本發明涉及一種基于熱脈沖法測量土壤水流速的裝置及方法，該裝置包括探針、采集模塊和控制器，探針全部垂直插入土壤中并與土壤緊密接觸，探針包括導熱金屬鋼殼體、加熱電阻絲和熱電偶裸線，導熱金屬鋼殼體頂部中心設置通孔，加熱電阻絲穿過通孔插設固定于探針內部，加熱電阻絲的外周均勻分布用于測量導熱金屬鋼殼體表面溫度信號的熱電偶裸線，熱電偶裸線的輸出端分別通過信號傳輸線連接采集模塊的輸入端口，控制器分別連接加熱電阻絲和采集模塊，用于控制加熱電阻絲的加熱時間，使熱量能以一根瞬時脈沖的形式進入土壤，同時控制采集模塊進行數據采集，本發明測量精確且傳熱穩定，可以廣泛應用于土壤水流速的測量中。

1.一種基于熱脈沖法測量土壤水流速的方法，其特征在于包括以下步驟：設置有包括探針、采集模塊和控制器的裝置，所述探針包括導熱金屬鋼殼體、加熱電阻絲和熱電偶裸線，所述導熱金屬鋼殼體內部填充有耐高溫絕緣導熱材料，所述導熱金屬鋼殼體頂部設置通孔，所述加熱電阻絲穿過所述通孔插設固定在所述絕緣導熱材料中，所述加熱電阻絲外周均勻分布所述熱電偶裸線，所述熱電偶裸線從上到下依次縱向固定設置在所述導熱金屬鋼殼體內壁；所述熱電偶裸線的數量為三個，且三個所述熱電偶裸線相隔120度設置在所述加熱電阻絲的外周；所述熱電偶裸線的輸出端通過所述采集模塊連接所述控制器，所述控制器通過控制所述采集模塊對所述導熱金屬鋼殼體表面溫度數據進行采集；另外，所述控制器還連接所述加熱電阻絲，用于控制所述加熱電阻絲的加熱方式和加熱時間，具體測量過程：1)將整個探針全部垂直置入飽和土壤中并使得土壤和探針緊密接觸；2)待土壤中水流穩定之后，控制器控制采集模塊啟動，并控制加熱電阻絲進行加熱，加熱電阻絲發出的熱量經絕緣導熱材料傳導到導熱金屬鋼殼體上使殼體溫度發生變化；3)所述探針溫度在短時間內迅速上升，到達最大值后在水流作用下溫度開始下降，慢慢恢復到恒定溫度，三個熱電偶裸線將測量到的導熱金屬鋼殼體表面從上升開始到穩定狀態的溫度數據變化過程經采集模塊發送到控制器；4)控制器將獲取的數據進行擬合得到溫度—時間曲線，并得到關系式：T＝(T₁-T₀)e^-Ht+T₀ (1)其中，T為t時刻所述探針表面溫度，t是時間，T₁是所述探針達到的最高溫度,T₀是所述探針達到穩定狀態之后的平均溫度，H為直接與流速相關的對流參數系數，對流參數系數與流速的關系式： 其中，h₀為無對流作用下的換熱系數，b為換熱參數相關系數，C為所述探針熱容，V是水流速率；5)根據公式(1)和(2)得到流速求解關系式： 根據已知參數h₀、b、C和所得數據T、T₀、T₁和t，并通過關系式(3)計算出土壤水的流速V。