美国Onset产品在渔业协会管理产科学实验室研究站的应用

美国Onset产品在渔业协会管理产科学实验室研究站的应用
美国渔业协会管理简介永久安装的水下环氧树脂的评价在山涧的温度传感器丹尼尔·伊萨克*和多纳L.霍兰美国林务局，洛矶山研究站，博伊西水产科学实验室，322东前街，401室，美国爱达荷州博伊西83702抽象流温度制度是根本的重要性在水生生态系统的模式和流程的了解，和价格低廉的数字传感器提供准确和repeatedmeasurements温度。大多数温度测量山涧只在夏季，因为流访问和关注相关的后勤方面的限制每年，大洪水将破坏传感器装置。
我们评估6个水下环氧树脂，以确定是否传感器可以附加大石头已经在流提供持久安装和温度测量是否会偏向通过岩石的热传导。只有一个六个测试环氧树脂保税传感器坚决岩石表面在实验室试验。在随后的现场试验，9个11个传感器附着在岩石与此环氧树脂成功抵御了4个以上，平均洪水在2010年，爱达荷州和内华达州的溪流。每天最大的比较，最低，平均温度之间的摇滚式建议温度控制在10岩石传感器和传感器不怀偏见的测量由附着于岩石。我们也评估通过拆除太阳能阳光直射对传感器的影响盾牌由一些传感器，并指出快速和统计学意义在日常手段增加（+0.21◦）和最大值（0.54◦C），但不是最低（-0.01◦C）使用水下环氧树脂永久在山涧的温度传感器的安装是一个可行的技术，如果选择适当的环氧树脂，传感器被屏蔽避免阳光直射，大到足以抵御洪水的岩石被使用。此外，使用环氧树脂装置迅速（约20分钟），公司在一定范围内岩石表面的附件流温度（​​5-20​​◦C）是可能的。热制度是基本的了解水产品生态鉴于大多数水生变温动物酶活生物体。越来越多的证据表明，显着从历史热条件出发正在进行中应对气候变暖（哈里等人2006年。伊萨克等。2010B;Kaushal等人。2010;Rieman和伊萨克2010）。2010年9月16日，接受2010年11月12日，现在相当数量的流温度数据定期收集廉价的数字式温度传感器，山涧中的大多数数据收集夏季后，每年融雪洪水已消退和后勤访问山涧是最简单的。这提供了一个狭隘观点的流热政权和门柱生态相关信息，如春天的到来之日起，每年热量单位，积累和日益增长的长度赛季（2007年Neuheimer和塔格特古代和奈曼旗2009年）。此外，它是低效两次，每次访问外地网站今年（先安装一个传感器，传感器检索第二），尤其是当许多现代的温度传感器电池和记忆能力，常持续数年。每年流温度数据的采集已限制在山涧，因为它需要劳力密集的仪器能够承受较大的永久用地每年洪水与融雪径流。通常情况下，钢电缆或其他突兀的结构是用来存放温度仪器的损失率仍然在流，但常常传感器高。一个理想的安装方法，将需要最小的努力和材料，基本上做到万无一失，并提供耐用装置，抵御洪水和相关的床负荷运行。此外，这将是可取的，如果安装相对无害化，使传感器不被窃取或破坏在漫长的部署。在这里，我们对评估报告水下环氧树脂直接连接温度传感器在山涧的大石块。温度数据记录器 |土壤湿度传感器 |气象站专用记录器 |温湿度数据记录仪 |温度/光度数据记录器 |环境记录仪 |外部传感器 |状态记录仪 |HOBO应用软件 |通信连接器 |电导率测量记录仪 |溶氧记录仪 |雨量计/雨量记录器 |深度数据记录器 |温度/带警报(防水)记录器
我们的研究有两个主要目标：（1），以确定是否传感器附着在岩石与环氧树脂每年可以承受的洪水和（2）确定无论附着岩石偏颇的温度测量的从热传导通过岩石。作为一个次要的目标，我们还测试了是否太阳能盾的缺乏影响温度测量。

方法众多的温度传感器是市面上，但珍闻版本-2温度，数据Logger2（UTBI001珍闻爆发的计算机公司，Pocasset，第2版;在这些试验中使用，因为被选定为马萨诸塞州）其紧凑的尺寸（直径35毫米，23克），耐用，防水高密度塑料制成的外壳。这些传感器也是不错的选择，因为相对长期部署大容量的存储器和电池寿命（长达5年）和在现场数据与水下的数据检索能力班车（U型大田-1HOBOWaterproof的班车，Onset计算机公司，Pocasset，马萨诸塞州）。制造商的规格描述的测量精度为±0.2◦C珍闻第2版，这是我们观察到的精度在266中常见的温度传感器的校准试验环境（◦C的平均95％的传感器在0.17温度）。

在最初的实验室试验中，6个水下环氧树脂在田间试验可能纳入评估：
（1）AquaMend高分子系统，
（2）AquaStik从杜邦公司，
（3）waterweld从JB焊缝公司，
（4）粘先生的水下从高级粘附胶公司，
（5）哈工大-500稀土从喜利得，
（6）FX-764飞溅从福克斯工业区环氧树脂。每个环氧胶四个的珍闻传感器（两个传感器在冷[5◦]和温水洗澡[20◦]）获得的卵石大小的岩石表面（30平方厘米）当地的溪流。等待后2天（超过指定的时间厂家设置为环氧树脂），尝试从岩石撬传感器的手赶走他们用凿子。只有两个产品（粘先生和FX-764）从岩石表面有足够的难以去除他们被视为可行的候选人，随后的实地试验。

评估是否传感器连接的第一个目标与环氧树脂的岩石可以承受大的洪水，我们四（4个传感器每岩石的大石头，连接16个传感器两个传感器每环氧树脂）在习俗河，陡峭的流在爱达荷州中部的森林集水排水。传感器附件发生在2010年2月的低流量在流温度约500◦C。为传感器选择的岩石附件为大相对其他的岩石组成河床和选择他们认为不动在洪水。传感器被连接到下游侧岩石，这使得大量的岩石作为盾牌对床负荷运行，并在随后的洪水碎片。这些岩石的另一个选择标准是，他们有相对平整，垂直，下游附件表面在水足够深，以确保整个淹没一年。更多关于岩石的选择标准和具体的细节随访重视与环氧树脂传感器的步骤描述在同伴的用户指南可供下载通过博伊西水产科学实验室流温度的网站（伊萨克等。2010A）。我们两个星期后，的习俗小河装置，配备三个小，高梯度北部三个额外的岩石内华达州与单传感器的FX-764飞溅的流区环氧树脂。在总，因此，19个传感器（8先生置顶11FX-764）被安装在冬季流量低。所有温度传感器被设定为18或24温度记录每一天，每一个传感器配备了太阳能盾牌包括连接到顶部的一个灵活的氯丁橡胶瓣传感器与塑料扎带。

评估的第二个目标，就是否热通过附着岩石的传导偏压温度测量，我们比较来自习俗小河传感器的数据3-7-D与传感器通过在七月下旬期间控制数据暂停开放管的短节（用于太阳能盾）岩石的河床上举行。提供了较大的评估可能的热传导效果，六个样本大小为在中部六爱达荷州山涧额外岩在低流量与配备单身传感器FX-764在2010年7月下旬在水的温度范围从10◦C至20◦C。控制datawere也是在这些网站收集以上。

传感器附着在岩石流多样在湿润的宽度从2至15米，斜坡从从国家获得0.2％至7.1％（坡度值水文数据集加：的。COM/nhdplus的/）。传感器连接的岩石在这些网站不同的大小从0.4到1.3货币供应M2和每天太阳照射范围从最小（小流一片茂密的河岸树冠）超过8Ĥ阳光直射在暑假期间。以评估是否缺乏太阳能盾影响温度测量，我们删除盾牌三个岩石习俗河附近的一个复制传感器田间试验结束，而控制流温度数据被收集。温度测量，通过计算总结每日最高，最低，平均温度为每个传感器上时，控制数据收集的这些天在一个网站。这些日常值平均获得跨天一个单一的最高，最低，平均温度值一个在现场的传感器。对于四个岩石与习俗小河复制传感器，每天汇总值计算整个复制之前的后续平均平均确定网站的价值，使每个岩石构成只有一个在分析单一观察。一个网站的控制值从岩石值减去我们测试是否在横跨10个最小值，最大值和手段，平均差异岩石是零计算95％可信区间（CI）各地的差异。为了测试太阳能屏蔽效应，配对ttests被用来研究不同温度指标之前和之后的太阳盾去除传感器之间。对于这个测试，控制数据从连接到传感器相同的岩石，保留的时间，其太阳能盾审判。

结果与讨论两天后的16个传感器安装onMores溪在2010年2月，网站进行重新检查初始附件成功。当时，七个八个附加的传感器粘先生从岩石表面很容易被删除另一方面，这epoxywas下跌进一步审议。所有FX-764连接的传感器强烈保税岩石表面和随后暴露留在地方后来在春季洪水。从附近的美国地质记录调查计表明，洪峰流量以下的5月和六月分别比流量高出12-15倍，在传感器的时间安装和最高流量为70-110％，高于基于以前的50年计平均洪峰流量数据。在7月中旬平息后的流量，网站被重新审视和11月9日（82％）传感器连接FX-764以前的冬天成功搬迁和功能齐全的，在他们的磐石附着点。在其中一个传感器失去了一个实例，在附件岩低调，可能无法阻止来自全国各地的旅游基板在高流量动员岩石的表面。由于这些基板下降了背面岩石，传感器可能受到影响，并赶出岩石表面。在传感器的损失，床的第二个实例通过大量的重组通道显着推移质输沙和传感器的岩石不能搬迁。流温度测量传感器附着在岩石相差0.03◦C或更低的测量与控制传感器和这些差异无统计学意义，指出独联体包含零（见表1）。显著差异，观察，但是，在我们的评估太阳能屏蔽效应。这两个平均气温（平均差异横跨三个岩石=+0.21◦C，t-统计量=15.0，p=0.04）和最高气温（平均差异=0.54◦C，T-统计量=39.1，P均<0.01）显着增加后拆除太阳能盾牌。最小流温度没有改变（平均差异=-0.01◦C，t-统计=0.33，P=0.46）。太阳能效果明显，在图之前和之后的一个太阳能去除温度的痕迹盾，作为加强接触传感器加热开始每一天阳光直射的Onset率上的传感器（图1）。图1还说明温度强重叠在这个网站（两个控件之间的传感器测量和两个岩石传感器），这是在其他模式的特点网站。粘度计 | 管钳 | 压力计 | 测厚仪 | 转速表 | 电力计 | 测振仪 | 气体分析仪 | 声级计 | 万用表 | 辐照计 | 一氧化碳检测器 | 电能质量分析仪从这些现场试验结果的基础上，我们有信心足够的FX-764环氧树脂，它被用来安装约后来在2010年的一部分300个额外的温度传感器横跨太平洋的流区域监测网络西北地区。这些后续安装允许我们申请在广泛流环境的环氧树脂技术并进一步完善岩石附加传感器的方法（伊萨克等。2010A）。
这额外的经验使我们得出结论选择适当的岩石，是最重要的加强以建立一个持久的传感器安装。最好的岩是那些不仅保持在洪水期间动，但也以上的低流量水面宽和突出提供一个有效的屏蔽对移动的岩石和碎片。这些简单的标准的应用将阻止使用在我们的现场试验，并可能包括一些岩石上述观察人士增加传感器的回头率。多见于适合岩石传感器附件比其他的一些河道;然而，找到合适的岩石是在山上的规范，而不是异常流，我们取样。一旦位于一个合适的岩石，它需要约20分钟为一个经验丰富的技师来安装传感器。附加的传感器是无害的，这应有助于由于盗窃或破坏而导致的损失降到最低。FX-764环氧树脂保税强烈的岩石表面横跨流范围我们遇到的温度，但没有变得更加流畅，随着气温的易碎接近20◦C。有兴趣在温暖的水域中的应用建议运行额外的测试表1。与毗邻于2010年7月的岩石的岩石和控制传感器连接到传感器测量流温度之间的差异属性。从岩石的温度值减去控制温度值计算差异。

温度属性（◦三）流网站名称最低平均最高的阳光下暴晒峡谷溪0.100.00-0.06高Grimes的小河，岩石1-0.01-0.02-0.08Grimes的小河，岩石20.060.02-0.03小响尾蛇小河0.070.02-0.15中等的习俗小河，岩石10.110.070.16低习俗小河，岩石2-0.11-0.07-0.02高的习俗河，岩石3-0.130.100.31低习俗小河，岩石4-0.030.010.16高没有名字的小河0.130.090.03低响尾蛇小河0.020.000.00中等平均differencea0.02（-0.05，0.09）0.02（-0.02，0.06）0.03（-0.07，0.13）aValues​​后的平均差异是95％可信限。图1。流温度测量的四个传感器在在习俗小河于2010年7月，8-D的田间试验期间的大石头。
两个传感器被连接到环氧树脂和两个控制传感器的岩石，岩石旁。第5天（时间间隔为185），太阳盾从两个传感器之一附在岩石（与标有×符号的点线），以评估太阳盾的有效性。温度测量之间的一致性让人难以辨别个人的时间序列。确认环氧树脂的性能。另一个潜在的警告如何将与其他温度传感器FX-764较大的或有不同的材料建造的肠衣。我们怀疑这些应用程序将被证明是成功的，给予体积小巧，大部分的温度传感器和倾向环氧强的化学键形成的岩石，塑料，金属和其他材料，但再次建议有兴趣各方运行自己的测试。更多的问题，在某些情况下，粘合强度，使得它难以消除从它们所连接的表面的传感器。一些wellplaced在基地用凿子或螺丝刀的打击然而，环氧树脂，成功置换大多数传感器。传感器清除一个值得关注的是，如果他们要留在原地其使用寿命期限，但可能是在研究有关短期的数据要求。

总之，使用水下环氧附加温度岩石传感器提供了可靠，操作方便，和公正的在山涧的全年数据收集手段。当廉价和精确的传感器结合，环氧树脂技术可以促进改善区域发展和江河流域温度监测网络或传感器部署的应用，生态主机可以改善我们的热生态学的理解，在鱼人口。
致谢该项目是支持由RockyMountain研究站。这个手稿的早期草案提高布雷特罗珀和布鲁斯Rieman意见。提及商号，并不意味着赞同由美国森林服务。