30多年来，主持承担了国家杰出青年基金、国家自然科学基金、“六五”-“十五”国家科技攻关计划、“十一五”和“十二五”国家科技支撑计划、973、863、国际科技合作、科技部和水利部重点课题，以及流域和区域性的水文水资源课题共800多项。开展了水文循环机理与气候变化、暴雨特性与规律、径流形成机制与模拟、洪水预报方法、设计洪水、水旱灾害、土壤水实验等研究；流域和城市防洪规划的系统分析理论和方法、流域洪水预报和预警系统、防洪体系的调度方式和实时调度研究、防洪指挥调度决策支持系统、洪水风险管理、洪水灾情评估系统、防洪减灾对策与措施研究；中国水资源评价、中国水资源利用、洪水资源利用、国际河流开发与管理研究、全国6大流域入河排污口调查，以及流域及区域性水资源研究；南水北调工程规划与调度运行、全国地下水开发利用规划、全国防洪规划等研究工作；人类活动对水文循环、自然环境的影响及各类工程对水环境的影响评价，河流水质数值模拟，水体中污染物的稀释、扩散、迁移规律及其在水环境分析、预测和水污染治理中的应用研究；完成了应用3S技术复测水库库容曲线、水土流失调查、洪水监测、旱情监测、水下地形测量、水质分析等项目，开发了防洪决策支持、防汛会商、水资源管理、水利工程管理等信息系统。近几年参加了国家防汛抗旱指挥系统、第一次全国水利普查河湖基本情况普查、全国防洪规划、全国水资源综合规划、全国抗旱规划、七大流域综合规划修编、国家水资源监控能力建设及其它重大项目的技术工作。先后获得国家科技进步奖20余项，省部级科技进步奖60余项，出版《中国水旱灾害》、《中国历史大洪水》、《中国暴雨》、《中国历史干旱》、《气候变化对水文水资源影响研究》、《河流功能区划理论与方法研究》、《同位素水文学》等专著80多部。