中心主要面向黄河下游悬河治理中存在的水沙矛盾突出、防洪压力巨大、生态系统脆弱等问题，研发并集成声波增雨、新型淤地坝3D打印、悬河塑形调控等关键技术，探索形成“增水、减沙、降悬”的系统解决方案，为实现黄河安澜提供技术示范。

中心聚焦农业可持续发展中的土壤退化修复与面源污染防控核心问题，通过有机废弃物资源化、土壤功能提升、智慧种植三大技术体系，推动化学肥料与农药减量替代，构建“从农田到餐桌”的绿色生态循环模式，服务于美丽乡村建设与“双碳”目标实现。

中心主要针对黄河流域产粮大省及国家粮食安全储备需求、耕地红线、绿色存储、城市韧性等问题，开展基于地下仓储结构、建造与运维技术及数字孪生管理系统相结合的“建—管—储”于一体的“地下仓储”关键理论技术研究及其应用系统建设；聚焦在：地下仓储结构渗漏控制与建造技术；装配式支护结构与地下生态冷库一体化技术；研制地下仓储结构建造的专业高效装备及韧性材料研发；基于地下仓储物质的长期存储效果，开发完善地下不规则堆粮及粮情动态监控的综合数字孪生管理系统；支持构建大国储体系拓展地下储能应用研究。

中心主要针对水库、堤防、尾矿库工程开展安全技术提升研究。由于气候变化等因素影响，工程遭遇超标准洪水或不利工况运行的风险增大，工程安全和应急管理面临更严峻挑战。聚焦堤坝建造与运维过程中堤身胶结防溃及渗漏防治关键科学技术难题，建立基于模型试验的堤坝工程灾变防控机理分析方法与安全防控技术，为堤坝工程建设及维护领域新材料、新技术和新理论的实践应用提供验证平台。

中心主要针对黄河流域面临的地形复杂多样性、洪水风险威胁、生态环境脆弱、发展质量不高等问题，开展基于大数据、云计算与人工智能技术的“智能感知—资源池—时空大数据平台”于一体的“黄河大脑”关键理论技术研究及其应用系统建设；聚焦在：“黄河大脑”三要素集成技术；服务分类、注册和基于工作流服务链的服务发现与服务组合的智能化技术；基于SOA体系架构和VO组织管理的“三融”“五跨”技术；“黄河大脑”智能分析、模拟、数据挖掘与知识发现模型、算法和知识图谱构建技术。

中心主要针对黄河流域、淮河流域、海河流域和西北地区普遍的干旱缺水、生态环境退化、河流污染严重等现实重大问题，以创新科技转化利用河川雨洪水、农田雨涝水增加可利用水资源为突破口，更好地支撑生态环境保护与高质量发展。

中心主要针对国家在地质灾害领域的迫切要求，研发重大地质灾害空-天-地一体化信息获取与传输技术装备、高寒浓雾山区地质灾害监测预警技术和地质灾害光纤传感监测预警技术，研制滑坡过程及风险评估模拟系统和地震地质灾害链综合损失风险评估系统，建立台风暴雨地区滑坡失稳的水文-力学耦合模型；建成全国山洪泥石流灾害防治判别标准与防治区划等级系统。

中心主要针对500年尺度流域洪涝、干旱事件系列重构技术，未来流域气候水文极端事件情势分析，黄河源区及水源涵养区水资源时空演变及变化趋势预估，黄土高原（或鄂尔多斯盆地）气候变化及其生态环境效益分析，黄河流域地下水循环演变模型构建与应用等关键问题开展相关研究。