实验室主要研究方向及内容如下：

（1）黄河流域天空地一体化综合监测技术方法体系构建

通过开展空间信息采集、水文监测、智能水质分析检测、高精度气象监测、地表生态要素定量遥感反演、土壤场地污染预警等多技术系统研究和应用，构建黄河流域“水-土-气”天地空一体化综合监测技术体系及平台。

（2）黄河流域模拟器水系统模型模拟

以分布式时变增益模型为基础，研发黄河流域模拟器水系统模型，围绕黄河流域土壤-植被-水文相互作用与水土过程、渭河流域水动力-水质耦合、秦岭水源涵养演变机制及其调控、典型黄河断面水生态模型等高维模拟体系，形成了以水循环为纽带联系的水文物理、生物地球化学以及人类活动的多尺度多要素多过程的综合集成模拟。

（3）黄河流域生态系统健康评价与恢复机制

面向黄河流域水生态健康保护重大需求，开展流域水生态系统观测与健康评估、水生态系统健康风险识别及污染溯源、水生态修复与新污染物管控、水生态健康综合管理技术与政策研究，探索面向黄河流域水生态健康的生态环境管理机制，为黄河流域水生态问题诊断与恢复提升提供科技支撑。