实验室已成为我国在水文水资源、水环境水生态、水利工程领域开展创新性应用基础研究、解决重大工程关键技术问题、培养高层次人才及进行学术交流的重要基地。 根据水文水资源与水利工程科学面临的国家目标和学科前沿问题，在充分研究本领域发展趋势、结合实验室已有工作成果的基础上，本实验室确立了五大研究方向：

方向一：水资源演变机理和高效利用

研究全球气候变化和人类活动条件下的水资源演变响应机理，提出水资源合理配置与高效管理利用理论与方法。

方向二：水旱灾害形成机理及防灾减灾

研究不同时空尺度水文循环演变规律及水旱灾害形成机理，建立新一代流域水文模型及大气—水文耦合模型。发展复杂防洪系统的实时洪水预报调度技术和方法及旱灾预测系统。

方向三：水生态与水环境演变规律及保护

研究流域水生态与水环境演变的影响规律，突破湖泊内源污染控制的关键理论，建立水生态系统健康诊断标准以及评估体系，发展流域水资源保护理论，支撑水环境质量改善和饮用水安全保障的国家目标实现。

方向四：河口海岸综合治理与保护

研究河口海岸水动力学、泥沙运动和河槽演变机理及其生态环境动力学，尤其是高强度人类活动背景下长江下游-河口河流系统的演变规律，创新工程关键技术。研究天文潮、风暴潮的不同尺度耦合作用机制，建立和完善高精度海岸风暴潮预警预报系统及灾害评估体系。

方向五：水工程安全与新材料

研究水工结构现代设计理论、地震等灾害引起的水工程病害机理与治理关键技术，建立高坝及坝基病害检测和安全监控理论与方法。研发高性能、超耐久、低能耗与环境友好型的水工程新材料。