美國Onset產(chǎn)品在漁業(yè)協(xié)會(huì)管理產(chǎn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究站的應(yīng)用

美國Onset產(chǎn)品在漁業(yè)協(xié)會(huì)管理產(chǎn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究站的應(yīng)用
美國漁業(yè)協(xié)會(huì)管理簡(jiǎn)介永久安裝的水下環(huán)氧樹脂的評(píng)價(jià)在山澗的溫度傳感器丹尼爾·伊薩克*和多納L.霍蘭美國林務(wù)局，洛磯山研究站，博伊西水產(chǎn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，322東前街，401室，美國愛達(dá)荷州博伊西83702抽象流溫度制度是根本的重要性在水生生態(tài)系統(tǒng)的模式和流程的了解，和價(jià)格低廉的數(shù)字傳感器提供準(zhǔn)確和repeatedmeasurements溫度。大多數(shù)溫度測(cè)量山澗只在夏季，因?yàn)榱髟L問和關(guān)注相關(guān)的后勤方面的限制每年，大洪水將破壞傳感器裝置。
我們?cè)u(píng)估6個(gè)水下環(huán)氧樹脂，以確定是否傳感器可以附加大石頭已經(jīng)在流提供持久安裝和溫度測(cè)量是否會(huì)偏向通過巖石的熱傳導(dǎo)。只有一個(gè)六個(gè)測(cè)試環(huán)氧樹脂保稅傳感器堅(jiān)決巖石表面在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。在隨后的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，9個(gè)11個(gè)傳感器附著在巖石與此環(huán)氧樹脂成功抵御了4個(gè)以上，平均洪水在2010年，愛達(dá)荷州和內(nèi)華達(dá)州的溪流。每天最大的比較，最低，平均溫度之間的搖滾式建議溫度控制在10巖石傳感器和傳感器不懷偏見的測(cè)量由附著于巖石。我們也評(píng)估通過拆除太陽能陽光直射對(duì)傳感器的影響盾牌由一些傳感器，并指出快速和統(tǒng)計(jì)學(xué)意義在日常手段增加（+0.21◦）和最大值（0.54◦C），但不是最低（-0.01◦C）使用水下環(huán)氧樹脂永久在山澗的溫度傳感器的安裝是一個(gè)可行的技術(shù)，如果選擇適當(dāng)?shù)沫h(huán)氧樹脂，傳感器被屏蔽避免陽光直射，大到足以抵御洪水的巖石被使用。此外，使用環(huán)氧樹脂裝置迅速（約20分鐘），公司在一定范圍內(nèi)巖石表面的附件流溫度（​​5-20​​◦C）是可能的。熱制度是基本的了解水產(chǎn)品生態(tài)鑒于大多數(shù)水生變溫動(dòng)物酶活生物體。越來越多的證據(jù)表明，顯著從歷史熱條件出發(fā)正在進(jìn)行中應(yīng)對(duì)氣候變暖（哈里等人2006年。伊薩克等。2010B;Kaushal等人。2010;Rieman和伊薩克2010）。2010年9月16日，接受2010年11月12日，現(xiàn)在相當(dāng)數(shù)量的流溫度數(shù)據(jù)定期收集廉價(jià)的數(shù)字式溫度傳感器，山澗中的大多數(shù)數(shù)據(jù)收集夏季后，每年融雪洪水已消退和后勤訪問山澗是最簡(jiǎn)單的。這提供了一個(gè)狹隘觀點(diǎn)的流熱政權(quán)和門柱生態(tài)相關(guān)信息，如春天的到來之日起，每年熱量單位，積累和日益增長的長度賽季（2007年Neuheimer和塔格特古代和奈曼旗2009年）。此外，它是低效兩次，每次訪問外地網(wǎng)站今年（先安裝一個(gè)傳感器，傳感器檢索第二），尤其是當(dāng)許多現(xiàn)代的溫度傳感器電池和記憶能力，常持續(xù)數(shù)年。每年流溫度數(shù)據(jù)的采集已限制在山澗，因?yàn)樗�需要�(jiǎng)诹γ芗�的儀器能夠承受較大的永久用地每年洪水與融雪徑流。通常情況下，鋼電纜或其他突兀的結(jié)構(gòu)是用來存放溫度儀器的損失率仍然在流，但常常傳感器高。一個(gè)理想的安裝方法，將需要最小的努力和材料，基本上做到萬無一失，并提供耐用裝置，抵御洪水和相關(guān)的床負(fù)荷運(yùn)行。此外，這將是可取的，如果安裝相對(duì)無害化，使傳感器不被竊取或破壞在漫長的部署。在這里，我們對(duì)評(píng)估報(bào)告水下環(huán)氧樹脂直接連接溫度傳感器在山澗的大石塊。溫度數(shù)據(jù)記錄器 |土壤濕度傳感器 |氣象站專用記錄器 |溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀 |溫度/光度數(shù)據(jù)記錄器 |環(huán)境記錄儀 |外部傳感器 |狀態(tài)記錄儀 |HOBO應(yīng)用軟件 |通信連接器 |電導(dǎo)率測(cè)量記錄儀 |溶氧記錄儀 |雨量計(jì)/雨量記錄器 |深度數(shù)據(jù)記錄器 |溫度/帶警報(bào)(防水)記錄器
我們的研究有兩個(gè)主要目標(biāo)：（1），以確定是否傳感器附著在巖石與環(huán)氧樹脂每年可以承受的洪水和（2）確定無論附著巖石偏頗的溫度測(cè)量的從熱傳導(dǎo)通過巖石。作為一個(gè)次要的目標(biāo)，我們還測(cè)試了是否太陽能盾的缺乏影響溫度測(cè)量。

方法眾多的溫度傳感器是市面上，但珍聞版本-2溫度，數(shù)據(jù)Logger2（UTBI001珍聞爆發(fā)的計(jì)算機(jī)公司，Pocasset，第2版;在這些試驗(yàn)中使用，因?yàn)楸贿x定為馬薩諸塞州）其緊湊的尺寸（直徑35毫米，23克），耐用，防水高密度塑料制成的外殼。這些傳感器也是不錯(cuò)的選擇，因?yàn)橄鄬?duì)長期部署大容量的存儲(chǔ)器和電池壽命（長達(dá)5年）和在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與水下的數(shù)據(jù)檢索能力班車（U型大田-1HOBOWaterproof的班車，Onset計(jì)算機(jī)公司，Pocasset，馬薩諸塞州）。制造商的規(guī)格描述的測(cè)量精度為±0.2◦C珍聞第2版，這是我們觀察到的精度在266中常見的溫度傳感器的校準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境（◦C的平均95％的傳感器在0.17溫度）。

在最初的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，6個(gè)水下環(huán)氧樹脂在田間試驗(yàn)可能納入評(píng)估：
（1）AquaMend高分子系統(tǒng)，
（2）AquaStik從杜邦公司，
（3）waterweld從JB焊縫公司，
（4）粘先生的水下從高級(jí)粘附膠公司，
（5）哈工大-500稀土從喜利得，
（6）FX-764飛濺從�？怂构�業(yè)區(qū)環(huán)氧樹脂。每個(gè)環(huán)氧膠四個(gè)的珍聞傳感器（兩個(gè)傳感器在冷[5◦]和溫水洗澡[20◦]）獲得的卵石大小的巖石表面（30平方厘米）當(dāng)?shù)氐南�流。等待�?天（超過指定的時(shí)間廠家設(shè)置為環(huán)氧樹脂），嘗試從巖石撬傳感器的手趕走他們用鑿子。只有兩個(gè)產(chǎn)品（粘先生和FX-764）從巖石表面有足夠的難以去除他們被視為可行的候選人，隨后的實(shí)地試驗(yàn)。

評(píng)估是否傳感器連接的第一個(gè)目標(biāo)與環(huán)氧樹脂的巖石可以承受大的洪水，我們四（4個(gè)傳感器每巖石的大石頭，連接16個(gè)傳感器兩個(gè)傳感器每環(huán)氧樹脂）在習(xí)俗河，陡峭的流在愛達(dá)荷州中部的森林集水排水。傳感器附件發(fā)生在2010年2月的低流量在流溫度約500◦C。為傳感器選擇的巖石附件為大相對(duì)其他的巖石組成河床和選擇他們認(rèn)為不動(dòng)在洪水。傳感器被連接到下游側(cè)巖石，這使得大量的巖石作為盾牌對(duì)床負(fù)荷運(yùn)行，并在隨后的洪水碎片。這些巖石的另一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)是，他們有相對(duì)平整，垂直，下游附件表面在水足夠深，以確保整個(gè)淹沒一年。更多關(guān)于巖石的選擇標(biāo)準(zhǔn)和具體的細(xì)節(jié)隨訪重視與環(huán)氧樹脂傳感器的步驟描述在同伴的用戶指南可供下載通過博伊西水產(chǎn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室流溫度的網(wǎng)站（伊薩克等。2010A）。我們兩個(gè)星期后，的習(xí)俗小河裝置，配備三個(gè)小，高梯度北部三個(gè)額外的巖石內(nèi)華達(dá)州與單傳感器的FX-764飛濺的流區(qū)環(huán)氧樹脂。在總，因此，19個(gè)傳感器（8先生置頂11FX-764）被安裝在冬季流量低。所有溫度傳感器被設(shè)定為18或24溫度記錄每一天，每一個(gè)傳感器配備了太陽能盾牌包括連接到頂部的一個(gè)靈活的氯丁橡膠瓣傳感器與塑料扎帶。

評(píng)估的第二個(gè)目標(biāo)，就是否熱通過附著巖石的傳導(dǎo)偏壓溫度測(cè)量，我們比較來自習(xí)俗小河傳感器的數(shù)據(jù)3-7-D與傳感器通過在七月下旬期間控制數(shù)據(jù)暫停開放管的短節(jié)（用于太陽能盾）巖石的河床上舉行。提供了較大的評(píng)估可能的熱傳導(dǎo)效果，六個(gè)樣本大小為在中部六愛達(dá)荷州山澗額外巖在低流量與配備單身傳感器FX-764在2010年7月下旬在水的溫度范圍從10◦C至20◦C�？刂芼atawere也是在這些網(wǎng)站收集以上。

傳感器附著在巖石流多樣在濕潤的寬度從2至15米，斜坡從從國家獲得0.2％至7.1％（坡度值水文數(shù)據(jù)集加：的。COM/nhdplus的/）。傳感器連接的巖石在這些網(wǎng)站不同的大小從0.4到1.3貨幣供應(yīng)M2和每天太陽照射范圍從最�。ㄐ×饕黄�茂密的河岸樹冠）超過8Ĥ陽光直射在暑假期間。以評(píng)估是否缺乏太陽能盾影響溫度測(cè)量，我們刪除盾牌三個(gè)巖石習(xí)俗河附近的一個(gè)復(fù)制傳感器田間試驗(yàn)結(jié)束，而控制流溫度數(shù)據(jù)被收集。溫度測(cè)量，通過計(jì)算總結(jié)每日最高，最低，平均溫度為每個(gè)傳感器上時(shí)，控制數(shù)據(jù)收集的這些天在一個(gè)網(wǎng)站。這些日常值平均獲得跨天一個(gè)單一的最高，最低，平均溫度值一個(gè)在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器。對(duì)于四個(gè)巖石與習(xí)俗小河復(fù)制傳感器，每天匯總值計(jì)算整個(gè)復(fù)制之前的后續(xù)平均平均確定網(wǎng)站的價(jià)值，使每個(gè)巖石構(gòu)成只有一個(gè)在分析單一觀察。一個(gè)網(wǎng)站的控制值從巖石值減去我們測(cè)試是否在橫跨10個(gè)最小值，最大值和手段，平均差異巖石是零計(jì)算95％可信區(qū)間（CI）各地的差異。為了測(cè)試太陽能屏蔽效應(yīng)，配對(duì)ttests被用來研究不同溫度指標(biāo)之前和之后的太陽盾去除傳感器之間。對(duì)于這個(gè)測(cè)試，控制數(shù)據(jù)從連接到傳感器相同的巖石，保留的時(shí)間，其太陽能盾審判。

結(jié)果與討論兩天后的16個(gè)傳感器安裝onMores溪在2010年2月，網(wǎng)站進(jìn)行重新檢查初始附件成功。當(dāng)時(shí)，七個(gè)八個(gè)附加的傳感器粘先生從巖石表面很容易被刪除另一方面，這epoxywas下跌進(jìn)一步審議。所有FX-764連接的傳感器強(qiáng)烈保稅巖石表面和隨后暴露留在地方后來在春季洪水。從附近的美國地質(zhì)記錄調(diào)查計(jì)表明，洪峰流量以下的5月和六月分別比流量高出12-15倍，在傳感器的時(shí)間安裝和最高流量為70-110％，高于基于以前的50年計(jì)平均洪峰流量數(shù)據(jù)。在7月中旬平息后的流量，網(wǎng)站被重新審視和11月9日（82％）傳感器連接FX-764以前的冬天成功搬遷和功能齊全的，在他們的磐石附著點(diǎn)。在其中一個(gè)傳感器失去了一個(gè)實(shí)例，在附件巖低調(diào)，可能無法阻止來自全國各地的旅游基板在高流量動(dòng)員巖石的表面。由于這些基板下降了背面巖石，傳感器可能受到影響，并趕出巖石表面。在傳感器的損失，床的第二個(gè)實(shí)例通過大量的重組通道顯著推移質(zhì)輸沙和傳感器的巖石不能搬遷。流溫度測(cè)量傳感器附著在巖石相差0.03◦C或更低的測(cè)量與控制傳感器和這些差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，指出獨(dú)聯(lián)體包含零（見表1）。顯著差異，觀察，但是，在我們的評(píng)估太陽能屏蔽效應(yīng)。這兩個(gè)平均氣溫（平均差異橫跨三個(gè)巖石=+0.21◦C，t-統(tǒng)計(jì)量=15.0，p=0.04）和最高氣溫（平均差異=0.54◦C，T-統(tǒng)計(jì)量=39.1，P均<0.01）顯著增加后拆除太陽能盾牌。最小流溫度沒有改變（平均差異=-0.01◦C，t-統(tǒng)計(jì)=0.33，P=0.46）。太陽能效果明顯，在圖之前和之后的一個(gè)太陽能去除溫度的痕跡盾，作為加強(qiáng)接觸傳感器加熱開始每一天陽光直射的Onset率上的傳感器（圖1）。圖1還說明溫度強(qiáng)重疊在這個(gè)網(wǎng)站（兩個(gè)控件之間的傳感器測(cè)量和兩個(gè)巖石傳感器），這是在其他模式的特點(diǎn)網(wǎng)站。粘度計(jì) | 管鉗 | 壓力計(jì) | 測(cè)厚儀 | 轉(zhuǎn)速表 | 電力計(jì) | 測(cè)振儀 | 氣體分析儀 | 聲級(jí)計(jì) | 萬用表 | 輻照計(jì) | 一氧化碳檢測(cè)器 | 電能質(zhì)量分析儀從這些現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們有信心足夠的FX-764環(huán)氧樹脂，它被用來安裝約后來在2010年的一部分300個(gè)額外的溫度傳感器橫跨太平洋的流區(qū)域監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)西北地區(qū)。這些后續(xù)安裝允許我們申請(qǐng)?jiān)趶V泛流環(huán)境的環(huán)氧樹脂技術(shù)并進(jìn)一步完善巖石附加傳感器的方法（伊薩克等。2010A）。
這額外的經(jīng)驗(yàn)使我們得出結(jié)論選擇適當(dāng)?shù)膸r石，是最重要的加強(qiáng)以建立一個(gè)持久的傳感器安裝。最好的巖是那些不僅保持在洪水期間動(dòng)，但也以上的低流量水面寬和突出提供一個(gè)有效的屏蔽對(duì)移動(dòng)的巖石和碎片。這些簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用將阻止使用在我們的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并可能包括一些巖石上述觀察人士增加傳感器的回頭率。多見于適合巖石傳感器附件比其他的一些河道;然而，找到合適的巖石是在山上的規(guī)范，而不是異常流，我們?nèi)�樣。一旦位于一個(gè)合適的巖石，它需要約20分鐘為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的技師來安裝傳感器。附加的傳感器是無害的，這應(yīng)有助于由于盜竊或破壞而導(dǎo)致的損失降到最低。FX-764環(huán)氧樹脂保稅強(qiáng)烈的巖石表面橫跨流范圍我們遇到的溫度，但沒有變得更加流暢，隨著氣溫的易碎接近20◦C。有興趣在溫暖的水域中的應(yīng)用建議運(yùn)行額外的測(cè)試表1。與毗鄰于2010年7月的巖石的巖石和控制傳感器連接到傳感器測(cè)量流溫度之間的差異屬性。從巖石的溫度值減去控制溫度值計(jì)算差異。

溫度屬性（◦三）流網(wǎng)站名稱最低平均最高的陽光下暴曬峽谷溪0.100.00-0.06高Grimes的小河，巖石1-0.01-0.02-0.08Grimes的小河，巖石20.060.02-0.03小響尾蛇小河0.070.02-0.15中等的習(xí)俗小河，巖石10.110.070.16低習(xí)俗小河，巖石2-0.11-0.07-0.02高的習(xí)俗河，巖石3-0.130.100.31低習(xí)俗小河，巖石4-0.030.010.16高沒有名字的小河0.130.090.03低響尾蛇小河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​​后的平均差異是95％可信限。圖1。流溫度測(cè)量的四個(gè)傳感器在在習(xí)俗小河于2010年7月，8-D的田間試驗(yàn)期間的大石頭。
兩個(gè)傳感器被連接到環(huán)氧樹脂和兩個(gè)控制傳感器的巖石，巖石旁。第5天（時(shí)間間隔為185），太陽盾從兩個(gè)傳感器之一附在巖石（與標(biāo)有×符號(hào)的點(diǎn)線），以評(píng)估太陽盾的有效性。溫度測(cè)量之間的一致性讓人難以辨別個(gè)人的時(shí)間序列。確認(rèn)環(huán)氧樹脂的性能。另一個(gè)潛在的警告如何將與其他溫度傳感器FX-764較大的或有不同的材料建造的腸衣。我們懷疑這些應(yīng)用程序?qū)⒈蛔C明是成功的，給予體積小巧，大部分的溫度傳感器和傾向環(huán)氧強(qiáng)的化學(xué)鍵形成的巖石，塑料，金屬和其他材料，但再次建議有興趣各方運(yùn)行自己的測(cè)試。更多的問題，在某些情況下，粘合強(qiáng)度，使得它難以消除從它們所連接的表面的傳感器。一些wellplaced在基地用鑿子或螺絲刀的打擊然而，環(huán)氧樹脂，成功置換大多數(shù)傳感器。傳感器清除一個(gè)值得關(guān)注的是，如果他們要留在原地其使用壽命期限，但可能是在研究有關(guān)短期的數(shù)據(jù)要求。

總之，使用水下環(huán)氧附加溫度巖石傳感器提供了可靠，操作方便，和公正的在山澗的全年數(shù)據(jù)收集手段。當(dāng)廉價(jià)和精確的傳感器結(jié)合，環(huán)氧樹脂技術(shù)可以促進(jìn)改善區(qū)域發(fā)展和江河流域溫度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)或傳感器部署的應(yīng)用，生態(tài)主機(jī)可以改善我們的熱生態(tài)學(xué)的理解，在魚人口。
致謝該項(xiàng)目是支持由RockyMountain研究站。這個(gè)手稿的早期草案提高布雷特羅珀和布魯斯Rieman意見。提及商號(hào)，并不意味著贊同由美國森林服務(wù)。