聚焦气候变化和人类活动影响下水文循环过程与洪旱致灾机理的重大科学问题，研究水文循环过程演变规律，揭示变化环境下的产汇流机理，探明极端事件下水文系统响应机制，建立洪旱灾害预报预警与风险评估方法，发展完善水灾害演化理论与防御技术体系，为国家经济社会发展提供水安全保障。

针对水灾害防御面临的水力调控与河湖复苏关键问题，研究河湖水文水动为过程、物质迁移转化及其生态环境效应，建立水文-水动力-水生态全过程多要素耦合模拟理论方法，研究水动力系统重塑与生态适应性优化调度技术，研发河湖水生态保护与修复关键技术，实现水力调控、河湖复苏与水灾害防御的协同增效。

针对我国水工程“数量多、类型多、病害多”等特点，围绕国家战略中水工程建设与安全保障的重大科技需求，发展复杂条件下水工程灾变过程试验技术与模拟方法；提出极端事件下水工程安全状况智慧诊断与应急处置技术；突破重大求工程深水深埋病害探测诊断与修复技术；研发水工程群风险评估方法与应急处置技术与装备，系统提升我国水工程灾变过程预测精度、监测预警能力和防控技术水平。