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位于我国东北寒区的哈尔滨市，属季节性冻土区，气象因素的周期性变化，导致土水体系的季节性冻融。冬季土壤的冻结伴随土体中部分组成的相变，使得三相组成比例发生变化，由此造成冻结土壤在水分、温度等方面的迁移和变化比非冻土壤更为复杂，所以对冻层土壤水/热物理特征参数监测尤为重要。冻层土壤水分和温度的准确测定对冻土区地下水及溶质的迁移及其对寒区融雪入渗过程与实践都具有理论和实践意义。本试验主要完成对哈尔滨地区冻层土壤水分特征、含冰特征和温度特征的监测研究。研究首先对哈尔滨地区的气候气象、地形地貌以及土壤特征等自然地理特征进行分析与整理。为了更好的完成针对哈尔滨地区的土壤水/热物理参数监测研究，特别对哈尔滨地区的冻层土壤特征及现有相关研究方法和监测技术进行综合分析。在此基础上对土壤的物理性质、土壤水理性质及与水热储容及运移有关的性质进行梳理，结合分析寒区冻层土壤特征，选定对冻层土壤的水热迁移较重要的典型水热参数，在本次试验过程中进行监测和分析，主要包括土壤性质参数——土壤颗粒级配、土壤密度；土壤水分参数——含水率；土壤含冰特征——冻结土体体积含冰率；土壤热能参数——温度。提出了完成冻结土体的含冰量测定和低温条件下冻层土壤水/热参数耦合监测的关键技术。关键技术研究内容主要有三点，第一进行了低冰点惰性液体的低温测定试验，选定乙二醚水基液作为试验液体。对冻结土体含冰量的测定及与储容和运移有关的水理性质测定均需要选择特殊的低冰点惰性液体进行试验。通过对浓度为3%和4.7%（饱和）的Na2SO4溶液、和浓度为10%NaCl、20%和26.3%（饱和）的NaCl溶液，浓度10%、20%、30%、40%、43%（饱和）的有机乳糖溶液以及低温玻璃液、煤油、乙二醚水基液13种液体进行低温试验，选择可用于低温环境中冰体体积测定的乙二醚防冻液作为试验液体，对制备的非饱和冻结土样进行土样含冰率测定试验。第二提出了冻层土壤区别于非冻土壤的主要水分特征参数监测思路与方法，即体积含冰率的测定。试验选用粒径分别为0.5-1mm、0.25-0.5mm和≤0.25mm的三种不同砂土试样，进行初始含水率为5%、10%、15%、20%的12组正交试验，测定冻结后土体的体积含冰率。利用SPSS（Statistical Productand Service Solutions）软件得到粗砂（粒径0.5-1mm）试样初始含水率与冻结后体积含冰率近线性相关y=0.533x+9.745，中砂（粒径0.25-0.5mm）试样初始含水率与冻结后体积含冰率近似二次曲线回归曲线y=0.998x2-0.028x+3.643。并模拟室外冻层环境，监测不同粒径饱和试样冻结过程中内部温度变化。体积含冰率的测定为进一步研究冻层土壤水理性质提供理论依据和技术参考。第三为了方便快捷的测定典型埋深的土壤温度，通过组合温度传感器、语音播报模块、显示模块和取土钻设计并制作语音式低温地温计，在测定土壤含水率的同时完成不同埋深低温测定。最后，在室内试验完成对冻结土体含冰特征测定方法的研究与实践的基础上，通过野外试验监测哈尔滨地区的冻层土壤水分和温度变化，利用经典烘干法测定试验场地1m内埋深的土体含水率，共在两试验场测定得到不同埋深土壤含水率数据276条。利用设计制作的语音式低温地温计用于野外土壤温度监测，共测定土壤温度数据276条。利用SPSS软件对测定的土壤水热参数进行相关性和回归分析，地表土壤含水率受到日照、风等影响明显，0-60cm土层受到外界因素影响，土壤含水率与土壤温度相互之间并没有显著的相关性，直至土壤埋深80cm以下土壤水热参数才表现出线性关系。呼兰试验场和水科院综合试验基地土壤埋深80cm以下土壤水/热参数表现出线性性，且80cm埋深处土壤水热参数呈现最强的相关性。呼兰试验场冻埋深80cm土壤含水量变化与温度变化基本呈线性相关，yh80=-0.002Xh80+0.244。埋深100cm土壤水热参数相关曲线yh100=-0.002Xh100+0.238。利用SPSS软件对水科院综合试验基地埋深80cm和100cm的土壤水热参数进行耦合分析，ys80=-0.002Xs80+0.234和ys100=-0.002Xs100+0.234。