan de l exposé Introduction Lutte contre les inondations Règlementation La gestion alternative des eaux de pluie La pollution de l eau de pluie 4

5 Introduction L urbanisation et ses impacts négatifs Imperméabilisation des surfaces Diminution des surfaces vertes 5

6 Introduction L urbanisation et ses impacts négatifs Destruction ou isolement des habitats naturels Perte de biodiversité; Appauvrissement des sols; Îlots de chaleur urbains; Perte du rapport à la nature; Troubles psychologiques; Résultats du Grand Paris (groupe Descartes). La courbe vert clair représente la température pour l'agglomération parisienne actuelle. La courbe vert foncé représente la température atteinte après la reforestation (+30 % de forêts) en Île-de-France et le développement de l'agriculture maraîchère périurbaine. Source: 6

7 Introduction L urbanisation et ses impacts négatifs Source: Architecture & Climat Inondations Recharge moindre des nappes phréatiques Pollution 7

8 Introduction Les inondations De nombreux dégâts: Humains; Constructions, infrastructures; Mobilier; Environnement; 8

9 Introduction Les inondations: Sinistres déclarés auprès du Fonds des Calamités en 2005 : sinistres > 20 M demandés > 2.4 M d indemnités Légende: 3 événements déclarés en 2005 : Limites communales Espaces verts Source : SPF Intérieur ; Cartographie : IBGE Réalisé avec Brussels UrbIS Distribution et copyright CIRB 9

10 Introduction Les causes d inondations à Bruxelles Le régime pluviométrique et son éventuelle évolution défavorable 10

11 Introduction Causes des inondations Les causes d inondations à Bruxelles Imperméabilisation des sols 1955 DNEF Sous-division «Eau» Février

12 Introduction Causes des inondations Les causes d inondations à Bruxelles Imperméabilisation des sols 2006 Taux d'imperméabilisation DNEF Sous-division «Eau» Février

13 Introduction Les causes d inondations à Bruxelles Un réseau d égouttage inadapté et vétuste; 13

14 Introduction Les causes d inondations à Bruxelles La disparition des zones naturelles de débordement (cours d eau, étangs et zones humides) Parc de Woluwe 14

15 Introduction Sans oublier Coeur du Vieux Bruxelles par Jean-Baptiste Van Moer- Source: 15

16 Plan de l exposé Introduction Lutte contre les inondations Règlementation La gestion alternative des eaux de pluie La pollution de l eau de pluie 16

17 Lutte contre les inondations Directive Cadre Eau: DCE (directive 2000/60/CE): Ordonnance-cadre Eau (OCE): OGB du 20/10/2006 établissant un cadre pour la politique de l eau 2011 Plan de Gestion de l Eau de la Région de Bruxelles-Capitale: PGE Minimiser l impact des pressions humaines sur les écosystèmes aquatiques afin de réaliser les objectifs environnementaux tels que visés par les législations européennes et bruxelloises; Atteindre le «Bon état» des masses d eau; Programme de Mesures (PrM): actions concrètes privilégiées &langtype=2060&detail=tab1 17

18 Lutte contre les inondations PGE: 8 axes 1. Agir sur les polluants pour atteindre les objectifs de qualité des eaux de surface, des eaux souterraines et des zones protégées; 2. Restaurer quantitativement le réseau hydrographique ; 3. Appliquer le principe de récupération du coût des services liés à l eau ; 4. Promouvoir l utilisation durable de l eau ; 5. Mener une politique active de prévention des inondations pluviales (Plan PLUIE); 6. Réintégrer l eau dans le cadre de vie des habitants; 7. Promouvoir la production d énergie à partir de l eau tout en protégeant la ressource ; 8. Contribuer à l établissement et à la mise en œuvre d une politique internationale de l eau. 18

19 Lutte contre les inondations Le maillage bleu Réintégrer l eau dans la ville; Séparer les eaux usées des eaux «propres»; Assurer la qualité de l eau; 19

20 Lutte contre les inondations Le maillage bleu: le Molenbeek Source: Coordination Senne - Photo: Hans Welens 20

21 Lutte contre les inondations Le maillage bleu: Créer des espaces paysagers: récréatifs intègrent le cycle de l eau; permettent le développement de la faune et de la flore. Le Geleytsbeek - Source: Coordination Senne 21

22 Lutte contre les inondations Le maillage bleu: De la gestion des eaux pluviales à la création d'habitats fauniques architecturaux - le cas du parc Gewurz-Remer. Michel Rousseau, architecte paysagiste, Groupe Rousseau Lefebvre Montréal, Québec - Source: 22

23 Plan de l exposé Introduction Lutte contre les inondations Règlementation La gestion alternative des eaux de pluie La pollution de l eau de pluie 23

24 La règlementation Le titre I du RRU: «CARACTERISTIQUES DES CONSTRUCTIONS ET DE LEURS ABORDS» Collecte des eaux pluviales «Les eaux pluviales de ruissellement issues de toutes les surfaces imperméables sont récoltées et conduites vers une citerne, un terrain d épandage ou à défaut, vers le réseau d égouts public.» Nouvelle construction: citerne d'eau de pluie de 33 l/m² de toitures Toiture verte pour toute les toitures plates non accessibles de plus de 100m² Règlement communal d urbanisme Mesures plus contraignantes pour certaines communes: Exemple: Forest capacité de 50 litre / m² de surface de toiture en projection horizontale. 24

25 La gestion de l eau dans le cadre du permis d environnement Demande de permis pour une nouvelle construction/ reconstruction Rejet possible en eau de surface Non Sol pollué / activité à risque Oui Non Zone de captage Oui Oui non Non Nappe > 2m Non Accord du département Eau pour autoriser un rejet en eau de surface. (modification hydromorphologique) oui Oui Sol perméable Non Rejet en eau de surface autorisé mais système de filtration éventuel à prévoir Priorité 1 Oui Infiltration Priorité 2 Source : Philippe Genon - IBGE Bassin d orage puis rejet à l égout Priorité 3 25

26 La gestion de l eau dans le cadre du permis d environnement Le volume de rétention («bassin d orage») 25 l/m² de surface imperméabilisée: toiture, parking, allée, terrasse, Débit de fuite de maximum 5 l/sec.ha de surface imperméabilisée Photo: Maggy hovertin 26

27 La gestion de l eau dans le cadre du permis d environnement Le volume de rétention Nouveau projet et reconstruction: considérer la totalité des surfaces imperméabilisées par le projet Exemple : démolition d une tour de bureau pour y mettre du logement les surfaces à prendre en compte comptabiliseront aussi l ancien emplacement de la tour de bureau Rénovation lourde: considérer seulement sur les surfaces nouvellement imperméabilisées 27

28 La gestion de l eau dans le cadre du permis d environnement Le volume de récupération Dimensionné en fonction du taux de récupération d eau et des besoins; Ou volume forfaitaire de 33 l/m² de surface de toiture Source : WWF L eau de pluie 28

29 La gestion de l eau dans le cadre du permis d environnement Le volume de récupération: Nouveau projet Reconstruction Rénovation lourde Prendre en compte la totalité des surfaces de toitures Motivation si non prise en compte de certaines toitures (vertes, terrasses,...) 29

30 La gestion de l eau dans le cadre du permis d environnement Toiture verte et récupération d eau de pluie Qualité de l eau: Préférer un substrat minéral plutôt qu organique Choix des équipements: cuve de décantation, filtres autonettoyants, oxygénation de la citerne, filtres 5 et 25 μm + filtre à charbon actif Choix des plantations: toiture verte intensive déconseillée pour récupérer l eau de pluie. Taux de récupération Toiture extensive: ~ 50 % Toiture intensive: ~ 10 à 30 % 30

31 La gestion de l eau dans le cadre du permis d environnement Toiture verte et récupération d eau de pluie Dimensionnement: l outil Eau de l IBGE. Destiné aux projets de petite taille (moins de 1000 m²): Outil Quadeau Formation «Gestion des eaux pluviales sur la parcelle»: Notes de la formation

32 Plan de l exposé Introduction Lutte contre les inondations Règlementation La gestion alternative des eaux de pluie La pollution de l eau de pluie 32

33 La gestion alternative des eaux de pluie Gérer autrement les eaux de pluie 33

34 La gestion alternative des eaux de pluie Source: Revue A+241 p 34. Eau et ville diffuse. Illustration Christian Nolf et Urban Design Workshop Stiemerbeek

35 La gestion alternative des eaux de pluie DISPOSITIFS DE GESTION ALTERNATIVE DES EAUX PLUVIALES La noue Le fossé Le bassin sec ou en eau La tranchée Les techniques intégrées aux aménagements paysagers des abords Les toitures stockantes Les toitures stockantes végétalisées Les citernes de rétention (bassin d orage) Les techniques associées aux bâtiments Les chaussées réservoirs L infiltration directe (pavés drainants) L infiltration différée (pavés drainants) Les techniques intégrées aux voiries et parkings 35

36 La gestion alternative des eaux de pluie Les contraintes du site: La proximité d une zone inondable, le risque d inondation de la parcelle ou de parcelles en aval ; La proximité d une zone de captage d eau potable La proximité d une zone de protection de sites naturels (type Natura 2000) La densité d occupation du projet L encombrement du sous-sol La présence de sols pollués et le risque de migration de la pollution La composition des couches géologiques (perméabilité du sol) et la géomorphologie du sous-sol La présence d une nappe phréatique à proximité de la surface La topographie du terrain Les possibilités d exutoire 36

37 La gestion alternative des eaux de pluie Le sol est-il infiltrable? Sol perméable: conductivité hydraulique > 20 mm/h + Revêtement superficiel perméable + Hors zone de captage d eau ou zone protégée + Sol non pollué + Nappe phréatique profonde (> 1 m, voir 2 m) Evaluation de la perméabilité du sol: test du doubleanneau. Photo : ARIES,

38 La gestion alternative des eaux de pluie Le sol est-il infiltrable? Carte des zones potentielles d infiltration Outil de gestion de l eau à l échelle du quartier Outil Quadeau Carte: Zones potentielles d infiltration d eau pluviale. Source: Annexe GEQ06 de l outil de gestion de l eau à l échelle du quartier 38

39 La gestion alternative des eaux de pluie Favoriser l infiltration directe : Faible emprise au sol des bâtiments Espace de pleine terre planté Revêtements perméables (voiries secondaires, dessertes locales, pistes cyclables, chemins piétonniers, stationnement privés ou publics à faible rotation, ) 39

40 La gestion alternative des eaux de pluie Soustraire les eaux pluviales du ruissellement : Conception des abords: surfaces concaves, bordures 40

41 La gestion alternative des eaux de pluie Prolonger le ruissellement sur la parcelle: Mettre en valeur le cycle de l eau sur la parcelle ; 41 Photos: New waterscapes et Valérie Mahaut

42 La gestion alternative des eaux de pluie Prolonger le ruissellement sur la parcelle: Toitures vertes Projet bâtiment exemplaire, Ferme Nos Pilifs [011] Trassersweg , 1120 Nerder-Over-Heembeek architecte : J. Meganck photo : Bruxelles-Environnement Projet bâtiment exemplaire, Rue du BIPLAN [055] Rue du Biplan / Rue de Verdun 21-25, 1130 Haren architecte : Bxleco1, FHW photos : MO Bruxelles-Environnement 42

43 La gestion alternative des eaux de pluie Les noues Source: Architecture & Climat Scharnhauser Park Stuttgart Douai Quartier du Kronsberg Hanovre Photos : Valérie MAHAUT Douai 43

44 La gestion alternative des eaux de pluie Les fossés Parc Mozaïc Lille Quartier Vauban Fribourg-en-Brisgau Quartier Vauban Fribourg-en- Brisgau Photos : Valérie MAHAUT 44

45 La gestion alternative des eaux de pluie Les bassins secs ou les bassins «en eau» Bassin infiltrant Bassin à évacuation superficielle Bassin «en eau» avec rétention et évacuation superficielle à débit régulé Source: Architecture & Climat Bassin «en eau» avec fondations bétonnées 45

46 La gestion alternative des eaux de pluie Les bassins secs ou les bassins «en eau» Quartier du Kronsberg Hanovre Gelsenkirchen Ville de Québec Quartier du Kronsberg Hanovre Berlin Hannoversch Munden 46 Photos : Valérie MAHAUT Photos: New waterscapes

47 La gestion alternative des eaux de pluie Les citernes de rétention et de récupération Volume 1 = récupération / Volume 2 = rétention Source: Architecture & Climat et MATRIciel 47

48 La gestion alternative des eaux de pluie Les citernes de rétention et de récupération Volume 1 = récupération / Volume 2 = rétention Source: Architecture & Climat et MATRIciel 48

49 La gestion alternative des eaux de pluie Les toitures stockantes Source: Architecture & Climat Photo : Valérie MAHAUT 49

50 La gestion alternative des eaux de pluie Les toitures stockantes Source: Architecture & Climat 50

51 La gestion alternative des eaux de pluie Les toitures vertes Source: Architecture & Climat Photo: IEB Sabine Vanderlinden 51

52 La gestion alternative des eaux de pluie Les types de toiture verte Toit de l hôtel de ville de Chicago. Source: Les toits verts, 2006 Ville de Chicago, Mark Farina Illustration: CSTC, NIT 229, Les toitures vertes. 52

53 La gestion alternative des eaux de pluie Les toitures vertes et la gestion des eaux de pluie recherche du CSTC sur 9 toitures vertes 53

54 La gestion alternative des eaux de pluie Toiture verte et rétention d eau sur le long terme: Source: Diminution de la quantité totale d eau pluviale rejetée à l égout 54

55 La gestion alternative des eaux de pluie Toiture verte et rétention d eau sur le long terme: Effet de la saison Printemps: rétention de 49 à 94 % Hiver: rétention de 2 à 14 % Effet de l épaisseur du substrat: Plus l épaisseur du substrat augmente, plus la rétention d eau est importante; Rétention annuelle d eau: Toiture extensive ± 30 % Toiture intensive ± 50 % 55

56 La gestion alternative des eaux de pluie Toiture verte et rétention d eau sur le long terme: Effet de la conception de la toiture: Types de couches de la toiture verte: membranes PVC à relief, couche de feutre sous-jacente, remplissage de billes d argile, couche de drainage, Pente du toit Source: 56

57 La gestion alternative des eaux de pluie Toiture verte et évacuation en cas d averse: Diminution et décalage du débit de pointe 57

58 La gestion alternative des eaux de pluie Toiture verte et évacuation en cas d averse: Diminution et décalage du débit de pointe impact du type de toiture Source: Les Dossiers du CSTC 3/2006 Cahier n 2 Toitures vertes : évacuation des eaux pluviales 58

59 La gestion alternative des eaux de pluie Gestion de l eau et utilisation des toitures Système Wateroof Source: Système Wateroof Source: 59

60 La gestion alternative des eaux de pluie Gestion de l eau et utilisation des toitures Système IBIC : rétention d eau sous un complexe de toiture verte Système retentio Source: 60

61 La gestion alternative des eaux de pluie Gestion de l eau et utilisation des toitures Système STOCK & FLOW Source: 61

62 La gestion alternative des eaux de pluie Les toitures stockantes et vertes Attention à la surcharge: Hauteur d eau de 5 cm: 50 kg/m² Toiture verte extensive: + 30 à 100 kg/m² (Toiture verte semi-intensive: à 400 kg/m²) (Toiture verte intensive : > 400 kg/m²) Nécessité de rehausser les acrotères? Garder 15 cm entre la partie supérieure de la toiture verte et le sommet du relevé 62

63 Plan de l exposé Introduction Lutte contre les inondations Règlementation La gestion alternative des eaux de pluie La pollution de l eau de pluie 63

64 La pollution de l eau de pluie Pollution chronique pollution régulière des eaux de ruissellement en milieu urbain. Matières en suspension; Peu de matière organique; Des HAP; Des métaux lourds (Cu, Pb, Zn, ); Des PCB; Des pesticides; Des nutriments; Des chlorures; Des pathogènes; Présence d'un certain nombre de substances classées prioritaires par la DCE (2000/60/CE); Qualité de l eau de ruissellement très variable! 64

65 POLLUTION POTENTIELLE DES EAUX PLUVIALES EN FONCTION DU TYPE DE REVÊTEMENT ET DE L USAGE Surface / Types de revêtements Toitures vertes (espaces verts) Infiltration? Information sur la pollution Attention à la pollution de l eau (pesticides, engrais, matières organiques dissoutes, impact bactériologique) Toitures en matériaux inertes non métalliques (verre, ardoises naturelles ) Toitures en matériaux inertes avec une part normale de composés métalliques Toitures à forte proportion d éléments métalliques sans revêtement protecteur Parking privés ou publics à faible rotation (<4 rotations/jour), trottoirs, pistes cyclables, chemins ruraux Parking publics à forte rotation de stationnement (4 rotations/jour) et parking > places) Même degré de pollution que la pluie elle-même. Accumulation lente de polluants dans les sols (si infiltration) : attention aux produits d entretien. - Accumulation rapide de métaux lourds (cuivre, zinc, étain, plomb) dans les sols (si infiltration). Traitement approprié en cas d infiltration des eaux de ruissellement de surfaces métalliques supérieures à 20 à 50m². Pollution forte aux métaux lourds (cuivre, zinc, étain, plomb) : - si infiltration pour des surfaces de toitures à partir de 50m² - si déversement dans les eaux de surface pour des surfaces de toitures à partir de 500m² Faible pollution des sols ou des eaux souterraines pour une utilisation normale. Dégradation possible des polluants organiques (hydrocarbures) dans les couches superficielles des surfaces perméables Pollution importante des sols et des nappes phréatiques (hydrocarbures / métaux lourds). Collecte et traitement approprié des eaux de ruissellement. Aires de déchargement et de stockage Voiries Risques de pollution importants : pertes par égouttement des véhicules. Les polluants émis peuvent contaminer les sols et les eaux souterraines précautions (collecte et traitement approprié des eaux de ruissellement). La pollution dépend du trafic (fréquence de passage, type de véhicules ). Accumulation plus importante de polluants (métaux lourds et hydrocarbures) au centre de la route par rapport aux accotements. Source: Guide pratique IBGE 65

66 La pollution de l eau de pluie Qualité de l eau en sortie des toitures vertes Filtration des polluants? 66

67 La pollution de l eau de pluie Les toitures vertes et la qualité de l eau: Lestée et nue Extensives Intensives Source: CSTC Les toitures vertes n épurent pas l eau de pluie! 67

68 La pollution de l eau de pluie Sources de pollution de l eau issues des toitures vertes: La pollution atmosphérique; Les matériaux utilisés: substrat, étanchéité, gouttières PVC, pièces métalliques, Adjuvants chimiques pour la résistance aux racines et au microorganismes; Nonylphényl; Bisphénol A; ETM; Matière organiques Carbone, azote et phoshore: toit neuf ou après fertilisation; Produits phytosanitaires: à proscrire; 68

69 La pollution de l eau de pluie Qualité de l eau issue des toitures vertes? Effet neutralisant sur l acidité de l eau de pluie; Jaunissement de l eau; Enrichissement de l eau; Augmentation de la pollution organique; Présence de produits chimiques; Augmentation du nombre de bactéries Rôle de filtre? Substrat: Rétention des HAP atmosphériques Rétention de certains ETM 69

70 La pollution de l eau de pluie Qualité de l eau issue des toitures vertes: conclusion Dans certains cas, pollution réelle de l eau; Un traitement sera parfois nécessaire avant rejet dans l eau de surface, de pêche ou de baignade; Un traitement sera nécessaire avant utilisation de l eau de pluie; Attention au choix des matériaux de la toiture et des éléments de collecte et d évacuation et; Attention aux pratiques d entretien: engrais, produits phytosanitaires 70

71 La pollution de l eau de pluie Pollution chronique Dépend: Du type de surface de ruissellement (revêtement, propreté); De la distance parcourue par l eau de ruissellement; Limiter la pollution à la source; Dépollution par décantation et filtration Préférer des dispositifs plantés. Quid des polluants dissouts? 71

72 La pollution de l eau de pluie Pollution chronique Business park - Krems Photo: New waterscapes Source: Systèmes vivants et paysage Voiries Portland - Oregon 72

73 La pollution de l eau de pluie Pollution accidentelle Pollution ponctuelle et aléatoire suite à un déversement accidentel ou un dépôt sauvage. Bassin de rétention étanche, éventuellement planté, avec clapets à l entrée et à la sortie, pour déceler la pollution, la confiner et y apporter un traitement approprié. Zones de stockage étanches; Séparateur d hydrocarbures (uniquement en cas de risque de déversement d hydrocarbures) Photo: MATRIciel 73

74 Outils, sites internet, etc intéressants : Bruxelles Environnement: Vlaamse Milieumaatschappij (VMM): Les Dossiers du CSTC 3/2006 Cahier n 2. Toitures vertes : évacuation des eaux pluviales CSTC, NIT 229. Les toitures vertes BOLLER Markus (EAWAG division gestion des eaux dans les zones urbaines Suisse ), «Vers une mise en pratique de la durabilité en assainissement pluvial», in EAWAG news 57f, décembre CENTRE DE RECHERCHES ROUTIÈRES (2008), «Revêtement drainants en pavés de béton», annexe au bulletin CRR n 77, octobrenovembre-décembre CAGT (Communauté d Agglomération du Grand Toulouse), «Guide de gestion des eaux pluviales et de ruissellement», Service Assainissement Toulouse, DREISEITL Herbert, «New waterscapes Planning, Building and designing with water», GRAU Dieter et LUDWIG Karl H.C.,

75 Outils, sites internet, etc intéressants : GREAT VANCOUVER SEWERAGE & DRAINAGE DISTRICT, «Stormwater Source Control Design Guidelines»,2005. Plan de Gestion de l Eau : MARGOLIS L., ROBINSON A., «Systèmes vivants et paysage», MAHAUT V., «L'eau et la ville, le temps de la réconciliation: Jardin d'orage et nouvelles rivières urbaines», in Ecole Polytechnique de Louvain, UCL (Université catholique de Louvain), OFEFP (Office Fédéral de l Environnement, des Forêts et du Paysage), «Protection des eaux lors de l évacuation des eaux des voies de communication», Berne, PREFECTURE D INDRE-ET-LOIRE, «Gestion des eaux pluviales dans les projets d aménagement», Isabelle Boucher, Les toits verts. La gestion durable des eaux pluviales: Guide de bonnes pratiques sur la planification territoriale et le développement durable. 75

76 Outils, sites internet, etc intéressants : Coordination Senne: CSTC, Toitures vertes : évacuation des eaux pluviales Marie-Christine Grommaire, Maîtriser la contamination des eaux pluviales par une gestion à la source des eaux de ruissellement? - Le cas des toitures terrasse végétalisées Julie Schwager et MarieChristine Gromaire, Capacité épuratoire des toitures végétalisées Guide bâtiment durable G_WAT00 Améliorer la gestion de l'eau dans les bâtiments durables et sur la parcelle G_WAT01 Gérer les eaux pluviales sur la parcelle G_WAT02 Faire un usage rationnel de l'eau G_WAT03 Récupérer l'eau de pluie G_WAT04 Améliorer la gestion des eaux usées sur la parcelle 76

77 Ce qu il faut retenir de l exposé Le volume de rétention: 25 l/m² de surface imperméabilisée et un débit de fuite de 5 l/s.ha Le volume de récupération: calcul en fonction du taux de collecte et des besoins ou volume forfaitaire de 33 l/m² de toiture; Les toitures vertes permettent de réduire le volume d eau déversé dans les égouts et réduit le débit de point en cas d averse. L eau issue des toitures vertes n est pas épurée! La gestion alternative des eaux de pluie sur la parcelle s intègre parfaitement dans une démarche plus globale visant à: Améliorer la qualité de vie des occupants: microclimat, espaces de contact avec la nature, de détente, de rencontre, d échanges, Accroître la biodiversité 77

78 Contact MATRIciel s.a. Maggy HOVERTIN Bioingénieur Place de l Université 25, Etg Louvain-la-Neuve : 010 / hovertin@matriciel.be MERCI 78

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