Essa dissertação é um trabalho na área de geoestatística aplicada à avaliação de recursos minerais. Esta aplicação pode ser considerada o passo anterior à avaliação das reservas minerais. Os conceitos básicos são fundamentados na geoestatística atual, com amplo uso de recursos de informática. O objetivo principal foi de testar a técnica da krigagem com deriva externa na avaliação de recursos minerais, principalmente no que tange o ganho de resultado com a utilização de mais de uma variável, ou seja, verificar se o uso de variáveis auxiliares pode ser feito de maneira amigável com bom custo/benefício. Foram escolhidos dois depósitos, com geologias distintas entre si, um depósito de metal base com minério saprolítico e outro depósito de calcário. Em cada um foram selecionadas duas variáveis, uma variável principal e outra secundária, no depósito laterítico as variáveis foram \'SiO IND.2\' e Fe e no depósito de calcário as variáveis foram CaO e \'SiO IND.2\'. Foi elaborada a modelagem tridimensional dos depósitos no programa Datamine. Os modelos foram transferidos para o programa Isatis e serviram como base para a estimativa das variáveis. Essa modelagem foi necessária para que se pudesse dar aos blocos estimados a geometria do corpo do minério. A estimativa por krigagem com deriva externa foi comparada à krigagem ordinária, essa comparação serviu para mensurar as diferenças em relação a um método tradicional amplamente usado e divulgado com outro pouco utilizado, ou mesmo difundido. Os resultados mostraram pequenas diferenças entre os blocos estimados por krigagem com deriva externa e por krigagem ordinária. Porém como na mineração podem ocorrer situações de sub-amostragem, por diversos fatores, pode-se afirmar que a krigagem com deriva externa é uma alternativa válida, pois demanda menos esforço na estimativa multivariada do que, por exemplo, a cokrigagem ordinária. / This dissertation is a work on applied geostatistics to evaluation of mineral resources. This application can be considered as the last step to such the task. The basic concepts are based on current geostatistics, with extensive use of informatics resources. The first goal of this work was to test the technique named kriging with external drift in the evaluation of mineral resources, concerning to the resulting gain in the use of more than one variable, mainly whether the use of auxiliary variables con be done in a friendly way. Two deposits were chosen with different geology, a deposit of base metal saprolitic ore and another deposit of limestone. In each deposit two variables were selected, the principal and secondary variable, at lateritic deposit variables were respectively \'SiO IND.2\' and Fe and at the deposit of limestone were CaO and \'SiO IND.2\'. The three-dimensional modeling of the deposits was made in the software Datamine. The models were transferred to the software Isatis and used as the base for interpolate variables. This model was necessary in the way to print in the estimated blocks the geometry of the ore body. Estimates by kriging with external drift was compared to ordinary kriging, ones this comparison was done to measure the differences between a traditional method widely used to another underutilized, or even non widespread. Results showed minor differences between the blocks estimated by bolth methods. But as in mining sub-sampling can occur from several factors, one can say that the kriging with external drift is a reliable alternative since it requires less effort to perform multivariate estimation than those, for example, to perform the ordinary cokriging.

Orientador: Rafael Montanari / Resumo: A qualidade do solo não é algo que se pode medir diretamente, no entanto, pode ser avaliada pelos atributos que caracterizam seu estado físico, químico e biológico. A escolha de atributos mais relevantes e a interpretação das medidas obtidas não é algo simples, devido aos efeitos da mudança de uso da terra e as interações entre eles e as condições climáticas e serviços ecossistêmicos de cada região. O objetivo desse estudo foi fornecer uma visão geral de alguns indicadores de qualidade física e química do solo no contexto de restauração de pastagens do Cerrado Brasileiro. A tese é disposta em capítulos, compondo além das considerações gerais apresentadas no Capítulo 1, os Capítulos 2 e 3, que são estudos científicos de avaliação da qualidade física e química do solo. Os experimentos foram desenvolvidos no município de Selvíria – MS em duas áreas destinadas à pecuária extensiva de corte, subsidiadas pela planta forrageira Urochloa brizantha cv. Marandu. Malhas experimentais de 2,7 e 1,4 hectares, com 70 e 65 pontos, respectivamente, foram instaladas nas áreas e amostras de solo de estrutura deformada e indeformada foram tomadas para avaliação dos atributos físicos e químicos. Também se avaliou os estoques de carbono orgânico total, suas frações granulométricas e a emissão de CO2 nas áreas, visando enxergar os efeitos da reforma sob o aporte de carbono e as emissões de gases de efeito estufa. Em uma das áreas avaliou-se a curva de retenção de água do solo e índice S em todos os... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Soil quality is not something that can be directly measured; however, it can be assessed by the attributes that characterize its physical, chemical and biological state. The choice of more relevant attributes and the interpretation of the measures obtained is not a simple matter, due to the effects of land use change and the interactions between them, the climatic conditions and ecosystem services of each region. The aim of this study was to provide an overview of some indicators of physical and chemical quality of the soil in the context of pasture restoration in the Brazilian Cerrado. The thesis is laid out in chapters, composing in addition to the general considerations presented in Chapter 1, Chapters 2 and 3, which are scientific studies to assess the physical and chemical quality of the soil. The experiments were carried out in the municipality of Selvíria – MS in two areas for extensive beef cattle, subsidized by the forage plant Urochloa brizantha cv. Marandu. Experimental meshes of 2.7 and 1.4 hectares, with 70 and 65 points, respectively, were installed in the areas and soil samples of deformed and undeformed structure were taken to assess the physical and chemical attributes. The total organic carbon stocks, their particle size fractions and the CO2 emission in the areas were also evaluated, aiming to see the effects of the reform under the carbon input and the greenhouse gas emissions. In one of the areas, the soil water retention curve and S index were evaluated ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Morel de Passos e Carvalho / Banca: Ednaldo Carvalho Guimarães / Banca: José Augusto de Lollo / Resumo: O conhecimento dos atributos do solo, principalmente aqueles relacionados com sua distribuição granulométrica, tem grande influência na produtividade vegetal. No ano agrícola de 2002/2003 foram analisados atributos da planta e do solo: produtividade de grãos do feijoeiro (PG), produtividade de palha (PP), teor de argila (ARG), de silte (SIL) e de areia (ARE) de um Latossolo Vermelho Distroférrico sob plantio direto, do Campus Experimental da Faculdade de Engenharia/UNESP (Ilha Solteira/SP - Brasil: latitude 20°18’S; longitude 52°39’W). O objetivo foi analisar a variabilidade dos atributos pesquisados, de forma a caracterizar suas dependências espaciais, e as correlações, linear e espacial, entre eles. Foi instalada uma malha experimental para a coleta dos dados estabelecida com espaçamento de 10 x 10 m, contendo 135 pontos amostrais distribuídos numa área de 8000 m2. A variabilidade dos dados foi baixa para a ARG, média para o SIL e ARE, e alta para a PP e PG. A maioria apresentou moderada dependência espacial, com alcances entre 19,8 m (SIL) e 103,1 m (ARE), e de 29,8 m para a PG. Foi observada uma evidente correlação espacial entre todos os que apresentaram, dois a dois, os maiores coeficientes de correlação. Entretanto, entre aqueles que apresentaram os menores, os dados sugeriram, em alguns casos, haver uma moderada correlação espacial. / Abstract: The knowledge of the soil attributes, mainly those related with its particle-size diameter, has great influence on the vegetal productivity. In the agricultural year of 2002/2003 attributes of the plant and soil had been analyzed: grain productivity of common bean (GP), straw productivity (SP), clay content (CL), silt (SI) and of sand (SA) of a Red Latosol under no-tillage, pertainning to Experimental Station of Faculdade de Engenharia/UNESP (Ilha Solteira/SP - Brazil: 20º18' Latitude S; 52º39' Longitude W). The objective was to analyze the variability of the researched attributes to characterize its spatial dependences. Also, to study the correlations, linear and spatial, between them. An experimental grid for the collection of the data was installed, established with distance of 10 x 10 m, contends 135 points shows in an area of 8000 m2. The data variability was low for the CL, medium for the SI and SA, and high for SP and GP. The majority then presented moderate spatial dependence, with ranges between 19.8 m (SI) and 103.1 m (SA), and of 29.8 m for the GP. An evident spatial correlation was observed between all the ones that had presented, two to two, the biggest correlation coefficients. However, between the ones minors, the data had suggested, in some cases, to have an moderate spatial correlation. / Mestre

Resumo: A variação espacial e temporal da emissão de CO2 do solo é influenciada por atributos do solo relacionados à produção e ao transporte do gás soloatmosfera. Entretanto, ainda são escassos estudos visando compreender o efeito da topografia sobre a variabilidade da emissão de CO2 do solo, especialmente em área de conversão para o sistema de colheita da cana-de-açúcar mecanizada sem queima. Este trabalho tem como objetivo estudar as variações da emissão de CO2 do solo, em área cultivada com cana-de-açúcar, com histórico de colheita mecanizada sem queima, sob diferentes formas do relevo e posições na encosta. Foram selecionadas uma área situada numa superfície côncava (CONC) e outras duas em posições contrastantes numa superfície linear (encosta superior - ESUP e encosta inferior - EINF). Foram conduzidas avaliações da emissão de CO2 e de atributos do solo, nas três áreas, em duas situações distintas: (1) em 2004, um mês após plantio da cana-de-açúcar, foram conduzidas avaliações em pontos aleatórios em cada uma das três áreas, num mesmo dia, sendo a emissão de CO2, temperatura e umidade do solo avaliados ao longo de 7 meses e, (2) em 2005, um mês após o corte mecanizado da cana-de-açúcar crua, foi caracterizada a variabilidade espacial da emissão de CO2 e demais atributos do solo, por meio da semivariância, nas mesmas posições topográficas. A emissão total de CO2 no período de 7 meses de estudo em 2004 foi 19,26, 23,03 e 22,29 Mg CO2 ha-1 nas áreas CONC, ESUP e EINF, respectivamente. A variação temporal da emissão foi explicada por uma relação exponencial com temperatura, e uma relação linear com umidade do solo. O valor de 10 Q , calculado para as posições CONC, ESUP e EINF, foi de 1,98 (±0,34), 1,81 (±0,49) e 1,71 (±0,31). O efeito da forma do relevo e da posição topográfica sobre a variação da emissão de CO2 do ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The spatial and temporal variation of soil CO2 emission is influenced by several soil attributes related to CO2 production and gas transport from soil to atmosphere. However, few studies aiming to understand the effect of topography on the variability of CO2 emissions exist, especially on the sugarcane harvest system without prior burning. The objective of this work was to study the spatial and temporal changes of the soil CO2 emission in an area cultivated with sugar cane, having a mechanized crop system, under different relief forms and slope positions. In a landscape it was selected one area located in a concave form (CONC) and two others located at superior (ESUP) and inferior (EINF) positions in a linear form. It was conducted measurements of soil CO2 emission and soil attributes at the three different locations in two different situations: (1) in 2004, one month after sugarcane plantation, measurements were conducted with randomized repetitions for each area in each sampling day, and soil CO2 emission, soil temperature and soil moisture were also monitored during a period of 7 months, and (2) in 2005, one month after sugarcane harvesting without burning, the spatial variability of soil CO2 emission and soil attributes were characterized by the semivariance in the same topographic positions. Total soil CO2 emission during this period was 19,26, 23,03 e 22,29 Mg CO2 ha-1 for CONC, ESUP e EINF areas, respectively. Temporal variability of soil CO2 emission was explained by an exponential function with soil temperature and a linear function with soil moisture. The 10 Q values were 1.98 (±0.34), 1.81 (±0.49) and 1.71 (±0.31) for CONC, ESUP and EINF, respectively. The effect of relief form and topographic position on soil CO2 emission variation was dependent on the time of measurement. Bulk density, macroporosity, penetration resistance, aggregation and oxidizable organic ...(Comlete abstract, click electronic access below) / Orientador: Newton La Scala Júnior / Coorientador: José Marques Júnior / Banca: Carlos Eduardo Pellegrino Cerri / Banca: Zigomar Menezes de Souza / Banca: Gener Tadeu Pereira / Banca: Wanderley José de Melo / Doutor

Cette étude est consacrée à la modélisation spatio-temporelle de la pollution atmosphérique urbaine en utilisant un ensemble de méthodes statistiques exploitant les mesures de concentrations de polluants (NO2, O3) fournies par un réseau de surveillance de la qualité de l'air (AIRPARIF). Le principal objectif visé est l'amélioration de la cartographie des champs de concentration de polluants (le domaine d'intérêt étant la région d'Île-de-France) en utilisant, d'une part, des méthodes d'interpolation basées sur la structure spatiale ou spatio-temporelle des observations (krigeage spatial ou spatio-temporel), et d'autre part, des algorithmes, prenant en compte les mesures, pour corriger les sorties d'un modèle déterministe (Filtre de Kalman d'Ensemble). Les résultats obtenus montrent que dans le cas du dioxyde d'azote la cartographie basée uniquement sur l'interpolation spatiale (le krigeage) conduit à des résultats satisfaisants, car la répartition spatiale des stations est bonne. En revanche, pour l'ozone, c'est l'assimilation séquentielle de données appliquée au modèle (CHIMERE) qui permet une meilleure reconstitution de la forme et de la position du panache pendant les épisodes de forte pollution analysés. En complément de la cartographie, un autre but de ce travail est d'effectuer localement la prévision des niveaux d'ozone sur un horizon de 24 heures. L'approche choisie est celle mettant en œuvre des méthodes de type réseaux neuronaux. Les résultats obtenus en appliquant deux types d'architectures neuronales indiquent une précision correcte surtout pour les 8 premières heures de l'horizon de prédiction / This study is devoted to the spatio-temporal modelling of air pollution at a regional scale using a set of statistical methods in order to treat the measurements of pollutant concentrations (NO2, O3) provided by an air quality monitoring network (AIRPARIF). The main objective is the improvement of the pollutant _elds mapping using either interpolation methods based on the spatial or spatio-temporal structure of the data (spatial or spatiotemporal kriging) or some algorithms taking into account the observations, in order to correct the concentrations simulated by a deterministic model (Ensemble Kalman Filter). The results show that nitrogen dioxide mapping based only on spatial interpolation (kriging) gives the best results, while the spatial repartition of the monitoring sites is good. For the ozone mapping it is the sequential data assimilation that leads us to a better reconstruction of the plume's form and position for the analyzed cases. Complementary to the pollutant mapping, another objective was to perform a local prediction of ozone concentrations on a 24-hour horizon; this task was performed using Artificial Neural Networks. The performance indices obtained using two types of neural architectures indicate a fair accuracy especially for the first 8 hours of prediction horizon

[pt] O objetivo principal deste trabalho é estimar a distribuição espacial das características geotécnicas do subsolo da usina nuclear de Angra 2 através de métodos geoestatísticos, considerando-se a variação espacial do número de golpes N, do ensaio SPT, no maciço de solo. Da recuperação dos resultados de sondagens anteriormente executadas no local, em uma área de 400 x 400 m2, que hoje contém as principais instalações da usina, construíram-se modelos variográficos para vários níveis de profundidade, bem como para as 3 camadas de solo existentes até a profundidade de 15m. Estes modelos foram então utilizados nos processos de estimativas de N(SPT) por krigagem ordinária e indicativa. Adicionalmente, o método da cokrigagem foi também empregado para estimar as cotas do lençol freático e do substrato rochoso em função das cotas do relevo topográfico. A comparação entre os resultados observados em campo e os previstos pelo método de krigagem ordinária, gerados a partir de malhas com diferentes números de furos de sondagem, foram bastante satisfatórios. Finalmente, foram obtidos mapas estimando a variação espacial das variáveis analisadas neste trabalho (número de golpes N(SPT), cotas do impenetrável, lençol freático e relevo topográfico). / [en] The main objective of this work is to use geostatistical methods to estimate the spatial variability of the soil index N, from the Standart Penetration Test, at the site where the nuclear power plant of Angra 2 is being built. Several variographic models could be obtained at different depth levels, varying from 1 to 15m, using the SPT values from 111 bore holes distributed in a 400x400 m 2 area. A cokriging method was also employed in order to infer the groundwater level from correlation involving the topographic data set. Comparisons made with the actual SPT values and estimates obtained from different sample meshes, show that geostatistical methods can be an invaluable tool for geotechnical problems where the variables show some spatial continuity. / [es] El objetivo principal de este trabajo es estimar la distribuición espacial de las características geotécnicas del subsuelo de la planta nuclear de Angra 2 a través de métodos geoestadísticos, considerando la variación espacial del número de golpes N, del ensayo SPT, en el macizo de suelo. De la recuperación de los resultados de sondajes anteriormente ejecutadas en el local, cubriendo un área de 400 x 400 m2 (que hoy contiene las principales instalaciones de la planta) se construyeron modelos variográficos para varios niveles de profundidad, así como para las 3 capas de suelo existentes hasta una profundidad de 15m. Estos modelos fueron utilizados en los procesos de estimativas de N(SPT) por krigagem ordinaria e indicativa. Adicionalmente, el método de la cokrigagem fue utilizado para estimar las cotas del manto freático y del substrato rocoso en función de las cotas del relevo topográfico. La comparación entre los resultados observados en campo y los previstos pelo método de krigagem ordinaria, generados a partir de mallas con diferentes números de sondaje, fueron bastante satisfactorios. Finalmente, se obtuvieron mapas estimando la variación espacial de las variables analizadas en este trabajo (número de golpes N(SPT), cotas del impenetrable, manto freático y relevo topográfico).

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Unlike the traditional two-stage methods, a conditional and inverse-conditional simulation approach may directly generate independent, identically distributed realizations to honor both static data and state data in one step. The Markov chain Monte Carlo (McMC) method was proved a powerful tool to perform such type of stochastic simulation. One of the main advantages of the McMC over the traditional sensitivity-based optimization methods to inverse problems is its power, flexibility and well-posedness in incorporating observation data from different sources. In this work, an improved version of the McMC method is presented to perform the stochastic simulation of reservoirs and aquifers in the framework of multi-Gaussian geostatistics. First, a blocking scheme is proposed to overcome the limitations of the classic single-component Metropolis-Hastings-type McMC. One of the main characteristics of the blocking McMC (BMcMC) scheme is that, depending on the inconsistence between the prior model and the reality, it can preserve the prior spatial structure and statistics as users specified. At the same time, it improves the mixing of the Markov chain and hence enhances the computational efficiency of the McMC. Furthermore, the exploration ability and the mixing speed of McMC are efficiently improved by coupling the multiscale proposals, i.e., the coupled multiscale McMC method. In order to make the BMcMC method capable of dealing with the high-dimensional cases, a multi-scale scheme is introduced to accelerate the computation of the likelihood which greatly improves the computational efficiency of the McMC due to the fact that most of the computational efforts are spent on the forward simulations. To this end, a flexible-grid full-tensor finite-difference simulator, which is widely compatible with the outputs from various upscaling subroutines, is developed to solve the flow equations and a constant-displacement random-walk particle-tracking method, which enhances the com / Fu, J. (2008). A markov chain monte carlo method for inverse stochastic modeling and uncertainty assessment [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1969

[ES] Como parte de los métodos de asimilacíon de datos, los métodos basados en conjuntos han ganado popularidad en hidrogeología dada su capacidad para manejar grandes cantidades de datos observados simultáneamente. Recientemente, se ha comenzado a emplear este método para la identificacíon de fuentes de contaminacíon en casos sintéticos. Basándonos en estos trabajos anteriores, hemos dado un paso adelante evaluando su rendimiento en experimentos de tanque de laboratorio. La tesis se puede dividir en cuatro partes. En la primera parte, el filtro de Kalman de conjuntos con reinicio (r-EnKF) se utiliza para la identificacíon espacio-temporal de una fuente puntual de contaminantes en un experimento en tanque de laboratorio, junto con la identificacíon de la posicíon y longitud de una placa vertical insertada en el tanque que modifica la geometría del sistema. Los resultados muestran que el r-EnKF es capaz de identificar tanto la fuente como los parámetros relacionados con la geometría del acuífero. La segunda parte muestra una aplicacíon del filtro de Kalman de conjuntos con anamorfosis normal y reinicio (NS-EnKF) y con inflacíon de la covarianza en un experimento de laboratorio con conductividad heterogénea. El método se prueba primero utilizando un caso sintético que imita el experimento del tanque para establecer el número mínimo de miembros del conjunto y la mejor técnica para evitar el colapso del filtro. Luego, su aplicacíon a los datos del tanque muestra que el NS-EnKF con reinicio puede beneficiarse de la inflacíon de Bauser para reducir el tama ñ o del conjunto y llegar a una buena identificacíon conjunta tanto de la fuente de contaminantes como de la heterogeneidad espacial de las conductividades. En la tercera parte, el filtro de Kalman de conjuntos suavizado con asimilacíon múltiple de datos (ES-MDA) se emplea para la identificacíon simultánea de una fuente de contaminantes y la distribucíon espacial de la conductividad hidráulica utilizando el r-EnKF como punto de referencia. El resultado muestra que el ES-MDA puede superar al r-EnKF, marginalmente, para el caso sintético específico analizado con el mismo consumo de CPU, y puede funcionar mucho mejor que el r-EnKF a cambio de un mayor costo de CPU. La cuarta y última parte investiga el rendimiento del ES-MDA en un problema de identificacíon de una inyeccíon de contaminante que varía en el tiempo. Se analiza la influencia de diferentes intervalos de observacíon y esquemas de inflacíon de la covarianza en la determinacíon de la curva de inyeccíon. El resultado muestra que el ES-MDA funciona muy bien en la identificacíon de la curva de inyeccíon cuando la discretizacíon de la misma no es muy alta, pero encuentra problemas de fluctuacíon en los casos con discretizaciones altas. La frecuencia con la que se muestrean los datos de observacíon es un factor influyente, mientras que el número de iteraciones o los métodos de inflacíon de la covarianza tienen menos efecto. / [CA] Com a part dels mètodes d'assimilació de dades, els mètodes basats en conjunts han guanyat popularitat en hidrogeologia donada la seua capacitat per a manejar grans quantitats de dades observades simultàniament. Recentment, s'ha començat a emprar aquest mètode per a la identificació de fonts de contaminació en casos sintètics. Basant-nos en aquests treballs anteriors, hem fet un pas avant avaluant el seu rendiment en experiments de tanc de laboratori. La tesi es pot dividir en quatre parts.En la primera part, el filtre de Kalman de conjunts amb reinici (r-EnKF) s'utilitza per a la identificació espaciotemporal d'una font puntual de contaminants en un experiment en tanc de laboratori, juntament amb la identificació de la posició i longitud d'una placa vertical inserida en el tanc que modifica la geometria del sistema. Els resultats mostren que el r-EnKF és capaç d'identificar tant la font com els paràmetres relacionats amb la geometria de l'aqüífer. La segona part mostra una aplicació del filtre de Kalman de conjunts amb anamorfosis normal i reinici (NS-EnKF) i amb inflació de la covariància en un experiment de laboratori amb conductivitat heterogènia. El mètode es prova primer utilitzant un cas sintètic que imita l'experiment del tanc per a establir el nombre mínim de membres del conjunt i la millor tècnica per a evitar el col·lapse del filtre. Després, la seua aplicació a les dades del tanc mostra que el NS-EnKF amb reinici pot beneficiar-se de la inflació de Bauser per a reduir la grandària del conjunt i arribar a una bona identificació conjunta tant de la font de contaminants com de l'heterogeneïtat espacial de les conductivitats. En la tercera part, el filtre de Kalman de conjunts suavitzat amb assimilació múltiple de dades (ES-MDA) s'empra per a la identificació simultània d'una font de contaminants i la distribució espacial de la conductivitat hidràulica utilitzant el r-EnKF com a punt de referència. El resultat mostra que l'ES-MDA pot superar al r-EnKF, marginalment, per al cas sintètic específic analitzat amb el mateix consum de CPU, i pot funcionar molt millor que el r-EnKF a canvi d'un major cost de CPU. La quarta i última part investiga el rendiment de l'ES-MDA en un problema d'identificació d'una injecció de contaminant que varia en el temps. S'analitza la influència de diferents intervals d'observació i esquemes de inflació de la covariància en la determinació de la corba d'injecció. El resultat mostra que l'ES-MDA funciona molt bé en la identificació de la corba d'injecció quan la discretització no és massa alta, però troba problemes de fluctuació amb discretitzacions massa fines. La freqüència amb la qual es mostregen les dades d'observació és un factor influent en aquesta aplicació, mentre que el nombre d'iteracions o els mètodes d'inflació de la covariància tenen menys efecte. / [EN] As part of the data assimilation methods, the ensemble-based methods have gained popularity in hydrogeology given their ability to deal with huge amounts of observed data simultaneously. More recently, researchers have started to employ these methods to deduce contamination source information in synthetic cases. Based on these previous work, we take a step further to evaluate their performance in sandbox experiments. The main objective of this thesis is to verify the capacity of the ensemble-based methods in identifying contaminant sources and complex geological heterogeneity. The thesis could be divided into four parts. In the first part, the restart ensemble Kalman filter (r-EnKF) is used for the spatiotemporal identification of a point contaminant source in a sandbox experiment, together with the identification of the position and length of a vertical plate inserted in the sandbox that modifies the geometry of the system. The results show that the r-EnKF is capable of identifying both contaminant source information and aquifer-geometry-related parameters. The second part shows an application of the restart normal-score ensemble Kalman filter (NS-EnKF) with covariance inflation in a heterogenous conductivity laboratory experiment. The method is first tested using a synthetic case that mimics the sandbox experiment to establish the minimum number of ensemble members and the best technique to prevent filter collapse. Then, its application to the sandbox data shows that the restart NS-EnKF can benefit from Bauser's inflation to reduce the ensemble size and to arrive to a good joint identification of both the contaminant source and the spatial heterogeneity of conductivities. In the third part, the ensemble smoother with multiple data assimilation (ES-MDA) is employed for the simultaneous identification of a contaminant source and the spatial distribution of hydraulic conductivity while using the r-EnKF as a benchmark. The outcome shows that the ES-MDA is able to outperform the r-EnKF, marginally, for the specific synthetic case analyzed with almost the same CPU consumption, and it can perform far better than the r-EnKF just with a cost of larger CPU usage. The forth and last part investigates the performance of the ES-MDA in a time-varying release history identification problem. The influence of different observation intervals and inflation factor schemes on the determination of the release curve are discussed. The outcome shows that the ES-MDA performs great in recovering release history when the history curve is discretized in not too many steps, and that it fails when the discretization is large. The frequency at which observation data are sampled is an influential factor in this application, while the number of iterations or the inflation scheme have less effect. / Thanks to the institutions that financed my studies. The support to carry out my work was received from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness through project CGL2014-59841-P, and from the Spanish Ministry of Education, Culture and Sports through a fellowship for the mobility of professors in foreign research and higher education institutions to my supervisor, reference PRX17/00150 / Chen, Z. (2020). Stochastic Identification of Pollutant Sources in Aquifers by the Ensemble Kalman Filter [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/160628