主要研究方向为人工智能水文预报、水文模型及不确定性分析、水库防洪调度及风险评估、流域洪旱灾害预警及风险评价。取得的标志性成果包括：

       （1）提出了等容瞬时单位线理论，解决了传统水文模型局部产流与局部汇流在空间尺度上的不一致问题。

       （2）提出了降雨空间异质性指数SHIP，既能反映降雨空间分布不均性的程度，又能反映出降雨中心的位置，解决了降雨空间异质性难以科学量化的问题。

       （3）创立了广义Nash汇流理论，相继提出了离散广义Nash汇流模型、异参离散广义Nash汇流模型和分数广义Nash汇流模型等一系列教科书级成果，形成一套完善的广义Nash汇流理论体系，从形式上统一了水文学的汇流方法。

       （4）首次提出将洪水发生时间引入洪水遭遇分析，基于Copula函数分别建立了洪峰遭遇风险计算模型和洪水过程遭遇风险计算模型，解决了洪水遭而不遇的问题。

       （5）基于Copula函数提出了考虑洪水空间相关性的设计洪水地区组成方法，即条件期望组成和最可能组成方法，使得推求的洪水地区组成更具统计意义。

       （6）提出了由确定性系数反推洪水过程预报误差分布规律的方法，借由水库调洪演算随机微分方程的求解，提出了水库防洪预报调度的风险计算方法，解析防洪风险由洪水过程向调洪过程的传递机理。