1. 水库大坝试验方法与计算理论
主要研究内容为：①研制大型数控双向渗透仪、土体孔隙介质多相和多场耦合力学特性试验系统、粗粒土大型真三轴试验系统、大尺寸混凝土多轴强度试验系统等，提升实验室满足国内外特高坝建设需求的筑坝材料和结构试验能力和水平。②研究大直径非饱和试样的非接触式体变测量技术，以及粗粒料力学特性室内缩尺试验与原级配粗粒料力学性质现场试验技术和数值试验技术，研发粗粒料工程性质多尺度试验技术。③开展单向、双向和三向的大尺寸混凝土面板强度试验，提出多向荷载耦合作用下混凝土面板破坏标准,以及多场耦合作用下混凝土裂缝扩展机制和服役性能演化规律。研究不同材料接触界面非连续变形特性、接触传力和破坏机制,研究适用于不同材料接触界面的非线性接触数值算法,发展适用的大坝张拉裂缝以及剪切带萌生和发展的数值模拟方法。④研究综合运用室内和现场试验确定本构模型参数的方法，提出能考虑覆盖层原位结构及其演化规律的本构模型，研究超深厚覆盖层上特高土石坝变形过程、破坏特征与灾变规律以及安全评价方法与灾变防控技术，研究悬挂式防渗墙的适应性与防渗效果,形成超深厚覆盖层上高土石坝建设与安全保障技术。⑤研究基于震源破裂-地震波传播-水库大坝响应的全过程数值模拟方法，以及水库大坝地震响应的非线性大变形分析方法，提出极端地震作用下水库大坝抗震安全评价理论与方法。
2. 水库大坝安全监测与评价
主要研究内容为：①大坝安全监测新技术研究。开展基于空（卫星、天际雷达等）、天（无人机、倾斜摄影等）、地（地基雷达、GNSS测站等）一体化新型测量技术的大坝表面变形监测新技术研究；开发基于分布式光纤传感技术的大坝渗流、温度、应变与变形、受力等的大范围、分布式监测新技术；研发满足高土石坝的坝体内部三维变形监测需要的管道机器人监测系统和基于分布式光纤的坝体内部三维变形监测系统，解决高土石坝内部变形监测难题。②大坝安全监测技术体系与自动化技术研究。满足水库大坝注册登记、维修养护、安全鉴定和运行调度等要求，开展大坝安全监测传统技术优化研究，并充分发挥安全监测新技术优势，根据大坝坝型、等级规模等特点，综合大坝传统监测技术和新型监测技术研究建立大坝安全监测技术体系及其自动化系统。③大坝安全综合评价指标体系和安全评价方法研究。应用莱茵达准则、罗曼诺法斯基准则、Gurbbs准则、Dixon准则等方法研究建立大坝安全监测数据可靠性评价和误差去除方法；应用统计理论、灰色理论、模糊数学和相关性分析等方法研究构建基于大坝安全监测数据分析方法与处理技术；根据大坝安全监测资料，建立各监测效应量对应于状态等级的属性矩阵和大坝健康状态综合诊断指标体系，根据多效应量的属性矩阵，应用层次分析法，采用现代数学、系统工程或信息科学等方法并嵌入大坝安全特性确定性计算方法与模型，建立基于大坝安全监测资料的大坝整体健康状态融合诊断评价方法。④大坝安全智慧管理技术研究。应用3S、BIM、5G和云等技术升级研发大坝安全监测数据采集、传送、存储的软、硬件技术，开发基于BIM+GIS应用的大坝安全监测数据信息管理与安全评价成果三维展示平台以及APP推送等新技术。
3. 水库大坝病害诊断与除险加固
主要研究内容为：①从水库大坝筑坝材料运行环境影响因素出发，建立不同模拟病害条件下筑坝材料疲劳损伤理论分析模型，推导表征筑坝材料动态疲劳损伤函数关系式，借助连续介质损伤理论，应用参数分析方法研究筑坝材料动态疲劳过程同损伤变量之间的关系，评估不同模拟病害条件下筑坝材料所受到的损伤程度以及预测其所剩余寿命。②基于融合主被动激励的无损诊断技术，在不影响水库大坝正常运行的条件下，研究水库大坝隐患病害综合诊断方法，实现对水库大坝病害的准确诊断。提出水库大坝整体病害诊断指标及安全定量分级标准，使评估方法由现阶段的构件层次上升到整体体系层次，建立水库大坝病害在线检测指标体系，研发水库大坝病害综合检测与安全评价系统。③基于水库大坝渗漏病害，采用水下电视、无人潜水器(ROV)、多波束声呐、侧扫声呐、光学观察和示踪等水下检测技术和基于地质雷达、高密度电法、浅层地震波和声发射技术的水上综合无损检测技术，建成堤坝隐患标准参考系并编制典型隐患物探图谱，确定水库大坝破损和渗漏位置，并进行渗漏水流速测定，从时间、渗漏具体位置、渗漏等级等进行多维度分析，提升水库大坝渗漏水自动化检测技术和预防渗漏水发生的技术，及时处理发现的水库大坝渗漏水问题,为水库大坝进一步预防性养护提供参考。④研发水库大坝除险加固新材料、新技术和新工艺，主要包括：高性能水泥基复合改性材料等水库大坝长效修复材料，水库大坝快速抢险材料设计、工艺优化实施，水库大坝结构裂缝微生物自修复新技术，水库大坝混凝土结构氯离子定向吸收的性能提升新技术，水库大坝快速修复材料与既有结构协同作用性能联合提升技术等，为“加快病险水库除险加固”的目标提供技术支撑。
4. 水库大坝风险评估与应急处置
主要研究内容为：①水库大坝风险评估技术研究。基于我国3500 余座历史溃坝资料，研究非常规条件下大坝失事破坏路径和破坏模式辨识方法，研究灾变环境耦合人因的大坝风险评估方法，研究重大水利基础设施风险评估方法与预演，建立大坝风险控制标准。②水库大坝突发事件应急响应技术研究。研究地震、洪水、地质灾害等突发事件下大坝与泄水建筑物运行安全判别标准、分类分级预警指标。分析各类型大坝的应急响应措施方案，研究基于典型大坝的非常工况风险控制机制。采用遥感、激光扫描、物联网等先进技术，构建集实时监测、安全分析、风险辨识与分级响应为一体的水库大坝运行安全防控技术。③水库大坝突发事件应急处置技术与装备研究。针对泄水建筑物应急封堵，研发膨胀量可控的新型封堵材料。针对泄水建筑物损毁应急修复，研发超高延性复合材料。研发非常溢洪道下泄洪水通道快速应急筑岸技术与装备，研究土石坝漫顶过流坡面应急防护材料与抢险修固技术。④水库大坝应急仿真技术研究。应用GIS、三维仿真、场景整合等技术模拟突发事件发生的可视化真实场景，虚拟再现大坝工程应急抢险与下游洪水淹没区居民救助的全过程。研究现代大坝应急救助管理模式，构建基于GIS技术的集信息管理、溃坝洪水数字仿真、应急救助规划、应急决策模式于一体的大坝应急救助平台。
5. 水库大坝安全管理法规与标准
主要研究内容为：①在现有《水法》《防洪法》《水库大坝安全管理条例》《防汛条例》等法律法规基础上，深入开展国际水库大坝管理法规调研与对比研究，系统梳理总结现有水库大坝安全管理政策法规和技术标准体系存在的短板与不足，在注册登记、维修养护、安全监测、应急预案、降等报废、库区管理及小型水库大坝安全管理等方面开展重点研究，研究提出新形势下我国水库大坝安全和运行管理法规体系与标准框架。②围绕气候变化与大坝安全的关键科学问题，系统考虑气候变化引起的暴雨洪水等水文极值变化、设计洪水大小核算的不确定性、水库大坝在更长时间的不利工况下运行导致的劣化与老化加剧等综合风险，深入研究水库大坝安全管理中的水雨情监测、运行调度、应急预案等关键非工程措施的完备性、有效性及可操作性，在揭示各类极端天气对水库大坝等重要水利工程的作用机制与量化影响程度的基础上，提出应对气候变化对水库大坝影响的前瞻性政策法规体系。③在水库大坝长效安全保障技术研究的基础上，以大坝全寿命周期智慧管理为总体目标，紧密围绕流域（区域）水工程安全保障、新形势下水库功能转变、水库降等报废与清淤社会环境影响、重大水情工情防御抢险、水库大坝突发事件应急决策与响应、水库大坝监管云平台等关键领域，遵循智慧水利总体框架和技术路线，协调推进前沿技术在水利行业创新应用，强化物联网、视频、遥感、大数据、人工智能、5G等新技术与水库大坝安全管理业务的深度融合，加快保障智慧水利信息化资源统筹管理、优化配置、集约利用的关键技术标准与规程规范。④结合“一带一路”、澜湄基金和政府间合作项目的实施，加强与世界各国政府及国际组织在大坝法规框架、风险管理、公共安全、生态安全等领域的交流与合作，逐步建立“一带一路”、澜湄合作共建国家水库大坝安全管理标准信息平台，统筹完成重要法规与技术标准的翻译与我国水库大坝安全管理理念输出。