Dossier d Habilitation à Diriger des Recherches. Université Paul Sabatier, Toulouse Ecole Doctorale EDSYS

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1 Dossier d Habilitation à Diriger des Recherches Université Paul Sabatier, Toulouse Ecole Doctorale EDSYS Contributions de l automatique, de l hydraulique et de l informatique à la gestion des systèmes hydrauliques à surface libre Pierre-Olivier Malaterre Soutenance au LAAS Toulouse, le lundi 17/11/2008 Jury : Georges Bastin : Professeur, Université de Louvain Rapporteur Bernard Gay : Professeur Emérite, Université de Lyon I Rapporteur Iven Mareels : Professeur, Université de Melbourne Rapporteur Jean-Louis Calvet : Professeur, LAAS Dir. de Recherche Jean Cunge : Spécialiste d'hydroinformatics, Consultant Examinateur Didier Georges : Professeur, Grenoble INP Gipsa-Lab Examinateur José Rodellar : Professeur, UPC Barcelone Examinateur Jacques Sau : Professeur émérite, Université de Lyon I Examinateur 1

2 Table des Matières : 1 Remerciements Avant Propos Structure du document Formation Académique Production Scientifique et Technique Logiciels Ouvrages, chapitres d'ouvrages et rapports édités (16) Journaux de rang A (11+3=14 articles) Articles publiés ou acceptés (11 articles) Articles soumis (3 articles) Colloques à Comités de Lecture ( =42 articles) Colloques internationaux à comité de lecture en Automatique (IEEE, ECC et IFAC) (11 articles) Colloques internationaux à comité de lecture en Hydraulique et Irrigation (ICID, USCID, ASCE, IAHR, IWRA) (17 articles) Colloques internationaux à comité de lecture en Hydro-Informatique (4 articles) Colloques internationaux à comité de lecture en Hydraulique-Gestion de l'eau (6 articles) Colloques nationaux à comité de lecture (4 articles) Pour information les projets en cours (16 articles) Co-organisations de Colloques Scientifiques (5) Rapports techniques (7) Participation à des groupes de travail (11) Encadrements Présentation du Thème de Recherche Transcan Postdoctorat, chercheur invité (participation à l'encadrement) Thèses (participation à l'encadrement) DEA (participation à l'encadrement) Travaux d'élèves (participation à l'encadrement) Enseignement Jury et Commissions Jury de DEA Master Jury de Thèse Relecteur d'articles

3 8.3.1 Relecteur pour les conférences Relecteur pour les revues Comité de Rédaction Taches administratives Gestion et Animation du TR Transcan Gestion de projets Gestion de ressources collectives Introduction Automatique Contexte historique Classification des méthodes de régulation des canaux d'irrigation Benchmark (ASCE, Cemagref) Amélioration de la gestion manuelle Commande automatique de type LQG Choix de la commande robuste par rapport à la commande adaptative Commande automatique de type l Commande automatique de type PID Inversion de modèles (CLIS) Commande prédictive Optimisation Supervision, détection de pannes Challenges et Perspectives Hydraulique Modèles de connaissance (ou dit également à base physique) Introduction et généralités sur le modèle SIC Modélisation dans l'espace d'état Vannes Gec-Alsthom Torrentiel Fond sec Divers Modèles de représentation (ou dit également de type boite noire) Modèle d'hayami Fonction de transfert du modèle d'hayami Réponse temporelle du modèle d'hayami Entrée de type impulsion de Dirac Entrée de type série de rampes et échelons

4 Produit de convolution Analyse fréquentielle du modèle d'hayami Limites du modèle d'hayami Discussion sur le modèle d'hayami Modèle du second ordre Réponse temporelle du modèle du second ordre Exemple Exemple Exemple Conclusion Challenges et Perspectives Modélisations hydrauliques des ouvrages Modélisations des écoulements transcritiques et des fonds secs Assimilation de données Informatique Introduction Historique Interfaces homme-machine Modules de régulation Outils métiers - Aide à l'utilisation Interfaçage avec des logiciels scientifiques : Matlab, Scilab, CPLEX Interfaçage avec des SCADA Mode Macro Exemple d'utilisation du mode macro pour déterminer un débit objectif pour atteindre une cote donnée en un point Exemple d'utilisation du mode macro pour faire une analyse de sensibilité par rapport aux variations du débit amont et d'un coefficient de débit à un ouvrage Interfaçage avec d'autres logiciels de modélisation Ouverture du code, évolutivité Procédures de développement «qualité» Organisation autour du développement logiciel Réécriture du code Evaluation et comparaison des logiciels hydraulique 1D Challenges et Perspectives Conclusion Références bibliographiques citées dans ce document

5 Annexe 1 Publications Annexe 2 Liste des Figures "La meilleure hypothèse est la plus simple de toutes celles capables d'embrasser les faits". Ptolémée (90-168) "Nulli in verba". Société Royale (1662) "Dieu fasse que votre horizon s'élargisse chaque jour davantage! Ceux qui s'attachent à des systèmes sont ceux qui, incapables d'embrasser la vérité toute entière, tentent de l'attraper par la queue. Un système c'est un peu la queue de la vérité, mais la vérité est comme le lézard : elle vous laisse sa queue entre les doigts, et file, sachant parfaitement qu'il lui en poussera une nouvelle en un rien de temps". Tourgueniev dans une lettre à Tolstoï (1856) "La vérité ne se définit pas comme étant l'opinion de la majorité : la vérité est ce qui découle de l'observation des faits". Maurice Allais "Pour la Patrie, les Sciences et la Gloire", dans l'ordre. Napoléon (1794) Je dédie ce travail à Sylvie, Timothé et Valentin ainsi qu'à mes parents. 5

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7 1 Remerciements Je remercie sincèrement les personnes avec qui j'ai interagi professionnellement au cours de ces presque 20 ans au Cemagref. En particulier, Jean-Pierre Baume, qui aura été mon compagnon scientifique et technique depuis mon arrivée au Cemagref, jusqu'à sa retraite qui arrivera un jour tant attendu! Je pense aussi à Pascal Kosuth et Jean Verdier qui m'ont donné goût à cette thématique entre l'hydraulique et l'automatique, sans que je sache à l'époque que j'allais y consacrer tant de temps. J'ai eu la chance de commencer mes travaux au Cemagref sur le projet passionnant du canal de Kirindi Oya avec des experts comme Frédéric Certain, Jean Cunge et Rémi Pochat qui m'ont beaucoup appris et que j'ai eu la chance de revoir en diverses occasions. J'ai aussi eu beaucoup de plaisir à travailler avec Jacques Rey avec qui on a partagé certains parcours et terrains, avant que nos 2 bateaux fassent escale sur des mers différentes. Jean-Michel Axes a été aussi notre ambassadeur au Mexique et est devenu plus qu'un ami. Toutes ces personnes ont des points communs dont celui de prendre leur travail au sérieux et avec talent sans se prendre au sérieux eux-mêmes. Les interactions nombreuses également avec les stagiaires, thésards, secrétaires ont contribué à rendre ces années très agréables et je suis conscient de la chance que j'ai eue. Parmi les gentils membres qui ont contribué à faire de Transcan "un navire qui tient la route", je remercie également Pierre- Yves, Jean, José, Caroline, Anne, Adeline, Ophélie, Simon, Ludovic, Gilles, Fubo, Jean- Bernard, Jacques le pécheur de sardines, Nadia, Iana, Fabien, Salam, Kaoutar, Vincent, Nelly, Javier le Catalan, Javier le Mexicain, Jean-Luc, Julien l'hydrologue, Julien l'agronome, Emmanuel le Marocain, Philippe, Alexandre, Florence. Comme le montre mon parcours professionnel j'ai été en interaction étroite avec divers partenaires industriels, ingénieurs de bureau d'étude ou gestionnaires d'ouvrages. Leur contact a toujours été très enrichissant. Je pense en particulier à Yann, Jean-Luc, Franck et Olivier de la SCP, Emmanuel, Emilie et Frédéric d'egis Eau, Pierre et Olivier de BRL, Jean-Luc, Patrick, Francis et Henri de la CACG, Sandrine de Saunier et Associés, Christophe de la CNR, Cyrielle de la Sogreah, Pierre de Sogreah puis Poyry, Jean de Gec-Alsthom. C'est grâce à eux que mon travail sert à quelque chose. A l'étranger une mention spéciale va à Mustafa de l'iowa State University et à Dave Rogers de l'usbr. 2 Avant Propos Mon activité de recherche a été menée principalement au Cemagref 1, Unité de Recherche Irrigation, Thème de Recherche Transcan à Montpellier. Cette Unité de Recherche est, depuis 2006, associée à l'unité de Service DIVHA de l'ird, à l'unité Propre de Recherche Gedô du Cirad et au Laboratoire GEA de l'engref. Cette association est contractualisée sous la 1 Etablissement Public à Caractère Scientifique et Technologique (EPST) - La Recherche pour l'ingénierie de l'agriculture et de l'environnement 7

8 forme d'une Unité Mixte de Recherche (UMR G-EAU, Gestion de l Eau, de ses Acteurs et de ses Usages) qui regroupe plus de 60 chercheurs. Les 4 partenaires de cette UMR ont des structures administratives différentes : EPST pour le Cemagref et l'ird, EPIC pour le CIRAD (cf. et Etablissement d'enseignement Supérieur pour l'engref (devenue depuis AgroParisTech). Le Cemagref est, pour sa part, un établissement de recherche appliquée pour l Ingénierie de l Agriculture et de l Environnement. Cette spécificité d'institut de Recherche finalisé (historique mais aussi renforcé récemment par l'attribution du label Carnot) lui confère des obligations de transfert fortes vers les utilisateurs finaux qui sont dans notre cas les gestionnaires de canaux d'irrigation ou de réseaux hydrauliques et les bureaux d'étude travaillant dans ce domaine pour la conception ou la réhabilitation de ces systèmes. Cela se fait dans notre cas, en grande partie, via des développements logiciels importants ainsi que leur transfert et des expertises. Cela nous donne un accès à de multiples terrains qui en retour nous alimentent en questions de recherche pertinentes et en données. Comme l'indique le titre que je propose pour mon dossier d'hdr, mes recherches sont de natures thématiques et pluridisciplinaires. Elles s'intéressent principalement à la gestion hydraulique quantitative des réseaux de distribution d'eau à surface libre comme les canaux d'irrigation et les rivières ou fleuves réalimentées par des barrages. Les 3 disciplines auxquelles je suis rattaché sont l'automatique, l'hydraulique et l'informatique. J'ai réalisé mon stage de DEA au Cemagref en 1989 ainsi que ma thèse en 1994 en parallèle de mon activité d'ingénieur- chercheur IGREF (Ingénieur du Génie Rural, des Eaux et des Forêts) mis à disposition par le Ministère de l'agriculture au Cemagref. Mes inscriptions administratives dans les 2 cas étaient réalisées à l'engref (Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et des Forêts, dénommée maintenant AgroParisTech) associée à L Ecole Doctorale "Science de l'eau en Environnement Continental" de l'université des Sciences et Techniques du Languedoc - Montpellier II. Cette ancienne école doctorale ED 148 TEE (Terre-Eau- Espace) a fusionné au 1 er Janvier 2007 avec l'ed 167 BSIAE (Biologie des systèmes intégrés, agronomie, environnement) pour former l'ed SIBAGHE (qui a conservé le numéro ED 167 et dont l acronyme signifie depuis cette création : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, GéoSciences, HydroSciences, Environnement). Ce changement a éloigné le barycentre de cette école doctorale d'une partie importante de mes thématiques. En particulier les thématiques "Automatique, Analyse des systèmes" et "Informatique" n'y sont pas du tout représentées. Enfin, la composante "HydroSciences" est plus présente sur les aspects "Hydrologie" (transferts pluie-débit) que sur les aspects "Hydraulique" (branche de la mécanique des fluides appliqué à l'eau). Mon Directeur de thèse était José Aguilar-Martin du LAAS Toulouse et de nombreux contacts ont eu lieu entre mon équipe du Cemagref et l'équipe du LAAS (ex.: autres thèses de 8

9 P. Kosuth et Salam Sawadogo, accueil de S. Sawadogo en PostDoc, co-encadrement du DEA de J.-F. Franck, co-organisation d'un colloque international en 1997 à Marrakech, Maroc). Compte tenu de ces éléments, et sur conseil de la Direction Scientifique du Cemagref, il semblait donc naturel de proposer mon dossier de HDR à l'université Paul Sabatier de Toulouse en lien avec l'ecole Doctorale EDSYS. En attendant cette HDR, j ai eu une dérogation officielle de l ENGREF pour diriger les travaux de thèse de Yann Viala ( ), en thèse CIFRE 2 entre la Société du Canal de Provence et le Cemagref, et d'emad Shudifat ( ) en thèse financée par le MAE (Ambassade de France en Jordanie), également entre la Société du Canal de Provence et le Cemagref. J'ai également été impliqué dans de nombreuses autres thèses dont celles de Kaoutar Akouz, de Fabien Christin et de Nelly Jean-Baptiste en tant que co-directeur, comme cela est indiqué plus en détail au chapitre 6.3 ci-dessous. J'ai tenté, lors de la rédaction de ce dossier, de faire apparaître mon niveau d implication dans un ensemble d activités scientifiques et administratives diverses. Pour un ensemble de travaux cette implication va du choix de la problématique à l application sur le terrain, en passant par la recherche de financement de cette activité, la formalisation mathématique du problème, sa résolution, la programmation de codes informatiques, la rédaction de documents de synthèses et de publications scientifiques. Dans ce dossier, je vais porter l accent sur les activités qui entrent dans ce cadre. Mais du fait de mon rôle d animateur du Thème de Recherche (TR) Transcan depuis plus de 13 ans maintenant (depuis 1995), pour d autres travaux, mon implication est partielle : définition d un sujet de recherche (stage, DEA, Thèse, Postdoc), montage de projets ou de conventions, réalisation d études, d expertises ou vente de logiciels pour financer certaines recherches menées au sein du TR, formation de collaborateurs ou de partenaires, participation à des groupes de travail ou à des comités de thèse, co-encadrement de stagiaires, thésards, postdoc, échanges scientifiques, montage de protocoles expérimentaux, développements logiciels spécifiques, relectures de documents divers, organisation de visites de terrain, etc. En tant qu animateur du TR, bien que très fractionnées, peu visibles et peu valorisantes à l'extérieur, ces taches représentent une part importante voire majoritaire de mes activités. Je n en citerai qu un certain nombre afin de souligner la cohérence des recherches menées au sein du TR et de tracer les pistes qui me paraissent importantes pour le futur. La "charte européenne des chercheurs et le code de bonne conduite" (Londres, 8-9 septembre 2005) précise que "le mérite d'un chercheur ne doit pas être mesuré sur la seule base du nombre des publications, mais au regard d'un éventail plus large de critères tels que l'enseignement, la supervision, le travail d'équipe, le transfert de connaissances et les activités 2 Conventions Industrielles de Formation par la Recherche 9

10 de gestion et de sensibilisation du public". C'est donc à l'aulne de ces divers critères que je décrierai mon activité. (cf. 3 Structure du document Ce document de synthèse de mes travaux est articulé en 3 grandes parties, constituées pour chacune d'elles de plusieurs chapitres. Une première partie constituée des chapitres 4 à 9 (pages 10 à 38) est consacrée à la description de ma formation, de ma production scientifique et technique, de mes activités d'encadrement et d'enseignement et de ma participation à des taches collectives scientifiques ou administratives diverses. Une seconde partie constituée des chapitres 10 à 13 (pages 39 à 143) décrit l'approche et les pistes que j'ai suivies pour contribuer aux recherches en gestion des systèmes hydrauliques à surface libre, et ce dans 3 domaines complémentaires : l'automatique, l'hydraulique et l'informatique. Afin de mettre l'accent sur la cohérence entre ces diverses pistes et les idées maîtresses sous-jacentes, cette partie n'a pas pour objectif de rentrer dans les détails techniques de telle ou telle méthode. Des références bibliographiques sont données pour mes publications sur le sujet (commande LQG, commande l 1, commande ATVPID, interfaçage avec des logiciels ou données externes, etc.) et certaines d'entre elles sont rassemblées en Annexe 1. Plus de détails sont donnés lorsque ces travaux n'ont pas été publiés ailleurs que dans ma thèse, les documentations de SIC ou des rapports internes (modélisation dans l'espace d'état, génération de modèles simplifiés, modélisation des vannes Gec-Alsthom, équations d'ouvrages, gestion des modes macro dans SIC). Ces chapitres contiennent également pour chacun des 3 domaines disciplinaires abordés des conclusions et perspectives futures. Enfin le chapitre 14 présente une conclusion générale sur les chapitres précédents et donne des priorités aux pistes que je compte aborder pour le futur dans les domaines de l'automatique, de l'hydraulique, et de l'informatique. 4 Formation Académique : Post Doctorat de 16 mois à l Iowa State University (Control Group, Electrical and Computer Engineering Department). Application de la commande l 1 aux systèmes de grande dimension (application aux canaux d irrigation). Suivi de 2 cours d automatique avancée (EE 575 : Introduction to Robust Control par Mustafa Khammash et EE 674: Advanced Topics in Systems Engineering par Nicolas Elia, cf : Echange de type Postdoctorat de 3 mois à l'université Polytechnique de Catalogne (UPC Barcelone, Espagne) : Thèse de Doctorat sur la "Modélisation, Analyse et Commande Optimale LQG d'un Canal d'irrigation". Ecole Nationale du Génie Rural, des Eaux et des Forêts (ENGREF), Paris, 10

11 LAAS-CNRS Toulouse. Soutenue en Janvier 1994 (Mention très honorable avec félicitations du Jury) : DEA National d'hydrologie (Major). "Etude des possibilités d'amélioration des règles de gestion manuelle du canal principal rive droite du Kirindi Oya grâce à un modèle mathématique de simulation des écoulements", IWMI Colombo Sri Lanka, Engref, Paris VI, 122 p : ENGREF, option Maîtrise de l'eau et Développement : Ecole Polytechnique : Mathématique Spéciale M' au Lycée Louis le Grand (Paris) : Mathématique Supérieure au Lycée Dumont d'urville (Toulon). 5 Production Scientifique et Technique 5.1 Logiciels Le logiciel SIC (Simulation of Irrigation Canals) a été développé au sein du TR Transcan de la version 1 (1990) à la version 5 (2008). J'ai assuré la gestion de ce projet avec mon collègue Jean-Pierre Baume sur la totalité de cette période. Cette gestion implique les développements informatiques des codes de calcul, la validation des codes et tests de non-régression, les interfaces multilingues (français, anglais, espagnol), les documentations (français, anglais), la commercialisation, la gestion des conventions, la gestion du site web, l'organisation des formations des utilisateurs, le support technique. Bien que n'étant pratiquement que nous 2 sur la totalité des développements de ce logiciel durant toute cette période, hormis certaines fonctionnalités que je citerai plus bas, nous avons réussi à en faire un outil reconnu internationalement comme leader dans son domaine (modélisation et régulation des canaux d'irrigation). Ce logiciel a été développé à partir du code source des programmes non interfacés Talweg (préprocesseur de la topographie et de la géométrie), Fluvia (calcul hydraulique 1D en régime permanent en écoulement graduellement varié fluvial ou critique) et Sirene (calcul hydraulique 1D en régime transitoire en écoulement graduellement varié fluvial) développés au Cemagref Antony dans les années en Fortran 77 par, principalement, Michel Poirson et Jean-Pierre Baume. Voir pour les détails des évolutions techniques de ces différentes versions. Le module Transport Solide du logiciel SIC a été développé par Gilles Belaud dans le cadre de recherches menées au sein du TR Transcan et en collaboration avec l'iwmi et l'isrip au Pakistan et le CEA en France. 11

12 Ce logiciel a été commercialisé à plus de 60 exemplaires 3 pour un total de recettes de plus de 250 k-euros. Il est à la base de la presque totalité des recherches menées au sein du TR Transcan, il est à l'origine d'une part majoritaire des collaborations internes et externes du TR Transcan (voir la liste des utilisateurs sur le site web), il permet de valider, capitaliser et de diffuser les travaux recherches vers les Bureaux d'etude, les Gestionnaires de Canaux et les Centres de Recherches et d'enseignement. Il intègre les résultats de certains travaux de recherche menés au sein du TR Transcan dont certains n'ont pas été encore partiellement ou totalement publiés. Les 2 prix obtenus pour les meilleurs articles ASCE Irrigation et Drainage (dont 1 pour lequel je suis premier auteur et un autre d autres agents du TR) a permis des implémentations intéressantes dans SIC. Le prix Best Practice Paper ASCE Irrigation et Drainage sur la classification des algorithmes de régulation a permis de structurer la manière de gérer les modules de régulation dans SIC qui est apparue comme une architecture informatique très puissante, complète et évolutive de ces modules. Il est ainsi possible, contrairement aux autres logiciels hydrauliques 1D disponibles sur le marché (Mike 11, HEC-RAS, ISIS, Infoworks, Sobek, Mage, Canalman, CanalCad, Carima, Crue, etc.), de mettre au point et de simuler la totalité des méthodes de régulation imaginables sur un canal d'irrigation et de disposer de nombreux modules prédéfinis. Certains de ces modules ont même des algorithmes de calage automatique de leurs paramètres permettant leur utilisation à des non-spécialistes. Ces modules de régulation permettent aussi de coupler le modèle hydraulique de SIC en régime transitoire à d'autres modèles (ex.: modèles hydrologiques, modèles à casier, modèles de la demande en eau, etc.) et d'interfacer le modèle à un superviseur (SCADA) pour faire de la commande temps réel de canaux d'irrigation comme nous le faisons par exemple sur le canal de Gignac dans le cadre du GIS Gignac. On peut également imaginer développer une interface OpenMI à partir de cette fonctionnalité. Le prix Best Technical Paper ASCE Irrigation et Drainage sur la modélisation des vannes Begemann a récompensé des recherches qui devraient aboutir à la programmation du fonctionnement de ces vannes dans le logiciel SIC, seul logiciel qui modélise déjà de manière fine des vannes hydromécaniques comme les vannes AMIL, AVIS et AVIO que l'on retrouve dans plusieurs pays (France, Maroc, Tunisie, Pakistan, etc.). Les vannes Begemann, quant-àelles, se trouvent dans certains pays (Pays Bas, Nigeria) et elles se développent actuellement en Californie (sous l'influence des travaux de Charles Burt de l'université CalPoly à San Luis Obispo). 3 Adequat, BCEOM, BRL, CACG, Elements, SCP, Sogreah, Spi Infra, VNF, HR Wallingford, IHE Delft, IHE Indonésie, IMTA, INRA, IRD, IWMI, CEWRE Pakistan, CNA, Domaine du Merle, Irrigation Authority Ile Maurice, Jordan Valley Authority, Mahaweli Authority, Office du Niger, SAED, Univ Berkeley, Univ Cagliari, Univ Colorado, Univ Evora, Univ Louvain, Univ Lyon 1, Univ Melbourne, Univ de Metz, Univ Montecillo, Univ Valladolid, UPC Barcelonne, CNEARC, AgroParisTech-ENGREF, ENIT-LGP Tarbes, SupAgro-ENSAM, ENSEEIHT, Lycée des Saintes, DDA Loire, etc. 12

13 5.2 Ouvrages, chapitres d'ouvrages et rapports édités (16) 1. Malaterre P.-O., "Control of Irrigation Canals: why and how". Numerical Modelling of Hydrodynamics for Water Resources, Centro Politecnico Superior, University of Zaragoza Spain, June , P. Garcia Navarro et E. Playan, Taylor & Francis (Balkema Ed.). 2. Malaterre P.-O., Traité d'irrigation, Chapitre sur la "Régulation des Canaux d'irrigation". Coordonnateur J.R. Tiercelin. Réédition , Editeur : Tec & Doc Lavoisier. Version mise à jour et étendue. 3. Litrico X., Malaterre P.-O., 2006, Contrôle d'écoulements en canaux, mineure 2ème année, 142 p., polycopié de cours. 4. Baume J.-P., Malaterre P.-O., Belaud G., Le Guennec B., "SIC: a 1D Hydrodynamic Model for River and Irrigation Canal Modeling and Regulation", in Métodos Numéricos em Recursos Hidricos 7, ABRH (Associacao Brasileira de Recursos Hidricos), Coppetec Fundacao, Editor Rui Carlos Vieira da Silva, pp 1-81, ISBN Malaterre P.-O., "Les problématiques de gestion des systèmes hydrauliques à surface libre", dans "Automatique pour la gestion des ressources en eau", Traité IC2, série Systèmes Automatisés, Hermès sciences publications, ISBN , 279 p, pp Litrico X., Baume J.-P., Malaterre P.-O., Georges D., Lefèvre L., Dulhoste J.-F., Besançon G., "Modélisation des systèmes hydrauliques à surface libre", dans "Automatique pour la gestion des ressources en eau", Traité IC2, série Systèmes Automatisés, Hermès science publications, ISBN , 279 p, pp Litrico X., Malaterre P.-O., Georges D., Lefèvre L., Dulhoste J.-F., Besançon G., Fromion V., Pognant-Gros P., "Commande en dimension finie", dans "Automatique pour la gestion des ressources en eau", Traité IC2, série Systèmes Automatisés, Hermès science publications, ISBN , 279 p, pp Malaterre P.-O., Traité d'irrigation, Chapitre sur la "Régulation des Canaux d'irrigation". Coordonnateur J.R. Tiercelin, Editeur : Tec & Doc Lavoisier. 9. Malaterre P.-O., Baume J.-P., Nectar Package, Chapter VII on the Regulation of Irrigation Canals, Leuven University, EEC Project. 10. Malaterre P.-O., Baume J.-P. et al., Livre AFEID sur la Régulation des Canaux d'irrigation, Chapitre 3 sur les aspects théoriques. Coordonnateur Malaterre P.-O. 11. Cemagref (Malaterre P.-O., Baume J.-P.), LAAS (Pourciel J.-B., Dahhou B., Aguilar J.), University of Marrakech (Benhammou A.), 1997, "Proceedings of the International Workshop on the Regulation of Irrigation Canals: State of the Art of Research and Applications", RIC97, Marrakech (Morocco), April 22-24, 1997, 381 pages en Anglais. 12. Jurriens M., Malaterre P.-O., "Chapter 5. Practical information and evaluation criteria for irrigation programs". Irrigation software information - How to find and 13

14 evaluate the program you need. Report of a workshop, Cemagref Montpellier, France, January Special report, ILRI, April 1996, M. Jurriens and K.J. Lenselink (Editor). 13. Malaterre P.-O., "Modelisation, Analysis and LQR Optimal Control of an Irrigation Canal", PhD Thesis LAAS-CNRS-ENGREF-Cemagref, Etude EEE n 14, ISBN , Janvier, 220 p (in French). 14. Baume J.-P., Sally H., Malaterre P.-O., Rey J., "Development and Field- Installation of a Mathematical Simulation Model in Support of Irrigation Canal Management". IIMI/CEMAGREF Research paper. ISBN Axes J.-M., Baume J.-P., Kosuth P., Malaterre P.-O., Rey J., "The application of mathematical modelling for the improvement of irrigation canal operation". International at Montpellier, France ; october 1992, Actes du colloque, 350 p. 16. Malaterre P.-O., "Etude des possibilités d'amélioration des règles de gestion manuelle du canal principal rive droite du Kirindi Oya grâce à un modèle mathématique de simulation des écoulements", DEA National d'hydrologie, IWMI Colombo Sri Lanka, Engref, Paris VI, 122 p. 5.3 Journaux de rang A (11+3=14 articles) Articles publiés ou acceptés (11 articles) 1. Sart C., Baume J.-P., Malaterre P.-O., Guinot V., "An adaptation of Preissmann's scheme for transcritical open channel flows". Accepted to the Journal of Hydraulic Research. Special Issue on selected papers of the 2006 Hydroinformatics Conference. 2. Bedjaoui N., Litrico X., Koening D., Ribot-Bruno J., Malaterre P.-O., "Static and dynamic data reconciliation for an irrigation canal". Accepted to the ASCE Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 3. Litrico X., Malaterre P.-O., Baume J.-P., Ribot-Bruno J., "Conversion from discharge to gate opening for the control of irrigation canals". Accepted to the ASCE Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 4. Litrico X., Malaterre P.-O., Baume J.-P., Vion P.-Y., Ribot-Bruno J., "Automatic tuning of PI controllers for an irrigation canal pool". ASCE Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Jan./Feb. 2007, Vol. 133, n 1, p , ISSN Malaterre P.-O., Khammash M., "l 1 controller design for a high-order 5-pool irrigation canal system". ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 125, N 4, pp , December Liu F., Feyen J., Malaterre P.-O., Baume J.-P., Kosuth P., "Development and Evaluation of Canal Automation Algorithm CLIS". ASCE Journal of Irrigation and Drainage Engineering. Jan./Feb. 1998, Vol. 124, n 1, p , ISSN

15 7. Malaterre P.-O., Rogers D.C., Schuurmans. J., "Classification of Canal Control Algorithms". ASCE Journal of Irrigation and Drainage Engineering. Jan./Feb. 1998, Vol. 124, n 1, p. 3-10, ISSN (Prix du Best Practice Paper ASCE Irrigation et Drainage ). 8. Malaterre P.-O., "PILOTE: linear quadratic optimal controller for irrigation canals". ASCE Journal or Irrigation and Drainage. July/August 1998, Vol. 124, n 4, p , ISSN Sawadogo S., Malaterre P.-O., Kosuth. P., "Multivariable optimal control for on-demand operation of irrigation canals". International Journal of System Science, Vol. 26:1, p Malaterre P.-O., "Regulation of irrigation canals: characterisation and classification". International Journal of Irrigation and Drainage Systems, Vol. 9, n 4, November 1995, p Malaterre P.-O., "La régulation des canaux d'irrigation : caractérisation et classification", Journal la Houille Blanche, Vol. 5/6-1995, p Articles soumis (3 articles) 1. Munier S., Litrico X., Belaud G., Malaterre P.-O., Distributed approximation of open-channel flow routing accounting for backwater effects. Submitted to Advances in Water Resources. 2. Shudifat E., Besseat F., Malaterre P.-O., "Water Network Modeling and Simulation Softwares". Submitted to the Journal of Water Supply Research and Technology. 3. Shudifat E., Al-Abed N., Malaterre P.-O., Sanfilippo F., "Comparison between short-term water demand forecasting techniques for water supply networks - case study of Toulon-est network system, France". Submitted to the Journal of the American Water Works Association. 5.4 Colloques à Comités de Lecture ( =42 articles) Les articles présentés à des conférences internationales ou nationales sont répartis dans 5 catégories Colloques internationaux à comité de lecture en Automatique (IEEE, ECC et IFAC) (11 articles) 1. Bedjaoui N., Litrico X., Koening D., Malaterre P.-O., "H infinity observer design for time-delay systems. Application to FDI for irrigation canals". IEEE Conference on Decision and Control (CDC), 2006, San Diego, USA, p Guenova Welz I., Litrico X., Fromion V., Rijo M., Malaterre P.-O., "Stability and performance analysis of classical decentralized control of irrigation canals", 16th IFAC World Congress, Prague, July 4-8,

16 3. Malaterre P.-O., "Polynomial factorization of large MIMO systems using SLICOT library and PolyX Toolbox". European Control Conference, September 2001, in Porto, Portugal. 4. Malaterre P.-O., Khammash M., "Comparison of different polynomial factorizations approaches as an alternative to FIR approximation to solve the l 1 design problem". European Control Conference, September 2001, in Porto, Portugal. 5. Malaterre P.-O., Khammash M., "l 1 controller design for a high-order 5-pool irrigation canal system". IEEE Conference on Decision and Control (CDC), December, 2000, in Sydney, Australia. 6. Akouz K., Benhammou A., Malaterre P.-O., Baume J.-P., Sawadogo S., Dahhou B., "Predictive control of a portion of ASCE Canal 2". European Control Conference (ECC99), August 31 - September 3, 1999, Karlsruhe, Germany. 7. Malaterre P.-O., Baume J.-P., "Modeling and regulation of irrigation canal: existing applications and on-going researches" (tutorial paper). IEEE Int. Conference on Systems, Man & Cybernetics (SMC98), San Diego, California, October 11 to 14, 1998, p Baume J.-P., Sau J., Malaterre P.-O., "Modeling of Irrigation Channel Dynamics for Controller Design". IEEE Int. Conference on Systems, Man & Cybernetics (SMC98), San Diego, California, October 11 to 14, 1998, p Sawadogo S., Faye R.M., Malaterre P.-O., Mora-Camino F., "Decentralized Predictive Controller for Delivery Canals". IEEE Int. Conference on Systems, Man & Cybernetics (SMC98), San Diego, California, October 11 to 14, 1998, p Akouz K., Benhammou A., Malaterre P.-O., Dahhou B., Roux G., "Predictive Control Applied to ASCE Canal 2". IEEE Int. Conference on Systems, Man & Cybernetics (SMC98), San Diego, California, October 11 to 14, 1998, p Akouz K., Benhammou A., Malaterre P.-O., "On predictive control of irrigation canals". International Conference on Applied Mathematics and Engineering Sciences, Casablanca (Morocco), p Colloques internationaux à comité de lecture en Hydraulique et Irrigation (ICID, USCID, ASCE, IAHR, IWRA) (17 articles) 1. Loubier S., Gleyses G., Montginoul M., Malaterre P.-O., Christin F., "Assessment of the effectiveness of innovative agricultural water demand management instruments in Charente river basin (France)". XIII th World Water Congress, Montpellier August 2008, Global Changes and Water Resources. Accepted for Poster presentation and Proceedings paper. 2. Malaterre P.-O., Baume J.-P., Ribot-Bruno J., Kulesza V., "Modernization of the Gignac canal through monitoring, remote control and automatic control". XIII th World Water Congress, Montpellier August 2008, Global Changes and Water Resources. Accepted for Poster presentation and Proceedings paper. 16

17 3. Malaterre P.-O., Rogers D.-C., 2008."Teaching canal hydraulics and control using a computer game or a scale model canal". XIII th World Water Congress, Montpellier August 2008, Global Changes and Water Resources. Accepted for oral presentation. 4. Malaterre P.-O., Château C., "SCADA interface of the SIC software for easy real time application of advanced regulation algorithms". Second Conference on SCADA and Related Technologies for Irrigation System Modernization - A USCID Water Management Conference - June 6-9, Denver, Colorado. 5. Litrico X., Malaterre P.-O., "Test of auto-tuned automatic downstream controllers on Gignac Canal". Second Conference on SCADA and Related Technologies for Irrigation System Modernization - A USCID Water Management Conference - June 6-9, Denver, Colorado. 6. Vion P.-Y., Kulesza V., Malaterre P.-O., "Modernization project and scientific platform on the Gignac canal". Second Conference on SCADA and Related Technologies for Irrigation System Modernization - A USCID Water Management Conference - June 6-9, Denver, Colorado. 7. Christin F., Malaterre P.-O., Le Goulven P., "Why, when and how we need to apply conjunctive water management of surface and groundwater: The case of the Charente basin, France". IAHR-GW2006: International Conference on Ground Water Hydraulics in Complex Environments, Toulouse 12, 13 & 14 June Loubier S., Aubry N., Christin F., Giry E., Garin P., Malaterre P.-O., "How to deal with irrigation demand in a context of water scarcity and water uncertainty: an example of combining tools in the Charente river Basin in France." Séminaire "International Conference on Environmental Science and Technology" (Chypre, May 2005). English or French version. 9. Viala Y., Genthon O., Malaterre P.-O., Deltour J.-L., Sau J., "Application d'une commande multivariable sur la branche d'aix Nord du Canal de Provence - A multivariable control application on the Canal de Provence Aix Nord water supply subsystem ", 19th ICID Conference, September, 2005, Beijing, China. 10. Viala Y., Malaterre P.-O., Deltour J.-L., Sanfilippo F., Sau J., "A multivariables approach for the command of Canal de Provence Aix nord water supply subsystem", USCID Water Management Conference, Water Rights and Related Water Supply Issues, October 13-16, 2004, Salt Lake City, Utah. 11. Baume J.-P., Malaterre P.-O., Sau J., "Tuning of PI controllers for an irrigation canal using optimization tools". Workshop on Modernization of Irrigation Water Delivery Systems, October 18-21, 1999, in Phoenix, Arizona, ASCE-ICID, p Benhammou A., Akouz K., Malaterre P.-O., Dahhou B., "Adaptive predictive control method applied to irrigation water delivery canals". Workshop on Modernization of Irrigation Water Delivery Systems, October 18-21, 1999, in Phoenix, Arizona, ASCE-ICID, p

18 13. Malaterre P.-O., Baume J.-P., "Optimum choice of control action variables and linked algorithms. Comparison of different alternatives". Workshop on Modernization of Irrigation Water Delivery Systems, October 18-21, 1999, in Phoenix, Arizona, ASCE-ICID, p Malaterre P.-O., Rogers D.C., Schuurmans J., "Classification of Canal Control Systems". First International Conference on Water Resources Engineering, Irrigation and Drainage, ASCE, San Antonio, Texas, USA, August p Malaterre P.-O., "PILOTE: optimal control of irrigation canals". First International Conference on Water Resources Engineering, Irrigation and Drainage, ASCE, San Antonio, Texas, USA, August p Liu F., Malaterre P.-O., Baume J.-P., Kosuth P., Feyen J., "Evaluation of a canal automation algorithm CLIS". First International Conference on Water Resources Engineering, Irrigation and Drainage, ASCE, San Antonio, Texas, USA, August p Baume J.-P., Certain F., Malaterre P.-O., Rey J., Sally H., "Utilisation d'un Modèle Informatique Hydraulique pour Améliorer la Gestion des Canaux d'irrigation. Application au Canal de Kirindi Oya (Sri Lanka)". ICID Seminar, Budapest, Hungary, June Colloques internationaux à comité de lecture en Hydro- Informatique (4 articles) 1. Jean-Baptiste N., Malaterre P.-O., Dorée C., Sau J., "Data assimilation for realtime estimation of unmeasured perturbations and hydraulic states Comparition AND Application of Kalman filter and Sequential Monte Carlo approaches on the Rhône River". The 8 th International Conference on Hydroinformatics, Conception, Chile, January Litrico X., Malaterre P.-O., Harran G., Alquier J.-F., "Hands on teaching for real-time control of open-channels". The 7 th International Conference on Hydroinformatics, Nice, September Sart C., Baume J.-P., Malaterre P.-O., Guinot V., "An adaptation of Preissmann's scheme for transcritical flows". The 7 th International Conference on Hydroinformatics, Nice, September Christin F., Malaterre P.-O., Le Goulven P., "Use of coupled surface - groundwater models for quantitative water management: example of the Charente basin, France". The 7 th International Conference on Hydroinformatics, Nice, September Colloques internationaux à comité de lecture en Hydraulique- Gestion de l'eau (6 articles) 1. Akouz K., Benhammou A., Malaterre P.-O., Dahhou B., "Predictive control of an irrigation channel". International Workshop on the Regulation of Irrigation Canals: 18

19 State of the Art of Research and Applications, RIC97, Marrakech (Morocco), April 22-24, Malaterre P.-O., Baume J.-P., "SIC 3.0, a simulation model for canal automation design". International Workshop on the Regulation of Irrigation Canals: State of the Art of Research and Applications, RIC97, Marrakech (Morocco), April 22-24, Malaterre P.-O., Rodellar J., "Multivariable predictive control of irrigation canals. Design and evaluation on a 2-pool model". International Workshop on the Regulation of Irrigation Canals: State of the Art of Research and Applications, RIC97, Marrakech (Morocco), April 22-24, Sawadogo S., Malaterre P.-O., Niang A., Faye R., "Multivariable Generalized Predictive Control with Feedforward for On-Demand Operation of Irrigation Canals". International Workshop on the Regulation of Irrigation Canals: State of the Art of Research and Applications, RIC97, Marrakech (Morocco), April 22-24, Rey J., Malaterre P.-O., Baume J.-P., "Use of a Simulation Model to Improve the Manual Operation Procedures of an Irrigation Canal (Kirindi Oya - Sri Lanka)". Asian Regional Symposium on "Maintenance and Operation of Irrigation/Drainage Schemes for Improved Performances", Wallingford HR, Beijing, China, May Malaterre P.-O., Baume J.-P., "Design of a Decision Support Tool to Improve Manual Operation Procedures of an Irrigation Canal". CEMAGREF - IIMI International Workshop on the "Application of Mathematical Modelling for the Improvement of Irrigation Canal Operation". Montpellier, France, October Colloques nationaux à comité de lecture (4 articles) 1. Malaterre P.-O., "Le contrôle automatique des canaux d'irrigation : état de l'art et perspectives", Colloque "Automatique et Agronomie", CNRS, INRA, Agro Montpellier, janvier Chentouf B., Xu C. Z., Malaterre P.-O. and Sallet G., "A robust PI controller for the Hayami model", Conférence Internationale Francophone d'automatique, Lille, Litrico X., Malaterre P.-O., Georges D., Trouvat J.L., "Commande Optimale d'un Système Barrage-Rivière avec Points de Mesure Intermédiaires". Colloque SHF, 25 èmes Journées de l'hydraulique, 15 au 17 Septembre 1998 à Chambéry. 4. Malaterre P.-O., Rodellar J., "Design and comparison of multivariable optimal and predictive controllers on a 2-pool irrigation canal". Journées Hispano- Françaises : Systèmes intelligents & contrôle avancé, Barcelona (Spain), Université Polytechnique de Catalogne, November 12-13, Pour information les projets en cours (16 articles) Les articles listés ci-après concernent des projets en cours. Ce sont soit des articles partiellement écrits en cours de finition, soit des articles dont une base a été présentée à un colloque mais qui sont en cours de retouche pour publication dans une revue, soit des articles 19

20 sur des aspects déjà programmés dans notre logiciel SIC mais qui n'ont pas encore été publiés et pour lesquels la matière existe déjà. N'étant pas encore soumis ils ne doivent pas être pris en compte dans la comptabilité de mes articles. Ils sont plutôt des perspectives ou des objectifs de publication à court ou moyen terme. 1. Malaterre P.-O., Rogers D., 2008?. "Hands on teaching for real-time control of openchannels". European Journal of Engineering Education En cours. 2. Pouget J.-C., Bader J.-C., Malaterre P.-O., Baume J.-P., 2008?. "Object-oriented models construction for integrated water resources planning and management". En cours. 3. Sau J., Baume J.-P., Malaterre P.-O., 2008?. "Observer for irrigation canal using MonteCarlo technique". En cours. 4. Malaterre P.-O., Baume J.-P., 2008?. "Evaluation of different alternatives for control action variables and linked algorithms for irrigation canals". En cours. 5. Malaterre P.-O., Baume J.-P., 2008?. "Automatic calibration algorithm for 1D hydraulic models". En cours. 6. Belaud G., Vion P.-Y., Malaterre P.-O., Leconte J., 2008?. "Simulation of actual water demand to improve the adequation supply-demand: the case of a traditional system in southern France". En cours. 7. Malaterre P.-O., Belaud G., Baume, J.-P., 2008?. "Comparison of the performance of different upstream automatic gates". En cours. 8. Malaterre P.-O., Baume J.-P., 2008?. "Standardized tests for comparison of hydrodynamic 1D numerical models". En cours. 9. Malaterre P.-O., 2008?. "SCADA interface of the SIC software for easy real time application of advanced regulation algorithms". En cours. 10. Malaterre P.-O., Goussard J., 2008?. "Modelling of AVIS and AVIO hydrodynamic gates". En cours. 11. Malaterre P.-O., Goussard J., 2008?. "Modelling of AMIL hydrodynamic gates". En cours. 12. Baume J.-P., Malaterre P.-O., Ribot-Bruno J., 2008?. "Modelling of Mixte hydrodynamic gates". En cours. 13. Baume, J.-P., Malaterre P.-O., Belaud G., Ribot-Bruno J., 2008?. "Modelling of gates for various flow conditions". En cours. 14. Malaterre P.-O., Baume J.-P., 2008?. "Evaluation of automatically tuned robust PID controllers on the ASCE benchmark irrigation canals". En cours. 15. Shudifat E., Malaterre P.-O., Sanfilippo F., 2008?. "Calibration of water supply networks - case study of Toulon-Est network system, France". En cours. 20

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