1、黄河水沙灾害形成机理与防控

研究内容：（1）揭示黄河暴雨冰凌洪水泥沙变化的多因素耦合作用机制，明确西北暖湿气流对暴雨洪水泥沙影响，建立小花无控区间洪水等极端事件的应对技术体系；（2）建立黄河水沙关系协调程度评价及水沙关系调节基础理论体系，提出增强小浪底水库调水调沙后续动力技术；（3）揭示黄河下游河段、宁蒙河段、渭河下游三大悬河演变机理，提出河道和滩区综合提升治理理论与技术体系；（4）明确多沙水库库容淤损机理，提出多沙水库淤损库容再生与功能恢复利用技术；（5）构建黄河水沙基础数据库、模型库、工程方案库，形成集预报预警、调度、决策支持等于一体的智慧防灾减灾救灾决策支持系统。

2、水资源演变与节约集约利用

研究内容：（1）揭示变化环境下流域水循环过程与通量演变规律及趋势，明晰流域水循环过程的影响机制和水资源效应；（2）统筹水资源、土壤、产业、社区等多要素，研究现代农业发展模式水土肥药一体化、工业园区水资源梯级循环利用、社区灰水黑水分级回收利用等水资源节约集约利用理论方法；（3）研究变化环境下水资源承载能力动态评估方法，研究河流底线生态需水、高效输沙需水和非常规水挖潜理论技术，提出流域水资源承载能力提升策略；（4）系统研究南水北调西线可用水源点及可调水量，研发多水源多目标的水资源动态均衡调配模型，评估西线调水对黄河流域生态保护和高质量发展的作用；（5）研究统筹外调水和当地水的流域水资源空间均衡理论，研发面向生态保护和高质量发展的水资源动态配置、均衡调控和多维协同调度技术，提出黄河“八七”分水方案调整策略和流域水资源优化配置格局。

3、水污染防治与生态修复

研究内容：（1）提出多沙河流适宜生态流量及控制标准，建立生态流量、河湖生态健康监测评估和管控体系；（2）揭示流域水生态环境与水土污染的协同演变机理，提出河湖水生态环境修复理论与关键技术；（3）研发分质供排水及污染物资源化处理利用模式及技术；（4）研究水土耦合作用下水盐迁移机理，提出农业节水控制及面源污染综合防治技术体系，协同实现节水、节地、高产和减污。

4、新形势下治河决策理论研究

研究内容：（1）基于系统论等主要基础理论研究，构建黄河流域复杂巨系统体系，明晰系统内部结构和组成，基于多源时空序列数据研究揭示黄河流域复杂巨系统演变规律；（2）研究流域发展质量评估方法，构建流域演变评估相关指标及综合评估模型；（3）应用流域发展质量评估方法对流域治理重大方案、重大工程进行评估，支撑治河决策论证。

5、重大水工程建设与安全运行

研究内容：（1）新形势下重大水工程建设与运行标准。考虑水沙条件等多因素变化，提出新时期黄河水工程建设与运行安全标准，构建黄河下游堤防基础数据库；（2）重大水工程建造与运行技术。着重研究高海拔超长深埋输水隧洞施工技术及专用装备、高坝大库智能建造理论与技术；（3）新材料、新工艺研发及推广应用。着重开展复杂恶劣条件下钢筋混凝土耐久性提升、玄武岩纤维束材料应用标准、基于PMP/PMF理论与水沙关系协调度的高标准新工艺淤地坝设计理论与技术等方面的研究；（4）重大水工程智能监测与评估。基于5G通讯、大数据和人工智能等新兴技术，研究重大水工程全生命周期监测数据自动采集、无线传输和多元异构数据整合技术，基于云计算和深度学习的海量数据分析，研究重大水工程结构特性仿真和智能评估方法。

6、数字孪生黄河建设

研究内容：（1）河防工程智能感知关键技术与装备。堤防险情快速巡检技术、堤防险情监测关键技术、堤防隐患与险情的物理表征。（2）三维孪生仿真平台研发。多源异构数据的融合技术、流域多尺度时空场景搭建技术、多源异构数据、水利模型智能计算与可视化仿真技术、工程上下游流场动态可视化模型等。（3）防汛模型研究。分布式物理水文模型、基于并行计算的大型流域分布式物理水文模型等。（4）智慧防汛水调系统研发。基于 AIUI 的防汛水调智能问答技术、防汛水调业务知识图谱构建、小禹智慧防汛水调系统等。