主要研究方向和贡献包括： <br> <br>（1）提出了基于预报及其不确定性的水量风险对冲规则调度方法。在气候变化和人类活动加剧的背景下，水文的一致性假定（即历史水文情势与未来水文情势的统计学特性保持一致）受到破坏，使得传统的水资源分析方法失效。为应对这一变化和挑战，基于预报及其不确定性的优化调度成为变化环境下适应性调度管理的基本理论方法。申请者以水库调度这一基本问题为背景，将水文预报及其不确定性通过风险对冲规则应用到实时调度中，推导了风险对冲规则的基本数学框架和经济学解释，提出了定量评估水文预报对调度效果的影响的公式，提出了面向实时调度的水库风险调度模型，为适应性管理提供了重要的理论基础和方法框架，相关成果在Water Resources Research、Advances in Water Resources、ASCE-Journal of Water Resources Planning and Management等国际顶级期刊发表； <br> <br>（2）基于主体的水资源系统分析基础理论研究。传统的水资源系统分析方法将流域看做一个完全可控的系统，但事实上流域中的不同用水、管理者和其他主体都具有独立的决策过程。申请者突破传统假定，将流域分解为自主的、独立决策的用水主体和管理主体，以主体行为特性模型为基础重新建立流域管理基础理论框架，并开发分布式优化算法解决流域非线性优化的维数灾问题，并以此为基础提出新的水资源管理基础理论，相关成果奖在美国土木工程师协会会刊ASCE-Journal of Water Resources Planning and Management、环境管理主流期刊Journal of Environmental management等发表； <br> <br>（3）首次提出基于复杂适应系统的水资源整体模型理论与方法。①在理论层面，应用复杂适应系统理论分析了水资源系统复杂性形成机理，以及水资源系统的能量转化和演化动力机制，提出了应用复杂适应系统理论建立水资源整体模型的框架；②在技术层面，依据所提出的理论分析成果，建立了水资源系统整体模型，将描述水文过程的模拟模型和描述用水过程的优化模型以动态关联的形式进行整体耦合，解决了水资源模型应用中的重要难题。③在应用方面，结合黄河、海河的情况，应用整体模型技术，分析了南水北调工程对黄河流域、海河流域的影响，相关成果已经被黄委和海委采用。相关研究获得国家基金委资助，部分成果发表在《Water Resources Management》、《中国科学E》、《地理学报》等影响较大的期刊发表，并完成《水资源系统的复杂性理论方法与应用》（清华大学出版社，2008）专著一部。 <br> <br>（4）结合黄河流域水量调度工作，建立了流域水量调度及评价的相关模型方法。①在黄河流域水文-经济-环境-制度整体分析模型的基础上，提出了黄河流域水量调度年方案制定方法和模型，并在黄河水调工作中得到应用；②提出了黄河流域水量调度效果评估模型和方法，并对1999年以来黄河水量统一调度效果进行了评估，部分评估成果作为官方数据进行了发布。部分成果作为清华大学“流域水量调控模型及应用”成果的一部分，获得了教育部提名国家科技进步一等奖，并获得国家科技进步二等奖（公示中），本人为第5完成人（清华大学第3完成人）。并参加《流域水量调控模型及应用》（王光谦、魏家华著，科学出版社，2005）的编写，负责完成第四章和第六章。 <br> <br>（5）水资源承载能力和中国水权制度建设相关研究。①结合全国水资源综合规划，提出了水资源承载能力评价理论、方法和模型，并结合河西走廊、大同等流域和地区进行了应用；②结合全国水资源综合规划、石羊河流域近期综合治理、中澳水权项目、中日水权项目等研究，提出了我国初始水权分配的理论、原则和模型方法，对水权制度建设中相关技术问题进行了深入的研究，相关成果得到了水利部主管单位的认可。另外，结合“水利与国民经济协调发展研究”、“流域水电综合开发驱动下的经济-资源-生态环境整体评估”、“淮河流域生态用水调度研究”等课题，对水利建设与水资源管理中的经济-资源-生态—环境综合效应的评估和科学调度管理进行了探索性研究。 相关成果出版专著3部。<br> <br>（6）流域规划应用研究，完成或参与完成多个流域的综合规划以及管理决策支撑，包括海河水资源综合规划、黄河综合规划修编及水量统一调度评价、石羊河流域综合治理、疏勒河流域生态环境保护规划等，其中参与完成的国家《石羊河流域重点治理规划》和《敦煌水资源合理利用与生态保护综合规划》，在2007年和2011年分别经国务院批准，总投资95亿。 <br> <br>（7）相关理论和应用成果共获得相关国家二等奖2项，和省部级一等奖2项、二等奖4项。